Железоникелевые сплавы: основные особенности и сферы применения

Марочник сталей и сплавов содержит информацию о классификации, применению, химическому составу, физическим и механическим свойствам, свариваемости, технологическим параметрам и сведения о коррозионной стойкости сталей и сплавов.

Марочник создан специалистами ООО Ласмет. Наша организация имеет возможность изготовления большей части сталей и сплавов, описанных в марочнике. На интересующую Вас продукцию можно оформить заказ.

В марочнике сталей и сплавов Вы так же можете найти информацию о ГОСТах на стали и скачать их. Так же при наведении на условные обозначения физических величин, Вы получите краткую справку о них.

Если Вы не нашли ответ на свой вопрос в марочнике, то можете задать его здесь специалистам ООО Ласмет.

Параметры никеля

Цвет материала серебристо-белый, температура плавления составляет 1453 градуса. Сплавы никеля отличаются пластичностью, хорошо обрабатываются под давлением. Материал испаряется при температуре 2732 градуса. Химические свойства позволяют формировать соединения с различным уровнем окисления. В нормальных условиях на материале появляется тонкий оксидный слой. Никель и изготовленные из него сплавы устойчивы к ржавчине, легко поддаются воздействию азотной кислоты, не взаимодействуют с другими концентрированными жидкостями.

Химическая реакция возможна с такими веществами:

• Инертные газы.
• Калий.
• Цезий.
• Стронций.
• Иридий.

Углеродные добавки позволяют получить карбонил, из которого создают максимально чистые материалы. При взаимодействии с кислородом порошок никеля взрывается.

Отрасли применения никеля

Разберемся, в каких отраслях используется материал:

• Производство нержавеющей стали.
• Создание защитных покрытий методом гальванизации.
• Применение в порошковой металлургии.
• Создание сплавов, в которых нет железа.
• Изготовление химических реагентов.

Такое вещество применяется при производстве аккумуляторов. Никель выполняет функцию катализатора в промышленности. Легирование титаном позволяет создавать зубные импланты хорошего качества.

Сплав никеля, содержащий от 20 до 60% железа, применяется в производстве сердечников для электромагнитов.

Из никеля создаются:

• Фольга.
• Проволока.
• Трубы.

Никелевый прокат применяется для взаимодействия со щелочами в химической промышленности. Из такого металла изготавливают медицинские приспособления.

Термопары на основе хромеля-копеля тоже используются в промышленности. Нихромы считаются важными металлами для изготовления технически сложных устройств. Добавление кремния позволяет создавать детали для электронагревателей. Соединение нихрома, титана и алюминия называют нимониками. Термостойкость материалов позволяет использовать их в проектировании авиационных двигателей. Литейные сплавы можно дополнительно легировать для повышения термостойкости. Структура таких металлов неоднородная, поэтому свойства вещества не совпадают на определенных участках.

Опробованы методы изготовления жаропрочных композиционных металлов, в никель добавляются такие элементы:

• Торий.
• Алюминий.
• Цирконий.

Широко используется сплав с добавлением окислов тория. Повышение электрического сопротивления удается получить после легирования такими элементами.

Употребление никеля в чистом виде:

• Элемент применяется для защиты других соединений от ржавчины. С помощью гальванопластики одно вещество наносится на другое.
• Изготовление устойчивых к коррозии изделий, долго сохраняющих первоначальную форму.
• Производство фильтров и катализаторов, используемых в промышленности.
• Создание механических прерывателей нейтронного пучка.

По причине высокой стоимости никель применяется только в ситуациях, когда железные или стальные детали не подходят. Вещество используется для изготовления котлов, цистерн для транспортировки и переработки щелочей, хранения химических реагентов, продуктов питания и т. д. В никелевых трубах создаются конденсаты. Из этого материала изготавливаются инструменты для работы с агрессивными веществами. Поэтому их часто применяют в медицине и при взаимодействии с химическими реагентами.

Материал используется в ядерной физике, его свойства позволяют вырабатывать мощные нейронные импульсы.

Никелевые и железоникелевые сплавы

При температурах эксплуатации свыше 7000С возникает необходимость использовать взамен сталей жаропрочные сплавы на никелевой или железоникелевой основах. Это сплавы, обладающие одновременно высокой жаропрочностью и жаростойкостью, содержат в определенных сочетаниях большое количество легирующих элементов (никель, кобальт, железо, титан, хром, цирконий, ванадий, ниобий, молибден, тантал, вольфрам, рений и др.) и являются высоколегированными. Количество вводимых элементов составляет от 10 до 15.

Никель составляет основу современных жаропрочных и жаростойких сплавов. Никель — серебристо-белый металл. Удельный вес 8,902 г/см3, Температура плавления 1453°С, имеет гранецентрированную кубическую решетку. Ферромагнетик.

В чистом виде весьма пластичен и поддается обработке давлением, имеет следующие физико-механические свойства:

-удельное электрическое сопротивление 0,0684 мкОм∙м;

-коэффициент линейного теплового расширения α=13,5∙10−6 K−1 при 0 °C;

— коэффициент объёмного теплового расширения β=38—39∙10−6 K−1;

-модуль упругости 196—210 ГПа.

Никель характеризуется высокой коррозионной стойкостью — устойчив на воздухе, в воде, в щелочах, в ряде кислот. Химическая стойкость обусловлена его склонностью к пассивированию — образованию на его поверхности плотной оксидной плёнки, обладающей защитным действием.

К сплавам на никелевой основе

относятся сплавы, основная структура которых является твердым раствором хрома и других легирующих элементов в никелевой основе (содержания никеля не менее 50 %).

К сплавам на железоникелевой основе

отнесены сплавы, основная структура которых является твердым раствором хрома и других легирующих элементов в железоникелевой основе (сумма никеля и железа более 65 % при приблизительном отношении никеля к железу 1:1,5). Жаропрочные сплавы (ЖС) систем Ni – Cr, Ni – Cr – Fe и Ni – Cr – Al – Ti, Ni – Cr – Al – Co – наиболее важные группы сплавов на основе никеля. Сплавы ЖС широко используют в современных газотурбинных авиационных двигателях, наземных газотурбинных установках: из них изготавливают лопатки и диски турбин, направляющие лопатки и камеры сгорания. Эти сплавы также широко используют в агрегатах металлургической промышленности, котлостроении, двигателях внутреннего сгорания, аппаратах нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности.

Большинство никелевых сплавов поликристаллические. Деформация ползучести в таких материалах развивается, благодаря перемещению дислокаций в зернах, зернограничному скольжению и диффузионному перемещению.

Перемещение дислокаций при температурах выше 0,3Тпл происходит двумя путями — скольжением и переползанием. При нагреве имевшиеся вокруг дислокации скопление атомов легирующих элементов и примесей растворяются, и это облегчает скольжение.

Переползание дислокаций

обеспечивается их взаимодействием с вакансиями, благодаря этому отдельные участки дислокаций смещаются в отдельные области кристалла. Нагрев ускоряет диффузионный приток вакансий и облегчает переползание.

Зернограничное скольжение

представляет собой сдвиг зерен друг относительно друга вдоль общих границ в узкой пограничной области. Скольжение развивается под действием касательных напряжений. Деформация скольжения тем больше, чем меньше зерна.

Диффузионный перенос

связан с перемещением вакансий вдоль границ и внутри зерен. Под действием растягивающих напряжений уменьшается энергия образования вакансий. На границе между двумя растянутыми зернами концентрация вакансий увеличивается и они перемещаются в зоны, где их концентрация меньше. Потоку вакансий соответствует встречный поток атомов, поэтому у растянутых границ количество атомов увеличивается и зерна удлиняются. Перенос атомов происходит и по объему зерен, однако вклад объемной диффузии незначителен и играет роль лишь при высоких температурах около 0.9Тпл, а действие зернограничной диффузии существенно уже при 0,4-0,6 Тпл.

Поликристаллические

никелевые сплавы эксплуатируются при темпе­ратурах порядка 850 °С, что составляет чуть больше, чем 0,7 от темпера­туры плавления сплава (1280°С). Дальнейшее увеличение рабочих температур достигается методами
направленной кристаллизации
. Такие никелевые сплавы имеют рабочие температуры, составляющие 0,9 от температуры плавления. Для изготовления рабочих и сопловых лопаток применяют литейные сплавы ЖС6К,ВЖЛ-12У при температуре эксплуатации 950-10000, ЖС6УВИ, ЖС6Ф, ЖС26ВИ, ЖС30, ЖС32 и др. при 1050-11000.

Легирующие эле­менты в никелевых сплавах могут быть разделены на несколько категорий:

— элементы, образующие с никелем твердые растворы, упрочняющие матричную g-фазу (Со, Сг, Mo,W, Fe);

— элементы, образующие с никелем интерметаллидные соединения -g’-фазу (Al, Ti, Mb, Та, Hf);

— элементы, образующие карбидные соединения (Cr, Mo, W, Nb, Та, Ti); -элементы, улучшающие литейные свойства, свариваемость, деформи­руемость и т.д. (С, V,);

— элементы, рафинирующие сплав и способствующие форми­рованию мелкозернистой структуры (В, Zr, Hf, Y, редкоземельные эле­менты).

Основными фазами, присутствующими в никелевых сплавах, являются:

-g-фаза

, имеет кубическую гранецентрированную решетку. Обычно представляет собой твердый раствор с такими элементами, как хром, молибден, вольфрам;

-g’-фаза

— основная упрочняющая фаза никелевых сплавов типа Ni3(Al, Ti), когерентно связана с g-фазой. Интересно, что предел текуче­сти g’-фазы увеличивается с ростом температуры начиная с 650 °С. g’-фаза является достаточно вязкой, что придает сплаву жаростойкость и прочность без охрупчивания материала. С увеличением объемной доли g’-фазы повышается жаростойкость. В современных сплавах доля g’-фазы достигает 70 %. Имеется множество факторов, определяющих упроч­няющий эффект g’-фазы, — это размер ее частиц, содержание легирующих элементов, объемная доля и т.д.

Карбидные фазы.

Содержание углерода в никелевых сплавах состав­ляет 0,05 … 0,2 %. При его взаимодействии с карбидообразующими эле­ментами формируются карбиды типа TiC, TaC или HfC. При последую­щей термической обработке эти исходные карбиды преобразуются в формы с меньшим содержанием углерода, такие, как Ме2зС6 и Ме6С. Они имеют тенденцию к выделению на границах зерен, результатом чего яв­ляется увеличение прочности на растяжение при высоких температурах.

Топологические плотноупакованные фазы.

К ним относятся s-фаза, m-фаза, фазы Лавеса. Эти фазы в отличие отg’ выделяются в форме пла­стин. На металлографических шлифах они видныкак иглы. Фазы пла­стинчатой формы негативно сказываются на механических свойствах никелевых сплавов, в частности вязкости и сопротивлении ползучести, и способствуют инициированию трещин, вследствие своей хрупкости.

В зависимости от области применения конструкционные сплавы на основе никеля подразделяются на две группы:

— деформируемые

сплавы, предназначенные для работы в коррозионно-активных средах и при высоких температурах, поставляются по ГОСТ 5632;

— литейные

сплавы на никелевой основе, предназначенные для изготовления деталей ГТД , поставляемые по ТУ.

По структуре никелевые сплавы разделяют на гомогенные (нихромы) и гетерогенные(нимоники).

Нихромы.

Основой этих сплавов является никель, а основным легирующим элементом – хром (ХН60Ю, ХН78Т).Нихромы не обладают высокой жаропрочностью, но они очень жаростойки. Их применяют для малонагруженных деталей, работающих в окислительных средах, в том числе и для нагревательных элементов.

Нимоники

являются сплавами на основе никеля. В их состав входят хром (около 20 %), титан (около 2%), алюминий (около 1 %). Примеры сплавов: ХН77ТЮ (ЭИ437А), ХН77ТЮР (ЭИ437Б), ХН70МВТЮБ, ХН55ВМТФКЮ. Данные сплавы и используются только в термически обработанном состоянии. Термическая обработка состоит из закалки с 1050…1150oС на воздухе и старения при 600…800oС.

При маркировке сплавов на никелевой основе используется та же буквенно-цифровая система, что и при маркировке сталей. Буква X в начале марки означает, что сплав содержит хром. Его процентное содержание в марке не указывается — он составляет остаток до 100%. Например, в сплаве ХН77ТЮ содержится около 77% никеля (составляет основу сплава), около 2,5% титана и около 0,8% алюминия.

Применяя комплексное легирование нимоников, можно получить более высокие жаропрочные свойства или обеспечить надежную работу при более высоких температурах.

Вредное влияние на жаропрочность сплавов на никелевой основе оказывают очень небольшие примеси свинца, олова или сурьмы. Они располагаются преимущественно по границам зерен и ослабляют силы сцепления между ними при высоких температурах. Вредной примесью является сера, которая с никелем образует сульфидNiS, имеющий низкую температуру плавления. Сульфид с никелем образует эвтектику с температурой плавления 6250С. Одновременно резко ухудшается технологическая пластичность при горячей обработке давлением. Сварные соединения приобретают склонность к образованию трещин. Желательно,чтобы содержание серы не превышало 0,005—0,010%.

Термическая обработка сплавов

в значительной мере определяется выбранной системой легирования и обычно состоит из закалки и старения.

Температура закалки выбирается из условия получения однородного твёрдого раствора. Так, например, сплав ХН50ВМТЮБ подвергают закалке на воздухе от температуры 11400С и последующему старению при температуре 9000С в течение 5 ч, а сплав ХН68ВМТЮК закаливают от температуры 11000С с последующим старением при температуре 9000С в течение 5 ч. При старении из пересыщенного твёрдого раствора выделяются дисперсные частицыупрочняющейg’

-фазы и сплавы упрочняются.

Наличие g’

-фазы повышает жаропрочность и одновременно сообщает сплавам склонность к образованию горячих трещин при сварке и термической обработке, необходимость в термической обработке деталей после сварки или подварки технологических, а также эксплуатационных дефектов.

Свойства жаропрочных никелевых сплавов для лопаток и дисков газовых турбин определяются термической стабильностью структуры, размерами, формой и количеством упрочняющей g’

-фазы, прочностными характеристиками
g
-твёрдого раствора, оптимальным соотношением параметров кристаллических решёток
g’
— и
g
-фаз, распределением карбидной фазы и другими факторами.

Жаропрочные свариваемые сплавы на никелевой основе

разработаны в ВИАМе и нашли широкое применение для камер сгорания и выжигания, экранов, форсунок, корпусов камер сгорания и КВД, задних опор турбины, высокотемпературных газоводов и др. Для современных и перспективных авиационных ГТД разработаны новые материалы, позволяющие повысить рабочие температуры камер сгорания на 150-200°C (таблица 4.1.)

Введение кобальта положительно влияет на прочность, запас пластичности и вязкости аустенитной матрицы. Это было использовано при разработке сплава ВЖ145 (ЭК102) (15% W, 30% Co, 20% Cr). Сплав структурно стабилен и существенно превосходит серийные сплавы аналогичного назначения по прочности, жаропрочности и термостойкости. Он технологичен и хорошо сваривается всеми видами сварки.

Особенностью нового сплава ВЖ159 являются высокие характеристики пластичности и технологичности (на уровне свойств гомогенного сплава ЭИ868), при этом кратковременные прочностные свойства и длительная прочность в диапазоне рабочих температур от 650 до 1000°C также находятся на высоком уровне (табл.4.1). Очень важно также, что сплав значительно превосходит по термостойкости все серийные гомогенные сплавы на Ni-Cr и Ni-Cr-Co основах: например, при режиме испытания 1000°C ↔ 200°C новый сплав выдерживает 500 циклов (термостойкость серийного сплава ЭП648 — 75 циклов).

В химическом составе сплава ВЖ159 не содержится дефицитных легирующих элементов Co и W (плотность сплава 8250 кг/м3), материал хорошо сваривается.

Для высокотемпературных узлов камер сгорания и других деталей горячего тракта ГТД разработан новый сплав ВЖ155 с рабочей температурой до 1200°C (см. табл.4.1). Такие свойства по жаропрочности получены в результате разработки специального состава на Ni-Cr основе и оригинального режима химико-термической обработки. Высокая жаропрочность сплава ВЖ155 обеспечивается структурой, содержащей стабильные дисперсные выделения нитридов. Указанные выделения имеют высокую термическую стабильность и более устойчивы при высоких температурах, чем интерметаллиды.

Таблица 4.1. Свойства новых жаропрочных свариваемых сплавов

для камер сгорания перспективных ГТД

Для сварных высоконагруженных статорных узлов и деталей (корпуса камеры сгорания, задней опоры, сопловых аппаратов, форсажной камеры сгорания и др.), работающих при температурах 600-950°C, разработана целая серия жаропрочных сплавов, которые нашли применение в ГТД 5-го поколения.

Корпусные материалы для обеспечения современных параметров по весовой отдаче должны иметь высокую прочность при комнатной и рабочей температурах, высокую жаропрочность, удовлетворительную свариваемость всеми видами сварки (аргонодуговая сварка, контактная точечная и др.), хорошую технологичность при проведении горячей и холодной обработки металла давлением. В настоящее время наиболее широкое применение для этих целей нашел жаропрочный сплав на железо-никелевой основе ЭП718-ИД (таблица .4. 2).

Таблица 4.2. Свойства жаропрочных сплавов для сварных корпусов

*При 650°C.

Для корпусов камер сгорания перспективных ГТД разработан высокопрочный сплав ВЖ151, предназначенный для длительной эксплуатации при температурах 700-750°C, экономно легированный дефицитными элементами (W, Mo) и в связи с этим имеющий пониженную плотность (8370 кг/м3). Сварные соединения этого сплава отличаются высокой коррозионной стойкостью во всеклематических условиях, не склонны к межкристаллитной коррозии и коррозионному растрескиванию.

Контрольные вопросы

1. Назовите особенности теплофизических свойств никеля.

2. Почему никелевые сплавы обладают высокой жаропрочностью?

3. В чем различие между сплавами на никелевой и железоникелевой основах?

4. На какие группы делят никелевые сплавы по назначению?

5. Охарактеризуйте свойства нимоников. Назовите области их применения.

6. Охарактеризуйте свойства нихромов. Назовите их область применения.

7. Назовите механизмы жаропрочности сплавов.

8. За счет каких механизмов легирования обеспечивается жаропрочность никелевых сплавов?

9. Охарактеризуйте свойства g¢-фазы в никелевых сплавах?

10. Какие жаропрочные никелевые сплавы, подвергаемые сварке, Вы знаете?

Медные сплавы

Чистая медь — металл красновато-розового цвета, кристаллизуется в решетке гранецентрированного куба, аллотропических превращений не имеет. Температура плавления меди составляет 1083°С. Плотность меди 8,94г/см3. По электро- и теплопроводности медь занимает второе место после серебра. Удельное электросопротивление меди равно 0,018 Ом • мм2/м, а коэффициент теплопроводности при 20 °С составляет 385 Вт/(м • К).

Медь имеет высокую коррозионную стойкость в пресной и морской воде, в атмосферных условиях, органических кислотах, едких средах

Медь и ее сплавы находят широкое применение при строительстве линий электропередач и устройстве различного вида связи, в электромашиностроении и приборостроении, в холодильной технике (производство теплообменников охлаждающих устройств) и химическом машиностроении (изготовление вакуум-аппаратов, змеевиков). Около 50% всей меди расходует электропромышленность

В зависимости от чистоты медь изготавливают следующих марок: М00, М0, М1, М2, М3. Механические свойства меди зависят от ее состояния и от количества примесей. Примеси резко снижают тепло и электропроводность, пластичность и коррозионную стойкость. К ним относятся Fe, P, As, Si, Pb. Холодная пластическая деформация повышает прочность, но снижает пластичность и электропроводность. Для снятия наклепа проводят отжиг при температуре 550-650°С. Из меди прокатывают листы, трубы, ленту, проволоку. Она легко полируется, паяется и сваривается. Вместе с тем плохо обрабатывается резанием и имеет низкую жидкотекучесть.

Сохраняя положительные свойства меди, медные сплавы обладают хорошими механическими технологическими и антифрикционными свойствами. По технологическим свойствам медные сплавы разделяют надеформированные и литейные

. По способности упрочняться
— на упрочняемые и не упрочняемые термической обработкой.
По химическому составу подразделяют на две основные группы:
латуни и бронзы
.

Латуни.

Латунями называют двойные или многокомпонентные сплавы на основе меди, в которых основным легирующим элементом является цинк. Согласно диаграмме состояния Cu-Zn (рисунок 5.1.) медь с цинком образуют твердый a-раствор с предельной растворимостью цинка 39%. При большем содержании цинка образуется электронное соединение CuZn (b-фаза). На практике b-фаза появляется в структуре латуни уже при содержании цинка 30%.

В соответствие со структурой меняются и механические свойства латуней. Если латунь имеет структуру a-твердого раствора увеличение содержания цинка ведет к повышению ее прочности и пластичности. Появление b-фазы сопровождается резким снижением пластичности. Прочность продолжает повышаться до содержания цинка 45%, однако переход латуни в однофазное состояние (b-фаза) сопровождается резким снижением прочности.

Рисунок 5.1.- Диаграмма состояния сплавов медь-цинк

Поэтому на практике применяют латуни, содержащие до 30% цинка. Двойные латуни маркируются буквой “Л” и цифрой, показывающей содержание меди в процентах (Л96, Л90, Л80). В марках многокомпонентных латуней вводят дополнительно буквы и цифры, обозначающие название и количество компонента в процентах (ЛАН 59-3-2) — т.е. 59% Cu, 3%Al, 2%Ni, остальное Zn 36%. Двойные латуни подразделяют по структуре на две группы со структурой a-твердого раствора и двухфазные со структурой a+b . Лучшей пластичностью обладают однофазные латуни с содержанием цинка до 30% (Л90, Л80); более высокой прочностью и твердостью -двухфазные латуни (Л68, Л63, Л60).

Повышение содержания цинка удешевляет латуни, улучшает их обрабатываемость резанием, способности прирабатываться и противостоять износу. Одновременно уменьшается тепло и электропроводность, ухудшается коррозионная стойкость. Сплавы с содержанием более 20% цинка склонны к коррозионному растрескиванию.

Из однофазной латуни изготавливают холоднокатаные полуфабрикаты в виде полос, проволоки, листов.

Двухфазные латуни ввиду их малой пластичности подвергают горячей прокатке, изготавливают трубы, листы, прутки, штамповки.

Двойные латуни несмотря на хорошую жидкотекучесть не применяются для фасонного литья так как имеют довольно большую концентрированную усадочную раковину.

Многокомпонентные латуни применяют в виде деформируемых полуфабрикатов и фасонных отливок. К распространенным легирующим элементам относятся алюминий, олово, кремний, никель.

Алюминий повышает прочность, твердость и коррозионную стойкость, так латунь (ЛА 77-2) хорошо обрабатывается давлением и стойка в морской воде.

Олово повышает коррозионную стойкость в морской воде, поэтому латуни ЛО70-1, ЛО62-1 называют морскими.

Кремний повышает коррозионную стойкость и технологические свойства латуней. Улучшается жидкотекучесть, свариваемость, деформируемость сплава (например, ЛК80-3). Никель улучшает механические свойства и повышает коррозионную стойкость латуней.

Бронзами

называют сплавы меди со всеми элементами кроме цинка. Бронзы подразделяются на оловянные, алюминевые, берилливые, кремнистые.

Бронзы маркируют буквами “Б” за которыми следуют буквы, а затем цифры обозначающие название и содержание в процентах компонентов сплава (например, Бр ОЦС 5-5-5 содержит 5% олова, 5% цинка, 5% свинца, 85% меди).

Оловянные бронзы.

Из диаграммы состояния сплавов «медь-олово» следует, что предельная растворимость олова соответствует 15,8% (рисунок 5.2.).

Рисунок 5.2. Диаграмма состояния сплавов «медь-олово»

В реальных условиях в результате склонности этих сплавов к неравновесной кристаллизации сужается зона a-твердого раствора и появляется эвтектоид (a+b) где b-фаза электронное соединение Cu31Sn8 со сложной кубической решеткой. Появление b-фазы ведет к резкому падению пластичности, поэтому практическое значение имеют бронзы, содержащие до 14% олова. Двойные бронзы обладают плохой жидкотекучестью, склонны к дендридной ликвации, рассеянной усадочной пористости. Оловянные бронзы легируют цинком, свинцом, никелем, фосфором.

Цинк улучшает жидкотекучесть, плотность отливок, механические свойства, способность к сварке и пайке.

Свинец улучшает антифрикционные свойства и обрабатываемость резанием оловянных бронз.

Фосфор является раскислителем и вместе с тем повышает жидкотекучесть, износоустойчивость, антифрикционные свойства бронз.

Оловянные бронзы обладают высокой коррозионно-химической стойкостью. Бронзы широко применяются для пароводянной арматуры , работающей под давлением. Они хорошо обрабатываются резанием, хуже свариваются. Среди медных сплавов оловянные бронзы имеют самую низкую литейную усадку (1%) поэтому применяются для получения сложных фасонных отливок.

Алюминиевые бронзы.

Это бронзы марок
БрА9Ц2Л, БрА10Х4НЧЛ, БрА9Ж4Н4МЦ1. Алюминиевые бронзы отличаются высокими механическими, антикоррозионными и антифрикционными свойствами. Однако имеют большую усадку при кристаллизации из-за чего иногда трудно получить фасонную отливку. Увеличение содержания алюминия до 4-5% сохраняет однофазную структуру сплава, и это ведет к повышению прочности и пластичности. Дальнейшее увеличение содержания алюминия до 10-11% ведет к падению пластичности и росту прочности, т.к. структура становится двухфазной: a+b, где b- электронное соединение CuAl. Двухфазные бронзы можно подвергать закалке. Недостатками алюминиевых бронз является склонность к газонасыщению и окисляемости во время плавки, образование грубой крупнозернистой структуры. Эти недостатки существенно уменьшаются при легировании бронз железом, никелем, марганцем.
Бериллиевые бронзы.

Отличаются очень высокой прочностью, упругостью, твердостью, коррозионной стойкостью в сочетании с повышенным сопротивлением усталости, ползучести, износу. Двойные бериллиевые бронзы содержат около 2% бериллия. Берилливые бронзы подвергаются упрочняющей термообработке — закалке и искусственному старению. Эти бронзы относятся к теплостойким материалам. Они устойчиво работают при температуре 300-350 °С. Из бериллиевых бронз выпускают деформируемые полуфабрикаты а также фасонные отливки. Из бериллиевых бронз изготавливают детали, работающие при повышенных скоростях и давлениях, инструмент не дающий искры. Основной недостаток этих бронз — очень высокая стоимость.

Кремнистые бронзы.

К кремнистым бронзам относятся бронзы марок
БрКн1-3, БрКМц3-1.Они обладают хорошими упругими и антифрикционными свойствами, высокой коррозионной стойкостью. Являются заменителями дорогостоящих оловянных и бериллиевых бронз. Они хорошо обрабатываются и свариваются. Литейные свойства ниже, чем у других бронз. Добавки марганца, никеля повышают литейные свойства, прочность и упругость. Эти бронзы можно подвергать закалке и искусственному старению. Кремнистые бронзы применяют для замены оловянных бронз для антифрикционных деталей и бериллиевых бронз при производстве пружинящих деталей. Обрабатываются давлением, для отливок применяют редко.
Контрольные вопросы

1. Назовите температуру плавления меди.

2. Назовите плотность меди.

3. Каковы тепло- и электропроводность меди ?

4. Назовите марки меди. По какому признаку они поставляются?

5. Какова коррозионная стойкость меди и ее сплавов?

6. Дайте классификацию сплавов меди по применению.

7. Каким бывает состав латуней? Расшифруйте марку латуни Л90?

8. Какие легирующие элементы могут входить .в состав латуней? Расшифруйте марку латуниЛАН 59-3-2.

9.Как классифицируют латуни в зависимости от структуры?

10. Какие латуни обладают повышенной пластичностью и почему?

11. Какие латуни обладают повышенной прочностью и твердостью и почему?

12. Каков состав так называемых «морских» латуней»?

13. Каким бывает состав бронз? Расшифруйте марку бронзы Бр ОЦС 5-5-5.

14. Какие свойства бронзе придает бериллий?

15. Какие свойства бронзе придает кремний?

16. Каков состав b-фазы в составе бронзы и какие свойства оно придает бронзе?

Тестовые вопросы ко всем разделам

Обзор

В следующей таблице представлен обзор различных сплавов железо-никель. Встречающиеся в природе сплавы — это разновидность минеральная и позвонил родные элементы или самородные металлы. Некоторые записи имеют более одной кристаллической структуры (например, метеоритное железо представляет собой смесь двух кристаллических структур).