Наибольшее распространение в промышленности получили четыре группы сплавов: алюминиевые, магниевые, титановые и медные. Первые три группы включают легкие цветные сплавы, четвертая - тяжелые. Указанные сплавы широко применяются во всех областях машиностроения и приборостроения. Из них изготовляют детали, работающие и в реакторах, и в морской воде, в летательных аппаратах и в радиоэлектронных устройствах. Сплавы цветных металлов устойчиво работают в условиях действия высокой температуры и агрессивных сред, высоких напряжений и большой силы тока.
Алюминиевые сплавы. Алюминий (АЛ, АЛ1) - легкий, высокопластичный металл, легко деформируется в холодном и горячем состоянии. Однако чистый алюминий по своим механическим свойствам не отвечает требованиям современной техники и для изготовления деталей машин практически не применяется. Широкое распространение в технике получили его сплавы. Основным достоинством алюминиевых сплавов является их малая плотность (2700 - 3000 кг/м³) при сравнительно высоких механических свойствах.
Алюминиевые сплавы по технологическим свойствам подразделяются на деформируемые сплавы, литейные и изготавливаемые способом порошковой металлургии.
Деформируемые алюминиевые сплавы в соответствии с их свойствами делят на три основные группы.
1. Сплавы повышенной пластичности (АВ, АМг2 и др.) хорошо обрабатываются давлением, легко свариваются, устойчивы против коррозии, воздействия масел и бензина. Эти сплавы получают легированием алюминия марганцем и магнием.
2. Жаропрочные сплавы (АК2, АК4 и др.), сохраняющие прочность при температурах до 250 - 300'С. Эти сплавы дополнительно легируются никелем, они менее пластичны в обработке, чем сплавы первой группы, из них изготовляют такие детали, как поршни двигателей, лопатки авиационных компрессоров и др.
3. Сплавы высокой прочности (Д1, Д16, В95 и др.) имеют по сравнению со сплавами других групп пониженную пластичность, но обладают наибольшей прочностью (σв до 600 МПа). Эти сплавы имеют сложный химический состав, но главными легирующими элементами являются медь, магний, цинк. Сплавы этой группы используют для изготовления наиболее тяжелонагруженных, но легких деталей.
Магниевые сплавы, обладая достаточной прочностью, имеют очень малую плотность (1700 - 1800 кг/м³). Сплавы магния характеризуются высокой химической стойкостью к щелочам, бензину и хорошо обрабатываются режущим инструментом. Аналогично алюминиевым сплавам, магниевые сплавы подразделяют на деформируемые и литейные.
В состав магниевых сплавов входят марганец, алюминий, цинк, церий и др. Хорошо обрабатываются давлением сплавы МА1, МА2, из которых изготовляют поковки для деталей сложной формы. Ответственные и тяжелонагруженные детали изготовляют из сплавов МАЗ, МА4, МА5.
Титановые сплавы. Титан называют металлом будущего. Имея плотность в два раза меньше, чем у стали (≈4500 кг/м³), титановые сплавы по прочности не уступают многим легированным сталям. Кроме того, титановые сплавы не боятся низкого холода, имеют высокую стойкость против коррозии, агрессивных сред, таких, как горячая азотная кислота и др. Большинство титановых сплавов подвергается прокатке, ковке, штамповке. Однако их обработка требует особых приемов, точной температуры нагрева и др. Высокие прочностные свойства титановых сплавов при температурах 550 - 600'С делают их незамениными при изготовлении деталей компрессоров авиационных двигателей и др.
Титановые сплавы легируют алюминием, марганцем, хромом и другими элементами.
Медные сплавы. К достоинствам медных сплавов относятся такие их свойства, как низкий коэффициент трения, хорошая стойкость против коррозии в ряде агрессивных сред, хорошая тепло- и электропроводность. Из медных сплавов изготовляют трубы, листы, ленту, детали трубопроводов, корпуса вентилей, подшипники скольжения, зубчатые колеса в приборостроении и т. д.
В зависимости от компонентов, входящих в их состав, медные сплавы делят на две группы: латуни и бронзы.
Латуни по составу бывают простые и сложные. Простые деформируемые латуни представляют собой сплавы меди с цинком (Л90, Л80, Л68, Л62). Буква Л означает латунь, цифра - содержание меди, остальное - цинк. Так, Л90 - латунь с 90% меди и 10% цинка. Простые латуни хорошо обрабатываются давлением как в холодном, так и в горячем состоянии.
Сложные латуни кроме цинка содержат добавки свинца (С), марганца (Мг), никеля (Н), алюминия (А) и др. Например, латунь ЛС59-1 содержит ≈59% меди, ≈1% свинца, остальное (≈40%) цинк. В кузнечном производстве обрабатывают также сложные, обладающие специальными свойствами латуни ЛМцА57-3-1, ЛАН59-3-2.
Деформируемые бронзы делят на оловянистые, которые содержат несколько процентов олова и другие элементы, и безоловянистые, в которых олово отсутствует. Примером деформируемой оловянистой бронзы является Бр.ОЦ4-3 (Бр - бронза, О - олово 4%, цинк - 3%, остальное - 93% медь). Безоловянистые бронзы Бр.АЖ9-4 и Бр.АЖН10-4-4 широко используются в кузнечных цехах, они хорошо куются и штампуются. Первая приведенная бронза Бр.АЖ9-4 имеет состав: А - алюминия 9%, Ж - железа 4%, остальное - 87% меди, вторая - бронза Бр.АЖН10-4-4 кроме 10% алюминия, 4'% железа имеет 4% никеля, остальное - 82% меди.
Контрольные вопросы
1. Перечислите основные физические, механические и технологические свойства металлов.
2. На какие группы подразделяют стали по способу производства, химическому составу, по качеству и назначению?
3. Что является исходной заготовкой при ручной ковке на крупных гидравлических прессах?
4. Какие алюминиевые и титановые сплавы могут обрабатываться ковкой?
