Сторінка
11

Алюміній

Основними легуючими елементами в багатокомпонентних латунях є алюміній, залізо, марганець, свинець, кремній, нікель. Вони по-різному впливають на властивості латуней.

Марганець підвищує міцність і корозійну стійкість, особливо в сполученні з алюмінієм, оловом і залізом.

Олово підвищує міцність і сильно підвищує опір корозії в морській воді. Латуні, що містять олово, часто називають морськими латунями.

Нікель підвищує міцність і корозійну стійкість у різних середовищах.

Свинець погіршує механічні властивості, але поліпшує оброблюваність різанням. Їм легують (1-2 %) латуні, що піддаються механічній обробці на верстатах-автоматах. Тому ці латуні називають автоматними.

Кремній погіршує твердість, міцність. При спільному легуванні кремнієм і свинцем підвищуються антифрикційні властивості латуні і вона може служити замінником більш дорогих, наприклад олов'яних бронз, що застосовуються в підшипниках ковзання.

Ще найбільш розповсюдженими мідними сплавами є бронзи.

Бронзами називають усі мідні сплави за винятком латуней. Отже, бронза це сплави міді з оловом, алюмінієм, кремнієм, берилієм і іншими елементами. Найбільш раннє застосування знайшли олов'яні бронзи, що знали і широко використовували ще в стародавності. Ці бронзи не утратили свого значення і в даний час, але в силу високої вартості і дефіцитності оловодослідники шукали і знайшли ряд замінників олов'яної бронзи, у яких олово міститься в меншій кількості в порівнянні з раніше застосовувалися бронзами чи не містять зовсім.

У залежності від легування бронзи називають олов'яними, алюмінієвими, кремінними, берилієвими і т.д. Маркові бронзи складають з букв Бр, що характеризують тип сплав-бронза; букв, що вказують перелік вхідних легуючих перелік вхідних легуючих елементів у спадному порядку їхнього змісту, і цифр, які співвідносять їх середню кількості у відсотках. Вказувати в марці зміст міді на противагу латуням немає необхіднсті. У латунях обов'язково присутній не зазначених у марці мідь-елемент-мідь і цинк, а тільки мідь і її легко визначити по різниці від 100 %. Наприклад, маркою Бр. ОЦС4-4-2,5 позначають бронзу, що містить 4% Sn, 4% Zn, 2.5% Pb і 100-(4+4+2.5) =89,5% Cu.

Прийнято усі бронзи поділяти на олов'яні і безолов'яні.

Олов'яні бронзи. Олово на механічні свойства міді впливає аналогічно цинку: воно підвищує міцність і пластичність. Кількісно цей вплив виражений ще більш сильно. Крім того, сплави міді з оловом володіють високою антикорозійною стійкістю і гарними антифрикційними властивостями. Цим обумовлюється застосування бронз у хімічній промисловості для виготовлення литий арматури, а також як антифрикційний матеріал в інших галузях.

Бронза добре обробляється тиском і різанням. Вона має дуже малу усадку при литті: менш 1%, тоді як усадка латуней і чавуна складає близько 1,5%, а більш 2%. Тому, незважаючи на схильність до ліквації і порівняно невисоку вологотекучість, бронзи застосовують для одержання складних по конфігурації виливків, включаючи художнє лиття.

Олов'яні бронзи легують цинком, нікелем і фосфором. Цинку додають до 10%, у цій кількості він майже не змінює властивостей бронз, але робить їх дешевше. Свинець і фосфор поліпшують антифрикаційні властивості бронзи і її оброблюваність різанням.

Олов'яні бронзи дорогі, тому в народному господарстві їх застосовують обмежено.

Бронзи безолов'яні. В даний час існує ряд марок бронз, не утримуючого олова. Це подвійні чи частіше багатокомпонентні сплави міді з алюмінієм, марганцем, залізом, свинцем, нікелем, берилієм і кремнієм.

У багатьох випадках ці бронзи не тільки не уступають олов'яним бронзам, але по деяких властивостях і перевершують їх. Алюмінієві, кремнієві й особливо берилієві бронзи перевершують їх по механічних властивостях, по корозійній стійкості, кремнєцинкова по вологотекучості.

Перевагою деяких з них (алюмінієвої, берилієвої) є також і те, що вони можуть бути піддані термічній обробці, у результаті чого збільшується їхня міцність. Величина усадки при кристалізації у всіх цих бронз більш висока, чим в олов'яних. У цьому відношенні олов'яна бронза неперевершений ливарний сплав.

Сплави мідь-фосфор не можуть служити машинобудівним матеріалом, тому їхній не можна віднести до бронзам. Однак вони є товаром на світовому ринку і призначаються в якості лігатура

при виготовленні багатьох марок фосфористих бронз, а також і для розкислення сплавів на мідній основі.

Серед інших мідних сплавів, крім латуні і бронз, найбільш значимої є група міднонікелівих сплавів.

Мідь і нікель мають однакові кристалічні ґрати і майже однаковий розмір атомів, тому при сплавці вони утворять безупинний ряд твердих розчинів. Зміна властивостей тведого розчину в такій системі відбувається теж безупинно. Тому розподіл меднонікелевих сплавів на ті, у яких основою є мідь, і ті, у яких основа нікель, варто вважати умовним.

Нікель, введений у мідь, сильно змінює її властивості. Твердість, міцність і пластичність сплавів при збільшенні змісту нікелю зростають. Електропровідність різко знижується, і це використовують для створення сплавів на мідній основі з високим електросопротидією. Легування нікелем викликає значне підвищення антикорозійної стійкості. Змінюється і зовнішній вигляд уже при 15% Ni виходить сріблисто-білий колір сплавів, зовсім відмінний від кольору міді.

Призначення кожного міднонікелевого сплаву, як правило, вузьке і цілком визначене, відповідне його основним властивостям. Так, сплав з 19% Ni красивий по зовнішньому вигляді, пластичний, добре пручаються корозії і стиранню, тому його застосовують, зокрема, для карбування монет і медалей; сплав з 40% Ni, легований марганцем має найбільш високе електропротивагу з усіх міднонікелевих сплавів, тому його застосовують для електротехнічних цілей, у термопарах і т.д.