Медь и медные сплавы.

Медь – металл красного, в изломе розового цвета, тяжелый (имеет плотность 8,94 г/см³), обладает высокими пластичностью и коррозийной стойкостью, малым удельным электросопротивлением и высокой теплопроводностью.

В зависимости от чистоты медь подразделяют на марки (ГОСТ 859-78): МВЧк (99,993% Cu+Ag), МОО (99,99% Cu+Ag), МО (99,95% Cu+Ag), Ml (99,9% Cu+Ag), М2 (99,7% Cu+Ag),

После обозначения марки указывают способ изготовления меди: к - катодная, б – бескислородная, р - раскисленная. Медь огневого рафинирования не обозначается:

МООк - технически чистая катодная медь, содержащая не менее 99,99% меди и серебра.

М3 - технически чистая медь огневого рафинирования, содержит не менее 99,5% меди и серебра.

Различают две основные группы медных сплавов:

бронзы - это сплавы меди с оловом (4-33% Sn, хотя бывают без оловянные бронзы), свинцом (до 30% Pb), алюминием (5-11% Al), кремнием (4-5% Si), сурьмой и фосфором (ГОСТ 493-79, ГОСТ 613-79, ГОСТ 5017-74, ГОСТ 18175-78);

латуни - сплавы меди с цинком (до 50% Zn) и небольшими добавками алюминия, кремния, свинца, никеля, марганца (ГОСТ 15527-70, ГОСТ 17711-80).

Медные сплавы, предназначенные для изготовления деталей методами литья, называют литейными, а сплавы, предназначенные для изготовления деталей пластическим деформированием - сплавами, обрабатываемыми давлением.

Принята следующая маркировка медных сплавов. Сплавы обозначают буквами «Бр» (бронза) или «Л» (латунь), после чего следуют первые буквы названий основных элементов, образующих сплав, и цифры, указывающие количество элемента в процентах. Приняты следующие обозначения компонентов сплавов:

 

А – алюминий	Мц - марганец	Су – сурьма
Б - бериллий	Мш - мышьяк	Т – титан
Ж - железо	Н – никель	Ф – фосфор
К – кремний	О – олово	Х – хром
Кд – кадмий	С - свинец	Ц - цинк
Мг – магний	Ср – серебро

 

Примеры:

БрА9Мц2Л – бронза литейная, содержащая 9% алюминия, 2% марганца, остальное медь ("Л" в конце марки указывает, что сплав литейный);

ЛЦ30А - латунь, содержащая 30% цинка, ~l% алюминия, остальное медь;

Бр0Ф8,0-0,3 – бронза, наряду с медью содержащая 8% олова и 0,3% фосфора;

ЛАМш77-2-0,05 – латунь, содержащая 77% меди, 2% алюминия, 0,05% мышьяка, остальное цинк (в обозначении латуни, предназначенной для обработки давлением, первое число указывает на содержание меди).

В несложных по составу латунях указывают только содержание в сплаве меди:

Л96 – латунь, содержащая 96% меди и 4% цинка (томпак);

Л63 – латунь, содержащая 63% меди и 37% цинка.

Титан и его сплавы.

Титан – металл серого цвета, тугоплавкий, с невысокой плотностью (4,505 г/см³). Удельная прочность титана выше, чем у многих легированных конструкционных сталей, поэтому при замене сталей титановыми сплавами можно при равной прочности уменьшить массу детали на 40%. Титан хорошо обрабатывается давлением, сваривается, из него можно изготовить сложные отливки, но обработка резанием затруднительна. Для получения сплавов с улучшенными свойствами его легируют алюминием, хромом, молибденом.

Титан и его сплавы (ГОСТ 19807-74) маркируют буквами "ВТ" и порядковым номером: ВТ1-00, ВТЗ-1, ВТ4, ВТ8, ВТ14.

Пять титановых сплавов обозначены иначе: ОТ4-0, ОТ4, ОТ4-1, ПТ-7М, ПТ-3В.

 

Магний и его сплавы.

Магний – металл светло-серого цвета. Среди промышленных металлов магний обладает наименьшей плотностью (1,74 г/см³). Магний и его сплавы неустойчивы против коррозии, при повышении температуры магний интенсивно окисляется и даже самовоспламеняется. Он обладает малой прочностью и пластичностью, поэтому как конструкционный материал чистый магний не используется. Для повышения химико-механических свойств в магниевые сплавы вводят алюминий, цинк, марганец и другие легирующие добавки.

Магниевые сплавы подразделяют на деформируемые (ГОСТ 14957-76) и литейные (ГОСТ 2856-79). Первые маркируются буквами "МА", вторые "МЛ". После букв указывается порядковый номер сплава в соответствующем ГОСТе.

Например:

МА1-деформируемый магниевый сплав № 1;

МЛ19-литейный магниевый сплав № 19.

 

Назначение конструкционных материалов.

Рассмотренные конструкционные материалы используются во многих отраслях нефтегазовой, химической и автомобильной промышленности. Примерное назначение приведено в таблице 1.

Таблица 1

Наименование	Примеры марок	Назначение
Стали
Углеродистые конструкционные обыкновенного качества	Ст0-Ст6, Ст2кп, Ст3сп, ВСт3пс2	Используется в строительстве, в машиностроении в виде поковок, листов, проволоки, метизов и т.п.
Углеродистые конструкционные качественные	05кп, 05, 08кп, 15, 25	Кронштейны, гайки, шурупы, пальцы, оси, болты, валы, шпильки и т.д.
Автоматные углеродистые	А11, А12, А20, А30	Предназначены для изготовления деталей массового производства на станках автоматах: винты, гайки, оси, валики, шестерни и т.д.
Подшипниковые	ШХ15, ШХ15СГ	Кольца шарико- и роликоподшипников, клапаны, подшипники нефтяного оборудования, работающие в воде и т.д.
Рессорно-пружинные	65, 65Г, 70Г, 80	Пружины различных механизмов и машин
Стали для северных регионов	09Г2С, 10Г2С, 14Г2АФД	Детали машин и механизмов, работающие в условиях низких температур Несущие элементы конструкций.
Инструментальные для режущего, измерительного, для штампов	У7, У7А У12, У12А	Зубила, отвертки, молотки, кувалды, центры токарных станков, резцы для твердых металлов, для сверл, напильников, фрез, метчиков и др. Штангенциркули, линейки. Штампы.
Чугуны
Белый	-	Для отливок, не требующих механической обработки и работающих в условиях абразивного износа и сухого трения (шары мельниц, дробилок, валки прокатных станов)
Серый	СЧ10, СЧ15, СЧ20 и т.д.	Детали станин металлообрабатывающих станков, дизелей, зубчатые колеса, крупные коленчатые валы и т.д.
Ковкий	КЧ35, КЧ60, КЧ80 и т.д.	Тормозные колодки, ступицы, шестерни и т.д.
Высокопрочный	ВЧ40, ВЧ45, ВЧ60, ВЧ100 и т.д.	Крупные коленчатые валы, шестерни, прокатные валки, поршни, лопатки паровых турбин и т.д.
Чугуны с вермикулярным графитом	ЧВГ30,ЧВГ35, ЧВГ40, ЧВГ45	Для изготовления отливок, поршневых колец, коленчатых и распределительных валов и т.д.
Сплавы цветных металлов
Деформируемые алюминиевые сплавы систем Al-Mn, Al-Mg	АМц, АМцС, АМг1, АМг4, АМг5, АМг6	Для сварных емкостей, для деталей, работающих в агрессивных средах; для трубопроводов, заклепок.
Дуралюмины	Д1, Д16	Лонжероны, шпангоуты, тяги, заклепки и др. детали самолетов.
Алюминиевые литейные сплавы	АЛ2, АЛ3, АЛ4, АЛ8, АЛ19	Для ответственного литья: ползунов, шкивов, роторов вентиляторов, тонкостенного литья; корпуса и арматура приборов и т.д.
Бронзы оловянные	БрОЦСН3-7-5-1, БрОЦС5-5-5	Вкладыши тяжелонагруженных подшипников скольжения, деталей арматуры и т.п.
Бронзы безоловянные	БрАЖ9-4, БрБ2	Для ответственных пружин, мембран, пружинящих контактов, фланцев, шестерен и т.д.
Латуни	Л62, Л98, ЛАМш77-2-0,05	Прутки, проволока, детали арматуры, работающие в морской воде и т.д.
Деформируемые магниевые сплавы	МА5	Для изготовления различных деталей в авиационной промышленности
Литейные магниевые сплавы	МЛ19	Для высоконагруженных деталей авиационной промышленности: картеры, корпуса приборов, фермы шасси и т.п.
Титановые сплавы	ВТ5	Для изготовления деталей самолетов, в химическом машиностроении и т.п.

4. Задание.

Расшифровать марки конструкционных материалов, приведенные в таблице 2. Указать примерное назначение материала. Вариант выдается преподавателем.

Таблица 2

№ варианта	Марки конструкционных материалов
	ВСт3кп2, 08Х20Н14С2, Р9, СЧ25, АМг3, МООб, ВТ1-00, МЛ3
	11Х11Н2В2МФ, ШХ30, У11, ВЧ45, АЛ19, БрА9Мц2Л, ВТ1-0, МЛ4
	25ХГСА, Р6М5Ф2К8, 50, КЧ50, А6, БрА7Мц15Ж3Н2Ц2, ОТ4-0, МА1
	45ХН3МФА, ШХ9, 20пс, АЧС-4, АДОЕ, БрО4Ц7С5, ОТ4-1, МА2
	10Х17Н13М2Т, А20, Ст6, АЧК-4, АЛ33, БрОФ4-0,25; ОТ-4, МЛ19
	Ст5Гпс3, 25Х13Н2, 15кп, АЧВ-1, АМц, ЛС63-2, ВТ5, МЛ15
	16Х11Н2ВМФ, А40Г, ШХ15, СЧ10, Д16, ЛА77-2, ВТ9, МА18
	45Х22Н4М3, У13, БСт2пс2, ВЧ100, АЛ25, М2р, ВТ14, МА15
	31Х19Н9М8ВТ, Р9, 45, ЧВГ45, А8, БрСу3Н3Ц3С20Ф, ВТ16, МЛ5
	12Х18Н9Т, ШХ15ГС, А20, АЧС-5, АЛ21, ЛЦ40Мц3А, ВТ20, МА17
	ВСт3пс, 20Х, Р12, АЧВ-2, АК4М4, ЛЖМц59-1-1, ВТ22, МЛ6
	15Х6СЮ, Р6М5, У13А, АЧК-2, Д12, ЛС59-1, ПТ-7М, МЛ10
	38Х2МЮА, ВСт4пс2, 50Г, ЖЧН19Х3, А5Е, Л68, ПТ-3В, МА12
	36Х18Н25С2, А30, ВСт2кп6, КЧ60, АЛ2, БрАЖН10-4-4, ВТ9, МА11
	40ХМФА, Р6М3Ф2, А30, ВЧ80, АК9, БрА7Мц15Ж3Н2Ц2, ВТ5, МЛ8
	Ст0, 30Х13, ШХ6, СЧ15, АМг6, БрА9Ж4Н4Мц1, ВТ1-0, МА21
	09Х16Н4Б, БСт3Г, ШХ6, СЧ18, Д16, ЛЦ23А6Ж3Мц2, ВТ16, МЛ19
	45ХН3МФ-Ш, У11, А11, ЧВГ30, АЛ23, ЛАМш77-2-0,05; ВТ5, МА18
	14Г2АФ, Р6М2Ф3, ВСт5сп, СЧ24, Д18, БрОФ6,5-0,15; ВТ1-00, МА19
	15Х7Н2Т-Ш, Р6М5Ф2К8, ШХ9, КЧ63, АК4М4, ЛК80-3, ВТ22, МЛ8
	БСт1, 50ХГ, Р6М3Ф2, АЧС-6, АК7, БрКМц3-1, ВТ20, МЛ12
	08Х18Т1, У10А, 30пс, ВЧ40, АЛ9, БрО6Ц6С3, ПТ-3В, МА2
	Р12, 13Х14НВ2ФР, Ст5пс3, СЧ20, АМг2, ЛЦ38Мц2с2, ВТ3, МЛ4
	У9, 07Х25Н13, ШХ15, ЖЧН15Д7, АДО, БрАЖНМц9-4-4-1, ВТ14, МА20
	А11, 20Х12ВНМФ, 25пс, ВЧ80, А7, ЛАНКМц75-2-2,5-0,5-0,5; ВТ9, МЛ9

Литература.

1. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т. Т.1. – 8-е изд., перераб. и доп. – М.:Машиностроение, 2001.-920 с., ил.

2. Денисов Е.В., Кусков В.Н. Машиностроительные конструкционные материалы. Конспект лекций по курсу «Технологические процессы машиностроительных производств» и «Технология конструкционных материалов». Часть 2. Тюмень, 1993 г.

3. Журавлев В.Н., Николаев О.И. Машиностроительные стали. Справочник.- 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1992, 480с., ил.

4. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. М.: Машиностроение, 1990, 528с., ил.

5. ГОСТ 380-88, ГОСТ 493-79, ГОСТ 613-79, ГОСТ 859-78, ГОСТ 1050-75, ГОСТ 1215-85, ГОСТ 1585-85, ГОСТ 1412-85, ГОСТ 2685-75, ГОСТ 2856-79, ГОСТ 4543-71, ГОСТ 4784-74, ГОСТ 5017-74, ГОСТ 5632-72, ГОСТ 7293-85, ГОСТ 7769 – 82, ГОСТ 11069-74, ГОСТ 14113-78, ГОСТ 14957-76, ГОСТ 14959-79, ГОСТ 15527-70, ГОСТ 17711-80, ГОСТ 18175-78, ГОСТ 19807-74, ГОСТ 28384 -89