Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника


Ливарні стопи алюмінію




План лекції

1. Алюміній та його властивості

2. Боксити

3. Деформівні стопи алюмінію, що зміцнюються термічною обробкою

4. легувальними елементами дуралюмінів

5. Високоміцні стопи

6. Кувальні алюмінієві стопи

7. Жароміцні стопи

8. Ливарні стопи алюмінію

9. Термічна обробка стопів алюмінію

10. Відпалювання

11. Гартування

12. Старіння

 

Алюміній - другий (після заліза) метал сучасної техніки. Найважливіша властивість алюмінію, що визначає його широке застосування, - це його щільність, рівна 2,7 г/см3 (тобто алюміній майже в 3 рази легше заліза), а також гарна електрична провідність, складає 65% електричної провідності міді. Крім того, алюміній має високі теплопровідність і теплоємність, хімічно стійкий проти органічних кислот і добре чинить опір впливу азотної кислоти. Він дуже швидко окислюється на повітрі, покриваючись тонкою плівкою оксиду, яка, на відміну від оксиду заліза, не пропускає кисень в товщу металу, роблячи його стійким проти корозії. Ніяких аллотропічеськіх перетворень у алюмінію не виявлено.

Температура плавлення алюмінію 660 С, температура кипіння ~2500 °С. Механічні властивості алюмінію невисокі.

Він має високу пластичність, що дає можливість прокатувати його в дуже тонкі листи. Однак чистий алюміній важко обробляється різанням, а також має значну лінійну усадку (1,8%). Для усунення цих негативних властивостей в алюміній вводять різні добавки, тому широко поширені сплави алюмінію.

Основною сировиною для отримання алюмінію служать боксити.

Боксити - складна гірська порода, яка містить алюміній у вигляді гідрооксидів. Кращі боксити містять ~60% А12О3. Зовнішній вигляд і хімічний склад бокситів дуже мінливі. Якість бокситів визначається кількістю оксидів алюмінію і змістом кремнезему - шкідливої домішки, що ускладнює отримання алюмінію.

Для виробництва алюмінію спочатку необхідно отримати чистий оксид алюмінію.

Алюміній отримують електролізом розплавлених солей, тобто шляхом пропускання постійного електричного струму через розплавлений кріоліт, в якому розчинений глинозем.

Найбільш широко застосовують електролітичне рафінування тришаровим методом, здійснюване в розплавленої середовищі.

Сплави алюмінію, крім основного металу й домішок, мають спеціально введені леговані елементи, які змінюють структуру та властивості у бажаному нап­рямку. Легують міддю, магнієм, кремнієм, марганцем, цинком, літієм, нікелем і титаном. Сплави алюмінію відзначаються високими механічними й технологічними властивостями, більшість із цих стопів мають високу тепло- та електропровід­ність, добру корозійну тривкість.

Залежно від технології виготовлення виробів стопи алюмінію поділяють на деформівні й ливарні.

Деформівні стопи алюмінію, що не зміцнюються термічною обробкою

Деформівні стопи алюмінію, що не зміцнюються термообробкою, виготов­ляють на основі алюмінію та марганцю або на основі алюмінію і магнію. Легувальні елементи — марганець і магній — значною мірою підвищують міцність, водночас знижуючи пластичність матеріалу. Марганець, крім цього, збільшує корозійну тривкість стопу. Стопи алюмінію з марганцем позначають літерами АМц, а стопиалюмінію з магнієм — літерами АМг. Середню масову частку магнію в стопі засвідчують цифри, що стоять після літер Мг

Зміцнювальна обробка стопів АМц і АМг малоефективна. Значно більший ефект дає деформування у холодному стані. Залежно від рівня зміцнення розрізняють напівнагартовані (П) й нагартовані (Н) стопи.

Стопи алюмінію, що не зміцнюються термообробкою, застосовують для виготовлення мало- та середньонавантажених виробів (резервуари для паль­ного, трубопроводи, корпуси суден, ліфти, рами вагонів тощо)

 

Деформівні стопи алюмінію, що зміцнюються термічною обробкою

 

До стопів алюмінію, що зміцнюються термообробкою, належать дюралюміни, авіалі, а також високоміцні, кувальні й жароміцні стопи.

Типовими представниками стопів, що зміцнюються термообробкою, є дур-алюміни, які добре поєднують міцність і пластичність. Марки дуралюмінів позначають літерою Д / числом, що означає умовний номер стопу, наприклад Д16

Головними легувальними елементами дуралюмінів є мідь і магній. Зі збіль­шенням до певної межі концентрації магнію міцність стопу зростає. Марганець

Марка стопу Масова частка легувальних елементів, %
    Си М§ Мп Зі Інші елементи
Дюралюмінії
Д1 Д16 Д18 3,8—4,8 3,8—4,9 2,2—3,0 0,4—0,8 1,2—1,8 0,2—0,5 0,4—0,8 0,3—0,9 0,2 0,7 0.5 0,5
Стопи авіаль
АВ АД31 АДЗЗ 0,1—0,5 0,1 0,15—0,4 0,45—0,9 0,4—0,9 0,8—1,2 0,15—0,35 0,1 0,15 0,5—1,2 0,3—0,7 0,4—0,8
Кувальні стопи
АК6 АК8 1,8—2,6 3,9—4,8 0,4—0,8 0,4—0,8 0,4—0,8 0,4—1,0 0,7—1,2 0,6—1,2
Високоміцні стопи
В95 В96 1,4—2,0 2,2—2,8 1,8—2,8 2,5—3,2 0,2—0,6 0,2—0,5 0,5 5,0—7,0 2п 7,6—8,6 2п
Жароміцні стопи
АК4-1 АК4 1,9—2,7 1,9—2,5 1,2—1,8 1,4—1,8 0,2 0,2 0,35 0,5—1,2 0,8— 1,4 Мі; 0,8— 1,4 Ре; 0,8— 1,3 N1; 0,8— 1,3 Ре;

 

підвищує корозійну тривкість. З метою додаткового підвищення корозійної тривкості плакують листи дуралюмінів тобто наносять на їх поверхню тонкий шар чистого алюмінію. Кремній в дуралюмінах слід розглядати як домішку. Дуралюміни широко застосовують в авіації, автомобілебудуванні, будівельних конструкціях.

Головними легувальними елементами авіалів є магній і кремній. Авіалі марок АВ, АД31 і АДЗЗ мають високу пластичність, зварюваність і корозійну тривкість, хоч дещо поступа­ються за міцністю дуралюмінам. З цих стопів виготовляють лопатки гвинтів гелікоптерів, ковані деталі двигунів, а також напівфабрикати (листи, труби тощо).

Високоміцні стопи найміцніші серед сплавів алюмінію, хоч менш пластичні від дуралюмінів. їх марки позначають літерою В — високоміцні й умовним номером (В95). Найбільше впливає па міцність цинк і магній. Водночас названі елементи знижують пластичність і корозійну тривкість. Незначне легування марганцем і хромом приводить до підвищення корозійної тривкості.

Стопи марок В95 і В96 використовують у літакобудуванні для високона-вантажених елементів конструкцій при температурах до 100 °С.

Кувальні алюмінієві стопи відзначаються доброю пластичністю й задовільною міцністю, їх маркують літерами АК й умовними числами. За хімічним складом кувальні стопи близькі до дуралюмінів, хоч вміст кремнію тут вищий. Стоп марки АК6 використовують для середньонавантажених деталей складної конфігурації, а стоп АК8 — для високонавантажених деталей.

Жароміцні стопи (АК4-1, АК-4 та ін.) зберігають свої механічні властиво­сті до температури 300 °С. Порівняно з іншими стопами алюмінію жароміцні стопи мають більшу кількість легувальних елементів, їх додатково легують такими елементами як залізо, нікель і титан. Ці стопи використовують для виготовлення поршнів, головок циліндрів, лопаток компресорів у турбореактивних двигунах, обшивок надзвукових літаків.

Ливарні стопи алюмінію

Ливарні стопи повинні добре заповнювати форму в найвужчих місцях, мати малу схильність до утворення пористості й гарячих тріщин. Стандарт поділяє ливарні стопи алюмінію на п'ять груп.

Стопи першої групи, що містять 6... 13 % кремнію, називаються силумінами. Вони відзначаються високою рідкоплинністю, малою лінійною усадкою (0,9... 1,2 %) й низькою схильністю до утворення тріщин.

До складу більшості марок силумінів, крім кремнію, як основного легувального елемента, входять марганець (0,2...0,6 %), магній (0,2...0,55 %), а та­кож титан (0,1...0,3 %). Розчиняючись в алюмінії, легувальні елементи збільшують міцність і твердість силумінів. Водночас марганець підвищує антифрикційні властивості, а титан виконує роль модифікатора.

Найбільше можна покращити механічні властивості силумінів, здрібнюючи їх структуру. З цією метою до рідкого розчину стопу перед його розливанням додають невелику кількість натрію.

Найпоширенішими марками силумінів є АК12, АК9, АК8, АК7. Літерою А позначено, що стоп алюмінієвий, літерою К — кремній. Число після літери К показує середню масову частку кремнію в %.

Силуміни використовують для виготовлення мало- й середньонавантажених литих деталей часто складної конфігурації.

Стопи другої групи — мідні силуміни, крім алюмінію містять 4.. .22 % кремнію, 1...8 % міді, а також 0,2...1,3 % Мg, 0,2...0,8 % Мп /0,1...О, 3 % Ті. Порівняно з силумінами вони мають трохи гірші ливарні властивості, але кращі механічні. їх марки АК5М, АК8М, АК12М2МгН та ін. Числа після літер К, М, Н і Мг показують середню масову частку (в %) кремнію, міді, нікелю і марганцю відповідно. Коли число після літери відсутнє, масова частка елемента становить близько 1 %.

Серед мідних силумінів окремої уваги заслуговує стоп марки АК8М, що містить близько 8 % Sі, 1 % Си, а також Мg, Мn, Ті (0,3...0,4 % кожного). Мідь і магній, що мають змінну розчинність в алюмінії, сприяють зміцненню стопу під час термообробки: гартування і штучного старіння. Стоп АК8М має добру зварюваність й корозійну тривкість. З мідних силумінів виготовляють корпуси компресорів, головки та блоки циліндрів автомобільних двигунів.

Стопи третьої групи, основними компонентами яких є А1 і Си, відзна­чаються серед ливарних стопів найвищою міцністю (стм = 300...500 МПа) й пластичністю (5= 4...12 %). Вони легко обробляються різанням, добре зварю­ються, але проявляють малу корозійну тривкість й мають низькі ливарні влас­тивості. Додаткове легування титаном і марганцем сприяє росту міцності й покращенню ливарних властивостей. Одним з представників третьої групи є стоп марки АМ5.

Стопи четвертої групи — магналії — належать до системи Аl — Мg. Вони легко обробляються різанням, відпорні до корозії, задовільно міцні і плас­тичні, їх ливарні властивості погані. Марки стопів четвертої групи: АМг7 (6...8%М8),АМг10(9,5...10,5%М§),АМг5К(4,5...5,5%М§;0,8...1,3%Зі;0,1...0,4 % Мп). З магналіїв виготовляють деталі суден та літаків, що не бояться вологи.

У стопах п 'ятої групи другим за масовою часткою компонентом після алюмінію може бути кремній (К) або цинк (Ц). Марки стопів: АК9Ц6, АК7Ц9, АЦ4Мг.


Поделиться:

Дата добавления: 2015-02-09; просмотров: 82; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав





lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2024 год. (0.008 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты