Литейные алюминиевые сплавы.

Сплавы для фасонного литья должны обладать высокой жидкотекучестью, небольшой усадкой, малой пористостью и низкой температурой плавления. Высокими литейными свойствами обладают сплавы, содержащие в структуре эвтектику, т.е. второго компонента в сплаве должно быть больше предельной растворимости в алюминии (см. рис. 11.1).

Наиболее часто применяют сплавы на основе Al-Si (силумины), а также Al-Cu и Al-Mg, которые легируют и модифицируют. Отливки могут подвергаться различным видам термической обработки (отжигают, закаливают, подвергают старению). Маркируют литейные сплавы «АЛ» и цифрой, которая является условным номером в ГОСТе, например, АЛ2. По новому ГОСТу литейные алюминиевые сплавы маркируются подобно литейным латуням и бронзам, т.е. в марке стоят буквы, означающие введенный в сплав компонент: О – олово, Ц – цинк, Мц – марганец, Ж – железо, Ф – фосфор, Б – бериллий, Х – хром, С – свинец, А – алюминий, Н – никель, Су – сурьма. Цифры за буквами – проценты этого компонента. Например, АЛ2 маркируется АК12 (К – кремний, 12%). Если число за буквой не стоит, то этого элемента ≤ 1%. Например, АЛ32 в новом ГОСТе АК8М (8% Si, 1% Cu). Еще несколько примеров, где в скобках указана старая маркировка: АК5М (АЛ5), АК12М2МгН (АЛ25) – силумины. АМ5 (АЛ19) – Al-Cu – сплав, АМг10 (АЛ27) АМг11 (АЛ22) – Al-Mg – сплавы.

Силумины.

Диаграмма Al-Si показана на рис. 11.5. Чем больше в структуре эвтектики, тем лучше литейные свойства. Эвтектика в силумине – механическая смесь -раствора и крупных пластин кремния, который очень хрупок.

Рис. 11.5 Диаграмма Al-Si

При крупнопластинчатом старении эвтектики сплав имеет низкую прочность и пластичность ( ~ 140 МПа, ~ 1%). Для улучшения структуры и свойств силумины подвергают модифицированию. По отношению к силумину модификаторы делятся на группы:

1) Измельчающие кремний в эвтектике (Na, Mg, Y)

2) Измельчающие заэвтектический кремний (P, S, Be)

3) Универсальные (Y, Ce, Zr)

Из силуминов изготавливают детали сложной конфигурации, а также герметичные детали, работающие под давлением газа или жидкости (поршни, блоки цилиндров, картеры, головки блоков и др.).

Если силумины должны обладать жаропрочностью, то их легируют Cu, Ni, Mn, Cr. Эти элементы дают интерметаллиды ( химические соединения между металлами), которые, располагаясь по границам зерен, создают жесткий каркас, препятствующий деформации сплава при высоких температурах. Кроме того, интермталлиды повышают износостойкость сплава, т.к. это твердые фазы.

Для изготовления поршней в настоящее время используются силумины с большим количеством кремния (заэвтектические), т.к. кремний снижает коэффициент термического расширения, который у алюминия в 2 раза больше, чем у железа, например, поршни для дизелей А-01М и А-41 (П.О. Алтайский моторный завод) изготавливают из сплава АК21М2, 5Н2, 5.

Сплавы Al с медью и другими добавками упрочняются термической обработкой и обладают жаропрочностью. Из них изготавливают ответственные детали, в том числе работающие до температуры 300⁰С.

Сплавы Al с Mg и другими элементами обладают малой плотностью и высокой коррозионной стойкостью, из них изготавливают детали, стойкие в морской воде, растворах кислот, щелочей, солей, а также детали самолетов.

МЕДЬ И ЕЕ СПЛАВЫ.

Медь относится к тяжелым цветным металлам, тяжелее железа (плотность меди =8,9 г/см³, а у Fe – 7,85 г/см³), не поддается коррозии на воздухе. Пластичность меди высокая ( =50%), она мягкая (НВ100) и непрочная ( =200МПа), обладает высокой тепло- и электропроводностью. В связи с тем, что электропроводность меди незначительно уступает серебру, половина всей меди идет на проводники.

В качестве конструкционного материала применяются сплавы на медной основе – латуни и бронзы. Медь и медные сплавы в настоящее время дефицитны, поэтому часто из заменяют другими сплавами.

Латунями называют медные сплавы, в которых основным легирующим элементом является цинк.

Бронзы– сплавы меди, где цинк и никель не являются основными компонентами.