Сплави з алюмінію, заліза та міді

Антифрикційні чавуни використовують для роботи у вузлах тертя з мастилом, підшипників ковзання, втулок,вкладишів. Для цього застосовують нелеговані або низьколеговані сірі чавуни з пластинчатим графітом АЧС-1… АЧС-6, високоміцні чавуни з кулястим графітом АЧВ-1, АЧВ-2, та ковкі чавуни АЧК-1, АЧК-2.

Включення графіту зменшують коефіцієнт тертя в парі зі сполученою сталевою деталлю. Додавання міді в чавуни поліпшує їх корозійні та антифрикційні властивості.

Більшість антифрикційних чавунів мають перлітну, або перліто-феритну основу, до того ж кількість в'язкого фериту не повинна перевищувати 30-50%, щоб запобігти налипанню матеріалу підшипника на шийку вала. Чавун АЧС-5 після гартування має 80% аустеніту і використовується для роботи в особливо навантажених вузлах тертя.

Підвищення зносостійкості, жаростійкості та корозійної стійкості чавунів досягають легуванням хромом, кремнієм, алюмінієм та іншими елементами. Маркуються чавуни буквою «Ч», за якою йдуть букви, що позначають легуючі елементи, а потім цифри, що відображають кількість цих елементів у відсотках. Буква «Ш» наприкінці означає наявність кулястого графіту. (ЧХ22, ЧХ22С, ЧС5Ш).

До найбільш зносостійких відносяться білі чавуни зі значною кількістю хрому ЧХ22, ЧХ33, в яких замість цементиту утворюються карбіди М7С3 з високою твердістю. Такі чавуни широко використовуються в гірничодобувній промисловості та металургії.

Жаростійкі чавуни легують хромом, кремнієм і алюмінієм, які утворюють оксидні плівки. Чавуни ЧХ32 використовують до температури 1150°С при виготовленні пічної арматури.

Кременистий чавун ЧС5Ш (силан) використовують до температури 800°С, а чавун з високою кількістю алюмінію ЧЮ22Ш (чугаль) до температури 1100°С при виготовленні топкової арматури котлів. Причому чигаль стійкий у середовищах , які містять сірчаний газ та пари води. Чавуни ЧХ22С, ЧС15 (феросилід) і ЧН15Д (нірезист) використовують для виготовлення деталей хімічної апаратури, що працюють у розчинах кислот, лугів і солей

 

Сплави з міді

Спла́ви мі́ді — сплави, одним із компонентів у яких є мідь.

Мі́дні спла́ви — сплави на мідній основі, у яких легувальними елементами можуть бути олово, цинк, свинець, нікель, алюміній, марганець, залізо, срібло, золото, фосфор, кремній тощо.

Залежно від виду легувальних компонентів мідні сплави можуть мати високі електро- та теплопровідність, пластичність і міцність при високих температурах, можуть бути стійкими до зношування і агресивних середовищ а також, високопружними. Сплави міді з іншими металами зазвичай містять не більше 10% основного легувального елемента, а інші компоненти (у складних сплавах) у ще менших кількостях. Виключенням є лише латуні, що містять цинк у значно більших пропорціях. У присутності великих кількостей легувального елемента сплави стають крихкими.

Добавки до подвійних мідно-цинкових сплавів у незначних кількостях олова, алюмінію, нікелю, кремнію, марганцю, заліза, свинцю підвищують міцність, твердість, оброблюваність різанням, надають добрих ливарних властивостей тощо.

Мідні сплави отримують сплавлянням міді з іншими хімічними елементами або їх сплавами (лігатурами) у полуменевих або електричних (дугових, індукційних, високочастотних, печах опору) печах. При плавці для захисту від окиснення використовують деревне вугілля, флюс або плавку проводять у вакуумі. Деякі мідні сплави отримують шляхом електролізу комплексних водних розчинів або дифузії у поверхневі шари металевих виробів. Однофазні низьколеговані сплави легше деформуються при кімнатній температурі, ніж високолеговані — з двофазною структурою. При високих температурах легше деформуються двофазні сплави, а більший опір деформуванню чинять сплави однофазні.

Термічна обробка (гартування та старіння) мідних сплавів у низці випадків підвищує міцність, збільшує пластичність (гартування), зменшує внутрішні напруження (відпал).

Розрізняють мідні сплави:

• ливарні, яким властиві значна рідкоплинність і невелика усадка;

• деформівні, що їх обробляють тиском у гарячому або холодному стані;

• порошкові.

Мідні сплави використовують переважно як антифрикційні, електротехнічні, жароміцні, конструкційні, корозійностійкі і пружинні матеріали. Застосовують їх у машино-, авіа-, приладо- і суднобудуванні, в електротехнічні промисловості, при виготовленні пароводяної арматури, художніх виробів, посуду тощо.

До мідних сплавів належать:

• бронзи куди входять:

• олов'яні (олов'янисті) бронзи або просто бронзи — сплави міді з оловом, які поділяються на бронзи олов'яні, що обробляються тиском за ГОСТ 5017-74 (наприклад, БрО6,5Ф0,4; БрО4Ц3; БрО7Ф0,2 тощо) та бронзи олов'яні ливарні за ГОСТ 613-79 (наприклад, БрО3Ц7С5Н1; БрО5Ц5С5, БрО10Ц2 тощо);

• бронзи безолов'яні, що обробляються тиском за ГОСТ 18175-78, до переліку яких входять:

• алюмінієва бронза (напр., БрА7);

• кремниста бронза (напр., БрК3Мц1);

• марганцева бронза (напр., БрК1Н3);

• кадмієва і магнієва бронзи (напр., БрКд1(CuCd1), БрМг0,3);

• берилієва бронза (напр. БрБ2);

• бронзи безолов'яні ливарні за ГОСТ 493-79 (наприклад, БрА10Ж3Мц2, БрС30, БрС30Н2 тощо);

• латуні — сплав міді з цинком із вмістом до 45% Zn. Залежно від технологічних властивостей латуні поділяють на деформівні (оброблювані тиском: Л96, Л70, ЛАН65-3-2, ЛА85, ЛС64-2 тощо) і ливарні за ГОСТ 17711-93 (ЛЦ14К3С3, ЛЦ30А3, ЛЦ25С2 тощо). Латунь із вмістом до 32% цинку добре обробляється тиском у холодному і гарячому станах;

• абіссінське золото — корозійно стійкий мідний сплав, що імітує золото за кольором; містить 88% Cu, 11,5% Zn і 0,5% Au[. Додавання 0,5% Au сприяє тривалішому збереженню блиску без потемніння;

• північне золото — мідно-алюмінієвий сплав золотистого кольору (склад: мідь — 89%, алюміній — 5%, цинк — 5%, олово — 1%), з якого виготовляють монети вартістю 10, 20 і 50 євроцентів;

• мельхіор — група сплавів на основі міді переважно з нікелем (5-30%), а також з Fe (приблизно 1%) та Mn (біля 1%). Має високу стійкість проти корозії як в повітрі, так і у воді, добре обробляється, тому є добрим сплавом для карбування монет;

• константан — сплав міді з нікелем (40%), марганцем (1,5%) і домішками деяких інших елементів. Характеризується сталістю електричного опору при зміні температури;

• манганін — термостабільний сплав на основі міді (близько 85%) з додаванням марганцю (Mn) (11,5—13,5%) та нікелю (Ni) (2,5—3,5%). Характеризується надзвичайно малою зміною электричного опору в області кімнатних температур;

• нейзильбер — сплав міді з 5-35% нікелю і 13-45% цинку. Характеризується корозійною стійкістю, підвищеною міцністю і пружністю після деформації, задовільною пластичністю в гарячому й холодному стані;

• куніаль — сплав міді з нікелем та алюмінієм. За ГОСТ 492–2006[7] випускаються дві марки куніалю: МНА13-3 (Куніаль-А), що містить 12,0…15,0% Ni+Co, 2,3…3,0% Al, решта — мідь та МНА6-1,5 (Куніаль-Б), що містить 5,5…6,5% Ni+Co, 1,2…1,8% Al, решта — мідь.

Сплави, у яких мідь є важливим але не основним компонентом:

• монель (монель-метал) — високоміцний корозієстійкий на нікелевій основі, що містить 27…29% Cu, 2…3% Fe, 1,2…1,8% Μn. За ГОСТ 492–2006[7] маркується як сплав НМЖМц28-2,5-1,5 (за стандартами ISO — NiCu30):

• копель — сплав, що складається з наступних елементів: Ni (42,5…44%); Fe (0,15%); Mn (0,1…1,0%) решта Cu (МНМц 43-0,5).