К цветным сплавам относится латунь

Латунь, которая хорошо известна и активно применяется уже на протяжении многих лет, является сплавом меди с цинком. Изобретателем этого материала с целым рядом уникальных характеристик считается англичанин Джеймс Эмерсон, который и запатентовал его в 1781 году.

Латунный металлопрокат отличается хорошей коррозионной стойкостью и высокой прочностью

Элементы состава

Основу латуни составляют медь и цинк. В наиболее традиционном составе такого сплава медь содержится в количестве 70%, а цинк – 30%. Существуют марки технической латуни, в составе которой цинк содержится в количестве 48–50 процентов. Что характерно, больше 50% цинка, используемого для производства латунных сплавов, получают из отходов данного металла.

В зависимости от особенностей внутренней структуры различают латуни альфа- и альфа-бета-типа, которые также называют одно- и двухфазными.

Их основные отличия заключаются в следующем.

• В химическом составе латунных сплавов, относящихся к альфа-типу, содержится 35% цинка.
• Альфа-бета-латуни (двухфазные) на 47–50% состоят из цинка. В их составе также содержится свинец, количество которого не превышает 6%.

Несмотря на то, что латунь, также созданная на основе меди, внешне очень похожа на некоторые марки бронзы, по профессиональной классификации она не относится к бронзовым сплавам. В составе некоторых видов латуни содержится олово – основной легирующий элемент бронзы, но его добавляют в очень незначительных количествах, чтобы добиться улучшения отдельных характеристик сплава. Кроме олова, в химическом составе отдельных марок латуни могут содержаться такие элементы, как свинец, марганец, железо, никель и др., которые также позволяют улучшить ее свойства.

Содержание химических элементов в простых (двойных) латунях (нажмите для увеличения)

Содержание химических элементов в свинцовых латунях (нажмите для увеличения)

Изделия из латуни отличаются красивым золотисто-желтым цветом, хорошо поддаются полировке и другим видам механической обработки. В зависимости от марки сплава, из которого изготовлено изделие, последнее можно подвергать ковке в холодном или нагретом состоянии, но некоторые виды данного металла методами пластической деформации обрабатывать нельзя. Несмотря на то, что для латуни характерна высокая коррозионная устойчивость, поверхность изделий из данного металла при их длительном взаимодействии с окружающим воздухом покрывается окисной пленкой и темнеет. Чтобы избежать изменения цвета поверхности латунных изделий с течением времени, их часто покрывают защитным слоем бесцветного лака.

Химический состав и особенности внутренней структуры

Чтобы хорошо разбираться в характеристиках латуни, важно понимать, какими свойствами обладают химические элементы, из которых она состоит. Такими элементами, как уже говорилось выше, являются медь и цинк.

Классификация латуней по химическому составу

Медь – это один из первых металлов, которые человек начал использовать для изготовления изделий различного назначения. Данный элемент, входящий в 11-ю группу IV периода таблицы Менделеева, имеет атомный номер 29 и обозначается как Cu (сокращение от Cuprum). Медь, которая является переходным металлом, отличается высокой пластичностью и красивым светло-золотистым цветом. При образовании оксидной пленки металл приобретает не менее красивый желтовато-красный оттенок.

Цинк – второй основной элемент в химическом составе латуни – также является металлом, который, в отличие от меди, не встречается в природе в чистом виде. Цинк, имеющий атомный номер 30, входит в побочную подгруппу 2-й группы IV периода таблицы Менделеева. Данный металл, производить который начали еще в XII веке в Индии, отличается высокой хрупкостью в нормальных условиях. Без оксидной пленки, которая появляется на металле при его взаимодействии с открытым воздухом, его поверхность имеет светло-голубой цвет. Обозначается данный металл символом Zn (сокращение от Zincum).

Так выглядит микроструктура отшлифованной латунной поверхности под 400-кратным увеличением

Структура латуни в зависимости от содержания в его составе основных компонентов может состоять из одной α- или одновременно α+β-фаз. Такие состояния, которые может принимать внутренняя структура сплава, отличаются следующими особенностями:

• α-фаза – это раствор меди и цинка, характеризующийся высокой стабильностью, в котором молекулы основного металла (меди) имеют гранецентрированную кубическую решетку;
• α+β-фаза – также стабильный раствор, в котором медь и цинк содержатся в соотношении 3:2 (в таком растворе молекулы меди имеют простую элементарную ячейку).

Микроструктура α +β-латуни имеет меньшую пластичность и большую твердость, чем структура α-латуни

В зависимости от температуры нагрева в латуни происходят следующие структурные преобразования.

• При нагревании латуни до высоких температур атомы в ее β-фазе, имеющей широкую область гомогенности, отличаются неупорядоченным расположением. В таком состоянии нагрева β-фаза латунного сплава отличается высокой пластичностью.
• При незначительном нагреве латунного сплава (454–468 ° ) в нем формируется фаза, имеющая обозначение β’. Особенностью такой структурной фазы, которая отличается высокой твердостью и, соответственно, хрупкостью, является то, что атомы меди и цинка в ней располагаются упорядоченно.

Исходя из всего вышесказанного, можно сделать вывод о том, что латунные сплавы, внутреннюю структуру которых составляет только α-фаза (однофазные), отличаются хорошей пластичностью, а те, в которых присутствует и β-фаза (двухфазные), являются более прочными, но не предназначены для обработки методами пластической деформации.

Пластичность латуней с двухфазной структурой можно повысить, если нагреть их выше температуры, при которой происходит β’-превращение (700 ° ). В таком состоянии в структуре сплава преобладает только одна β-фаза, соответственно, он отличается высокой пластичностью. Однако даже однофазные латуни с хорошей пластичностью могут практически не обрабатываться методами пластической деформации. Это происходит в температурном интервале их нагрева до 300–700 ° , который получил название зоны хрупкости.

Содержание цинка в латуни влияет на электропроводность сплава

На то, какими механическими свойствами обладает латунь той или иной марки, значительное влияние оказывает содержание цинка в ее химическом составе. Так, если содержание данного химического элемента составляет до 30%, то одновременно повышаются как прочность, так и пластичность сплава. Дальнейшее повышение содержания цинка приводит к тому, что латунь становится менее пластичной (усложнение α-фазы), а затем и более хрупкой (формирование в структуре латуни β’-фазы). Прочность латуни увеличивается до того момента, пока цинка в ее составе не будет 45%, с дальнейшим увеличением количества данного элемента латунь становится и менее прочной, и менее пластичной.

Способы производства

Такой сплав меди, как латунь, хорошо поддается различным методам обработки. Так, из этого сплава можно получать различные изделия методами ковки, штамповки и протяжки, а благодаря относительно невысокой температуре плавления и хорошей текучести в расплавленном состоянии его активно используют в литейном производстве.

Розлив латунного расплава по формам

Латунь, основным легирующим элементом в которой является цинк, получают плавкой:

• в тиглях, изготовленных из огнеупорного материала (для нагрева тигли вместе с компонентами сплава помещают в шахтные или пламенные печи);
• в отражательных печах (при использовании данного метода плавку выполняют без применения тиглей).

При выплавке латунного сплава следует учитывать тот факт, что цинк при осуществлении такой процедуры будет активно испаряться, поэтому количество данного металла следует рассчитывать с некоторым запасом.

Сферы применения

В зависимости от количественного содержания основных компонентов латунь может использоваться для изготовления изделий различного назначения.

Содержание основных элементов указывается в маркировке латунных сплавов

Одной из наиболее распространенных разновидностей деформируемых латунных сплавов является томпак, в составе которого содержится 88–97% меди и не более 10% цинка. Наиболее значимыми характеристиками сплавов данного типа являются:

• высокая пластичность;
• высокая коррозионная устойчивость;
• хорошие антифрикционные свойства.

Из характеристик, которые способствуют высокой популярности сплавов данного типа, надо отметить:

• хорошую свариваемость со сталью и другими металлами, что позволяет использовать томпак для изготовления изделий из комбинированных материалов;
• красивый золотистый цвет – характеристика, которая стала причиной активного использования томпак для производства изделий художественного назначения;
• возможность покрывать поверхность изделий из томпака эмалью и лаком, золотить, а также использовать другие типы декоративных покрытий.

Так выглядит лента томпака, из которой потом делают изделия, в том числе и ювелирные украшения

Специалисты при производстве томпака используют три основные формулы химического состава данного сплава, в котором медь, цинк, свинец и олово могут содержаться в следующих пропорциях:

Данные формулы, что примечательно, были выведены еще в XIX веке. Их автором является ученый из Шотландии Эндрю Юр.

Области применения деформируемых латуней

Чтобы получить литейную латунь, в ее состав, кроме цинка, добавляют 50–81% меди, а также ряд других элементов: алюминий, железо, кремний, олово, марганец, свинец. Наиболее значимыми характеристиками, которыми обладает такая латунь, являются:

• высокая устойчивость к коррозии;
• антифрикционные свойства;
• хорошие механические характеристики;
• хорошая текучесть в расплавленном состоянии;
• высокая устойчивость к распаду материала.

Сферы применения литейных латуней

Благодаря таким характеристикам литейные латунные сплавы успешно используются для производства изделий, к механическим свойствам, коррозионной устойчивости и точности геометрических параметров которых предъявляются повышенные требования.

Для производства различных изделий методами резания металлов используются автоматные латуни, в химический состав которых входят:

Автоматная латунь марки ЛС59-1 используется для изготовления метизов и декоративных элементов

В составе сплавов данного типа обязательно содержится свинец, за счет чего обеспечивается формирование короткой и сыпучей стружки, что и позволяет выполнять скоростную обработку изделий из таких латуней.

Латуни данного типа производится в виде листового материала и прутков, из которых затем, используя тот или иной вид механической обработки, изготавливают изделия различного назначения.

Цветными называют группу различных металлов и их сплавов.

Рассмотрим подробно что такое лом цветных металлов.

Есть две группы металлов:

Черными именуют железо и его сплавы.

Остальные являются цветными или не железными.

Их список многообразен:

Все они сегодня востребованы и на производстве, и в научной деятельности. Области их применения разнообразны.

Пункты приема металлолома с удовольствием покупают лом цветмета по выгодным ценам, а для того, чтобы не попасть впросак при его сдаче, нужно ориентироваться в видах и знать стандартную классификацию цветных металлов.

Классификация цветных металлов по ГОСТ

Действующий ГОСТ 1639-2009 четко указывает на то, что относится к лому цветмета.

Классификация скрапа подразделяется на четыре, характеризующих его, основных раздела:

• наименование;
• физические параметры;
• химический состав;
• качество.

В ГОСТе прописаны названия металлов и их сплавов.

В разделе отображено 13 видов, которые принимаются в организациях по приему вторсырья.

Ниже приведена таблица, в которой вы можете видеть перечень цветных металлов одним списком и количество отдельных видов лома:

Металл	Видов лома
Алюминий	32
Вольфрам	17
Кадмий	2
Кобальт	3
Магний	8
Медь	13
Латунь	23
Бронза	15
Молибден	9
Свинец	11
Ртуть	6
Олово	10
Никель	26

Чистый металл при сдаче в пункты вторсырья встретить можно нечасто, так как большинство лома составляют сплавы.

При приеме принадлежность к тому или иному виду оценивается по элементу, которого во вторсырье больше в процентном отношении.

Определить данное соотношение можно с помощью специального оборудования.

Делят лом цветмета на типы по следующим критериям:

• происхождение;
• химический состав;
• физическое состояние.

Происхождение скрапа может быть следующим:

• отходы промышленности;
• брак;
• некондиция;
• лом готовой продукции.

Химический состав скрапа из цветмета, который определяется в лаборатории, показывает к какому металлу или сплаву он принадлежит.

Самым ценным вторсырьем являются нелегированные металлы с незначительным содержанием примесей. Физические параметры так же важны при сдаче, как и химические.

По этим характеристикам лом делят на следующие классы:

• А – относятся непосредственно лом и кусковые отходы;
• Б – включает стружку, путаную проволоку и небольшие куски;
• В — порошкообразные отходы (в основном, встречаются лишь у редких металлов: вольфрама, кобальта, молибдена и титана);
• Г — прочее вторсырье.

Безопасность

Весь цветной лом должен в обязательном порядке проверяться на:

• наличие радиационных и вредных химических загрязнений;
• взрывоопасность.

При транспортировке металлолом требуется сопровождать документацией о радиационной и взрывобезопасности.

Концентрация вредных веществ должна не превышать значений, указанных в ГОСТ 12.1.005.

Минприроды России выделило пять классов химической, радиационной и взрывоопасности лома цветмета:

1. Опасные отходы с большим вредом для экосистемы. Сюда входят ртуть, полоний и плутоний.
2. Высокоопасные отходы, на выведение последствий которых природе требуется тридцать лет. Это сплавы свинца, кобальта и молибдена.
3. Умеренная опасность, при которой для восстановления экологии необходимо десять лет. Это лом с примесью меди, никеля, железа, цинка, алюминия и серебра.
4. Малоопасные отходы, выведение последствий занимает три года. Сюда относят лом бронзы.
5. Низкая опасность, такой лом не наносит ущерба экологической среде. Это наиболее распространенный класс среди цветного скрапа.

Из-за предполагаемого вреда человеку и природе, все операции с цветным ломом требуют наличия лицензии у пунктов, принимающих вторичные цветные металлы. Проверку на все виды опасности осуществляют по следующей схеме:

Качество

В ГОСТе указаны параметры качества, которые определяют сорт лома.

Здесь большое значение имеют следующие характеристики:

• размер скрапа;
• происхождение лома;
• однородность;
• количество засора;
• химический состав;
• физическое состояние;
• габариты и объем.

Качество определяется на представительной пробе.

Маркировка

По ГОСТу весь транспортируемый лом должен маркироваться с указанием:

• наименования;
• обозначения ГОСТа;
• обозначения вида вторсырья;
• марки сплава.

Маркировка цветных металлов и сплавов должна прочно крепиться на грузе во время перевозки и хранения.

Чтобы определить марку металла, нужно заглянуть в марочник, специальный документ со всеми маркировками интересующего вас металла или сплава.

Многочисленность цветных металлов и различные характеристики потребовали их классификации по отдельным видам.

Сегодня в ходу промышленная систематизация, отражающая исторически установившиеся составляющие металлургической индустрии и одноименной науки.

Само наименование не отражает полностью суть цветмета.

Только золото и медь являются окрашенными, а остальные имеют обычные серо-черные оттенки.

Наукой принято выделять следующие виды цветных металлов и сплавов:

• легкие;
• тяжелые;
• благородные;
• тугоплавкие;
• рассеянные;
• редкоземельные;
• радиоактивные.

Отрасль цветной металлургии сегодня в России находится на подъеме и включает в себя:

• металлодобычу;
• обогащение руды;
• металлоплавку.

Основные цветные металлы

К основным цветным металлам можно отнести:

Алюминий – отличный электропроводник. Он пластичен, что является и его достоинством, и недостатком.

Для придания прочности к нему добавляют:

Такие сплавы применяют для производства:

• самолетов;
• морских и речных кораблей;
• космических шаттлов;
• в строительстве;
• в пищевой промышленности.

Алюминий и его сплавы – самый дешевый вид лома цветмета.

Найти его можно в различных предметах быта, включая:

Медь – часто встречающийся цветной металл.

Также обладает хорошими характеристиками:

• пластичен;
• хороший электропроводник;
• хороший теплопроводник.

Она в больших количествах востребована в сплавах, используется в различных хозяйственных отраслях.

Известен ее сплав с цинком и оловом – латунь.

Ее можно встретить в:

Найти медь для металлолома можно в:

• силовых кабелях;
• водопроводных трубах;
• бытовых изделиях.

Медь высоко ценится в пунктах сдачи вторсырья.

Редкие

Редкоземельные металлы используются для улучшения качеств других металлов, они стали широко применяться с развитием промышленного производства в 20 веке.

Это следующие металлы:

Само название говорит о том, что в земной коре очень мало этих цветных металлов. Также ранее тугоплавкие оксиды, которые образуют редкие цветные металлы, именовали «землями». Добывают их из оксидов.

Сегодня редкоземельные металлы можно встретить во всех цифровых устройствах:

• смартфонах;
• плеерах;
• компьютерах;
• в гибридных двигателях;
• в другой электронике.

Сплавы из них обладают высокими характеристиками, например:

• антикоррозионными;
• прочностными;
• жаростойкими.

Тяжелые

Рассмотрим тяжелые цветные металлы, собрав их в несколько списков.

Самые тяжелые цветные металлы на Земле:

Редко встречается в почве, поэтому это, как правило, самый дорогой цветной металл.

Также к этой группе относят:

Все они имеют высокую плотность, соответственно, и большой вес, от этого и название – тяжелые.

Широко известен и применяется во многих отраслях свинец, содержащийся в:

Из него изготавливают:

Также свинец используют при создании защитных фартуков от облучения.

Имеет такие характеристики:

• низкая теплопроводность;
• пластичность;
• токсичность.

Поэтому применять свинец нужно осторожно, соблюдая все правила техники безопасности.

Оловом раньше называли сплав свинца и серебра.

Сегодня олово используется в металлургической промышленности и производстве различных сплавов, которые входят в состав:

• подшипников;
• упаковочной фольги;
• бронзы;
• пищевой жести;
• проводов.

Никель – тяжелый цветной металл с высокими жаропрочными и антикоррозионными характеристиками. Применяется никель в сплавах. В нержавейке – это основной компонент.

Из никеля делают:

• монеты;
• броню;
• химическую аппаратуру;
• проволоку;
• фольгу;
• нить;
• порошок;
• щелочные аккумуляторы.

Востребован он и в:

Легкие

Под определение «легкие цветные металлы» попадают металлы с небольшой плотностью.

Список самых востребованных легких цветных металлов:

Наилегчайший цветной металл – литий. Он широко используется в различных сплавах.

Применяют его в:

• химической промышленности;
• металлургической промышленности;
• военно-промышленном комплексе;
• термоядерной энергетике.

Также литий применяют при изготовлении:

• оптики;
• щелочных аккумуляторов;
• керамических изделий.

Пластичность магния не такая хорошая, как у меди и алюминия, что отражается на сварочных качествах этого металла. Но его можно легко резать специальным инструментом. При этом механические свойства оставляют желать лучшего. Это не позволяет широко внедрять его в промышленное производство.

Популярные виды в пунктах приема

Самые популярные цветные металлы в пунктах приема:

Если хотите узнать, что сдавать выгоднее, то читайте данную статью.

Заключение

Исторически сложилось так, что цветные металлы подразделяют на виды:

• легкие;
• тяжелые;
• благородные;
• редкоземельные и т. д.

Такая классификация принята в технике, на сегодня она отвечает почти всем требованиям промышленной индустрии.

• задачу производства новых сплавов;
• сдачу вторичного сырья из цветмета в пунктах приема.

Каждая операция по приемке и сдаче цветмета должна подтверждаться актом, в котором указан:

• состав;
• качество;
• объем;
• стоимость за килограмм и за весь лом.

При сдаче лома убедитесь в добросовестности пункта приема. Многие небольшие пункты специально занижают сортность лома или обвешивают с помощью некорректно работающих весов.

Как подготовить цветной металлолом к сдаче, смотрите в данном видео:

Вопросы, изучаемые в этой теме:

– свойства металлов и сплавов;

– чугуны, их маркировка, свойства, применение в качестве машиностроительных материалов;

– стали, классификация, маркировки, применение;

Под металлами в технике подразумевают как химические элементами, так и их соединения (сплавы), которые характеризуются специфическими свойствами: металлическим блеском, высокими электро- и теплопроводностью, непрозрачностью, способностью подвергаться обработке в холодном и горячем состоянии (обработке резанием, ковке, прокатке, волочению и т.п.).

В основе структуры металлов лежит кристаллическая решетка

Сплавы – это твердые вещества, образованные сплавлением двух и более компонентов. Сплавы на основе железа называются черными, на основе других металлов – цветными.

К основным свойствамметаллов и сплавов относятся механические, физи­ческие, техно­логические и экс­плуатационные.

К механиче­ским свойствам материала отно­сятся прочность, пла­стичность, твердость, ударная вязкость (см. практическую работу №2).

Технологические свойства характеризуют способность материала подвергаться различным методам горячей и холодной обработке. К тех­нологическим свойствам металлов и сплавов относятся литейные свойства, деформируемость, свариваемость и обрабатываемость режу­щим инструмен­том.

Литейные свойства (жидкотекучесть, усадка, склонность к ликвации) определяются способностью расплавленного ме­талла или сплава к заполнению литейной фор­мы, степенью химической не­однородно­сти по сечению полученной отливки, а также величиной усадки – сокращением размеров при кристаллизации и дальней­шем охлаждении.

Деформируемость – способ­ность принимать необходимую форму под влиянием внешней нагрузки без разруше­ния и при наименьшем сопро­тивлении нагрузке. Свариваемость – это способность металлов и сплавов образовывать неразъ­емные соединения требуемого качества. Обрабатываемостью называют свойства металла поддаваться обра­ботке резанием. Критериями обрабатываемости являются режимы резания и качество по­верхностного слоя.

Эксплуатационныминазываются свойства материалов, непосредственно влияющие на показатели, характеризующие служебное назначение машины.

К эксплуатационным свойствам в за­висимости от условия работы машины или конструкции относят износостойкость, коррозионную стой­кость, хладостойкость, жаропрочность, жаростойкость, антифрикционность материала и др.

Износостойкость – способность ма­териала сопротивляться поверхно­стному разрушению под действием внешнего тре­ния. Коррозионная стойкость – сопро­тивление материала воздействию агрессив­ных сред (кислотных и щелочных). Хладостойкость – способность материала сохранять требуемые пластические свой­ства при низких рабочих температурах (ниже 0°С). Жаропрочность – способность материала сохранять требуемые механические свой­ства при высоких рабочих температурах. Жаростойкость – способность материала сопротивляться окислению в газовой среде при высоких температурах. Антифрикционность – способность материала прирабатываться по трущимся поверхностям к дру­гому материалу.

Чугуны– сплав железа с углеродом (2,14…4,5%) и некоторым количеством кремния, марганца и др.

Различают серый, высокопрочный, ковкий и легированные чугуны. Серый чугун (ГОСТ 1412-85) маркируют буквами «С» – серый «Ч» – чугун и группой цифр, характеризующими величину временного сопротивления (предел прочности при растяжении) в МПа . Например, марка СЧ 15 показывает, что чугун имеет =150 МПа. Для изготовления деталей чаще применяют серый чугун марок СЧ 10, СЧ 15, СЧ 20, СЧ 30 твердостью в пределах НВ 163…255 и реже СЧ 35. Твердость серых чугунов изменяется в пределах НВ 190…275.

Модифицированный чугун отличается от серого добавкой графитизирующих элементов (ферросилиция, силикокальция или силикоалюминия), повышающих литейные и механические свойства. Путем модифицирования повышают прочностные характеристики серых чугунов за счет образования мелких графитных включений. Высокопрочный чугун получают введением перед разливкой в жидкий чугун в качестве модификатора магний. Маркируют высокопрочный чугун буквами ВЧ и группой цифр, характеризующих величину временного сопротивления в МПа , например ВЧ 35, ВЧ 40, ВЧ 45. Твердость высокопрочных чугунов изменяется в пределах НВ 140…360. Маркируется ковкий чугун буквами КЧ и группой цифр, обозначающих временное сопротивление в МПа и относительное удлинение в процентах, например марки КЧ 47-7, КЧ 50-5. Твердость ковких чугунов не превышает НВ 320. Название «ковкий чугун» условно, изделия из него получают литьем, пластической деформации они не подвергаются. Легированные чугуны получают введением легирующих элементов (хрома, кремния, алюминия, марганца и др.). Маркируют буквами и цифрами, например ЧХ 1, ЧХ9Н5, ЧС5Ш, где буква Ч обозначает чугун, Х, Н, С – легирующие элементы, а цифры – их содержание в %; буква Ш указывает на шаровидную форму графита.

Большое влияние на обрабатываемость резанием литых заготовок из серых чугунно оказывает поверхностный слой металла (литейная корка) толщиной 0,15…0,50 мм и твердостью НВ 285…321. По мере удаления от поверхности твердость снижается до НВ 187…229. Высокотемпературный отжиг чугунных отливок позволяет увеличить скорость резания в 1,5…2 раза.

Чугуны широко применяются для изготовления отливок корпусных деталей. Отливки из высокопрочного чугуна используют для изготовления коленчатых валов, деталей прокатных станов, корпусов насосов, зубчатых колес. Ковкий чугун отличается высокой вязкостью, применяют для деталей машиностроения, получаемых отливкой, на которые во время работы могут действовать ударные нагрузки, для изготовления тонкостенных деталей, редукторов, фланцев, муфт.

Стали являются основным конструкционным материалом машиностроения. По назначению различают конструкционную, инструментальную, специальную. Инструментальные стали служат для изготовления различного инструмента (режущего, кузнечного, штамповочного, измерительного). В группу специальных сталей входят стали с особыми свойствами: коррозионно-устойчивые (нержавеющие), жаропрочные, кислостойкие, предназначенные для производства военной техники и др.

По качеству стали подразделяют на стали обыкновенного качества, качественные, высококачественные, особо качественные.

Классификационным признаком служит содержание в стали вредных примесей (фосфора, серы), растворенных газов и присутствующих неметаллических включений. Например, в стали обыкновенного качества содержание фосфора допускается в пределах 0,05…0,07% и серы 0,055…0,06%; в качественных – не более 0,035% каждого из этих элементов; в высококачественных и особокачественных – не более 0,025%.

По химическому составу стали различают как углеродистые и леги-рованные.

По содержанию углерода углеродистые стали подразделяются на низкоуглеродистые с содержанием углерода до 0,25%, среднеуглеродистые – с содержанием углерода 0,25…0,6% и высокоуглеродистые – с содержанием углерода 0,6…2%.

Конструкционные углеродистые стали. В эту группу сталей включаются стали обыкновенного качества и качественные стали. Они имеют удовлетворительные механические свойства в сочетании с хорошей обрабатываемостью резанием и давлением.

Стали обыкновенного качества (ГОСТ 380-94). Стали с нормированным содержанием углерода могут подвер­гаться тер­мической и химико-термической обработке. Стали этой подгруппы применяются в основном для изготовле­ния эле­ментов несущих сварных и несварных конструкций и неот­ветственных деталей – болтов, гаек, ручек, втулок, цапф, фланцев, осей, а также деталей, изготавли­ваемых глубокой вытяжкой.

Углеродистые стали обыкно­венного качества обозначают буквами Ст и цифрами от 0 до 6, обозначающие процентное содержание углерода в сотых долях процента (напри­мер, Ст 3, содержит 0,3% углерода).

Стали качественные углеродистые (ГОСТ 1050-88). Эти стали подразделяются на:

• низкоуглеродистые (до 0,2% С) малопрочные и высокопла­стичные стали. В основном применяются для деталей, изго­тавливаемых холодной штамповкой и высадкой. Без терми­ческой обработки в горячекатном состоянии из них изготав­ливаются шайбы, прокладки, патрубки, вкладыши, муфты, крюки, болты и другие детали;

• низкоуглеродистые (до 0,3% С) цементируемые стали. Из этих сталей изготавли­ваются детали с высокой поверхност­ной твердостью (с применением ХТО); это в основном малонагруженные шестерни, червяки, вилки, кулачки, толка­тели. В горячекатаном и нормализованном состояниях при­меняются также для изготовления деталей невысокой прочности – крепежных дета­лей, втулок, осей, валов, муфт, туцеров и многочисленных деталей котлотурбо­строения (труб, змеевиков);

• среднеуглеродистые (0,35…0,60% С). В улучшенном состоя­нии или с поверхно­стным упрочением ТВЧ из них изготавливают коленчатые валы мало­оборотных двигателей, шату­ны, ходовые винты, зубчатые колеса, маховики, оси, штоки, кулачки, бандажи, шпиндели, замочные шайбы и другие детали.

• стали высокоуглеродистые до 0,85% С, в том числе с повы­шенным содержа­нием марганца) применяют преимущест­венно в качестве рессорно-пружинных.

Качественные углеродистые стали обозна­чают числами, например марки 08; 10; 15; 20; 25. Цифры указы­вают на среднее со­держание углерода в сотых долях про­цента. Например, сталь 15 содержит угле­рода около 0,15%.

Стали низколегированные конструкционные. Это низкоуглеродистые стали (до 0,2 % С) с небольшим (2…3 %) содержа­нием легирующих элементов (ГОСТ 19281-89); применяются без термообра­ботки (упрочняются за счет легиро­вания феррита) и с термической обработкой, в том числе с карбонитридным упрочнением. Применительно к строительным конструкциям для этих ста­лей применяется специальная маркировка: обозначе­ние начинается с буквы «С», далее указывается предел текучести (три цифры), наличие термоупрочне­ния и повышенной коррози­онной стойкости (буквы Т и К).

Стали легированные конструкционные. Стали этой группы различаются по прочности: нормальной и повышен­ной прочности, высокопрочные (ГОСТ 4543-71).

Легированные конструкционные стали различают по содержанию легирующих элементов – хромистые, хромоникелевые и другие; по качеству – качественная и высококачественная. Кроме того, легиро­ванные стали делятся на низколегированную(легирующих элементов менее 3%), среднелегированную(легирующих элементов 3. 5,5%) и высоколегированнуюс содержанием легирующих элементов свыше 5,5% .

Эти стали могут быть низкоуглеродистыми (0,1…0,3% С) и среднеугле­родистыми (0,3…0,5% С).

В качестве легирующих элементов, придающих стали повышенную прочность и специальные свойства, используют хром, никель, молибден, ванадий и др. Легированные стали обозна­чают цифрами и буквами, например марки 20Х, 40ХС, 30ХГН, 20ХН3А. Первые циф­ры показывают среднее содержа­ние угле­рода в сотых долях процента, а буквы – наличие легирующих эле­ментов. Цифрами после букв отмечено процентное содержа­ние легирующих элементов. Предел прочности сталей возрастает от = 700МПа (сталь 15Х) до =1300 МПа (сталь 20Х2Н4А). Повышение содержания некоторых леги­рую­щих элементов, таких, как хром (X), молибден (М), ванадий (Ф), вольфрам (В), никель (Н), увеличивает прочность сталей и снижает теплопроводность, что ведет к ухудшению их обрабатываемости. Кремний (С) ухудшает обраба­тываемость стали из-за образования в ней силикатных абразивных включе­ний. Заготовки из крупнозернистой стали обрабатываются лучше, чем из мелкозернистой.

К сплавам цветных металлов относятся легкие спла­вы на основе алюминия и магния и сплавы меди с добавками (бронзы и латуни).

Алюминиевые сплавы. Алюминие­вые сплавы, не упрочняемые термической обработкой, считаются сплавами с нор­мальной прочностью ( 150…400 МПа), к сплавам же повышенной и высо­кой прочности относятся термически упроч­няемые сплавы ( 400…500 МПа и > 500 МПа соответственно).

Сплавы нормальной и повышенной прочности. Сплавами с нормальной прочностью являются сплавы твердораствор­ного упрочнения (ГОСТ 4784-97), легированные в ос­новном марганцем (АМц) и магнием (типа АМг). Они отличаются высокой пластичностью, хорошей сва­риваемостью; используются в отожженном и нагартованном состояниях для из­готовления де­талей (изделий), формируемых глубокой вытяжкой и сваркой.

К сплавам повышенной прочности относятся сплавы типа дю­ралюминий (ГОСТ 4784-97), легированные в основном медью, магнием и марганцем (типа Д и АК); они упрочняются термиче­ской обработкой на старение. Сплавы типа Д широко применяют­ся в авиации. Ковочные сплавы типа АК используют при из­готовлении деталей сложной формы.

К высокопрочным относятся сплавы алюминия с цинком, ме­дью и маг­нием (типа В). Они упрочняются термической обработ­кой на старение; по ха­рактеристикам прочности превосходят спла­вы типа дюралюминий, однако об­ладают пониженной пластично­стью и вязкостью разрушения. Высокопрочные сплавы применяют для высоконагруженных элементов конструкций, работаю­щих в основном на сжатие; из них изготавливают корпуса и детали обшив­ки.

Магниевые сплавы обладают меньшей плотностью (1,8…1,9 т/м 3 ), во мно­гом аналогичны алюминиевым. Разделяются на сплавы нормальной, повышенной прочности и высоко­прочные.

Сплавы медные деформируемые. По прочности медные сплавы уступают сталям (300…500 МПа), и только бериллиевая бронза сопоставима по прочности с улучшен­ной среднеуглероди­стой легированной сталью (1100…1200 МПа). Отличительная особенность большинства медных сплавов – высо­кая пластичность (по этому признаку они могут относиться и к сплавам высокой технологичности). В машиностроении приме­няются в основном латуни и бронзы.

Латунь – сплав меди с цинком; обозначают буквой Л и двузначным числом, показывающим среднее содержание меди (остальное – цинк). На­пример, ла­тунь Л62 содержит 62% меди и 38 % цинка. Для улучшения обра­батываемости в латунь вводят 1…2% свинца (С), а для повышения прочности – алюминий (А), никель (Н) и другие элементы. Например, латунь ЛЖМц59-1-1 содержит 59% меди, 1%железа (Ж), 1%марганца (М), остальное – цинк.

Бронзойназывают сплавы меди с оловом, алюминием, марганцем, кремнием и други­ми элементами, кроме цинка или никеля (ГОСТ 5017-79).

Бронзы обозначают буква­ми Бр, начальными буквами основных эле­ментов, вошедших в сплав (А – алю­миний, Н – никель, О – олово, Ц – цинк, Ф – фосфор), и цифрами, указывающими среднее содержание этих элементов в процентах. Для лучшей обраба­тываемости бронз и улучшения их анти­фрикцион­ных свойств в состав бронз вво­дят свинец. Например, сплав БрОЗЦ12С5 со­держит в среднем 3% олова (О), 12% цинка (Ц), 5% свинца (С) и остальное – медь.

Последнее изменение этой страницы: 2016-12-12; Нарушение авторского права страницы