Метали і їх сплави

Контрольна робота № 1

по металознавству

Тема: Метали і їх сплави

Варіант № 14

Питання

1.Ізложіте сутність пластичної деформації металів і вплив на неї хімічного складу, структури, температуру нагрівання, швидкості та ступеня деформації

2.Вичертіте діаграму стану залізо-карбід заліза. Вкажіть структурні складові у всіх областях діаграми, опишіть перетворення і побудуйте криву охолодження в інтервалі температур від 1600 до 0 ° С для сплаву, що містить 3,7% З

3.Дайте визначення легованих сталей. Опишіть вплив легуючих елементів хрому, нікелю, кремнію, марганцю, титану на властивості легованих сталей. Вкажіть, що називається нержавіючої сталлю. Який елемент і в якій кількості необхідно ввести в сталь, щоб вона стала корозіонностойком

4. Наведіть опис ливарних сплавів на основі алюмінію: їх маркування, склад, ливарні і фізико-механічні властивості, область застосування. Розгляньте особливості виготовлення і термічної обробки виливків з алюмінієвих сплавів

5. Для виготовлення деталей обраний сплав АМг3. Вкажіть складу сплаву. Опишіть яким способом виробляється зміцнення цього сплаву і поясніть природу зміцнення. Вкажіть характеристики механічних властивостей сплаву

1.Ізложіте сутність пластичної деформації металів і вплив на неї хімічного складу, структури, температуру нагрівання, швидкості та ступеня деформації

ДЕФОРМАЦІЯ (від лат. Deformatio - спотворення) - зміна взаємного розташування точок твердого тіла, при якому змінюється відстань між ними, в результаті зовнішніх впливів або різних фізико-механічних процесів, що виникають в самому тілі (наприклад, зміна обсягу кристалів при зміні температури). Деформація називається пружною, якщо вона зникає після видалення впливу, і пластичної, якщо вона повністю не зникає. Найбільш прості види деформації - розтягнення, стиск, вигин, крутіння.

З поняттям деформації пов'язані два механічних властивості металу:

• Міцність-опір металу (сплаву) деформації і руйнування.

• Пластичність-здатність металу до залишкової деформації (що залишається після видалення деформуючих сил) без руйнування.

При пружній деформації відбувається незначне і повністю усунути зміщення атомів або поворот блоків кристала. Відбувається незначна зміна міжатомних відстаней в кристалічній решітці, що схематично зображено на малюнку 1.б. Якщо під дією зовнішніх навантажень нормальні напруження σ перевищать припустимі для даного матеріалу значення, спотворення решітки стануть незворотними і відбудеться крихке руйнування за рахунок розриву міжатомних зв'язків (ріс1.в).

Виникаючі при деформації напруги σ залежать від прикладеної сили P до деякої майданчику F.

σ = P / F кгс / мм ²

Освіта внутрішніх напружень пов'язано з неоднорідним розподілом деформації за обсягом тіла.

Пластичними називають деформації, за яких відбувається необоротне усунення атомів в кристалічній решітці під дією граничних значень дотичних напружень τ. Необоротне усунення атомів в решітці відбувається за рахунок зсуву частини атомів при їх ковзанні по площинах зрушення в напрямках найбільш щільної упаковки. Зрушенню атомів по площинах ковзання явно сприяють спотворення решітки, викликані дислокаціями. Дислокації під дією дотичних напружень легко переміщаються в напрямку дії сил, полегшуючи тим самим пластичне (залишкове) деформування. При пластичному (залишковому) деформуванні після зняття зовнішнього навантаження в деформується тілі спостерігається залишкове зміна форми і розмірів при збереженні суцільності тіла. При подальшому розвитку пластичного деформування може відбутися пластичну (в'язке) руйнування шляхом зсуву. (Ріс2.б)

Як було сказано раніше, зсув в кристалічній решітці супроводжується ковзанням однієї частини решітки щодо іншої в напрямку найбільш щільної упаковки атомів. Ці площини називаються площинами ковзання чи зсуву і залежать від типу кристалічної решітки. Чим більше елементів зсуву в решітці, тим вище пластичність металу. Заштриховані площині на рис.3 є площинами ковзання. За цим площинам зміщуються атоми речовини при пластичному деформуванні кристала.

Реальні метали складаються з великого числа кристалів і мають велике число дефектів, які виходять при кристалізації з розплаву. До лінійним дефектів відносяться дислокації. Дефекти в металах знижують його міцність, але наприклад, бездефектне залізо неможливо піддати пластичного деформування, а отже утруднена його обробка в холодному стані.

На рис.4 а) і б) зображені крайова і гвинтова дислокації. У першому випадку дислокація являє собою кордон неповної атомної площині, у другому дислокація-зсув однієї частини кристала щодо іншої. На рис.4 в) зображені двійники, які належать до поверхневих дефектів і являють собою симетрично переорієнтоване області кристалічної решітки, які знаходяться в дзеркальному відображенні один до одного.

Отже: Пластична деформація в кристалах може здійснюватися ковзанням і двійникування. Ковзання-це зміщення частин кристала один щодо одного і залежить від виду кристалічної решітки. Чим більше напрямів в кристалі вздовж яких відбувається ковзання, тим пластічнєє метал.

Процес ковзання не потрібно представляти, як одночасне пересування однієї частини кристала щодо іншої. Ковзання здійснюється в результаті переміщення в кристалі дислокацій тобто переміщення атомів. Дислокації можуть рухатися по площині ковзання в кристалічній решітці при дуже малих напругах зсуву. Підтвердженням цього служать невеликі напруги при яких відбувається пластична деформація у монокристалів чистих металів. При великих деформаціях рух дислокацій викликає поява або розмноження великої кількості нових дислокацій в процесі пластичної деформації.

Двійникування. Пластична деформація деяких металів, що мають плотноупакованной решітки, крім ковзання, може здійснюватися двійникування, яке зводиться до переориентировке частини кристала в положення, симетричне по відношенню до першої частини щодо площини, званої площиною двійникування. Двійникування подібно ковзанню супроводжується проходженням дислокацій крізь кристал.

Пластичність металу дуже важлива властивість, кіт враховується і при проектуванні деталей механізмів і в машині, що особливо важливо при виготовленні цих деталей тиском, різанням і т.д. За свідченнями пластичності можна дати часткову оцінку властивостей різних металів, а також провести контроль якості їх виготовлення.

Властивості металів, що впливають на міцність металу, визначають за допомогою випробувань. До статичних належать випробування на розтяг, стиск, кручення, вигин. На малюнку 5 побудовані дві характеристики міцності металів, підданих розтягуванню. Верхній графік показує, що тендітні матеріали руйнуються під впливом сили Р при незначному подовженні Δ l. Тоді як пластичні матеріали мають короткий прямолінійний ділянку пружної деформації і далі здатні розтягуватися під дією сили. Руйнуються набагато пізніше.

Для пластичних металів межа міцності σ ст. характеризує опір металу значним пластичним деформаціям.

На пластичність матеріалу впливають різні чинники:

1) Чим більше в металі можливих площин і напрямків ковзання, тим вище його здатність до пластичної деформації. Метали, мають кубічну кристалічну решітку (наприклад, алюміній, мідь) мають високу пластичність, так як ковзання в них відбувається у багатьох напрямках. Метали з гексагональної плотноупакованной структурою (цинк, магній) менш пластичні і тому важче, ніж метали з кубічною структурою, піддаються прокатці, штампуванні та іншим способам деформації.

2) Зі збільшенням щільності дислокацій відбувається взаємодія між ними, що гальмує їх переміщення і зменшує пластичність. У металі, усталеному деформацією, при нагріванні зазвичай підвищується пластичність (напр., у міді, нікелю).

3) Перспективними є волокнисті (композиційні матеріали). Висока міцність і пластичність у них досягається шляхом армування м'якої металевої матриці (мідь, алюміній, срібло і т.д.) бездефектними ниткоподібними кристалами або волокнами неметалів (напр., вуглецеві волокна)

4) Деформація буває гаряча-при температурі вище температури рекристалізації. Її в залежності від складу сплаву зазвичай проводять при Т = 0,7-0,75 Т пл. При такий темп знижується опір металу пластичної деформації і підвищується пластичність.

5) Зниження температури підвищує опір пластичної деформації зменшується пластичність. Тому метали, в'язкі при порівняно високих температурах, можуть при низьких температурах руйнуватися крихко.

6) На пластичність впливають різні з'єднання і домішки. У сталі, наприклад, кількість цементиту прямо пропорційно вмісту вуглецю і чим його більше, тим більше опір деформації і зменшення пластичності. Марганець підвищує міцність і практично не впливає на пластичність. Сірка знижує пластичність (особливо в поперечному напрямку витяжки при прокаті і куванні) Фосфор сильно зменшує пластичність. 7) Швидкість і ступінь деформації залежать від прикладеної сили. Σ = P / F кгс / мм ²

2.Вичертіте діаграму стану залізо-карбід заліза. Вкажіть структурні складові у всіх областях діаграми, опишіть перетворення і побудуйте криву охолодження в інтервалі температур від 1600 до 0 ° С для сплаву, що містить 3,7% З

Діаграма стану сплаву представляє собою графічне зображення стану сплаву при зміні його складу, температури, тиску, концентрації елементів. Вона показує стійкі стану сплаву, при яких компоненти і фази володіють мінімумом вільної енергії. Ці фази називаються рівноважними фазами, внаслідок чого і діаграми називають діаграмами рівноваги, тобто рівноважні стану-це стійкі стану речовини, що володіють мінімумом вільної енергії.

Зазвичай для побудови діаграми стану користуються результатами термічного аналізу, ті будують криві охолодження сплаву.

Сплав нагрівають вище температури плавлення і вище, потім охолоджують до 0. У процесі охолодження з певними проміжками часу фіксується температура сплаву, що змінюється разом з агрегатним станом. За отриманими даними будуємо криву охолодження в координатах час-температура. Якщо взяти сплави з різним%-им вмістом, то діаграма стану може бути побудована в осях концентрація (х), температура (у)

Діаграма стану сплаву при його кристалізації показ зміна його стану в залежності від температури і концентрації при постійному тиску зовнішнього середовища.

Ліквідусу (з латині ліквідувати-рідкий) - лінія на графіку, кіт показує температуру початку кристалізації сплаву.

Солідус (солід-твердий)-точки графіка, що визначають температуру кінця кристалізації.

Розглядаючи охолодження металу, відзначимо, що залізо відомо в таких модифікаціях, що відрізняються видом кристалічної решітки:

1539 ° С-температура плавлення чистого заліза.

• При температурі нижче 1539 до 1392 ° С- α-залізо, яке часто позначають як δ-залізо

1392 ° С-критична точка перетворення δ ↔ γ-залізо (γ-залізо-решітка гранецентрированний кубічна ГЦК)

• Нижче 1392 до 910 ° С стійким є γ-залізо

910 ° С-критична точка перетворення γ ↔ α-залізо

• При температурі нижче 910 ° С- α-залізо

Ці дані для зручності запишемо в таблицю № 1

Таблиця1.

У системі Fe - C в процесі охолодження і кристалізації розрізняють такі фази:

• Рідка фаза-однорідний рідкий розплав

• Тверді фази:

А) ферит-твердий розчин вуглецю та інших домішок в α-залізі. (Α-залізо - до 910 ° С і вище 1392 (δ)) Низькотемпературний α-ферит має розчинність вуглецю до 0,02% (гранична розчинність 0,02% при температуре727 ° С) і високотемпературний δ-ферит з граничною розчинністю вуглецю 0 , 1% при 1499 ° С

Б) аустеніт-твердий розчин вуглецю та інших домішок в γ-залозі (γ-залізо від 910 до 1392 ° С) При 1147 ° С аустеніт містить 2,14% С, при 727 ° С-близько 0,8%

В) Цементит-хімічна сполука заліза з вуглецем-карбід заліза Fe 3 C. У цементиті міститься 6,67% вуглецю за його масі. Температура плавлення цементиту близько 1550 ° С ≈ 1600 ° С. Цементит первинний Ц1 виділяється з рідкого металевого розплаву, цементит вторинний Ц2-з аустеніту, цементит третинний Ц3-з фериту.

Б) + В) = ледебурит-механічна суміш (евтектика) - аустеніту і Ц1

Формується при температурі 1147 ° С з рідкого металевого розплаву, що містить більше 2,14% С.

При зниженні температури до 727 ° С формується остаточна структура ледебуріта, що складається з механічної суміші (Ф + Ц2) + Ц1. Перліт-механічна суміш Ф + Ц2.

1.Для побудови діаграми стану Fe - Fe 3 C використовуємо координатну площину й осі:

• вісь Х, уздовж якої будемо відкладати одночасно 2 параметри: склад сплаву за змістом вуглецю в% і за змістом цементиту в%

• вісь Y, уздовж якої будемо відкладати температуру охолодження сплаву від 1600 до 600 ° С

Наносимо мітки:

-По верхній осі Х-рівномірно з шагом1 від 0% до 7% - процентний вміст вуглецю.

-По осі Y - рівномірно з кроком 100от 600 від 600 ° С до 1600 ° С

3. Будуємо діаграму стану.

4.Рассмотрім основні точки діаграми стану, для яких характерні певні температури перетворень і концентрацій вуглецю в сплавах. Результати занесемо в табліцу2.

Сплави заліза з вуглецем при вмісті в них 2,14-6,67% С називають білими чавунами. 3,7% С знаходиться в інтервалі 2,14-4,3%.

В інтервалі точок 1,2 з рідкого розплаву виділяються кристали аустеніту, в інт точок 2-3 при частковому розпад аустеніту надлишковий вуглець утворює сітку цементиту вторинного; залишився аустеніт з частиною кристалів Ц2 утворює механічну суміш-ледебурит; нижче точки 3 вуглець, що виділився з залишків аустеніту утворює додаткову кількість цементиту, який з'єднуючись з кристалами перліту, утворює остаточну структуру ледебуріта при збереженні в складі чавунів евтектоіда-перліту та сітки цементиту вторинного.

3.Дайте визначення легованих сталей. Опишіть вплив легуючих елементів хрому, нікелю, кремнію, марганцю, титану на властивості легованих сталей. Вкажіть, що називається нержавіючої сталлю. Який елемент і в якій кількості необхідно ввести в сталь, щоб вона стала корозіонностойком

СТАЛЬ - сплав заліза (Fe) (основа) з вуглецем (С), який містить низку постійних або неминучих домішок які впливають на її властивості. За хімічним складом розрізняють сталі вуглецеві та леговані, за призначенням - конструкційні, інструментальні, сталі з особливими фізичними і хімічними властивостями (нержавіюча, жароміцний, електротехнічна та ін.)

Легування-(нім. Legieren - сплавляти, від лат. Ligo - пов'язую, з'єдную), введення до складу металевих сплавів т. н. легуючих елементів (напр., в сталь - Cr, Ni, Mo, ​​W, V, Nb (ніобій), Ti та ін) для додання сплавів певних фізичних, хімічних або механічних властивостей.

Леговані сталі крім звичайних домішок містить легуючі елементи. Розрізняють низьколеговану (сумарний вміст легуючих елементів до 2,5%), середньолегованих (2,5-10%) і високолеговану (св. 10%) сталь.

Всі елементи, що вводяться в сталі спеціально або збережені при її виплавці, можна розбити на 4 групи, що запишемо в табліце3.

Табліца3.Прімесі в сталях.

У залежності від того, якими елементами насичена сталь, її називають, наприклад, хромистая, хромомарганцовістая і т.д.

Хром (Cr) - Добре розчиняється у фериті, зміцнюючи його, є активним карбідоутворювачами, що підвищує твердість і зносостійкість сталей; збільшує їх прокаливаемость (здатність сприймати загартування на велику глибину). Вміст у стали більше 12% хрому призводить до збільш. Її корозійної стійкості і зменшує окислювальні процеси в агресивних середовищах. У хромистих сталях утворюються спеціальні хромисті карбіди, склад і структура яких залежить від змісту C та Cr. При низькому вмісті С і високому вмісті Cr утворюються ферритні стали не претерпевающие поліморфного перетворення. Робить вплив на структурні перетворення в сталях при їх термічній обробці. Хром (а також Mo, W) найбільш значно підвищує стійкість аустеніту при температурах 450-550, тоді як у вуглецевих сталей вона при цих температурах найменша. Здатність легуючих елементів уповільнювати швидкість розпаду аустеніту в районі перлітним перетворень і тим самим підвищувати його стійкість призводить до зниження критичної швидкості гартування і збільшення прокаливаемости сталі.

Нікель (Ni) - активно розширює гамма-область на діаграмі «залізо-легуючі елементи»; добре розчиняється у фериті, зміцнюючи його і збільшуючи ударну в'язкість сталі при нормальній і зниженій температурі; збільшує прокаливаемость сталі.Сталі з вмістом 7-9% нікелю, наприклад 09Х15Н8Ю, 09Х17Н8Ю відрізняються підвищеною міцністю після загартування і наступного старіння при Т = 500-750град або обробки холодом при т =- 70град. Стали з вмістом 9-15% і 17-18% нікелю добре обробляються тиском і зварюванням, мають високу міцність, в'язкопружність, корозійною стійкістю. Зміст 24-26% Ni призводить до втрати сталями магнітних властивостей; подальше підвищення Ni повертає сталям магнітні властивості.

Спільне використання Cr та Ni дає можливість отримувати сталі, що володіють підвищеною в'язкопружність, твердістю, прокаливаемостью, жароміцністю, корозійною стійкістю.

Кремній (Si)-активний розкислювач, при вмісті понад 0,7% - легуючий елемент. Добре розчиняється у фериті, зміцнюючи його; при вмісті більше 1,5% охрупчает сталь і знижує її в'язкопружні властивості; змінює електромагнітні характеристики, збільшує електроопір сталей. Кремній, як і хром вводять для поліпшення здібності стали стійко зберігати твердість при високих температурах (красностойкость) Введення кремнію в невеликих кількостях (0,8-1,2%) підвищує в'язкопружність і пластичність.

Марганець (Mn) - будучи розкислювачем, усуває шкідливий вплив сірки, а при вмісті в сталі більше 1% веде себе як легуючий елемент; хороший замінник дорогого Ni; збільшує стійкість аустеніту і прокаливаемость; добре розчиняється у фериті, але при утриманні більше 1,5 % охрупчивается його.

Титан (Ti)-титан, як і ніобій (Nb) додаються в невеликих кількостях, є активними карбідоутворювачами. Найчастіше ісп. Для зв'язування вуглецю в хромонікелевих нержавіючих сталях з метою усунення міжкристалітної корозії та подрібнення структури сталевих виливків. Робить вплив на структурні перетворення в сталях при їх термічній обробці. Титан (і ванадій) утворюють стійкі карбіди, перешкоджають зростанню зерна аустеніту при нагріві стали до 1000-1100, тому такі сталі мають дрібне природне зерно і не бояться перегріву при термічній обробці.

НЕРЖАВІЮЧА СТАЛЬ, легована сталь, стійка до корозії на повітрі, у воді, а також у деяких агресивних середовищах. Найбільш поширені хромонікелева і хромистая нержавіюча сталь, часто з добавкою Mn, Ti та інших елементів. Нержавіюча сталь стійка проти електрохімічної корозії, тобто корозії, викликаної дією електролітів: кислот, лугів, солей.

Корозійна стійкість, здатність чинити опір корозії. У металів і сплавів визначається швидкістю корозії, тобто масою матеріалу, перетвореної на продукти корозії, з одиниці поверхні в одиницю часу, або товщиною зруйнованого шару в мм на рік. Підвищення корозійної стійкості досягається легуванням, нанесенням захисних покриттів, створенням шліфованої і полірованої поверхні і т. д. При легуванні в сталь вводяться елементи, що утворюють на поверхні захисні плівки, міцно пов'язані з основним металом і попереджуючі контакт між сталлю і зовнішньої агресивним середовищем, а також підвищують електрохімічний потенціал сталі в різних агресивних середовищах. Корозійностійких матеріалів не руйнуються під дією агресивних середовищ (кислот, лугів, солей, кисню, вологи) і стійки при одночасній дії корозійного середовища і напружень розтягу. До корозійностійким матеріалів відносяться нержавіючі сталі, які застосовуються у виробництві хімічної апаратури, трубопроводів, резервуарів, у суднобудуванні, та багато інших. ін

Щоб сталь стала короззіонностойкой необхідно оцінити середовище, для якої вона призначена. Ці сталі можна розділити на 2 основні класи: хромисті, що мають після охолодження на повітрі феритної або мартенситную структуру, і хромонікелеві, що мають аустеніческую структуру.

При введенні в сталь 12-14% хрому її електрохімічний потенціал стає позитивним і вона набуває стійкість проти корозії в атмосфері, морський (прісної) воді, ряді кислот, солей, лугів. (Наприклад стали 12Х13, 30Х13, 12Х17, 15Х28 і т.д )

Аустеніческіе нержавіючі сталі зазвичай леговані хромом та нікелем (або марганцем), після охолодження до кімнатної температури мають аустеніческую структуру, низька межа плинності, помірну міцність, високу пластичність і гарну корозійну стійкість в окіслітедьних середовищах. (Наприклад стали 12Х18Н9, 17Х18Н9 містять 17-18% хрому ,8-10% нікелю). Хромонікелеві нержавіючі стали дороги. Застосовують більш дешеві хромомарганцевонікелевие, в яких частина нікелю замінена марганцем (10Х14Г14Н3Т) або азотом у кількості 0,15-0,4% (15Х17АГ14).

Молібден підвищує стійкість проти корозії в органічних кислотах, сірчаної кислоти та морській воді (10Х17Н13М2Т).

Низьковуглецева високолегована аустеніческая сталь 06Х23Н28М3Д3Т застосовується для зварних конструкцій і вузлів, стійких проти дії гарячої (до 80град) сірчаної кислоти містить до 0,006% з, 22-25% з r ,26-29% Ni ,0,5-0, 9% Ti ,2,5-3% Мо ,2,5-3, 5% З u. Стійкість до сірчаної кислоти забезпечує нікель, молібден і мідь. Титан зменшує схильність до інтеркрісталлітной корозії.

4. Наведіть опис ливарних сплавів на основі алюмінію: їх маркування, склад, ливарні і фізико-механічні властивості, область застосування. Розгляньте особливості виготовлення і термічної обробки виливків з алюмінієвих сплавів

Всі сплави алюмінію можна розділити на 3 групи:

1.деформіруемие для прокатки, пресування, кування, штампування і т.д.

2.літейние, призначені для фасонного лиття

3. сплави, одержувані методом порошкової металургії.

Сплави для фасонного лиття повинні володіти високою жидкотекучестью, порівняно невеликий усадкою, малою схильністю до утворення гарячих тріщин і пористості в сполученні з гарними механічними властивостями, опором корозії і ін

У сплави вводять дегірующіе елементи. Зміст легуючих елементів в ливарних сплавах вище, ніж в деформівних. Частіше застосовуються сплави А l - Si, Al - Cu, Al - Mg. У сплави додатково включають невеликі кількості кремнію, марганцю, нікелю, хрому. Для подрібнення зерна і поліпшення механічних властивостей в сплави вводять модифікуючі добавки Ti, Ni, В, Cl, Cr, Fe, V та ін

У таблиці 5 наведені основні марки ливарних алюмінієвих сплавів.

СПЛАВИ Al - Si. Найбільш поширеними ливарними сплавами є сплави алюмінію з кремнієм, звані силумінами. За складом силуміни бувають доевтектичні (4-5% кремнію) та евтектичними (10-13% Si) /

Маркіруються силуміни літерами АЛ, за якими йдуть цифри, що характеризують умовний номер сплаву.

Широке застосування отримав силумін марки АЛ2, що містить 10-13% кремнію, що має малу усадку і високу жидкотекучесть. Структура сплаву складається з кристалів кремнію та евтектики (α + Si) грубого будови, в якій кремній знаходиться у вигляді великих голок, що грають роль великих надрізів в пластичному алюмінії. Силумін з такою структурою має низькими механічними властивостями. Для подрібнення структури та усунення надлишкових кристалів кремнію силуміни модифікують натрієм (0,05-0,08% Na) шляхом присадки до розплаву суміші солей 67% NaF і 33% NaCl. У процесі затвердіння кристали кремнію обволікаються плівкою силіциду натрію (Na 2 Si), кіт утрудняє їх зростання. У структурі відбуваються зміни, що покращують механічні властивості. Збільшується пластичність і міцність. Сплав АЛ2 застосовується для виготовлення виливків складної форми, таких як деталі масляних насосовкартери і блоки двигунів внутрішнього згорання і т.д.

Силуміну Ал3, АЛ4 з добавками міді, марганцю і магнію після їх термічної обробки стають більш міцними й твердими.

Средненагруженние деталі зі сплаву АЛ4 піддаються тільки штучному старінню, а великі навантажені деталі (корпусу компресорів, картери і блоки циліндрів двигунів і т.д.) - загартуванню та штучному старінню.

Сплав Ал8, так званий магналії, володіє високою корозійною стійкістю, міцністю і невеликий плотностьюІз нього виготовляють суднову арматуру, корпуси різних насосів, що працюють в умовах високої вологості.

Підвищеної теплостійкістю і жароміцністю володіють сплави АЛ1 і АЛ20.Оні застосовуються для виготовлення поршнів, головок циліндрів та інших деталей, що працюють при Т300-350град.Структура литого сплаву ал1 складається з α-твердого розчину, що містить Cu, Mg і Ni та надлишкових фаз Al 2 CuMg і Al 6 Cu 3 Ni. Сплав ал20 по сравн з ал1 Володіючи кращими ливарними св-вами, що пояснюється присутністю в ньому кремнія.Для збільшення жароміцності та подрібнення структури сплав легують Ti, Cr і Mn. Структура сплаву: α-твердий розчин, надлишкові фази CuAl 2, Al 5 SiFe , Al 3 Ti, а також фази, що містять марганець і хром.

СПЛАВИ Al - Cu. Ці сплави (АЛ7, АЛ19) після термічної обробки мають високі механічні властивості при кімнатній і підвищ темп і добре обробляються різанням. Ливарні властивості сплавів низькі (велика усадка, схильність до утворення гарячих тріщин і т.д.' Сплав АЛ7 використовують для відливання невеликих деталей простої форми (арматура, кронштейни тощо) Сплав схильний до крихкого руйнування внаслідок виділення по границях зерен грубих частинок CuAl 2 і AL 7С u 2 F е.Поетому його застосовують у загартованому стані, коли ці сполуки переведені в твердий розчин. Якщо потрібна підвищена міцність, то виливки після гарту піддають старіння при т150град ,2-4ч. У сплаві АЛ19, крім С uAl 2, утворюються фази Al 12 Mn 2 Cu і Al 3 Ti, що розташовуються в обсязі зерен твердого розчину. Присутність у твердому розчині марганцю і освіту в обсязі зерна интерметаллидное фаз підвищує жароміцність сплава.Тітан подрібнює зерно.

Для великогабаритних деталей, для роботи при 300-350 застосовують сплав АЛ-21.Отлівкі складної форми зі сплаву піддають відпалу при 300 град. Для отримання більш високих механ св-в виливки гартують з 525град в гарячій воді і піддають стабілізуючому відпуску при 300град.

СПЛАВИ Al - Mg. Сплави алюмінію з магнієм мають низькі ливарні властивості, так як не містять евтектики. Їх характерна особливість-хороша корозійна стійкість, підвищені механічні властивості й оброблюваність різанням. Додавання до сплаву 9,5-11,5% Mg модифікуючих присадок (Ti, Zr) покращує механічні властивості, а берилій зменшує окислюваність розплаву, що дозволяє вести плавку без захисних флюсів.

Сплави Ал8 і Ал27 призначені для виливків, що працюють у вологій атмосфері, наприклад, у суднобудуванні й авіації. Структура сплавів складається з α-твердого розчину і грубих включень частинок Al 3 Mg 2, розташованих на межі зерен, охрупчівая сплав. Тому сплави ал8 і ал27 застосовують після гарту при т430град з охолодженням у маслі (40-50град) і витримують при темп загартування в теч 12-20ч, що забезпечує розчинення частинок Al 3 Mg 2 в α-твердому розчині та отримання після гарту однорідного твердого розчину .

Додавання до сплавів Al - Mg до 1,5% Si (сплавиал13 і ал22) покращує ливарні св-ва в рез освіти потрійний евтектики. Прим в суднобудуванні й авіації.

5. Для виготовлення деталей обраний сплав АМг3. Вкажіть складу сплаву. Опишіть яким способом виробляється зміцнення цього сплаву і поясніть природу зміцнення. Вкажіть характеристики механічних властивостей сплаву

Склад сплаву: Це сплав алюмінію і магнію. Концентрація магнію 3,2-3,8%. Магній підвищує міцність. Зі збільшенням концентрації магнію зменшується пластичність.

Зміцнення: Додатково легирован марганцем (0,3-0,6%). При цьому утворюються дисперсні частинки Al 6 Mn, кіт. упрочает сплав і сприяє подрібненню зерна. Зміцнення сплавів досягається в рез освіти твердого розчину і в меншій мірі надлишковими фазами.

Сплави типу Амг в рівноважному стані після охолодження двофазні (α + β). Однак внаслідок високої стійкості твердого розчину і малої швидкості дифузії магнію в алюмінії, навіть після повільного охолодження вони не містять надлишкових фаз і складаються тільки з α-твердого раствора.Еффект від гарту і старіння невеликий, і їх застосовують у відпаленому стані і після наклепу. Відпал сплавів здійснюється при темп270-280 град, охолодження на повітрі.

Характеристики хутро св-в:

Напруга, що відповідає найбільшому навантаженню, що передує руйнуванню зразка, називають межею міцності σ в = 22кгс/мм2.

Напруга, що викликає залишкову деформацію, рівну 0,2% називають умовною межею плинності σ0, 2 = 11 кгс/мм2

Пластичність характеризує величина δ = 20%

Прим для зварних клепаних елементів конструкцій, що зазнають невеликі навантаження і високо опірні корозії, наприклад, ємності для рідин, трубопроводів, палубних надбудов.