какие деформируемые сплавы упрочняются термообработкой

Деформируемые сплавы, упрочняемые термической обработкой.

К таким сплавам относятся дюралюмины ( сложные сплавы систем алюминий – медь –магний или алюминий – медь – магний – цинк). Они имеют пониженную коррозионную стойкость, для повышения которой вводится марганец.

Дюралюмины обычно подвергаются закалке с температуры 500 o С и естественному старению, которому предшествует двух-, трехчасовой инкубационный период. Максимальная прочность достигается через 4…5 суток.

Широкое применение дюралюмины находят в авиастроении, автомобилестроении, строительстве.

Высокопрочными стареющими сплавами являются сплавы, которые кроме меди и магния содержат цинк. Сплавы В95, В96 имеют предел прочности около 650 МПа. Основной потребитель – авиастроение (обшивка, стрингеры, лонжероны).

Ковочные алюминиевые сплавы АК:, АК8 применяются для изготовления поковок. Поковки изготавливаются при температуре 380…450 o С, подвергаются закалке от температуры 500…560 o С и старению при 150…165 o С в течение 6…15 часов.

В состав алюминиевых сплавов дополнительно вводят никель, железо, титан, которые повышают температуру рекристаллизации и жаропрочность до 300 o С.

Изготавливают поршни, лопатки и диски осевых компрессоров, турбореактивных двигателей.

Литейные алюминиевые сплавы.

К литейным сплавам относятся сплавы системы алюминий – кремний (силумины), содержащие 10…13 % кремния.

Присадка к силуминам магния, меди содействует эффекту упрочнения литейных сплавов при старении. Титан и цирконий измельчают зерно. Марганец повышает антикоррозионные свойства. Никель и железо повышают жаропрочность.

Литейные сплавы маркируются от АЛ2 до АЛ20. Силумины широко применяют для изготовления литых деталей приборов и других средне- и малонагруженных деталей, в том числе тонкостенных отливок сложной формы.

Магний и его сплавы

Основными магниевыми сплавами являются сплавы магния с алюминием, цинком, марганцем, цирконием. Сплавы делятся на деформируемые и литейные.

Сплавы упрочняются после закалки и искусственного старения. Закалку проводят от температуры 380…420 o С, старение при температуре 260…300 o С в течение 10…24 часов. Особенностью является длительная выдержка под закалку – 4…24 часа.

Источник

Деформируемые сплавы, упрочняемые термической обработкой

Деформируемые сплавы, неупрочняемые термической обработкой

Основные легирующие элементы: магний, марганец.

Обозначение: АМг (сплав Аl – Mg); АМц (сплав Аl – Mn).

Свойства: невысокая прочность, хорошая пластичность и коррозионная стойкость.

Используются в отожженном состоянии, либо упрочняются деформацией, нагартовкой.

Эти сплавы хорошо обрабатываются и свариваются.

Относятся сплавы системы алюминий – медь (магний). Наиболее известные сплавы этой группы – дюралюмины.

Обозначение: Д1; Д16.

Термическая обработка для дюралюминов заключается в закалке и последующем старении.

Закалка проводится с температуры 500°С, в воде. После закалки структура сплавов: пересыщенный твердый раствор меди в алюминии. В закаленном состоянии сплавы имеют невысокую прочность при сохранении пластичности. Закаленные детали можно подвергать технологическим операциям.

После закалки с целью упрочнения проводится старение:естественное(при комнатной температуре) или искусственное (при температуре 150-250°С).

Старение – процесс распада пересыщенного твердого раствора легирующих элементов в металлической матрице с образованием дисперсных частиц интерметаллидных соединений с целью упрочнения сплавов.

Процесс старения включает несколько стадий:

1 стадия – образование зон Гинье-Престона ГП-1(образование прослоек повышенной концентрации меди размером 4 – 10 нм в растворе меди в алюминии);

2 стадия – рост зон Гинье-Престона (100нм) и образование зон ГП-2. При этом повышается прочность сплава;

Естественное старение заканчивается образованием зон ГП-1 и ГП-2.

Искусственное старение заканчивается образованием Θ – фазы.

Структура сплавов после закалки и естественного старения – твердый раствор + зоны ГП.

Структура сплавов после закалки и искусственного старения – твердый раствор + Θ-фаза.

После термической обработки дюрали значительно упрочняются, причем эффект максимального упрочнения достигается после закалки и естественного старения. Кроме того, в дюралях увеличивается стойкость к усталостным и хрупким разрушениям.

Дюрали используют в самолетостроении, в пищевой, химической промышленности, для корпусов катеров, яхт.

Для повышения коррозионной стойкости дюрали плакируют. (поверхность листов из дюрали покрывают чистым алюминием и прокатывают).

В последнее время для снижения полетной массы в ракетной технике и самолетостроении используют легирование литием. Создаются сплавы системы Al – Mg – Li и Al – Cu – Li.

3. Литейные алюминиевые сплавы .

Используют для изготовления готовых литых деталей.

Литейные сплавы алюминия обозначаются: АЛ2; АЛ9; АЛ13; АЛ14 и т.д., где А – алюминиевый сплав, Л – литейный сплав, число – условный номер сплава.

Основные легирующие элементы: кремний (система Al – Si, силумины), магний, цинк, медь.

Сплавы на основе магния

Также как и алюминий, магний имеет малую плотность, низкую температуру плавления, высокую удельную прочность. Обладает высокой жесткостью при изгибе и кручении. Хорошо обрабатывается, шлифуется и полируется. Сплавы магния пластичны и имеют хорошие литейные свойства.

При окислении магний образует на поверхности пленку MgO, очень прочную и хрупкую. Она быстро разрушается и поэтому для увеличения коррозионной стойкости магниевых сплавов их легируют марганцем, титаном.

Магниевые сплавы применяют в авиационной промышленности, в ракетной и космической технике, электротехнике, приборостроении.

Магниевые сплавы подразделяются на:

· деформируемые (обозначение МА);

· литейные (обозначение МЛ).

Основные легирующие элементы: марганец, цинк, цирконий, алюминий.

— Отжиг (для снятия напряжений в литых деталях);

— Закалка + старение (для упрочнения).

Титан и его сплавы

α – титан с ГПУ решеткой и

β – титан с ОЦК (высокотемпературная модификация).

Температура полиморфного превращения равна 882°С.

Механические свойства титана существенно зависят от его чистоты. Примеси в титане (кислород, азот, водород, железо, кремний) могут повышать прочность, но при этом значительно снижать пластичность. Титан и его сплавы имеют очень высокую удельную прочность, пластичность, легко обрабатываются давлением, хорошо свариваются. Однако обладают плохой обрабатываемостью резанием.

В основе принципа легирования титановых сплавов лежит эффект повышения прочности, жаропрочности и коррозионной стойкости.

Основные легирующие элементы: алюминий, хром, молибден, ванадий, марганец и др.

Легирующие элементы существенно изменяют температуру полиморфного превращения. Так алюминий, кислород, азот повышают температуру полиморфного превращения, расширяя при этом область твердых растворов на базе α – титана, Такие элементы называются α – стабилизаторами.Однако кислород и азот сильно охрупчивают титан, поэтому алюминий является основным упрочняющим легирующим элементом для α – сплавов.

Большинство легирующих элементов (Mo, V, Mn, Fe, Cr) понижают температуру полиморфного превращения и расширяют область твердых растворов на базе β – титана. Такие элементы называются β – стабилизаторами.

Термическая обработка для упрочнения сплавов титана, заключающаяся в закалке и старении, применима только для сплавов титана со структурой (α + β).

Сплавы с равновесной α – структурой нельзя упрочнить термической обработкой.

Промышленные титановые сплавы подразделяются на α – сплавы, β – сплавы и (α + β ) – сплавы.

Сплавы с α – структурой имеют невысокую прочность при нормальной температуре, низкую технологическую пластичность, но хорошую свариваемость и высокие механические свойства при отрицательных температурах.

Сплавы с β – структурой имеют высокую коррозионную стойкость, хорошо обрабатываются давлением, однако используются достаточно редко из-за необходимости легирования их большим количеством дорогостоящих элементов.

Сплавы с (α + β) –структурой характеризуются наилучшим сочетанием механических и технологических свойств.

Сплавы титана имеют хорошие литейные свойства, особенно жидкотекучесть, поэтому большая часть изделий и деталей из титановых сплавов изготавливается литьем.

Титановые сплавы широко используются в ракетной и космической технике, в авиационной промышленности, в судостроении. Обладая высокой коррозионной стойкости в морской воде, титановые сплавы используют для корпусов судов и морских сооружений.

Также титан используется в пищевой, химической промышленности, в медицине. Однако титановые сплавы остаются наиболее дорогими по сравнению с другими конструкционными материалами.

Сплавы на основе меди

Чистая медь имеет очень высокую электрическую проводимость, пластичность, коррозионную стойкость в воде, однако низкие прочностные характеристики, поэтому медь не используется как конструкционный материал, а применяется в электро- и радиотехнике.

Сплавы меди имеют хорошие характеристики механических свойств при низких температурах, хорошо деформируются, свариваются и паяются. Но плохо обрабатываются резанием.

— По технологическим свойствам медные сплавы подразделяются на деформируемые и литейные.

— По составу медные сплавы подразделяются на

1. латуни (сплав меди с цинком)

Источник

Деформируемые сплавы, упрочняемые термической обработкой.

К таким сплавам относятся дюралюмины ( сложные сплавы систем алюминий – медь –магний или алюминий – медь – магний – цинк). Они имеют пониженную коррозионную стойкость, для повышения которой вводится марганец.

Дюралюмины обычно подвергаются закалке с температуры 500 o С и естественному старению, которому предшествует двух-, трехчасовой инкубационный период. Максимальная прочность достигается через 4…5 суток.

Широкое применение дюралюмины находят в авиастроении, автомобилестроении, строительстве.

Высокопрочными стареющими сплавами являются сплавы, которые кроме меди и магния содержат цинк. Сплавы В95, В96 имеют предел прочности около 650 МПа. Основной потребитель – авиастроение (обшивка, стрингеры, лонжероны).

Ковочные алюминиевые сплавы АК:, АК8 применяются для изготовления поковок. Поковки изготавливаются при температуре 380…450 o С, подвергаются закалке от температуры 500…560 o С и старению при 150…165 o С в течение 6…15 часов.

В состав алюминиевых сплавов дополнительно вводят никель, железо, титан, которые повышают температуру рекристаллизации и жаропрочность до 300 o С.

Изготавливают поршни, лопатки и диски осевых компрессоров, турбореактивных двигателей.

Литейные алюминиевые сплавы.

К литейным сплавам относятся сплавы системы алюминий – кремний (силумины), содержащие 10…13% кремния.

Присадка к силуминам магния, меди содействует эффекту упрочнения литейных сплавов при старении. Титан и цирконий измельчают зерно. Марганец повышает антикоррозионные свойства. Никель и железо повышают жаропрочность.

Литейные сплавы маркируются от АЛ2 до АЛ20. Силумины широко применяют для изготовления литых деталей приборов и других средне- и малонагруженных деталей, в том числе тонкостенных отливок сложной формы.

56. Материалы порошковой металлургии

Порошковая металлургия – область техники, охватывающая процессы получения порошков металлов и металлоподобных соединений и процессы изготовления изделий из них без расплавления.

Характерной особенностью порошковой металлургии является применение исходного материала в виде порошков, из которых прессованием формуются изделия заданной формы и размеров. Полученные заготовки подвергаются спеканию при температуре ниже температуры плавления основного компонента.

Основными достоинствами технологии производства изделий методом порошковой металлургии являются

— возможность изготовления деталей из тугоплавких металлов и соединений, когда другие методы использовать невозможно;

— значительная экономия металла за счет получения изделий высокой точности, в минимальной степени нуждающихся в последующей механической обработке (отходы составляют не более 1…3%);

— возможность получения материалов максимальной чистоты;

— простота технологии порошковой металлургии.

Методом порошковой металлургии изготавливают твердые сплавы, пористые материалы: антифрикционные и фрикционные, фильтры; электропроводники, конструкционные детали, в том числе работающие при высоких температурах и в агрессивных средах.

Пористые порошковые материалы

Отличительной особенностью является наличие равномерной объемной пористости, которая позволяет получать требуемые эксплуатационные свойства.

Антифрикционные материалы (пористость 15…30%), широко применяющиеся для изготовления подшипников скольжения, представляют собой пористую основу, пропитанную маслом. Масло поступает из пор на поверхность, и подшипник становится самосмазывающимся, не требуется подводить смазку извне. Это существенно для чистых производств (пищевая, фармацевтическая отрасли). Такие подшипники почти не изнашивают поверхность вала, шум в 3…4 раза меньше, чем от шариковых подшипников.

Подшипники работают при скоростях трения до 6 м/с при нагрузках до 600 МПа. При меньших нагрузках скорости скольжения могут достигать 20…30 м/с. Коэффициент трения подшипников – 0,04…0,06.

Для изготовления используются бронзовые или железные порошки с добавлением графита (1…3%).

Разработаны подшипниковые спеченные материалы на основе тугоплавких соединений (боридов, карбидов и др.), содержащие в качестве твердой смазки сульфиды, селениды и гексагональный нитрид бора. Подшипники могут работать в условиях вакуума и при температурах до 500 o С.

Применяют металлопластмассовые антифрикционные материалы: спеченные бронзографиты, титан, нержавеющие стали пропитывют фторопластом. Получаются коррозионностойкие и износостойкие изделия. Срок службы металлопластмассовых материалов вдвое больше, чем материалов других типов.

Фрикционные материалы (пористость 10…13%) предназначены для работы в муфтах сцепления и тормозах. Условия работы могут быть очень тяжелыми: трущиеся поверхности мгновенно нагреваются до 1200 o С, а материал в объеме – до 500…600 o С. Применяют спеченные многокомпонентные материалы, которые могут работать при скоростях трения до 50 м/с на нагрузках 350…400 МПа. Коэффициент трения при работе в масле – 0,08…0,15, при сухом трении – до 0,7.

По назначению компоненты фрикционных материалов разделяют на группы:

а) основа – медь и ее сплавы – для рабочих температур 500…600 o С, железо, никель и сплавы на их основе – для работы при сухом трении и температурах 1000…1200 o С;

б) твердые смазки – предотвращают микросхватывание при торможении и предохраняют фрикционный материал от износа; используют свинец, олово, висмут, графит, сульфиты бария и железа, нитрид бора;

в) материалы, обеспечивающие высокий коэффициент трения – асбест, кварцевый песок, карбиды бора, кремния, хрома, титана, оксиды алюминия и хрома и др.

Примерный состав сплава: медь – 60…70%, олово – 7%, свинец – 5%, цинк – 5…10%, железо – 5…10%, кремнезем или карбид кремния – 2…3%, графит – 1…2%.

Из фрикционных материалов изготавливают тормозные накладки и диски. Так как прочность этих материалов мала, то их прикрепляют к стальной основе в процессе изготовления (припекают к основе) или после (приклепывают, приклеивают и т.д.).

Фильтры (пористость 25…50%) из спеченных металлических порошков по своим эксплуатационным характеристикам превосходят другие фильтрующие материалы, особенно когда требуется тонкая фильтрация.

Они могут работать при температурах от –273 o С до 900 o С, быть коррозионностойкими и жаропрочными (можно очищать горячие газы). Спекание позволяет получать

57. Конструкционные порошковые материалы

Спеченные стали. Типовыми порошковыми деталями являются кулачки, корпуса подшипников, ролики, звездочки распределительных валов, детали пишущих и вычислительных машин и другие. В основном это слабонагруженные детали, их изготавливают из порошка железа и графита. Средненагруженные детали изготавливают или двукратным прессованием – спеканием, или пропиткой спеченной детали медью или латунью. Детали сложной конфигурации (например, две шестерни на трубчатой оси) получают из отдельных заготовок, которые насаживают одну на другую с натягом и производят спекание. Для изготовления этой группы деталей используют смеси железо – медь – графит, железо – чугун, железо – графит – легирующие элементы.

Особое место занимают шестерни и поршневые кольца. Шестерни в зависимости от условий работы изготавливают из железо – графита или из железо – графита с медью или легирующими элементами. Снижение стоимости шестерни при переходе с нарезки зубьев на спекание порошка составляет 30…80%. Пропитка маслом позволяет обеспечить самосмазываемость шестерни, уменьшить износ и снизить шум при работе.

Спеченные поршневые кольца изготавливают из смеси железного порошка с графитом, медью и сульфидом цинка (твердая смазка). Для повышения износостойкости делают двухслойные кольца: во внешний слой вводят хром и увеличивают содержание графита. Применение таких колец увеличивает пробег автомобильного двигателя, уменьшаеттего износ и сокращает расход масла.

Высоколегированные порошковые стали, содержащие 20% хрома и 15% никеля, используют для изготовления изделий, работающих в агрессивных средах.

Источник

Деформируемые сплавы, упрочняемые термической обработкой

Упрочняемые термообработкой деформируемые сплавы соответствуют участку 2 на обобщённой диаграмме состояний (рис.1.1). Высокие механические свойства таких сплавов достигаются в результате их термической обработки, при которой выделяются вторичные фазы, вызывающие повышение прочности. Типичные представители сплавов, упрочняемых термообработкой, – дюралюмины(маркируют буквой Д). К сплавам, упрочняемым термической обработкой, кроме дюралюминов, относятся высокопрочные, ковочные, жаропрочные алюминиевые сплавы.

Дюралюминыхарактеризуются хорошим сочетанием прочности и пластичности и относятся к сплавам системы Al-Cu-Mg.

Согласно диаграмме состояния AL-Cu (Рис. 1.6.) медь с алюминием образуют твердый раствор, максимальная концентрация меди в котором 5,65% при эвтектической температуре.

С понижением температуры растворимость меди уменьшается, достигая при 20°С 0,1%. При этом из твердого раствора выделяется фаза q (CuAl₂), содержащая 54,1% меди. Она имеет центрированную тетрагональную решетку и обладает сравнительно высокой твердостью (НV 5310).

Дюралюмины удовлетворительно обрабатываются резанием в закаленном и состаренном состоянии и плохо – в отожженном состоянии; хорошо свариваются точечной сваркой. Следует указать, что пайка и сварка плавлением не создают равной прочности с основным металлом вследствие склонности сплавов к образованию трещин.

Надежным соединением является соединение на заклепках, которые тоже должны быть изготовлены из дюралюмина. При расклепывании заклепки металл должен обладать высокой пластичностью. Такие свойства имеет дюралюминий (но лишь в свежезакаленном состоянии до старения). Заклепки из дюралюминов ставят не позднее, чем через 2 ч. (Д1) или 20 мин (Д16) после закалки, когда сплав не начал еще заметно упрочняться в процессе старения; позднее ставить заклепки нельзя, так как в результате старения и снижения вследствие этого пластичности при расклепывании образуются трещины. Такая жесткая регламентация создает технологические затруднения. Поэтому был разработан сплав Д18, специально предназначенный для заклепок, который можно расклепывать в состаренном состоянии. Этот сплав содержит пониженное количество упрочняющих элементов (меди, магния) и после закалки имеет существенно более низкую прочность, но более высокую эластичность, чем Д1.

Коррозионная стойкость дюралюминов незначительна.Наиболее распространенный способ защиты их от коррозии – плакирование чистым алюминием. Плакированный дюралюмин обладает такой же коррозионной стойкостью, как чистый алюминий. По техническим условиям толщина плакированного слоя составляет 4-8% от толщины листа (или диаметра проволоки, прутка). Естественно, что наличие менее прочного слоя из чистого алюминия ухудшает прочностные свойства полуфабриката в целом, т.е. плакированный дюралюмин несколько менее прочен, чем не плакированный.

Химический состав и механические свойства дюралюминов представлены в табл.1.2.

Источник

Деформируемые сплавы, упрочняемые термической обработкой.

К таким сплавам относятся дюралюмины ( сложные сплавы систем алюминий – медь –магний или алюминий – медь – магний – цинк). Они имеют пониженную коррозионную стойкость, для повышения которой вводится марганец.

Дюралюмины обычно подвергаются закалке с температуры 500 o С и естественному старению, которому предшествует двух-, трехчасовой инкубационный период. Максимальная прочность достигается через 4…5 суток.

Широкое применение дюралюмины находят в авиастроении, автомобилестроении, строительстве.

Высокопрочными стареющими сплавами являются сплавы, которые кроме меди и магния содержат цинк. Сплавы В95, В96 имеют предел прочности около 650 МПа. Основной потребитель – авиастроение (обшивка, стрингеры, лонжероны).

Ковочные алюминиевые сплавы АК:, АК8 применяются для изготовления поковок. Поковки изготавливаются при температуре 380…450 o С, подвергаются закалке от температуры 500…560 o С и старению при 150…165 o С в течение 6…15 часов.

В состав алюминиевых сплавов дополнительно вводят никель, железо, титан, которые повышают температуру рекристаллизации и жаропрочность до 300 o С.

Изготавливают поршни, лопатки и диски осевых компрессоров, турбореактивных двигателей.

Литейные алюминиевые сплавы.

К литейным сплавам относятся сплавы системы алюминий – кремний (силумины), содержащие 10…13 % кремния.

Присадка к силуминам магния, меди содействует эффекту упрочнения литейных сплавов при старении. Титан и цирконий измельчают зерно. Марганец повышает антикоррозионные свойства. Никель и железо повышают жаропрочность.

Литейные сплавы маркируются от АЛ2 до АЛ20. Силумины широко применяют для изготовления литых деталей приборов и других средне- и малонагруженных деталей, в том числе тонкостенных отливок сложной формы.

Магний и его сплавы

Основными магниевыми сплавами являются сплавы магния с алюминием, цинком, марганцем, цирконием. Сплавы делятся на деформируемые и литейные.

Сплавы упрочняются после закалки и искусственного старения. Закалку проводят от температуры 380…420 o С, старение при температуре 260…300 o С в течение 10…24 часов. Особенностью является длительная выдержка под закалку – 4…24 часа.

Дата добавления: 2018-11-26 ; просмотров: 299 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник