Металлы и их сплавы

Контрольная работа № 1

по металловедению

Тема: Металлы и их сплавы

Вариант№ 14

Вопросы

1.Изложите сущность пластической деформации металлов и влияние на неё химического состава, структуры, температуры нагрева, скорости и степени деформации

2.Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа. Укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения в интервале температур от 1600 до 0 °C для сплава, содержащего 3,7% С

3.Дайте определение легированным сталям. Опишите влияние легирующих элементов хрома, никеля, кремния, марганца, титана на свойства легированных сталей. Укажите, что называется нержавеющей сталью. Какой элемент и в каком количестве необходимо ввести в сталь, чтобы она стала корозионностойкой

4. Приведите описание литейных сплавов на основе алюминия: их маркировку, состав, литейные и физико-механические свойства, область применения. Рассмотрите особенности изготовления и термической обработки отливок из алюминиевых сплавов

5. Для изготовления деталей выбран сплав АМг3. Укажите состав сплава. Опишите каким способом производится упрочение этого сплава и объясните природу упрочения. Укажите характеристики механических свойств сплава

1.Изложите сущность пластической деформации металлов и влияние на неё химического состава, структуры, температуры нагрева, скорости и степени деформации

ДЕФОРМАЦИЯ (от лат. deformatio — искажение) — изменение взаимного расположения точек твердого тела, при котором меняется расстояние между ними, в результате внешних воздействий или различных физико-механических процессов, возникающих в самом теле (например, изменение объёма кристаллов при изменении температуры). Деформация называется упругой, если она исчезает после удаления воздействия, и пластической, если она полностью не исчезает. Наиболее простые виды деформации — растяжение, сжатие, изгиб, кручение.

С понятием деформации связаны два механических свойства металла :

— Прочностьсопротивление металла (сплава) деформации и разрушению.

— Пластичностьспособность металла к остаточной деформации (остающейся после удаления деформирующих сил) без разрушения.

При упругой деформации происходит незначительное и полностью устранимое смещение атомов или поворот блоков кристалла. Происходит незначительное изменение межатомных расстояний в кристаллической решётке, что схематически изображено на рисунке 1.б. Если под действием внешних нагрузок нормальные напряжения у превысят допустимые для данного материала значения, искажения решётки станут необратимыми и произойдёт хрупкое разрушение за счёт разрыва межатомных связей (рис1.в).

Возникающие при деформации напряжения у зависят от приложенной силы P к некоторой площадке F.

у = P / F кгс/ммІ

Образование внутренних напряжений связано с неоднородным распределением деформации по объёму тела.

Пластическими называют деформации, при которых происходит необратимое смещение атомов в кристаллической решётке под действием предельных значений касательных напряжений ф. Необратимое смещение атомов в решётке происходит за счёт сдвига части атомов при их скольжении по плоскостям сдвига в направлениях наиболее плотной упаковки. Сдвигу атомов по плоскостям скольжения явно способствуют искажения решётки, вызванные дислокациями. Дислокации под действием касательных напряжений легко перемещаются в направлении действия сил, облегчая тем самым пластическое (остаточное) деформирование. При пластическом (остаточном) деформировании после снятия внешней нагрузки в деформируемом теле наблюдается остаточное изменение формы и размеров при сохранении сплошности тела. При дальнейшем развитии пластического деформирования может произойти пластичное (вязкое) разрушение путём сдвига. (рис2.б) Как было сказано ранее, сдвиг в кристаллической решётке сопровождается скольжением одной части решётки относительно другой в направлении наиболее плотной упаковки атомов. Эти плоскости называются плоскостями скольжения или сдвига и зависят от типа кристаллической решётки. Чем больше элементов сдвига в решётке, тем выше пластичность металла. Заштрихованные плоскости на рис. 3 являются плоскостями скольжения. По этим плоскостям смещаются атомы вещества при пластическом деформировании кристалла.

Реальные металлы состоят из большого числа кристаллов и имеют большое число дефектов, которые получаются при кристаллизации из расплава. К линейным дефектам относятся дислокации. Дефекты в металлах снижают его прочность, но например, бездефектное железо невозможно подвергнуть пластическому деформированию, а следовательно затруднена его обработка в холодном состоянии.

На рис. 4 а) и б) изображены краевая и винтовая дислокации. В первом случае дислокация представляет собой границу неполной атомной плоскости, во втором дислокациясдвиг одной части кристалла относительно другой. На рис. 4 в) изображены двойники, которые относятся к поверхностным дефектам и представляют собой симметрично переориентированные области кристаллической решётки, которые находятся в зеркальном отражении друг к другу.

Итак: Пластическая деформация в кристаллах может осуществляться скольжением и двойникованием. Скольжениеэто смещение частей кристалла друг относительно друга и зависит от вида кристаллической решётки. Чем больше направлений в кристалле вдоль которых происходит скольжение, тем пластичнее металл.

Процесс скольжения не нужно представлять, как одновременное передвижение одной части кристалла относительно другой. Скольжение осуществляется в результате перемещения в кристалле дислокаций т. е перемещение атомов. Дислокации могут двигаться по плоскости скольжения в кристаллической решетке при очень малых напряжениях сдвига. Подтверждением этого служат небольшие напряжения при которых происходит пластическая деформация у монокристаллов чистых металлов. При больших деформациях движение дислокаций вызывает появление или размножение большого количества новых дислокаций в процессе пластической деформации.

Двойникование. Пластическая деформация некоторых металлов, имеющих плотноупакованные решётки, помимо скольжения, может осуществляться двойникованием, которое сводится к переориентировке части кристалла в положение, симметричное по отношению к первой части относительно плоскости, называемой плоскостью двойникования. Двойникование подобно скольжению сопровождается прохождением дислокаций сквозь кристалл.

Пластичность металла очень важное свойство, кот учитывается и при проектировании деталей механизмов и в машине, что особенно важно при изготовлении этих деталей давлением, резанием и т. д. По показаниям пластичности можно дать частичную оценку свойств различных металлов, а также произвести контроль качества их изготовления.

Свойства металлов, влияющих на прочность металла, определяют с помощью испытаний. К статическим относятся испытания на растяжение, сжатие, кручение, изгиб. На рисунке 5 построены две характеристики прочности металлов, подвергнутых растяжению. Верхний график показывает, что хрупкие материалы разрушаются под воздействием силы Р при незначительном удлинении Дl. Тогда как пластичные материалы имеют короткий прямолинейный участок упругой деформации и далее способны растягиваться под действием силы. Разрушаются намного позже.

Для пластичных металлов предел прочности ув. характеризует сопротивление металла значительным пластическим деформациям.

На пластичность материала влияют различные факторы:

1)Чем больше в металле возможных плоскостей и направлений скольжения, тем выше его способность к пластической деформации. Металлы, имеющие кубическую кристаллическую решётку (например, алюминий, медь) обладают высокой пластичностью, так как скольжение в них происходит во многих направлениях. Металлы с гексагональной плотноупакованной структурой (цинк, магний) менее пластичны и поэтому труднее, чем металлы с кубической структурой, поддаются прокатке, штамповке и другим способам деформации.

2)С увеличением плотности дислокаций происходит взаимодействие между ними, что тормозит их перемещение и уменьшает пластичность. В металле, упрочённом деформацией, при нагреве обычно повышается пластичность (напр., у меди, никеля).

3)Перспективными являются волокнистые (композиционные материалы). Высокая прочность и пластичность в них достигается путём армирования мягкой металлической матрицы (медь, алюминий, серебро и т. д.) бездефектными нитевидными кристаллами или волокнами неметаллов (напр., углеродные волокна)

4)Деформация бывает горячаяпри температуре выше температуры рекристаллизации. Её в зависимости от состава сплава обычно проводят при Т=0,7−0,75 Т пл. При такой темп снижается сопротивление металла пластической деформации и повышается пластичность.

5)Снижение температуры повышает сопротивление пластической деформации уменьшается пластичность. Поэтому металлы, вязкие при сравнительно высоких температурах, могут при низких температурах разрушаться хрупко.

6)На пластичность влияют различные соединения и примеси. В стали, например, количество цементита прямо пропорционально содержанию углерода и чем его больше, тем больше сопротивление деформации и уменьшение пластичности. Марганец повышает прочность и практически не влияет на пластичность. Сера снижает пластичность (особенно в поперечном направлении вытяжки при прокате и ковке) Фосфор сильно уменьшает пластичность. 7) Скорость и степень деформации зависят от приложенной силы. у = P / F кгс/ммІ

2.Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа. Укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения в интервале температур от 1600 до 0 °С для сплава, содержащего 3,7% С

Диаграмма состояния сплава представляет собой графическое изображение состояния сплава при изменении его состава, температуры, давления, концентрации элементов. Она показывает устойчивые состояния сплава, при которых компоненты и фазы обладают минимумом свободной энергии. Эти фазы называются равновесными фазами, вследствие чего и диаграммы называют диаграммами равновесия, то есть равновесные состоянияэто устойчивые состояния вещества, обладающие минимумом свободной энергии.

Обычно для построения диаграммы состояния пользуются результатами термического анализа, те строят кривые охлаждения сплава.

Сплав нагревают выше температуры плавления и выше, затем охлаждают до 0. В процессе охлаждения с определёнными промежутками времени фиксируется температура сплава, изменяющаяся вместе с агрегатным состоянием. По полученным данным строим кривую охлаждения в координатах время-температура. Если взять сплавы с различным %-ым содержанием, то диаграмма состояния может быть построена в осях концентрация (х), температура (у)

Диаграмма состояния сплава при его кристаллизации показ изменение его состояния в зависимости от температуры и концентрации при постоянном давлении внешней среды.

Ликвидус (по латыни ликва-жидкий) — линия на графике, кот показывает температуру начала кристаллизации сплава.

Солидус (солид-твёрдый)—точки графика, определяющие температуру конца кристаллизации.

Рассматривая охлаждение металла, отметим, что железо известно в таких модификациях, отличающихся видом кристаллической решётки:

1539°Стемпература плавления чистого железа.

— При температуре ниже 1539 до 1392°Сб-железо, которое часто обозначают как д-железо

1392°С-критическая точка превращения д — гжелезо (гжелезо-решётка гранецентрированный кубическая ГЦК)

— Ниже 1392 до 910 °C устойчивым является гжелезо

910°С-критическая точка превращения г — бжелезо

— При температуре ниже 910°Сб-железо

Эти данные для удобства запишем в таблицу № 1

Таблица1.

В системе Fe-C в процессе охлаждения и кристаллизации различают следующие фазы:

— Жидкая фазаоднородный жидкий расплав

— Твёрдые фазы:

А)ферриттвёрдый раствор углерода и других примесей в б-железе. (б-железо — до 910 °C и выше 1392 (д)) Низкотемпературный б-феррит имеет растворимость углерода до 0,02% (предельная растворимость 0,02% при температуре727°С) и высокотемпературный д-феррит с предельной растворимостью углерода 0,1% при 1499 °C Б) аустениттвёрдый раствор углерода и других примесей в гжелезе (гжелезо от 910 до 1392 °С) При 1147 °C аустенит содержит 2,14% С, при 727°Соколо 0,8%

В) Цементитхимическое соединение железа с углеродомкарбид железа Fe3C. В цементите содержится 6,67% углерода по его массе. Температура плавления цементита около 1550 °C?1600°С.Цементит первичный Ц1 выделяется из жидкого металлического расплава, цементит вторичный Ц2- из аустенита, цементит третичный Ц3- из феррита.

Б)+В)=Ледебурит-механическая смесь (эвтектика) — аустенита и Ц1

Формируется при температуре 1147 °C из жидкого металлического расплава, содержащего более 2,14%С .

При понижении температуры до 727 °C формируется окончательная структура ледебурита, состоящая из механической смеси (Ф+Ц2)+Ц1. Перлитмеханическая смесь Ф+Ц2 .

1.Для построения диаграммы состояния Fe-Fe3C используем координатную плоскость и оси:

— ось Х, вдоль которой будем откладывать одновременно 2 параметра: состав сплава по содержанию углерода в % и по содержанию цементита в %

— ось Y, вдоль которой будем откладывать температуру охлаждения сплава от 1600 до 600 °C Наносим метки:

— по верхней оси Хравномерно с шагом1 от 0% до 7%- процентное содержание углерода.

— по оси Yравномерно с шагом 100от 600 от 600 °C до 1600°С

3. Строим диаграмму состояния.

4.Рассмотрим основные точки диаграммы состояния, для которых характерны строго определённые температуры превращений и концентраций углерода в сплавах. Результаты занесём в таблицу2.

Сплавы железа с углеродом при содержании в них 2,14−6,67% С называют белыми чугунами. 3,7%С находится в интервале 2,14−4,3%.

В интервале точек 1,2 из жидкого расплава выделяются кристаллы аустенита, в инт точек 2−3 при частичном распаде аустенита избыточный углерод образует сетку цементита вторичного; оставшийся аустенит с частью кристаллов Ц2 образует механическую смесьледебурит; ниже точки 3 углерод, выделившийся из остатков аустенита образует дополнительное количество цементита, который соединяясь с кристаллами перлита, образует окончательную структуру ледебурита при сохранении в составе чугунов эвтектоида-перлита и сетки цементита вторичного.

3.Дайте определение легированным сталям. Опишите влияние легирующих элементов хрома, никеля, кремния, марганца, титана на свойства легированных сталей. Укажите, что называется нержавеющей сталью. Какой элемент и в каком количестве необходимо ввести в сталь, чтобы она стала корозионностойкой

СТАЛЬ — сплав железа (Fe) (основа) с углеродом© и содержащий ряд постоянных или неизбежных примесей которые оказывают влияние на её свойства. По химическому составу различают стали углеродистые и легированные, по назначению — конструкционные, инструментальные, стали с особыми физическими и химическими свойствами (нержавеющая, жаропрочная, электротехническая и др.).

Легирование- (нем. legieren — сплавлять, от лат. ligo — связываю, соединяю), введение в состав металлических сплавов т. н. легирующих элементов (напр., в сталь — Cr, Ni, Mo, W, V, Nb (ниобий), Ti и др.) для придания сплавам определенных физических, химических или механических свойств.

ЛЕГИРОВАННАЯ СТАЛЬ помимо обычных примесей содержит легирующие элементы. Различают низколегированную (суммарное содержание легирующих элементов до 2,5%), среднелегированную (2,5−10%) и высоколегированную (св. 10%) сталь.

Все элементы, вводимые в стали специально или сохранившиеся при её выплавке, можно разбить на 4 группы, что запишем в таблице3.

Таблица3.Примеси в сталях.

В зависимости от того, какими элементами насыщена сталь, её называют, например, хромистая, хромомарганцовистая и т. д.

Хром (Cr)— Хорошо растворяется в феррите, упрочняя его, является активным карбидообразователем, что повышает твёрдость и износостойкость сталей; увеличивает их прокаливаемость (способность воспринимать закалку на большую глубину). Содержание в стали более 12% хрома приводит к увелич. Её коррозионной стойкости и уменьшает окислительные процессы в агрессивных средах. В хромистых сталях образуются специальные хромистые карбиды, состав и структура которых зависит от содержания C и Cr. При низком содержании С и высоком содержании Cr образуются ферритные стали не претерпевающие полиморфного превращения. Оказывает влияние на структурные превращения в сталях при их термической обработке. Хром (а также Mo, W) наиболее значительно повышает устойчивость аустенита при температурах 450−550, тогда как у углеродистых сталей она при этих температурах наименьшая. Способность легирующих элементов замедлять скорость распада аустенита в районе перлитных превращений и тем самым повышать его устойчивость приводит к понижению критической скорости закалки и увеличению прокаливаемости стали.

Никель (Ni) — активно расширяет гаммаобласть на диаграмме «железо-легирующие элементы»; хорошо растворяется в феррите, упрочняя его и увеличивая ударную вязкость стали при нормальной и пониженной температуре; увеличивает прокаливаемость стали. Стали с содержанием 7−9% никеля, например 09Х15Н8Ю, 09Х17Н8Ю отличаются повышенной прочностью после закалки и последующего старения при Т=500−750град или обработки холодом при т=-70град. Стали с содержанием 9−15% и 17−18% никеля хорошо обрабатываются давлением и сваркой, обладают высокой прочностью, вязкоупругостью, коррозионной устойчивостью. Содержание 24−26% Ni приводит к потере сталями магнитных свойств; дальнейшее повышение Ni возвращает сталям магнитные свойства.

Совместное использование Cr и Ni даёт возможность получать стали, обладающие повышенной вязкоупругостью, твёрдостью, прокаливаемостью, жаропрочностью, коррозионной стойкостью.

Кремний (Si)-активный раскислитель, при содержании более 0,7%- легирующий элемент. Хорошо растворяется в феррите, упрочняя его; при содержании более 1,5% охрупчает сталь и снижает её вязкоупругие свойства; изменяет электромагнитные характеристики, увеличивает электросопротивление сталей. Кремний, как и хром вводят для улучшения способности стали устойчиво сохранять твёрдость при высоких температурах (красностойкость)Введение кремния в небольших количествах (0,8−1,2%) повышает вязкоупругость и пластичность.

Марганец (Mn) —являясь раскислителем, устраняет вредное влияние серы, а при содержании в стали более 1% ведёт себя как легирующий элемент; хороший заменитель дорогостоящего Ni; увеличивает устойчивость аустенита и прокаливаемость; хорошо растворяется в феррите, но при содержании более 1,5% охрупчивает его.

Титан (Ti)-титан, как и ниобий (Nb) добавляются в небольших количествах, являются активными карбидообразователями. Чаще всего исп. Для связывания углерода в хромоникелевых нержавеющих сталях в целях устранения межкристаллитной коррозии и измельчения структуры стальных отливок. Оказывает влияние на структурные превращения в сталях при их термической обработке. Титан (и ванадий) образуют устойчивые карбиды, препятствуют росту зерна аустенита при нагреве стали до 1000−1100, поэтому такие стали имеют мелкое природное зерно и не боятся перегрева при термической обработке.

НЕРЖАВЕЮЩАЯ СТАЛЬ, легированная сталь, устойчивая к коррозии на воздухе, в воде, а также в некоторых агрессивных средах. Наиболее распространены хромоникелевая и хромистая нержавеющая сталь, часто с добавкой Mn, Ti и других элементов. Нержавеющая сталь устойчива против электрохимической коррозии, т. е коррозии, вызванной действием электролитов: кислот, щелочей, солей.

КОРРОЗИОННАЯ СТОЙКОСТЬ, способность материалов сопротивляться коррозии. У металлов и сплавов определяется скоростью коррозии, т. е. массой материала, превращенной в продукты коррозии, с единицы поверхности в единицу времени, либо толщиной разрушенного слоя в мм в год. Повышение коррозионной стойкости достигается легированием, нанесением защитных покрытий, созданием шлифованной и полированной поверхности и т. д. При легировании в сталь вводятся элементы, образующие на поверхности защитные плёнки, прочно связанные с основным металлом и предупреждающие контакт между сталью и наружной агрессивной средой, а также повышающие электрохимический потенциал стали в разных агрессивных средах. КОРРОЗИОННОСТОЙКИЕ МАТЕРИАЛЫ не разрушаются под действием агрессивных сред (кислот, щелочей, солей, кислорода, влаги) и стойки при одновременном действии коррозионной среды и напряжений растяжения. К коррозионностойким материалам относятся нержавеющие стали, которые применяются в производстве химической аппаратуры, трубопроводов, резервуаров, в судостроении, и мн. др.

Чтобы сталь стала короззионностойкой необходимо оценить среду, для которой она предназначена. Эти стали можно разделить на 2 основных класса: хромистые, имеющие после охлаждения на воздухе ферритную или мартенситную структуру, и хромоникелевые, имеющие аустеническую структуру.

При введении в сталь 12−14% хрома её электрохимический потенциал становится положительным и она приобретает устойчивость против коррозии в атмосфере, морской (пресной) воде, ряде кислот, солей, щелочей.(например стали 12Х13, 30Х13, 12Х17,15Х28 и т. д)

Аустенические нержавеющие стали, обычно легированные хромом и никелем (или марганцем), после охлаждения до комнатной температуры имеют аустеническую структуру, низкий предел текучести, умеренную прочность, высокую пластичность и хорошую коррозионную стойкость в окислитедьных средах. (например стали 12Х18Н9, 17Х18Н9 содержат 17−18% хрома, 8−10% никеля). Хромоникелевые нержавеющие стали дороги. Применяют более дешёвые хромомарганцевоникелевые, в которых часть никеля заменена марганцем (10Х14Г14Н3Т) или азотом в количестве 0,15−0,4% (15Х17АГ14).

Молибден повышает устойчивость против коррозии в органических кислотах, серной кислоте и морской воде (10Х17Н13М2Т).

Низкоуглеродистая высоколегированная аустеническая сталь 06Х23Н28М3Д3Т применяется для сварных конструкций и узлов, стойких против действия горячей (до 80град) серной кислоты содержит до 0,006% с, 22−25%сr, 26−29%Ni, 0,5−0,9% Ti, 2,5−3%Мо, 2,5−3,5% Сu. Устойчивость к серной кислоте обеспечивает никель, молибден и медь. Титан уменьшает склонность к интеркристаллитной коррозии.

4. Приведите описание литейных сплавов на основе алюминия: их маркировку, состав, литейные и физико-механические свойства, область применения. Рассмотрите особенности изготовления и термической обработки отливок из алюминиевых сплавов

Все сплавы алюминия можно разделить на 3 группы:

1.деформируемые для прокатки, прессовки, ковки, штамповки и т. д.

2.литейные, предназначенные для фасонного литья

3. сплавы, получаемые методом порошковой металлургии.

Сплавы для фасонного литья должны обладать высокой жидкотекучестью, сравнительно небольшой усадкой, малой склонностью к образованию горячих трещин и пористости в сочетании с хорошими механическими свойствами, сопротивлением коррозии и др.

В сплавы вводят дегирующие элементы. Содержание легирующих элементов в литейных сплавах выше, чем в деформируемых. Чаще применяются сплавы Аl-Si, Al-Cu, Al-Mg. В сплавы дополнительно включают небольшие количества кремния, марганца, никеля, хрома. Для измельчения зерна и улучшения механических свойств в сплавы вводят модифицирующие добавки Ti, Ni, В, Cl, Cr, Fe, Vи др.

В таблице 5 приведены основные марки литейных алюминиевых сплавов.

СПЛАВЫ Al-Si. Наиболее распространёнными литейными сплавами являются сплавы алюминия с кремнием, называемые силуминами. По составу силумины бывают доэвтектическими (4−5% кремния) и эвтектическими (10−13%Si)/

Маркируются силумины буквами АЛ, за которыми следуют цифры, характеризующие условный номер сплава.

Широкое применение получил силумин марки АЛ2, содержащий 10−13% кремния, имеющий малую усадку и высокую жидкотекучесть. Структура сплава состоит из кристаллов кремния и эвтектики (б+Si) грубого строения, в которой кремний находится в виде крупных игл, играющих роль крупных надрезов в пластичном алюминии. Силумин с такой структурой обладает низкими механическими свойствами. Для измельчения структуры и устранения избыточных кристаллов кремния силумины модифицируют натрием (0,05−0,08% Na) путём присадки к расплаву смеси солей 67% NaF и 33% NaCl. В процессе затвердевания кристаллы кремния обволакиваются плёнкой силицида натрия (Na2Si), кот затрудняет их рост. В структуре происходят изменения, улучшающие механические свойства. Увеличивается пластичность и прочность. Сплав Ал2 применяется для изготовления отливок сложной формы, таких как детали масляных насосовкартеры и блоки двигателей внутреннего сгорания и т. д.

Силумина Ал3, АЛ4 с добавками меди, марганца и магния после их термической обработки становятся более прочными и твёрдыми.

Средненагруженные детали из сплава АЛ4 подвергаются только искусственному старению, а крупные нагруженные детали (корпуса компрессоров, картеры и блоки цилиндров двигателей и т. д.) — закалке и искусственному старению.

Сплав Ал8, так называемый магналий, обладает высокой коррозионной стойкостью, прочностью и небольшой плотностьюИз него изготовляют судовую арматуру, корпуса различных насосов, работающие в условиях высокой влажности.

Повышенной теплостойкостью и жаропрочностью обладают сплавы АЛ1 и АЛ20. Они применяются для изготовления поршней, головок цилиндров и других деталей, работающих при т300−350град.Структура литого сплава ал1 состоит из б-твёрдого раствора, содержащего Cu, Mg иNi и избыточных фаз Al2CuMg и Al6Cu3Ni. Сплав ал20 по сравн с ал1 облад лучш литейными св-вами, что объясняется присутствием в нём кремния. Для увеличения жаропрочности и измельчения структуры сплав легируют Ti, Cr иMn. Структура сплава: б-твёрдый раствор, избыточные фазы CuAl2, Al5SiFe, Al3Ti, а также фазы, содержащие марганец и хром.

СПЛАВЫ Al-Cu. Эти сплавы (Ал7, Ал19) после термической обработки имеют высокие механические свойства при комнатной и повыш темп и хорошо обрабатываются резанием. Литейные свойства сплавов низкие (большая усадка, склонность к образованию горячих трещин и т. д.Ъ Сплав Ал7 используют для отливки небольших деталей простой формы (арматура, кронштейны и т. д.)Сплав склонен к хрупкому разрушению вследствие выделения по границам зёрен грубых частиц CuAl2 и AL7Сu2Fе. Поэтому его применяют в закалённом состоянии, когда эти соединения переведены в твёрдый раствор. Если требуется повышенная прочность, то отливки после закалки подвергают старению при т150град, 2−4ч. В сплаве Ал19, кроме СuAl2, образуются фазы Al12Mn2Cu и Al3Ti, располагающиеся в объёме зёрен твёрдого раствора. Присутствие в твёрдом растворе марганца и образование в объёме зерна интерметаллидных фаз повышает жаропрочность сплава. Титан измельчает зерно.

Для крупногабаритных деталей, для работы при 300−350 применяют сплав АЛ-21.Отливки сложной формы из сплава подвергают отжигу при 300 град. Для получения более высоких механ св-в отливки закаливают с 525град в горячей воде и подвергают стабилизирующему отпуску при 300град.

СПЛАВЫ Al-Mg. Сплавы алюминия с магнием имеют низкие литейные свойства, так как не содержат эвтектики. Их характерная особенность-хорошая коррозионная стойкость, повышенные механические свойства и обрабатываемость резанием. Добавление к сплаву 9,5−11,5% Mg модифицирующих присадок (Ti, Zr) улучшает механич свойства, а бериллий уменьшает окисляемость расплава, что позволяет вести плавку без защитных флюсов.

Сплавы Ал8 и Ал27 предназначены для отливок, работающих во влажной атмосфере, например, в судостроении и авиации. Структура сплавов состоит из б-твёрдого раствора и грубых включений частиц Al3Mg2, располагающихся по границам зёрен, охрупчивая сплав. Поэтому сплавы ал8 и ал27 применяют после закалки при т430град с охлаждением в масле (40−50град) и выдерживают при темп закалки в теч 12−20ч, что обеспечивает растворение частиц Al3Mg2 в б-твёрдом растворе и получение после закалки однородного твёрдого раствора.

Добавление к сплавам Al-Mg до 1,5%Si (сплавыал13 и ал22) улучшает литейные св-ва в рез образования тройной эвтектики. Прим в судостроении и авиации.

5. Для изготовления деталей выбран сплав АМг3. Укажите состав сплава. Опишите каким способом производится упрочение этого сплава и объясните природу упрочения. Укажите характеристики механических свойств сплава

Состав сплава: Это сплав алюминия и магния. Концентрация магния 3,2−3,8%.Магний повышает прочность. С увеличением концентрации магния уменьшается пластичность.

Упрочение: Добавочно легирован марганцем (0,3−0,6%).При этом образуются дисперсные частицы Al6Mn, кот. упрочает сплав и способствует измельчению зерна. Упрочение сплавов достигается в рез образования твёрдого раствора и в меньшей степени избыточными фазами.

Сплавы типа АМг в равновесном состоянии после охлаждения двухфазные (б+в). Однако вследствие высокой устойчивости твёрдого раствора и малой скорости диффузии магния в алюминии, даже после медленного охлаждения они не содержат избыточных фаз и состоят только из б-твёрдого раствора. Эффект от закалки и старения невелик, и их применяют в отожжённом состоянии и после наклёпа. Отжиг сплавов производится при темп270−280 град, охлаждение на воздухе.

Характеристики мех св-в:

Напряжение, отвечающее наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению образца, называют пределом прочности ув=22кгс/мм2.

Напряжение, вызывающее остаточную деформацию, равную 0,2% называют условным пределом текучести у0,2=11кгс/мм2

Пластичность характеризует величина д=20%

Прим для сварных клёпаных элементов конструкций, испытывающих небольшие нагрузки и высоко сопротивляющиеся коррозии, например, ёмкости для жидкостей, трубопроводов, палубных надстроек.