Сплавы цветных металлов: Сплавы цветных металлов

Содержание

Сплавы цветных металлов

Медь и медные сплавы и их свариваемость

Зачастую предпочтение отдается меди и медным сплавам благодаря их коррозионной стойкости, электро- и теплопроводности. Это введение поможет идентифицировать различные типы медных сплавов и даст необходимую информацию о процессе производства этих материалов и их свариваемости.

Типы материалов:

Медь и медные сплавы классифицируются по наличию основного легирующего элемента:

C — Чистая медь

CH – Медь с небольшим количеством легирующих добавок

CZ – Медь-цинк / латунь (желтая медь)

NS – Медь-цинк-никель / нейзильбер

PB – Медь-оловянистая бронза(сплавы из фосфористой бронзы также содержат фосфор в своем составе)

G – Медь-олово- цинк, пушечная бронза (некоторые сплавы содержат свинец)

СА – Медь-алюминий, алюминиевая бронза (большинство сплавов также содержат железо и никель) CN – Никелин, мельхиор

Чистая медь (C)

Обычно поставляется в одной из трех форм, кислородной, фосфористой раскисленной меди, бескислородной меди. Для проведения сварочных работ предпочтение должно отдаваться бескислородной и фосфористой раскисленной в силу их лучшей свариваемости. Газовая сварка вольфрамовым электродом (TIG) и газовая сварка металлическим электродом (MIG) – наиболее подходящие сварочные процессы; ацетилено-кислородная сварка (OAW) и дуговая сварка в среде защитного газа металлическим электродом (SMAW) могут использоваться для ремонтных работ на кислородной холоднокатанной просмоленной меди. Во избежание высокой теплопроводности необходимо использование газов на основе Не и NО, в качестве замены аргону.

Медь с малым кол-вом легирующих добавок (CH)

Марки с добавлением серы и теллура не поддаются сварке. Медь с малыми добавлениями
хрома, циркония или бериллия может быть сварена, но с особой осторожностью.

Медно-цинковые сплавы / латунь (СН) – Медь-цинк-никель / нейзильбер (NS)

Латуни могут быть разделены на 2 группы по свариваемости, малое сод-ние цинка (<20%Zn) и высокое сод-ние цинка (30 — 40%Zn). Нейзильберы содержат от 20 до 45%Zn и никель для прочности. Основная трудность при сварке оплавлением этих сплавов – испарение цинка, который приводит к появлению белых паров оксида цинка и пористости металла. Только латуни с низким сод-нием цинка годятся для оплавления с использованием газовой сварки вольфрамовым электродом (TIG) и газовой сварки металлическим электродом (MIG).

Бронзы — Оловянистая бронза, Фосфористая бронза (PB), Кремнистая бронза и пушечная бронза (G)

Оловянистая бронза содержит от 1 до 10%Sn, фосфористая бронза содержит до 10% фосфора. Пушечная бронза – это по сути оловянистая бронза с сод-нием до 5%Zn и может также содержать до 5% свинца. Кремнистая бронза содержит обычно 3% кремния и 1% марганца и она легче всего поддается сварке.

Бронзы поддаются сварке при условии использования соответствующих присадочных металлов. Газовая сварка фосфористой бронзы является причиной возникновения пористости, появления которой можно избежать, используя раскислители / восстановители. Пушечная бронза не поддается сварке.

Алюминиевая бронза (СА)

Есть два типа алюминиевой бронзы: однофазовые сплавы, содержащие от 5 до 10% алюминия, с мaлым содержанием железа или никеля, и, двухфазовые сплавы, сод-щие до 12% алюминия и приблизительно 5% железа с добавлением никеля, марганца, кремния. Предпочтительны сварочные процессы в среде защитного газа, газовая сварка вольфрамовым электродом (TIG) производится при переменном токе, защитный газ — аргон, или при постоянном токе с гелием.

Мельхиор (CN)

Сплавы мельхиора содержат от 5 до 30% никеля с добавлением железа и марганца;
90-10 и 70-30 (мельхиор) распространенные свариваемые марки. Эти сплавы – однофазовые, сварка производится с использованием инертных газов и дуговой сварки в среде защитного газа металлическим электродом (SMAW). Применяются соответствующие присадочные металлы, но 70-30 зачастую являются универсальными.

Цветные металлы: сплавы, свойства, применение

Цветные металлы и их сплавы применяют в качестве конструкционных материалов, от которых требуются ценные эксплуатационные свойства – коррозионная стойкость, низкий коэффициент трения, жаропрочность и жаростойкость.

К этой группе не принадлежат железо и сплавы на его основе – стали и чугуны, которые называют черными металлами. К цветным металлам, широко востребованным в промышленности, относятся медь, алюминий и титан. В чистом виде они используются редко, в основном их применяют в виде сплавов.

Медь – обозначение, виды по чистоте, характеристики

Медь – цветной металл, имеет поверхность красноватого оттенка, излом – розового. Символ – Cu. В природе встречается в составе сернистых соединений, оксидов, реже – в чистом виде. Физические характеристики чистого Cu:

высокие – пластичность, электропроводность, теплопроводность;
хорошая устойчивость к коррозионному разрушению;
удельный вес – 8940 кг/м3;
температура плавления – +1083 °C.

Присутствие примесей может значительно снижать показатели электро- и теплопроводности.

Кратко перечислим важные технологические характеристики:

хорошая обрабатываемость давлением, что позволяет получать различные типы медного проката;
затрудненная обрабатываемость резанием из-за повышенной пластичности;
низкие литейные качества из-за протекания значительных усадочных процессов;
возможность соединять отдельные медные элементы сваркой или пайкой.

В маркировке медь обозначается буквой М, после которой стоят цифры, характеризующие чистоту металла. Самая чистая медь содержит 99,99 % Cu. После цифр могут стоять буквы: к – катодная, р – раскисленная, б – бескислородная. Марки и состав меди регламентирует ГОСТ 859-2014.

Основная область применения меди различных степеней чистоты – электротехника, изготовление электрических проводов и кабелей.

Сплавы на основе меди – виды, краткие сведения

Основные сплавы на основе меди, широко используемые в различных отраслях промышленности, – латуни и бронзы.

Латуни – виды, характеристики

К латуням относятся медные сплавы с цинком, процентное содержание которого составляет 5-45 %. При содержании Zn 5-10 % сплавы сохраняют красноватый цвет. Их часто используют в ювелирном деле для имитации золота. Эти разновидности латуни иначе называются: томпак, симилор, хризохалк, хризорин, ореид. При содержании цинка более 20 % латуни имеют желтый цвет.

По количеству компонентов латунные сплавы разделяют на:

Двухкомпонентные – содержат медь, цинк и примеси в незначительных количествах. Обозначаются буквой Л и цифровой группой, характеризующей содержание Cu в процентах. Такие сплавы, благодаря хорошей обрабатываемости давлением, используют при производстве прокаткой или прессованием различных полуфабрикатов: листового латунного металлопроката, труб, прутков, профилей, проволоки. Химический состав деформируемых латуней (предназначенных для обработки давлением) приведен в таблицах ГОСТа 15527-2004.
Многокомпонентые – в качестве дополнительных элементов используются алюминий,марганец, никель, свинец, олово. В маркировке после буквы Л указывается наименование дополнительного компонента и цифровые группы, характеризующие количество в процентах меди и легирующих компонентов. Многокомпонентные латуни часто относятся к категории литейных, используемых при производстве отливок. Их марки определяет ГОСТ 17711-93.

Бронзы – определение, разновидности, характеристики

Бронзами называют сплавы на основе меди, в которых цинк не относится к основным компонентам. К этой категории также не принадлежат медно-никелевые сплавы (мельхиоры). В маркировке ставят буквы Бр, после которых указывают элементы, присутствующие в составе, и их содержание в процентах. Легирующие компоненты в бронзах: олово, бериллий, свинец, кремний, алюминий.

Большинство бронз отличается хорошими литейными качествами, что позволяет применять их при производстве фасонных отливок. Часто эти сплавы востребованы при производстве деталей, к которым предъявляются высокие требования по коррозионной стойкости и антифрикционным характеристикам. Это зубчатые и червячные колеса, седла клапанов, втулки.

Алюминий – обозначение, виды по чистоте, характеристики

Алюминий – пластичный металл серебристо-белого цвета. В чистом виде в природе не встречается. Его получают по технологии электролиза из алюминиевой руды – бокситов. Он легкий, инертный по отношению к окружающей среде, обладает хорошей электропроводностью, которая составляет 60 % от аналогичного показателя меди. На поверхности этого металла появляется оксидная пленка, которая предотвращает коррозионное разрушение полуфабрикатов и изделий. Оксид алюминия безвреден. Этот металл легко подвергается деформации, хорошо сваривается, но из-за высокой пластичности плохо подвергается обработке режущим инструментом. Имеет высокий коэффициент линейной усадки. Температура плавления: +660 °C.

Первичный алюминий обозначается буквой А и числом, которое характеризует степень чистоты: особую, высокую и техническую. В химическом составе металла самой высокой чистоты содержится 99,9996 % Al. Требования к этому металлу, выпускаемому в виде чушек, слитков, ленты, катанки, определяет ГОСТ 11069-2019. Требования к материалам, предназначенным для изготовления полуфабрикатов способами горячей и холодной деформации – листов, плит, полос, профилей, регламентирует ГОСТ 4784-2019.

Алюминий чаще всего используют при производстве электрических проводов, кабелей, испарителей.

Сплавы на основе алюминия – виды, их характеристики

На базе этого металла производят две основные группы сплавов – деформируемые и упрочняемые.

Деформируемые

Деформируемыми называют сплавы, используемые при производстве алюминиевого металлопроката и прессованных металлоизделий. Деформируемые материалы делят на упрочняемые и неупрочняемые. Упрочняемые разновидности разделяют на:

Дюралюмины, содержащие помимо Al, медь и магний. Обозначаются буквой Д и числом, характеризующим состав.
Высокопрочные – в их составе имеются медь, магний и цинк. Обозначаются буквой В и числом.

Характерная черта этих материалов – сочетание хороших механических характеристик и небольшой массы. Она делает их незаменимыми при производстве деталей в авиа- и машиностроении. Из высокопрочных разновидностей изготавливают изделия сложной формы, вертолетные лопасти, детали, запланированные для восприятия существенных нагрузок.

Неупрочняемые разновидности содержат в составе, помимо AL, марганец или магний. Выпускаются чаще всего в виде листового проката. Его выбирают для деталей сложной формы, которые в процессе изготовления подвергаются прокатке, вытяжке, штамповке при комнатных и повышенных температурах.

Литейные

Свойства литейных марок регламентирует ГОСТ 1583-93. Широкой популярностью пользуются литейные материалы на основе алюминия и кремния, называемые силуминами. Они маркируются буквами АК, после которых указывается номер марки. Силумины, сочетающие небольшую плотность с хорошими литейными и механическими характеристиками, часто востребованы при изготовлении бытовых приборов, авто- и мотодеталей, функционально-декоративных предметов интерьера.

Титан и сплавы на его основе

Из технически чистого титана и сплавов на его основе производят цветной металлопрокат и отливки с ценными техническими свойствами:

сочетание относительно невысокой удельной массы с прекрасными прочностными качествами;
устойчивость к различным видам коррозии, химическая инертность по отношению ко многим агрессивным средам;
способность к обработке давлением;
возможность эксплуатации титановых деталей и конструкций при повышенных температурах.

Основной недостаток титана и его производных – высокая стоимость, которая ограничивает их применение в бытовой технике. Основные области их использования – авиатехника, машино-, судостроение, при изготовлении газовых баллонов, эксплуатируемых под высоким давлением, в космической технике.

Другие статьи:

Закалка стали
Отпуск стали
Состав и свойства стали

Сплавы цветных металлов. Свойства и характеристики

Сплав представляет собой смесь двух или более материалов, по крайней мере один из которых является металлом. Сплавы могут иметь микроструктуру, состоящую из твердых растворов, где вторичные атомы вводятся в кристаллической решетке в качестве заместителей или внедрений. Сплав также может представлять собой смесь металлических фаз (два или более растворов, образующих микроструктуру различных кристаллов внутри металла). Примеры сплавов замещения включают бронзу и латунь, в которых некоторые атомы меди замещены либо атомами олова, либо атомами цинка соответственно.

Сплавы внедрения представляют собой соединения, образующиеся, когда атом с достаточно малым радиусом находится в промежуточном «отверстии» в металлической решетке. Примерами малых атомов являются водород, бор, углерод и азот.

Твердые растворы имеют важное коммерческое и промышленное применение, поскольку такие смеси часто имеют лучшие свойства, чем чистые материалы. Многие сплавы металлов представляют собой твердые растворы. Даже небольшое количество растворенного вещества может повлиять на электрические и физические свойства растворителя. Сплавы обычно прочнее чистых металлов, хотя обычно обладают меньшей электропроводностью и теплопроводностью. Прочность – важнейший критерий, по которому оценивают многие конструкционные материалы. Поэтому сплавы используются для машиностроения.

Сплавы цветных металлов не содержат железа (феррита) в заметных количествах; таким образом, они основаны на цветных металлах (например, алюминии, золоте, никеле, серебре, олове, свинце, цинке и т. д.). Другими общими свойствами цветных металлов являются немагнитность, ковкость и легкий вес. Системы сплавов классифицируются в соответствии с основным металлом или особыми характеристиками, присущими группе сплавов.

Кроме того, сплавы цветных металлов могут подвергаться термической обработке для изменения таких свойств, как прочность, пластичность, ударная вязкость, твердость или устойчивость к коррозии. Многие явления происходят в металлах и сплавах при повышенных температурах. Например, перекристаллизация и осаждение. Они эффективны для изменения механических характеристик при использовании соответствующей термической обработки или термических процессов. Использование термообработки коммерческих сплавов является чрезвычайно распространенной практикой. Общие процессы термообработки включают отжиг, дисперсионное твердение, закалку и отпуск. Например, закалка – это процесс быстрого охлаждения металла. Чаще всего это делается для получения мартенситного превращения. Это часто приводит к получению более твердого металла в сплавах черных металлов, в то время как сплавы цветных металлов обычно становятся мягче, чем обычно.

Как уже было сказано, системы сплавов классифицируются в соответствии с основным металлом или какой-либо конкретной характеристикой, общей для группы сплавов.

Aluminium Alloys
Copper Alloys
Magnesium Alloys
Titanium Alloys
Nickel Alloys
Lead Alloys
Tin Alloys
Zinc Alloys
Zirconium Alloys

Another method is to group alloys by key application properties , таких как плотность, коррозионная стойкость, температура плавления и т. д.

Легкие металлы (алюминий, магний и титан)
Коррозионностойкие сплавы (кобальт, медь, никель, титан, алюминий)
Суперсплавы (никель, кобальт, железо-никель)
Тугоплавкие металлы (молибден, ниобий) , тантал и вольфрам)
Легкоплавкие металлы (олово, висмут, индий, свинец, цинк)
Химически активные металлы (титан и цирконий)
Драгоценные металлы (золото, серебро, платина, палладий, иридий, родий , рутений и осмий)

Ссылки:

Материаловедение:

Министерство энергетики США, Материаловедение. Справочник по основам Министерства энергетики, том 1 и 2. Январь 1993 г.
Министерство энергетики США, материаловедение. Справочник по основам Министерства энергетики, том 2 и 2. Январь 1993 г.
Уильям Д. Каллистер, Дэвид Г. Ретвиш. Материаловедение и инженерия: введение, 9-е издание, Wiley; 9 издание (4 декабря 2013 г.), ISBN-13: 978-1118324578.
Эберхарт, Марк (2003). Почему все ломается: понимание мира по тому, как он разваливается. Гармония. ISBN 978-1-4000-4760-4.
Гаскелл, Дэвид Р. (1995). Введение в термодинамику материалов (4-е изд.). Издательство Тейлор и Фрэнсис. ISBN 978-1-56032-992-3.
Гонсалес-Виньяс, В. и Манчини, Х.Л. (2004). Введение в материаловедение. Издательство Принстонского университета. ISBN 978-0-691-07097-1.
Эшби, Майкл; Хью Шерклифф; Дэвид Себон (2007). Материалы: инженерия, наука, обработка и дизайн (1-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 978-0-7506-8391-3.
Дж. Р. Ламарш, А. Дж. Баратта, Введение в ядерную технику, 3-е изд. , Prentice-Hall, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.

См. выше:
Сплавы

Поставщики цветных металлов и сплавов

ПРОДУКТЫ

ВВЕДЕНИЕ

ВИДЕО

состоят из цветных сплавов и один или несколько других элементов. Цветные металлы можно разделить на тяжелые металлы (такие как медь, свинец, цинк), легкие металлы (такие как алюминий, магний), драгоценные металлы (такие как золото, серебро, платина) и редкие металлы (такие как вольфрам, молибден , германий, литий, лантан и уран).

Product

Tantalum

Niobium

Molybdenum

Titanium

Tungsten

Zirconium

Rhenium

Indium

Iridium

Non-ferrous Metal

Hafnium Metal

Aluminium

Beryllium

Тантал чрезвычайно устойчив к коррозии благодаря образованию оксидной пленки, а также устойчив к кислотному воздействию (за исключением HF).

Он будет реагировать с расплавленными щелочами и различными неметаллами при повышенных температурах.

Содержание ниобия в земной коре составляет 20 частей на миллион. Как чистый металл, он очень реакционноспособен и образует чрезвычайно стабильный оксид при воздействии воздуха, что повышает его коррозионную стойкость. Ниобий будет реагировать с различными неметаллами при повышенных температурах.

Молибден обладает высокой прочностью при высоких температурах, низким давлением паров и низким тепловым расширением, а также отличной проводимостью. Он используется в деталях самолетов, электронных устройствах, производстве стекла, нитей накаливания и во многих других областях. Благодаря своей превосходной теплопроводности и низкому удельному электрическому сопротивлению молибден также широко используется в печной промышленности для радиационных экранов, элементов и поддонов для спекания.

Титан и титановые сплавы могут применяться в аэрокосмической, военной, медицинской, ювелирной, телекоммуникационной и других отраслях промышленности. Существует несколько марок титана. Классы от 1 до 4 изготовлены из чистого титана, а остальные сорта — из сплавов. Чистый титан используется из-за его высокой коррозионной стойкости, а его сплавы из-за их чрезвычайно высокого отношения прочности к весу.

Stanford Advanced Materials поставляет продукты из чистого вольфрама, такие как металлический порошок вольфрама, металлический вольфрам, вольфрамовую проволоку и т. д., продукты из вольфрамового сплава высокой плотности, такие как ферровольфрам. Мы можем изготовить индивидуальные продукты различных форм и спецификаций в соответствии с требованиями клиентов.

Цирконий с атомным символом Zr имеет содержание около 130 частей на миллион в земной коре. В чистом виде в природе не встречается. Из-за превосходной стойкости циркония к химической коррозии его часто используют в составе сплавов, которые должны подвергаться воздействию агрессивных сред. Основным коммерческим источником циркония является силикатный минерал и циркон (ZrSiO4). Цирконий Продукт

Рений является одним из самых редких элементов в земной коре и последним обнаруженным стабильным элементом. Свободный элемент имеет третью по величине температуру плавления и самую высокую температуру кипения среди всех элементов. Крупнейшим потребителем рения является реактивный двигатель, а каталитические применения в химической промышленности являются следующими по важности.

В настоящее время основным применением индия является изготовление прозрачных электродов из оксида индия-олова (ITO) в жидкокристаллических дисплеях и сенсорных экранах, и это использование во многом определяет его глобальное горнодобывающее производство. Он широко используется в виде тонких пленок для формирования смазочных слоев (во время Второй мировой войны он широко использовался для покрытия подшипников в высокопроизводительных самолетах). Он также используется для изготовления сплавов с особенно низкой температурой плавления и является компонентом некоторых бессвинцовых припоев.