Отжиг и закаливание дюралюминия
Отжиг дюралюминия производят для снижения его твердости. Деталь или заготовку нагревают примерно до 360° С, как и при закалке, выдерживают некоторое время, после чего охлаждают на воздухе. Твердость отожженного дюралюминия почти вдвое ниже, чем закаленного. Приближенно температуру нагрева дюралюминиевой детали можно определить так. При температуре 350--360° С деревянная лучина, которой проводят по раскаленной поверхности детали, обугливается и оставляет темный след. Достаточно точно температуру детали можно определить с помощью небольшого (со спичечную головку) кусочка медной фольги, который кладут на ее поверхность. При температуре 400° С над фольгой появляется небольшое зеленоватое пламя. Отожженный дюралюминий обладает небольшой твердостью, его можно штамповать и изгибать вдвое, не опасаясь появления трещин. Закаливание. Дюралюминий можно подвергать закаливанию. При закаливании детали из этого металла нагревают до 360--400° С, выдерживают некоторое время, затем погружают в воду комнатной температуры и оставляют там до полного охлаждения. Сразу после этого дюралюминий становится мягким и пластичным, легко гнется и куется. Повышенную же твердость он приобретает спустя три-четыре дня. Его твердость (и одновременно хрупкость) увеличивается настолько, что он не выдерживает изгиба на небольшой угол. Наивысшую прочность дюралюминий приобретает после старения. Старение при комнатных температурах называют естественным, а при повышенных температурах--искусственным. Прочность и твердость свежезакаленного дюралюминия, оставленного при комнатной температуре, с течением времени повышается, достигая наивысшего уровня через пять--семь суток. Этот процесс называется старением дюралюминия
Отжиг меда и латуни
Отжиг меди. Термической обработке подвергают и медь. При этом медь можно сделать либо более мягкой, либо более твердой. Однако в отличие от стали закалка меди происходит при медленном остывании на воздухе, а мягкость медь приобретает при быстром охлаждении в воде. Если медную проволоку или трубку нагреть докрасна (600°) на огне и затем быстро погрузить в воду, то медь станет очень мягкой. После придания нужной формы изделие вновь можно нагреть на огне до 400° С и дать ему остыть на воздухе. Проволока или трубка после этого станет твердой. Если необходимо выгнуть трубку, ее плотно заполняют песком, чтобы избежать сплющивания и образования трещин. Отжиг латуни позволяет повысить ее пластичность. После отжига латунь становится мягкой, легко гнется, выколачивается и хорошо вытягивается. Для отжига ее нагревают до 500° С и дают остыть на воздухе при комнатной температуре.
Воронение и «синение» стали
Воронение стали. После воронения стальные детали приобретают черную или темно-синюю окраску различных оттенков, они сохраняют металлический блеск, а на их поверхности образуется стойкая оксидная пленка; предохраняющая детали от коррозии. Перед воронением изделие тщательно шлифуют и полируют. Поверхность его обезжиривают промывкой в щелочах, после чего изделие прогревают до 60-- 70° С. Затем помещают его в печь и нагревают до 320--325° С. Ровная окраска поверхности изделия, получается только при равномерном его прогреве. Обработанное таким образом изделие быстро протирают тряпкой, смоченной в конопляном масле. После смазки изделие снова слегка прогревают и вытирают насухо. «Синение» стали. Стальным деталям можно придать красивый синий цвет. Для этого составляют два раствора: 140 г гипосульфита на 1 л воды и 35 г уксуснокислого свинца («свинцовый сахар») также на 1 л воды. Перед употреблением растворы смешивают и нагревают до кипения. Изделия предварительно очищают, полируют до блеска, после чего погружают в кипящую жидкость и держат до тех пор, пока не получат желаемого цвета. Затем деталь промывают в горячей воде и сушат, после чего слегка протирают тряпкой, смоченной касторовым или чистым машинным маслом. Детали, обработанные таким способом, меньше подвержены коррозии.
Отжиг и нормализация стали
Отжиг - процесс термообработки металла, при котором производится нагревание, затем медленное охлаждение металла. Переход структуры из неравновесного состояния до более равновесного. Отжиг первого рода, его виды: возврат (он же отдых металла), рекристаллизационный отжиг (он же называется рекристаллизация), отжиг для снятия внутренних напряжений, диффузионный отжиг (еще называется гомогенизация). Отжиг второго рода - изменение структуры сплава посредством перекристаллизации около критических точек с целью получения равновесных структур. Отжиг второго рода, его виды:полный, неполный, изотермический отжиги.
Ниже рассмотрен отжиг, его виды, применительно к стали.
Возврат (отдых) стали - нагрев до 200 - 400o, отжиг для уменьшения или снятия наклепа. По результатам отжига наблюдается уменьшение искажений кристаллических решеток у кристаллитов и частичное восстановление физико-химических свойств стали.
Рекристаллизационный отжиг стали (рекристаллизация) - нагрев до температур 500 - 550o; отжиг для снятия внутренних напряжений - нагрев до температур 600 - 700o. Эти виды отжига снимают внутренние напряжения металла отливок от неравномерного охлаждения их частей, также в заготовках, обработанных давлением (прокаткой, волочением, штамповкой) с использованием температур ниже критических. Вследствиии рекристаллизационного отжига из деформированных зерен вырастают новые кристаллы, ближе к равновесным, поэтому твердость стали снижается, а пластичность, ударная вязкость увеличиваются. Чтобы полностью снять внутренние напряжения стали нужна температура не менее 600o .
Охлаждение после выдержки при заданной температуре должно быть достаточно медленным: вследствии ускоренного охлаждения металла вновь возникают внутренние напряжения.
Диффузионный отжиг стали (гомогенизация) применяется тогда, когда сталь имеет внутрикристаллическую ликвацию. Выравнивание состава в зернах аустенита достигается диффузией углерода и других примесей в твердом состоянии, наряду с самодиффузией железа. По результатам отжига, сталь становится однородной по составу (гомогенной), поэтому диффузионный отжиг называет также гомогенизацией.
Температура гомогенизации должна быть достаточно высокой, однако нельзя допускать пережога, оплавления зерен. Если допустить пережог, то кислород воздуха окисляет железо, проникая в толщу его, образуются кристаллиты, разобщенные окисными оболочками. Пережог устранить нельзя, поэтому пережженные заготовки являются окончательным браком.
Диффузионный отжиг стали обычно приводит к слишком сильному укрупнению зерна, что следует исправлять последующим полным отжигом (на мелкое зерно).
Полный отжиг стали связан с фазовой перекристаллизацией, измельчением зерна при температурах точек АС1 и АС2. Назначение его - улучшение структуры стали для облегчения последующей обработки резанием, штамповкой или закалкой, а также получение мелкозернистой равновесной перлитной структуры готовой детали. Для полного отжига сталь нагревают на 30-50 o выше температуры линии GSK и медленно охлаждают.
После отжига избыточный цементит (в заэвтектоидных сталях) и эвтектоидный цементит имеют форму пластинок, поэтому и перлит называют пластинчатым.
При отжиге стали на пластинчатый перлит заготовки оставляют в печи до охлаждения, чаще всего при частичном подогреве печи топливом, чтобы скорость охлаждения была не больше 10-20o в час.
Рис. 1.
Отжигом также достигается измельчение зерна. Крупнозернистая структура, например, доэвтектоидной стали (рис. 1), получается при затвердевании вследствие свободного роста зерен (если охлаждение отливок медленное), а также в результате перегрева стали. Эта структура называется видманштетовой (по имени австрийского астронома А. Видманштеттена, открывшего в 1808 г. такую структуру на метеорном железе). Такая структура придает низкую прочность заготовке.Структура характерна тем, что включения феррита (светлые участки) и перлита (темные участки) располагаются в виде вытянутых пластин под различными углами друг к другу. В заэвтектоидный сталях видманштетова структура характеризуется штрихообразным расположением избыточного цементита.
Рис. 2.
Размельчение зерна связано с перекристаллизацией альфа-железа в гамма-железо; вследствии охлаждения и обратного переходе гамма-железа в aльфа-железо мелкозернистая структура сохраняется.
Таким образом, одним из результатов отжига на пластинчатый перлит является мелкозернистая структура.
Неполный отжиг стали связан с фазовой перекристаллизацией лишь при температуре точки А С1; неполный отжиг применяется после горячей обработки давлением, когда у заготовки мелкозернистая структура.
Отжиг стали на зернистый перлит применяют обычно для эвтектоидных, заэвтектоидных сталей, для повышения пластичности, вязкости стали и уменьшения ее твердости. Для получения зернистого перлита сталь нагревают выше точки АС1, затем выдерживают недолго, чтобы цементит растворился в аустените не полностью. Затем сталь охлаждают до температуры несколько ниже Ar1, выдерживают при такой температуре несколько часов. При этом частицы оставшегося цементита служат зародышами кристаллизации для всего выделяющегося цементита, который нарастает округлыми (глобулярными) кристаллитами, рассеянными в феррите (рис. 2).
Свойство зернистого перлита существенно отличаются от свойств пластинчатого в сторону меньшей твердости, но большей пластинчатости и вязкости. Особенно это относится к заэвтектоидной стали, где весь цементит (как эвтектоидный, так избыточный) получается в виде глобулей.
Изотермический отжиг - после нагрева и выдержки сталь быстро охлаждают до температуры несколько ниже точки А 1 (рис. 3), затем выдерживают при этой температуре до полного распадения аустенита на перлит, после чего охлаждают на воздухе. Применение изотермического отжига значительно сокращает время, а также повышает производительность. Например, обыкновенный отжиг легированной стали длится 13-15 ч, а изотермический - всего 4-7 ч. Схема изотермического отжига приведена на рис. 7.
Рис. 3.
Разновидностью полного отжига является нормализация, заключающаяся в нагреве стали на 30--50°С выше линии GSE, выдержке при этих температурах с последующим охлаждением на воздухе. Цель нормализации -- снятие остаточных напряжений в металле и выравнивание его структуры.
Отжиг стальных деталей
Чтобы облегчить механическую или пластическую обработку стальной детали, уменьшают ее твердость путем отжига. Так называемый полный отжиг заключается в том, что деталь или заготовку нагревают до температуры 900°С, выдерживают при этой температуре некоторое время, необходимое для прогрева ее по всему объему, а затем медленно (обычно вместе с печью) охлаждают до комнатной температуры.
Внутренние напряжения, возникшие в детали при механической обработке, снимают низкотемпературным отжигом, при котором деталь нагревают до температуры 500-600°С, а затем охлаждают вместе с печью. Для снятия внутренних напряжений и некоторого уменьшения твердости стали применяют неполный отжиг - нагрев до 750-760°С и последующее медленное (также вместе с печью) охлаждение.
Отжиг используется также при неудачной закалке или при необходимости перекаливания инструмента для обработки другого металла (например, если сверло для меди нужно перекалить для сверления чугуна). При отжиге деталь нагревают до температуры несколько ниже температуры, необходимой для закалки, и затем постепенно охлаждают на воздухе. В результате закаленная деталь вновь становится мягкой, поддающейся механической обработке.
Термической обработке подвергают и медь. При этом медь можно сделать либо более мягкой, либо более твердой. Однако в отличие от стали закалка меди происходит при медленном остывании на воздухе, а мягкость медь приобретает при быстром охлаждении в воде. Если медную проволоку или трубку нагреть докрасна (600° С) на огне и затем быстро погрузить в воду, то медь станет очень мягкой. После придания нужной формы изделие вновь можно нагреть на огне до 400° С и дать ему остыть на воздухе. Проволока или трубка после этого станет твердой. Если необходимо выгнуть трубку, ее плотно заполняют песком, чтобы избежать сплющивания и образования трещин.
Отжиг латуни позволяет повысить ее пластичность. После отжига латунь становится мягкой, легко гнется, выколачивается и хорошо вытягивается. Для отжига ее нагревают до 600° С и дают, остыть на воздухе при комнатной температуре.
Отжиг и закаливание дюралюминия
Отжиг дюралюминия производят для снижения его твердости. Деталь или заготовку нагревают примерно до 360°С, как и при закалке, выдерживают некоторое время, после чего охлаждают на воздухе. Твердость отожженного дюралюминия почти вдвое ниже, чем закаленного.
Приближенно температуру нагрева дюралюминиевой детали можно определить так: При температуре 350-360°С деревянная лучина, которой проводят по раскаленной поверхности детали, обугливается и оставляет темный след. Достаточно точно температуру детали можно определить с помощью небольшого (со спичечную головку) кусочка медной фольги, который кладут на ее поверхность. При температуре 400°С над фольгой появляется небольшое зеленоватое пламя.
Отожженный дюралюминий обладает небольшой твердостью, его можно штамповать и изгибать вдвое, не опасаясь появления трещин.
Закаливание. Дюралюминий можно подвергать закаливанию. При закаливании детали из этого металла нагревают до 360-400°С, выдерживают некоторое время, затем погружают в воду комнатной температуры и оставляют там до полного охлаждения. Сразу после этого дюралюминий становится мягким и пластичным, легко гнется и куется. Повышенную же твердость он приобретает спустя три-четыре дня. Его твердость (и одновременно хрупкость) увеличивается настолько, что он не выдерживает изгиба на небольшой угол.
Наивысшую прочность дюралюминий приобретает после старения. Старение при комнатных температурах называют естественным, а при повышенных температурах - искусственным. Прочность и твердость свежезакаленного дюралюминия, оставленного при комнатной температуре, с течением времени повышается, достигая наивысшего уровня через пять - семь суток. Этот процесс называется старением дюралюминия.
<<<Назад
Пайка или сварка алюминия? В чем разница и что лучше?
Во-первых, давайте рассмотрим определения. Сварка — это процесс получения соединений «все-в-одном» путем установления межатомных связей. Пайка представляет собой процесс объединения металлов в нагретом состоянии путем плавления сплава, плавильного припоя, такого как соединяемые металлы.
Другими словами, при сварке края сварных деталей расплавляются и затем замораживаются. При пайке обычный металл нагревается только до определенной температуры, и соединение получают путем поверхностной диффузии и химической реакции припоя и сплавленных металлов.
Итак, что лучше, пайка или алюминиевая сварка?
Чтобы ответить на этот вопрос, рассмотрите основные методы пайки и сварки алюминиевых сплавов, их преимущества и недостатки.
Алюминиевая сварка.
Четыре типа сварки наиболее часто используются при сварке алюминия:
1. Сварка электродом или сваркой ВИГ. В качестве электрода, который не потребляет, вольфрам используется со специальными легирующими добавками (лантан, церий и т. Д.).
Через этот электрод возникает электрическая дуга, которая расплавляет металл. Сварочная проволока вручную подается сварным бассейном. Весь процесс очень похож на обычную газовую сварку, только нагрев металла не осуществляется путем сжигания горелки, а электрической дугой в защитной среде. Такая сварка осуществляется исключительно в аргоновой или гелиевой среде или их смесях.
Есть ли разница между сварочным аргоном и гелием? Есть. Суть в том, что гелий обеспечивает более компактную дугу сгорания и, следовательно, более глубокое и более эффективное проникновение основных металлов. Гелий более дорогой, а его потребление намного выше, чем потребление аргона. Кроме того, гелий очень жидкий, что создает дополнительные проблемы при производстве, транспортировке и хранении.
Поэтому рекомендуется использовать его в качестве защитного газа только при сварке больших деталей, где требуется глубокое и эффективное плавление сварных кромок. На практике гелий редко используется в качестве инертного газа, так как почти такой же эффект проникновения может быть достигнут в аргоне, что увеличивает только сварочный ток. Сварка ВИГ алюминия, как правило, приводит к переменному току.
Почему при переменном токе? Все дело в оксиде алюминия, небольшое количество которого при сварке неизбежно присутствует во всех типах сварки. Дело в том, что температура плавления алюминия составляет около 660 градусов. Температура плавления оксида алюминия составляет 2060. Поэтому в сварном шве алюминиевый оксид не может плавиться — недостаточно температуры.
И не будет никакого руководства для высококачественного сварочного оксида. Что делать? Доход приходит к полярности обратной связи, которая имеет очень интересную особенность для очистки шва от ненужных примесей. Это свойство называется «катодная дисперсия». Однако сварочный ток с обратной полярностью имеет очень низкую мощность плавления. Поэтому дуга также содержит компоненты тока прямой полярности, которые предназначены для нечувствительности, но плавления металлов.
И обмен прямых и обратных полярных токов представляет собой переменный ток, который сочетает в себе как чистящие, так и плавильные свойства.
2. Сварка с помощью расходуемого электрода или полуавтоматическая сварка (сварка МИГ). Все это относится к этому типу сварки с той лишь разницей, что, как правило, единственной постоянной «очисткой» является замена полюсов дуговых потоков и не проходит через вольфрамовый электрод и непосредственно через сварочную проволоку, расплавленную при сварке.
Обычная полуавтоматическая машина используется для сварки, но с более высокими требованиями к подаче проволоки. Этот тип сварки характеризуется высокой производительностью.
Ручная дуговая сварка электродами с покрытием (MMA-сварка). Он используется для сварки твердых деталей толщиной 4 мм и более. Он применяется к потоку обратной полярности и имеет шов низкого качества.
4. Газовая сварка алюминия. Его можно использовать только для ограниченного количества алюминиевых сплавов, который характеризуется отвратительным качеством шва. Это очень сложно и доступно далеко не каждому смертному.
На практике это почти не применяется.
Оставляя в одиночку экзотическую сварку (фрикционная сварка, сварка взрывом и плазма), качество сварного соединения и распространенность намного опережают формы, аргонодуговая сварка переменным током.
Он позволяет сваривать чистый алюминий, дюралюминий, силамин и т. Д., Сплавы от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров. Кроме того, он является наиболее экономичным и единственно возможным для ядерной сварки и некоторых других алюминиевых сплавов.
Пайка алюминия
Обычно отделяется низкая температура (пайка мягкими соединениями) и высокая температура (пайка пайкой), тип пайки.
Пайка алюминиевого мягкого припоя обычно выполняется с помощью обычного паяльника и может использоваться в качестве специального припоя для алюминия с высоким содержанием цинка и обычного свинцово-оловянного припоя. Основной проблемой такого типа пайки является борьба с легким алюминиевым оксидом. Чтобы нейтрализовать его, необходимо использовать различные типы флюсов, паяльных жиров и специальные типы пайки. В некоторых случаях поверхность алюминия покрыта гальваническим покрытием тонким слоем меди, который уже припаян традиционным пайкой припоя.
Однако использование гальванических покрытий далеко не технологически выполнимо и экономически целесообразно. В любом случае пайка алюминиевых сплавов при низких температурах довольно сложна, а качество паяных соединений, как правило, более чем среднее. Кроме того, из-за неоднородности металлов связанное соединение подвержено коррозии и всегда должно быть покрыто лаком или краской. Пайка мягкими муфтами не может использоваться для загруженных систем.
В частности, он не должен использоваться для ремонта радиаторов кондиционера, но может использоваться для ремонта двигателей радиатора.
Высокотемпературная пайка алюминия. При пайке алюминиевых радиаторов на заводах используется пайка. Его характеристика заключается в том, что температура плавления припоя составляет всего 20-40 градусов ниже точки плавления самого металла. Для этой пайки, как правило, используется специальная высокотемпературная паста (например, нейлон), используемая для пайки, а затем спеченная в специальных печах в среде защитного газа.
Этот процесс пайки характеризуется высокой прочностью и низкой коррозионной стойкостью полученных соединений, поскольку припой используется в качестве композиции, близкой к основному металлу. Такой припой идеально подходит для тонкостенных изделий, но его технология довольно сложна и совершенно бесполезна при ремонте.
Второй тип высокотемпературной пайки алюминия — пайка газовым пламенем. В качестве припоя используются специальные самонарезающие стержни (например, HTS 2000, Castolin 21 F и т. Д.).
Для нагревания используют ацетилен, пропан и, предпочтительно, водородное пламя (гидролиз). Технология здесь следующая. Во-первых, пламя горелки нагревает металл, а затем паяльник осторожно заполняется в области пайки. Когда стержень расплавляется, пламя удаляется. Точка плавления стержня не намного ниже температуры базовой плиты, поэтому ее следует тщательно нагревать, чтобы она не удалялась.
Следует отметить, что этот тип припоя очень, очень дорогой, и его цена может достигать 300 долларов. за 1 килограмм. Как правило, он используется для местного ремонта.
Так что лучше?
Бейкер тает дома: шаг за шагом, видео
Пайка или сварка алюминия?Теперь мы можем ответить на этот вопрос. Если толщина металлов больше 0,2-0,3 мм, то используйте аргонодуговую сварку. В частности, аргоновая сварка простых сотовых излучателей бальзама, лотков, крыльев, кронштейнов, легкосплавных колес, рулевого механизма, головки двигателя и т. Д. Полученный сварной шов. Это монолитная, химически стойкая и прочная связь.
Если толщина металлов меньше 0,2-0,3 мм, лучше использовать высокотемпературную пайку алюминия. Во-первых, он используется для пайки радиаторов тонкой сотовой стенки из двигателя, которую очень трудно пить аргоном. Более низкая температура пайки мягким припоем лучше, если вообще не использовать, поскольку эти швы намного менее прочны и химически менее устойчивы.
Кроме того, кислотные флюсы, используемые в низкотемпературной пайке, могут за сравнительно короткое время уничтожить как обычные металлы, так и пайки
Большинство обычных металлов нельзя упрочнить термической обработкой. Однако почти все металлы упрочняются – до той или иной степени – в результате ковки, прокатки или гибки. Это называют наклепом или нагартовкой металла.
Отжиг является видом термической обработки для умягчения металла, который стал нагартованным - наклепанным, чтобы можно было продолжать его холодную обработку.
Холодная обработка: медь, свинец и алюминий
Обычные металлы весьма сильно различаются по своей степени и скорости деформационного упрочнения - наклепа или нагартовки.
Медь довольно быстро наклепывается в результате холодной ковки, а, значит, быстро снижает свою ковкость и пластичность. Поэтому медь требует частого отжига, чтобы ее можно было дальше обрабатывать без риска разрушения.
С другой стороны, свинец можно обрабатывать ударами молотка почти в любую форму без отжига и без риска его разрушения.
Свинец обладает таким запасом пластичности, который позволяет ему получать большую пластическую деформацию с очень малой степенью деформационного наклепа. Однако, медь хотя и тверже свинца, обладает в целом большей ковкостью.
Алюминий может выдерживать весьма большое количество пластической деформации в результате формовки молотком или холодной прокатки, прежде чем ему понадобится отжиг для восстановления его пластических свойств.
Чистый алюминий наклепывается намного медленнее, чем медь, а некоторые листовые алюминиевые сплавы являются слишком твердыми или хрупкими, чтобы позволять большой наклеп.
Холодная обработка железа и стали
Промышленное чистое железо можно подвергать холодной обработке до больших степеней деформации, прежде чем оно станет слишком твердым для дальнейшей обработки.
Примеси в железе или стали ухудшают способность металла к холодной обработке до такой степени, что большинство сталей нельзя подвергать холодной пластической обработке, кроме конечно, специальных низкоуглеродистых сталей для автомобильной промышленности. Вместе с тем, почти все стали можно успешно пластически обрабатывать в раскаленном докрасна состоянии.
Зачем нужен отжиг металлов
Точная природа процесса отжига, которому подвергают металл, в значительной степени зависит от назначения отожженного металла.
Существует значительное различие отжига по методам его выполнения между отжигом на заводах, где производят огромное количество листовой стали, и отжигом в небольшой автомастерской, когда всего лишь одна деталь требует такой обработки.
Если кратко, то холодная обработка – это пластическая деформация путем разрушения или искажения зеренной структуры металла.
При отжиге металл или сплав нагревают до температуры, при которой происходит рекристаллизация - образование вместо старых - деформированных и удлиненных - зерен новых зерен - не деформируемых и круглых. Затем металл охлаждают с заданною скоростью. Другими словами, кристаллам или зернам внутри металла, которые были смещены или деформированы в ходе холодной пластической обработки, дают возможность перестроиться и восстановиться в свое естественное состояние, но уже при повышенной температуре отжига.
Отжиг железа и стали
Железо и низкоуглеродистые стали необходимо нагревать до температуры около 900 градусов Цельсия, а затем давать возможность медленно охлаждаться для обеспечения максимально возможной «мягкости».
При этом принимают меры, чтобы предотвратить контакт металла с воздухом во избежание окисления его поверхности. Когда это делают в небольшой автомастерской, то для этого применяют теплый песок.
Высокоуглеродистые стали требуют аналогичной обработки за исключением того, что температура отжига для них ниже и составляет около 800 градусов Цельсия.
Отжиг меди
Медь отжигают при температуре около 550 градусов по Цельсию, когда меди разогрета до темно-красного цвета.
После нагрева медь охлаждают в воде или позволяют медленно охлаждаться на воздухе. Скорость охлаждения меди после нагрева при температуре отжига не влияет на степень получаемой «мягкости» этого металла. Преимущество быстрого охлаждения заключается в том, что при этом металл очищается от окалины и грязи.
Отжиг алюминия
Алюминий отжигают при температуре при температуре 350 градусов Цельсия.
Термическая обработка цветных сплавов
На заводах это делают в подходящих печах или соляных ваннах. В мастерской алюминий отжигают газовой горелкой. Рассказывают, что при этом деревянной лучиной трут по поверхности нагретого металла.
Когда дерево начинает оставлять черные следы, то это значит, что алюминий получил свой отжиг. Иногда вместо дерева применяют кусок мыла: когда мыло начинает оставлять коричневые следы, нагрев нужно прекращать. Затем алюминий охлаждают в воде или оставляют охлаждаться на воздухе.
Отжиг цинка
Цинк становиться снова ковким при температуре между 100 и 150 градусами Цельсия.
Это значит, что его можно отжигать в кипятке. Цинк нужно обрабатывать, пока он горячий: когда он охлаждается, то сильно теряет свою ковкость.
Медь находит широкое применение при изготовлении изделий различного назначения: сосудов, трубопроводов, электрораспределительных устройств, химической аппара- туры и т. д. Многообразие использования меди связано с ее особыми физическими свойствами.
Медь обладает высокой электропроводностью и теплопроводностью, устойчива в отношении коррозии. Плотность меди 8,93 Н/см3, температура плавления 1083°С, температура кипения 2360°С.
Трудности сварки меди обусловлены ее физико-химическими свойствами4. Медь склонна к окислению с образованием тугоплавких оксидов, поглощению газов расплавленным металлом, обладает высокой теплопроводностью, значительной величиной коэффициента линейного расширения при нагревании.
Склонность к окислению вызывает необходимость применения при сварке специальных флюсов, защищающих расплавленный металл от окисления,и растворяющих образующиеся оксиды, переводя их в шлаки.
Высокая теплопроводность требует применения более мощного пламени, чем при сварке стали. Свариваемость Си зависит от ее чистоты, особенно ухудшают свариваемость Си наличие в ней В1, РЪ, 3 и Оз. Содержание рг в зависимости от марки Си колеблется от 0,02 до 0,15%, Ш и РЬ придают меди хрупкость и красноломкость.. Наличие в Си кислорода в виде оксида меди Си20 вызывает образование хрупких прослоек металла и трещин, которые появляются в зоне термического влияния.
Оксид меди образует с медью легкоплавкую эвтектику, которая обладает более низкой температурой плавления. Эвтектики располагается вокруг зерен меди и таким образом ослабляет связь между зернами.
На процесс сварки Си оказывает влияние не только кислород, растворенный в меди, но и кислород, поглощаемый из атмосферы. При этом наряду с оксидом меди СиаО образуется оксид меди СиО. При сварке оба эти оксида затрудняют процесс газовой сварки, поэтому их необходимо удалять с помощью флюса.
Водород и оксид углерода также отрицательно влияют на процесс сварки Си.
В результате их взаимодействия с оксидом меди СиаО образуются пары воды и углекислый газ, которые образуют поры в металле шва. Чтобы избежать этого явления, сварку меди необходимо выполнять строго нормальным пламенем. Чем "чище Си и чем меньше она содержит 0-2, тем лучше она сваривается.
По ГОСТ 859-78 промышленностью для изготовления сварных конструкций выпускается медь марок М1р, М2р МЗр, имеющая пониженное содержание Оа- (до 0,01%).
При газовой сварке Си нашли применение стыковые и угловые соединения, тавровые и нахлесточные соединения не дают хороших результатов.
Перед сваркой свариваемые кромки необходимо очистить от грязи, масла, оксидов и других загрязнений на участке не менее 30 мм от места сварки. Места сварки очищают вручную или механическим способом стальными щетками. Сварку меди толщиной до 8 мм выполняют без разделки кромок, а при толщине свыше 3 мм требуется Х-образна.я разделка кромок под углом 45° в каждой стороне стыка. Притупление делаетоя равным 0,2 от толщины свариваемого металла. В связи с повышенной жидкотеку честью меди в расплавленном состоянии тонкие листы сваривают встык без зазора, а листы свыше 6 мм сваривают на графитовых и угольных подкладках.
Мощность сварочного пламени при сварке меди толщиной до 4 мм выбирают из расчета расхода ацетилена 150-175 дм3/ч на 1 мм толщины свариваемого металла, при толщине до 8-10 мм мощность увеличивают до 175-225 дм8/ч.
При больших толщинах рекомендуется сварка двумя горелками - одной ведется подогрев, а другой - сварка. Для уменьшения теплоотвода сварку выполняют на асбестовой подкладке. Для компенсации больших потерь теплоты за счет отвода в околошовную зону применяют предварительный и сопутствующий подогрев свариваемых кромок.
Подогревают кромки одной или несколькими горелками.
Пламя для сварки Си выбирают строго нормальным, так как окислительное пламя вызывает сильное окисление, а при науглероживающем пламени появляются поры и трещины. Пламя должно быть мягким и направлять его следует под большим, чем при сварке стали, углом. Сварка проводится восстановительной зоной, расстояние от конца ядра до свариваемого металла 3-6 мм.
В процессе сварки нагретый металл должен быть все время защищен пламенем. Сварку выполняют как левым, так и правым способом, однако наиболее предпочтителен при сварке меди правый способ. Сварка ведется с максимальной скоростью без перерывов.
Сварка ведется на подъем. Угол наклона мундштука горелки к свариваемому изделию составляет 40-50°, а присадочной проволоки - 30-40°. При выполнении вертикальных швов угол наклона мундштука горелки составляет 30° и сварку ведут снизу вверх. При сварке меди не рекомендуется скреплять детали прихватками. Длинные швы сваривают в свободном состоянии обратноступенчатым способом.
Газовую сварку меди выполняют только за один проход.
На процесс газовой сварки Си оказывает большое влияние состав присадочной проволоки. Для сварки в качестве присадка применяют прутки и проволоку согласно ГОСТ 16130-72 следующих марок: М1, МСр1, МНЖ5-1, МНЖКТ5-1-0,2-0,2.
Error 503 Service Unavailable
Сварочная проволока МСр1 содержит 0,8-1,2% серебра. Диаметр присадочной проволоки выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла и берут равным 0,5-0,75 8, где 5 - толщина металла, мм, но не более 8 мм.
Сварочная проволока должна плавиться спокойно, без разбрызгивания. Желательно, чтобы температура плавления присадочной проволоки была ниже температуры плавления основного металла. Для предохранения Си от окисления, а также для раскисления и удаления в шлак образующихся оксидов сварку осуществляют с флюсом. Флюсы изготовляют из оксидов и солей бора и натрия. Флюсы для сварки Си применяют в виде порошка, пасты и в газообразной форме Флюсы № 5 и 6, содержащие соли фосфорной кислоты, необходимо применять при сварке проволокой, не содержащей раскислителей фосфора и кремния.
Сварку Си можно выполнять и с применением газообразного флюса БМ-1, в этом случае наконечник горелки надо увеличить на один номер, чтобы снизить скорость нагрева и увеличить мощность сварочного пламени. При использовании газообразного флюса применяют установку КГФ-2-66. Порошкообразный флюс посыпают на место сварки на 40-50 мм по обе стороны от оси шва. Флюс в виде пасты наносят на кромки свариваемого металла и на присадочный пруток. Остатки флюса удаляют промывкой шва 2%-ным раствором азотной или серной кислоты.
Для улучшения механических свойств наплавленного металла и повышения плотности и.
пластичности шва после сварки металл шва рекомендуется проковывать. Детали толщиной до 4 мм проковьшают в холодном состоянии, а при большей толщине - при нагреве до температуры 550- 600°С.
Дополнительное улучшение шва после проковки дает термическая обработка - нагрев до 550-600°С и охлаждение в воде. Свариваемые изделия нагревают сварочной горелкой или в печи. После отжига металл шва становится вязким.
⇐ Предыдущая27282930313233343536Следующая ⇒
Дата публикования: 2015-01-26; Прочитано: 455 | Нарушение авторского права страницы
studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2018 год.(0.001 с)…
Главная>>Сварка цветных металлов>>Сварки меди со сталью
Сварка меди и её сплавов со сталью. Как сваривать медь и сталь?
На практике сварка меди и стали, чаще всего, осуществляется в стыковых соединениях. В зависимости от характера конструкции, швы в таком соединении могут быть наружными и внутренними.
Для сварки латуни со сталью лучше всего подходит газовая сварка, а для сварки красной меди со сталью — электродуговая сварка металлическими электродами.
Хорошие результаты также получаются при сварке угольными электродами под слоем флюса и газовая сварка под флюсом БМ-1. Часто на практике выполняют газовую сварку латуни со сталью, используя медь в качестве присадочного материала.
Подготовку сварных кромок при одинаковой толщине цветного металла и стали выполняют так же, как и при сварке чёрных металлов.
Сварку листов, толщиной менее 3мм выполняют без разделки, а листов, начиная с 3мм — со скосом кромок.
При недостаточном скосе кромок, или при наличии загрязнений на торцах свариваемых деталей, хорошего провара добиться невозможно. Исходя из этого, при сварке деталей больших толщин, в которых выполнена Х-образная разделка, притупление делать не следует.
Сварка меди со сталью — задача сложная, но вполне выполнимая для наплавочных работ и сварки, например, деталей химической аппаратуры, медного провода со стальной колодкой.
Качество сварки таких соединений удовлетворяет требованиям, предъявляемым к ним. Прочность меди можно повысить путём введения в её состав до 2% железа. При большем количестве железа прочность начинает падать.
При сварке угольным электродом необходимо применять постоянный ток прямой полярности.
Напряжение электрической дуги равно 40-55В, а её длина, примерно, 14-20мм. Сварочный ток выбирается в соответствии с диаметром и качеством электрода (угольный или графитовый) и составляет в пределах 300-550А. Флюс используют такой же, как и для сварки меди, состав этих флюсов дан на этой странице.
Вводят флюс в зону сварки, засыпая его в разделку.
Способ сварки применяют "левый".
Наилучшие результаты при сварке медных шин со стальными получаются при сварке "в лодочку". Схема такой сварки показана на рисунке. Вначале выполняется подогрев медных кромок угольным электродом, а затем сварка с определённым положением электрода и присадочного прутка (см. рисунок). Скорость сварки составляет 0,25м/ч. Сварка меди с чугуном производится с помощью таких же технологических приёмов.
Приварку низколегированной бронзы малой толщины (до 1,5мм) к стали толщиной до 2,5мм можно осуществить внахлёст неплавящимся вольфрамовым электродом в среде аргона на автомате с подачей присадочной проволоки диаметром 1,8мм со стороны.
При этом очень важно направить дугу на нахлёстку со стороны меди. Режимы такой сварки: сила тока 190А, напряжение дуги 11,5В, скорость сварки 28,5м/ч, скорость подачи проволоки 70м/ч.
Медь и латунь хорошо свариваются со сталью стыковой сваркой с оплавлением.
При таком способе сварки стальные кромки оплавляются достаточно сильно, а кромки цветного металла незначительно. Учитывая это обстоятельство, и принимая в расчёт разность удельных сопротивлений этих металлов, принимают вылет для стали, равный 3,5d, для латуни 1,5d, для меди 1,0d, где d — диаметры свариваемых стержней.
Для стыковой сварки таких стержней методом сопротивления рекомендуют вылет, равный 2,5d для стали, 1,0d для латуни и 1,5d для меди. Удельное сопротивление осадки принимается в пределах 1,0-1,5 кг/мм2.
На практике часто возникает необходимость приварки шпилек диаметром 8-12мм из меди и её сплавов к стали, или стальных шпилек к медным изделиям.
Такую сварку осуществляют на постоянном токе обратной полярности под мелким флюсом марки ОСЦ-45 без предварительного подогрева.
Хорошо привариваются к стали или чугуну медные шпильки диаметром до 12мм или шпильки из латуни марки Л62, диаметром до 10мм при силе тока 400А.
А шпильки из латуни марки ЛС 59-1 для приварки не используют.
Стальные шпильки к медным и латунным изделиям привариваются плохо.
Как производится сварка меди в домашних условиях?
Если надеть на конец шпильки, диаметром до 8мм, медное кольцо высотой 4мм, то процесс сварки металлов протекает удовлетворительно. Такие же шпильки диаметром 12мм к брозе марки Бр. ОФ 10-1 привариваются хорошо. Для дуговой сварки меди и стали, наилучшие результаты обеспечивают электроды К-100.
WikiHow тщательно следит за работой редакторов, чтобы гарантировать соответствие каждой статьи нашим высоким стандартам качества.
Благодаря отжигу медь становится более мягкой и пластичной, после него она легко гнется. Это позволяет ковать металл и придавать ему желательную форму, не ломая его. Можно отжечь медь любой марки и толщины, если у вас есть достаточно мощная горелка. Наиболее простой способ отжечь медь заключается в том, чтобы разогреть ее кислородно-ацетиленовой горелкой, а затем быстро охладить в воде.
Шаги
Часть 1
Подготовка к отжигу- Используемые для отжига, дуговой резки и сварки защитные очки оцениваются по шкале от 2 до 14, где 2 - наименее тонированные, а 14 - наиболее затемненные очки. Ацетиленовая горелка дает намного менее яркое пламя, чем сварочная, поэтому для защиты глаз достаточно слабо затемненных стекол.
- Если у вас нет защитных очков, приобретите их в магазине хозяйственных товаров или сварочного оборудования.
-
Подсоедините по одному шлангу к каждому баллону , чтобы подготовить ацетиленовую горелку. Сама горелка, которая выпускает пламя, имеет два выходящих из нее шланга. Подсоедините красный шланг горелки к ацетиленовому, а черный - к кислородному баллону. Ацетилен зажжет пламя, после чего кислород продолжит подпитывать его. Изменяя количество поступающего из баллона кислорода, вы сможете контролировать интенсивность пламени.
Поверните ацетиленовый вентиль на четверть оборота по часовой стрелке. Тем самым вы откроете баллон с ацетиленом, и газ начнет поступать в редуктор. Поверните вентиль лишь на четверть оборота - этого хватит для того, чтобы ацетилен поддерживал пламя, но поток газа не будет слишком сильным, и вы сможете контролировать его. Следите за манометром и отрегулируйте вентиль так, чтобы давление составляло 0,5 атмосферы.
- Манометр расположен наверху баллона с ацетиленом. Он имеет круглую шкалу с надписями «давление» и «атм».
- После того как пламя установится, вы сможете регулировать его интенсивность с помощью вентиля на ацетиленовом баллоне. Вентиль расположен в верхней части баллона. Как правило, он находится рядом с манометром (или даже подсоединен к нему).
-
До конца отверните вентиль на баллоне с кислородом против часовой стрелки. Затем отрегулируйте давление с помощью винта на редукторе (поворачивайте его по часовой стрелке). При этом следите за манометром на кислородном баллоне - добейтесь того, чтобы он показывал 2,7 атмосферы.
- Кислородный вентиль расположен в верхней части баллона с кислородом. На нем может быть стрелка, которая указывает на то, в какую сторону следует откручивать вентиль.
- Необходимо добиться правильного соотношения кислорода и ацетилена, чтобы получить контролируемое горячее пламя.
-
Подожгите ацетиленовую горелку с помощью кремниевой зажигалки. Чтобы зажечь пламя, возьмите в одну руку горелку, а другой рукой поверните вентиль вверху баллона с ацетиленом на половину оборота по часовой стрелке. В результате в горелку начнет поступать газ. Поднесите кремниевую зажигалку к соплу горелки примерно на 1,5 сантиметра. Щелкайте ею до тех пор, пока не появится оранжево-красное пламя.
- Зажигайте пламя не позднее, чем через 2–3 секунды после того, как отвернете вентиль на баллоне с ацетиленом, так как этот газ сильно воспламеняется.
-
Отрегулируйте вентиль на горелке так, чтобы пламя стало голубым. После того как горелка начнет выпускать светло-оранжевое пламя, поверните кислородный вентиль сбоку горелки по часовой стрелке, чтобы подать в горящий ацетилен кислород. Продолжайте крутить вентиль до тех пор, пока пламя не станет голубым. Голубой цвет пламени свидетельствует о том, что его температура идеально подходит для отжига меди.
- Крутите кислородный вентиль медленно, чтобы избежать внезапной вспышки пламени.
- Слишком горячее пламя сожжет металл, а если пламя будет слишком холодным, оно недостаточно разогреет медь, и ее долговечность и пластичность не изменятся.
Часть 2
Нагрев меди-
При отжиге держите пламя на расстоянии 7,5–10 сантиметров от поверхности меди. Направьте пламя прямо на медную пластину или трубу. Не подносите горелку слишком близко к металлу, иначе вы обожжете его поверхность. Держите горелку на расстоянии не менее 10–13 сантиметров от поверхности меди и ждите, пока металл разогреется.
Быстро перемещайте пламя горелки по поверхности металла. Двигайте горелкой вдоль всей поверхности, чтобы равномерно разогреть медь. Необходимо равномерно распределить тепло по объему металла, чтобы отдельные участки не прошли отжиг быстрее, чем другие. При этом вы заметите, что в местах нагрева поверхность меди становится красной или оранжевой.
- При работе с открытым пламенем держите под рукой сухой химический огнетушитель. Если что-нибудь воспламенится, немедленно используйте огнетушитель.
-
Более толстые и массивные куски меди следует разогревать дольше. Отжиг позволяет смягчить любой кусок меди, независимо от его толщины и размеров. Однако чем толще металл, тем дольше следует разогревать его.
- Например, тонкий кусочек ювелирной меди достаточно нагревать в течение 20 секунд, чтобы отжечь его. В то же время массивную медную трубу или лист меди толщиной 1,5 сантиметра необходимо нагревать хотя бы 2–3 минуты.
-
Держите пламя на одном месте, пока медь не покраснеет. При нагреве ацетиленовой горелкой поверхность меди сначала почернеет. Не беспокойтесь: после этого она станет красной. Продолжайте перемещать пламя по поверхности металла до тех пор, пока черный цвет не сменится светящимся ярко-красным. Такой цвет свидетельствует о том, что медь отожжена.
Перед работой с горелкой наденьте защитные очки. При обращении с открытым пламенем необходимо использовать защитные очки. Наденьте защитные очки со степенью затемнения не ниже 4, чтобы как следует защитить глаза от яркого света ацетиленового пламени. Если смотреть на пламя ацетиленовой горелки без защитных очков, можно серьезно повредить глаза.
ЛАТУНИ
Латуни являются самыми распространенными сплавами на основе меди. Сводный перечень стандартных латуней по ГОСТ 15527 и их зарубежных аналогов приведен в табл. 1.
Диаграмма состояния сплава системы медь-цинк приведена на рис. 1
И зменения температуры испарения, плавления и литья медно-цинковых сплавов в зависимости от содержания цинка - на рис. 2.
Изменение модуля нормальной упругости медноцинковых сплавов в зависимости от содержания цинка - рис. 3.
Основные параметры интерметаллических фаз сплавов системы Cu - Zn приведены в табл. 2.
При переходе из неупорядоченной β-фазы в упорядоченную β’-фазу в указанном интервале температур происходит уменьшение коэффициента взаимной диффузии и скорости роста фазы. Энергия активации взаимной диффузии β’-фазе возрастает, а в β-фазе уменьшается с ростом концентрации цинка, при этом она примерно в 1,5 раза больше в β’-фазе, чем в β-фазе. Парциальные коэффициенты диффузии атомов Zn в 2 раза больше, чем атомов Cu в разупорядоченной β-фазе, и почти совпадают с упорядоченной β’-фазой.
Практическое применение имеют простые латуни, имеющие фазовый состав α, α + β, β и β + γ .
Химический состав латуней, обрабатываемых давлением, по отечественным приведен в прил. 1.
ПРОСТЫЕ ЛАТУНИ
Простые латуни в зависимости от фазового состава делятся на два типа: однофазные α (до 33 % Zn ) и двухфазные α + β (свыше 33% Zn ).
В однофазных латунях, содержание цинка в которых близко к пределу насыщения, иногда присутствуют небольшие количества β-фазы в результате медленно протекающих диффузионных процессов. Однако включения /3-фазы, наблюдаемые в очень малых количествах, не оказывают заметного влияния на свойства α -латуней. Таким образом, хотя у этих латуней структура и является двухфазной, но по своим физико-механическим и технологическим свойствам их целесообразно отнести к однофазным латуням.
Обработка давлением простых латуней
Однофазные (а) латуни при горячем деформировании очень чувствительны к содержанию примесей, особенно легкоплавких (Bi , Pb ). Висмут в сплаве может сегрегировать по границам, поэтому даже одноатомный слой его может вызвать красноломкость в однофазных латунях с высоким содержанием цинка. Обрабатываемость α - латуней в горячем состоянии с повышением содержания цинка ухудшается. В холодном состоянии однофазные латуни обрабатываются хорошо.
Двухфазные α + β -латуни обрабатываются в горячем состоянии лучше однофазных благодаря наличию высокопластичной при повышенных температурах β -фазы и менее чувствительны к примесям. Однако они чувствительны к температурно-скоростным режимам охлаждения. По этой причине в горячепрессованных полуфабрикатах часто наблюдается неоднородная структура. Например, передний конец прутка (полосы или трубы) имеет преимущественно мелкую игольчатую структуру и высокие механические свойства, у заднего конца прутка в результате захолаживания структура зернистая и пониженные механические свойства.
В холодном состоянии двухфазные латуни обрабатываются хуже однофазных. Пластичность их в холодном состоянии зависит от структуры. Если α -фаза расположена на основном фоне кристаллов β -фазы в виде тонких игл, то обрабатываемость двухфазных латуней в холодном состоянии улучшается.
Влияние содержания цинка в латунях на температурный интервал горячей обработки давлением приведено на рис. 4.
У латуней в температурном интервале 200- 600°С в зависимости от фазового состава и содержания цинка наблюдается зона пониженной пластичности.
При холодной прокатке, волочении и глубокой штамповке латуней независимо от их фазового состава предпочтительна структура с величиной зерна не более 0,05 мм.
Суммарная степень холодной деформации простых латуней обусловлена определенным пределом, выше которого пластичность резко падает. Этот предел допустимой суммарной холодной деформации, который уменьшается с повышением содержания цинка, устанавливают для каждой марки латуни.
Если принять наивысшую пластичность в горячем состоянии в гомогенной области β -фазы, а при комнатной температуре в области α -фазы за 100%, то обрабатываемость латуней давлением можно оценить количественно (табл . 3).
Такие оценки обрабатываемости металлов и сплавов давлением и других технологических характеристик часто применяются в зарубежной практике.
Термообработка простых латуней . Основным видом термической обработки простых латуней являются рекристаллизационный отжиг и отжиг для снятия внутренних напряжений. Процесс рекристаллизации латуней определяется содержанием цинка и фазовым составом.
Температура начала рекристаллизации α -латуней с увеличением содержания цинка снижается. Рекристаллизация α -фазы в сильнодеформированной двухфазной латуни начинается при 300°С. В этих условиях β-фаза остается неизменной и ее рекристаллизация начинается при более высокой температуре. Поэтому при выборе температуры отжига для получения оптимальной структуры необходимо учитывать эту особенность двухфазных латуней.
Размеры зерна однофазных латуней определяют по эталонам микроструктур (ГОСТ 5362).
При отжиге латунных полуфабрикатов в воздушной или окислительной атмосфере на поверхности их образуются пятна - продукты окисления, трудноудаляемые при травлении. Уменьшение парциального давления кислорода (отжиг в вакууме) предотвращает образование пятен, но вызывает опасность обесцинкования. Поэтому рекомендуется проводить отжиг при минимальной температуре и в защитной атмосфере. В условиях производства труднее всего избежать пятен в латунях, содержащих 37-40% цинка.
Обрабатываемость простых латуней резанием. Обрабатываемость латуней резанием (точение, фрезерование, строгание, шлифование) зависит от фазового состава латуней. При обработке резанием однофазных латуней стружка получается длинной. Двухфазные ( а + β ) латуни обрабатываются лучше однофазных α -латуней. С увеличением содержания /3-фазы стружка становится более хрупкой и короткой. Количественная оценка обрабатываемости резанием простых латуней определяется сравнением с латунью ЛС63-3, обрабатываемость которой принята за 100%. Однофазные α -латуни отлично полируются, двухфазные - несколько хуже. Обрабатываемость латуней резанием и полируемость приведены в табл . 4.
Пайка и сварка простых л атуней. Простые латуни очень легко соединяются мягкими припоями. Перед пайкой мягким припоем зачистку поверхности производят либо шлифовкой, либо травлением в кислоте. В качестве припоя предпочтительно применять сплавы, содержащие 60% олова. Содержание сурьмы в припое из-за ее сильного сродства к цинку должно быть не более 0,25-0,5%. Пайку мягким припоем предпочтительно выполнять с хлоридными флюсами.
Однофазные α -латуни также легко соединяются пайкой твердыми припоями, в том числе серебряными, двухфазные а + β - несколько хуже.
Медно-фосфористые припои являются самофлюсующимися, поэтому пайку латуней этими припоями производят без флюсов. При пайке другими твердыми припоями необходимо применять соответствующие флюсы.
Содержание свинца в твердых припоях ограничивается 0,5%.
Количественная оценка способности простых латуней к пайке, %: однофазные α -латуни (мягкие припои) – 100%, однофазные α -латуни (тведые припои) – 100%, двухфазные α+ β -латуни (мягкие припои) – 100%, двухфазные α+ β -латуни (твердые припои) – 75%.
Свариваемость простых латуней несколько хуже, чем паяемость. Общая количественная оценка свариваемости латуней -75% по сравнению с бескислородной медью, принятой за 100%. Для соединения латуней применяют следующие виды сварки: дуговая с угольным электродом, дуговая с расходуемым электродом, дуговая с вольфрамовым (нерасходуемым) электродом в среде защитного (инертнего газа), дуговая с расходуемым электродом в среде инертного газа, кислородно-ацетиленовая, электрическая контактная (точечная, роликовая, стыковая).
Латунь с содержанием 20% Zn плохо поддается электрической контактной сварке, легче - латунь с 40% Zn . Высокое содержание цинка в двухфазных латунях затрудняет дуговую сварку из-за его испарения. Поэтому присадочные материалы, применяемые при дуговой сварке, должны содержать относительно небольшое количество цинка. Латуни, содержащие более 0,5% РЬ, обычно плохо поддаются сварке. Для улучшения смачиваемости металла в процессе сварки необходим предварительный нагрев до температуры 260°С, особенно для латуней с высоким содержанием меди. Сварка угольным электродом латуней, содержащих 15-30%, Zn , лучше всего ведется с помощью присадочных прутков (проволоки) из сплава Си + 3% Si . Для однопроходных швов можно применять прутки (проволоку) медные, легированные небольшим количеством олова; для многопроходных швов лучше применять прутки из сплава Cu + 3 % Si .
Латуни, содержащие более 30% Zn , можно сваривать угольным электродом с присадочными прутками (проволокой) из латуни Cu + 40% Zn или Cu + 3% Si . Для улучшения качества сварки необходимо металл предварительно нагревать до температуры 210°С. В качестве расходуемых электродов применяют проволоку или прутки из оловянно-фосфористой бронзы или из алюминиевой бронзы.
Дуговая сварка латуней вольфрамовым электродом в среде инертного газа осложняется выделением паров оксида цинка, которые подавляют действие дуги. Поэтому сварку следует вести при больших скоростях.
Хорошие результаты дает кислородно-ацетиленовая сварка. Для сварки латуней с содержанием 15-30% Zn необходимо пользоваться присадочными прутками (проволокой) из сплава Cu + 1,5% Si . Если условия эксплуатации готовых изделий не вызывают локальной коррозии (обесцинкования), можно использовать латунь с 40% Zn (Л60). Для сварки латуней, содержащих более 30% Zn в качестве присадочного материала применяют сплав Cu + 3% Si .
Влияние примесей на свойства простых латуней. Примеси не оказывают существенного влияния на механические, физические (за исключением железа, которое при содержании > 3,0% изменяет магнитные свойства латуней) и химические свойства простых латуней, но заметно влияют на их технологические характеристики. При горячей обработке давлением однофазные латуни особенно чувствительны к легкоплавким примесям.
Качество изделий, получаемых из латуней глубокой штамповкой, зависит от чистоты сплава, поэтому в простых латунях, предназначенных для глубокой штамповки, содержание примесей должно быть минимальным.
Влияние примесей на качество полуфабрикатов из латуней:
алюминий ухудшает качество литья, вызывая пенистость в отливках; висмут вызывает горячеломкость латуней, особенно однофазных; железо затрудняет процесс рекристаллизации;
кремний улучшает процессы пайки и сварки, повышает коррозионную стойкость; никель повышает температуру начала рекристаллизации;
свинец вызывает горячеломкость латуней, особенно однофазных, содержащих цинк в пределах 30-33 %;
сурьма отрицательно влияет на обрабатываемость латуней давлением. Микродобавки сурьмы (<0,1 %) к двухфазным латуням частично локализуют коррозию, связанную с обесцинкованием;
мышьяк ухудшает пластичность латуней в результате выделения хрупких фаз при концентрации выше его предела растворимости: в латунях в твердом состоянии (>0,1%). Добавки мышьяка в малых количествах (< 0,04%) предохраняют латуни от коррозионного растрескивания и обесцинкования при контакте с морской водой;
фосфор измельчает структуру в литом состоянии и предотвращает растрескивание при нагревании, ускоряет рост зерен при рекристаллизации; уменьшает коррозию, связанную с обесцинкованием; не рекомендуется как раскислитель медно-цинковых сплавов;
олово понижает пластичность латуней и может вызвать растрескивание при нагревании, если содержание железа > 0,05%.
Модифицирование латуней осуществляется введением в расплав:
добавок элементов, образующих тугоплавкие соединения, которые при структурном соответствии будут служить центрами кристаллизации;
поверхностно активных металлов, которые, концентрируясь на гранях зарождающихся кристаллов, замедляют их рост.
В качестве модификаторов в латунях применяют такие элементы, как железо, никель, марганец, олово, иттрий, кальций, бор, а также мишметалл.
Коррозионные свойства латуней. Латуни обладают удовлетворительной устойчивостью против воздействия промышленной, морской и сельской атмосфер. На воздухе они тускнеют. Корродирующее воздействие на латуни, содержащие >15% цинка, оказывают углекислый газ и галогены.
Латуни, содержащие <15% Zn , по своей коррозионной стойкости близки к меди промышленной чистоты.
Под воздействием окисляющих кислот латуни интенсивно корродируют. Предельная концентрация азотной кислоты, при которой не наблюдается заметной коррозии, составляет 0,1 % (по массе). Серная кислота действует на латуни менее агрессивно, однако при наличии окисляющих солей К 2 СГ 2 О 7 и Fe 2 (S0 4) 3 скорость коррозии возрастает в 200-250 раз. Из неокисляющих кислот наиболее сильное корродирующее воздействие оказывает соляная кислота.
Коррозионная стойкость латуней по отношению к большинству кислот, не обладающих окислительной способностью, удовлетворительная. Латуни также стойки к воздействию разбавленных горячих и холодных щелочных растворов (за исключением растворов аммиака) и холодных концентрированных нейтральных растворов солей. Латуни инертны по отношению к речной и соленой воде. При контакте с речной водой, содержащей небольшое количество серной кислоты, и в морской воде простые латуни заметно корродируют. Скорость коррозии зависит от температуры, концентрации, степени загрязнения и скорости обтекания поверхности металла. По отоношению к почве латуни обладают хорошей коррозионной стойкостью, к пищевым продуктам - нейтральны. Скорость коррозии латуни в почве составляет от 0,0005 мм/год (в суглинистой с pH 5,7) до 0,075 мм/год (в зольной с pH 7,6).
Сухие газы - фтор, бром, хлор, хлористый водород, фтористый водород, углекислый газ, оксиды углерода и азота при температуре 20°С и ниже на латуни практически не действуют, однако в присутствии влаги действие галогенов на латуни резко возрастает; сернистый ангидрид вызывает коррозию латуней при концентрации его в воздухе - 1 % и влажности воздуха > 70%; сероводород значительно действует на латуни при всех условиях, однако латуни с содержанием Zn > 30% более устойчивы, чем латуни с небольшим содержанием цинка.
Фторированные органические соединения, например, фреон, на латуни практически не действуют.
Во влажном насыщенном паре при больших скоростях (около 1000 м 3 / c ) наблюдается питтинговая коррозия, поэтому для перегретого пара латуни не применяют.
Коррозионная стойкость латуней в различных средах приведена в табл . 5.
В рудничных водах, особенно при наличии Fe 2 (SO 4 ) 3 латуни сильно корродируют. Присутствующие в воде фтористые соли действуют на латуни слабо, хлористые - сильнее, иодистые - очень сильно.
Латуни, кроме общей коррозии, подвержены также особым видам коррозии: ооесцинкованию и "сезонному" растрескиванию.
Обесцинкование - особая форма коррозии, при которой растворяется твердый раствор цинка в меди и в катодных местах электрохимически осаждается медь. Продукты коррозии цинка могут отводиться или задерживаться в виде оксидной пленки. Раствор, в котором латунь подвергается обесцинкованию, обычно содержит больше цинка, чем меди.
В результате обесцинкования латуни становятся пористыми, на поверхности появляются красноватые пятна, ухудшаются механические свойства. Обесцинкование наблюдается при контакте латуни с электропроводящими средами (кислые и щелочные растворы) и проявляется в двух формах: сплошной и локальной. Процесс обесцинкования усиливается с увеличением содержания цинка, а также с повышением температуры и аэрации. Однофазные латуни, содержащие >15% Zn , подвергаются обесцинкованию в кислых растворах (нитраты, сульфаты, хлориды, соли аммония и цианиды). В двухфазных латунях процесс обесцинкования заметно усиливается и может происходить даже в водных средах. Наиболее уязвимой является β -фаза.
Малые добавки мышьяка, фосфора и сурьмы частично локализуют коррозию, связанную с обесцинкованием. Мышьяк и сурьма защищают от обесцинкования главным образом α -фазу.
"Сезонное" или межкристаллитное растрескивание наблюдается в латунях в результате воздействия коррозионных агентов при наличии растягивающих напряжений. К коррозионным агентам относятся: пары или растворы аммиака, конденсаты с сернистыми газами, влажный серный ангидрид, растворы солей ртути, различные амины, компоненты травильных растворов, влажный диоксид углерода. Если в атмосфере содержатся следы аммиака, влажного диоксида углерода, сернистого газа и др. коррозионных агентов, то "сезонное" растрескивание проявляется при колебаниях температуры, в результате которых на поверхности деталей происходит конденсация коррозионных агентов.
Латуни, содержащие до 7% цинка, мало чувствительны к "сезонному” растрескиванию. В латунях, содержащих от 10 до 20% цинка, межкристаллитное растрескивание не наблюдается, если внутренние растягивающие напряжения не превышают 60 МПа. Латуни, содержащие 20-30% Zn , подвергаются коррозионному растрескиванию только в холоднодеформированном состоянии в водном растворе аммиака. Наиболее склонны к коррозионному растрескиванию однофазные латуни с концентрацией цинка, близкой к пределу насыщения, и двухфазные. Они устойчивы против "сезонного" растрескивания только при наличии растягивающих напряжений < 10 МПа.
Склонность к коррозионному растрескиванию медно-цинковых сплавов в парах аммиака приведена на рис. 5.
Для предотвращения коррозионного растрескивания латуней необходимо применять низкотемпературный отжиг и предохранять их от окисления при хранении. Для снятия внутренних напряжений производят дорекристаллизационный отжиг.
Для предохранения латуней от окисления рекомендуется пассивировать их в следующих средах: слабокислом водном растворе, содержащем около 6% ангидрида хромовой кислоты и 0,2% серной кислоты; водном растворе, содержащем 5 % хромпика и 2% хромовых квасцов.
Защиту латуней производят также с помощью ингибиторов коррозии, например, бензотриазола или толуолтриазола. Бензотриазол образует на поверхности пленку (< 5 нм), которая предохраняет латуни от коррозии в водных средах, различных атмосферах и других агентах. Коррозионные ингибиторы могут быть введены в состав лаков и защитной оберточной бумаги.
В случае электрохимической коррозии латунь при контакте с различными металлами и сплавами проявляет себя двояко: в одних случаях анодом, в других - катодом (табл. 6 ).
При контакте латуни с серебром, никелем, мельхиором, медью, алюминиевой бронзой, оловом и свинцом электрохимическая коррозия не происходит.
При нагреве латуни окисляются. Скорость окисления латуней с повышением температуры возрастает по экспоненте, удваиваясь приблизительно через каждые 360К. При температуре свыше 770К наблюдается испарение цинка наиболее интенсивно, если его концентрация в сплавах превышает 20 %.
Изменение некоторых физических и механических свойств латуней в зависимости от содержания цинка показано на рис. 6-9.
Типичные физические, механические и технологические свойства латуней приведены в п рил. 2, 3 , 4.
Специальные латуни, обрабатываемые давлением
Специальные или многокомпонентные латуни - это медно-цинковые сплавы сложных композиций, в которых основными легирующими элементами являются алюминий, железо, марганец, никель, марганец, никель, кремний, олово и свинец. Эти элементы, как правило, вводят в латуни в таких количествах, чтобы они полностью растворялись в α и β фазах. Кроме указанных элементов в латуни вводят малые добавки мышьяка, сурьмы и других элементов.
Влияние легирующих элементов проявляется двояко: изменяются свойства фаз (а и/3) и относительные их количества, т.е. граница фазовых превращений.
Для определения границ фазовых превращений в системе или "кажущегося" ("фиктивного") содержания меди при добавлении легирующего элемента используют эмпирическое уравнение:
A’ = A *100/(100+ X *(K э-1)),
где А’ - кажущееся (фиктивное) содержание меди, % (по массе); А - фактические содержание меди, % (по массе); X - содержание третьего компонента, % (по массе); Кэ - коэффициент Гинье, характеризующий влияние легирующего элемента на фазовый состав (при К э > 1, увеличивается количество β ’-фазы).
Значение Кэ для различных элементов: для Ni K э от -1,2 до -1,4, для Co K э=-1, для Mn K э=0,5, для Fe K э=0,9, для Pb K э=1, для Sn K э=2, для Al K э=6, для Si K э от 10 до 12.
Свинцовые латуни
Свинцовые латуни - медно-цинковые сплавы, легированные свинцом. Диаграмма состояния системы Cu - Zn - Pb представлена на рис . 10.
Растворимость свинца в сплавах в твердом состоянии ничтожно мала. В двухфазных медно-цинковых сплавах (с содержанием Zn 40 %) растворимость свинца при 750°С в β -фазе немногим более 0,2%; при комнатной температуре свинец практически не растворим. В двухфазных латунях (в равновесном состоянии) свинец располагается внутри α и β -фаз и частично на границах этих фаз. Свинец при выделении его по границам фаз или зерен заметно ухудшает деформируемость латуней в горячем состоянии.
Свинец в сплавах а + β выполняет двоякую роль: с одной стороны он используется в качестве фазы, способствующей измельчению стружки, с другой - как смазка, снижающая коэффициент трения при обработке резанием. Эффективность добавок свинца определяется его количеством и структурой сплава, величиной и характером распределения частиц свинца, величиной зерна a -фазы, количеством и распределением β -фазы.
Улучшая обрабатываемость резанием свинец заметно снижает ударную вязкость латуней, ухудшает обрабатываемость давлением, пайку и сварку, полируемость и усложняет гальваническую обработку поверхности изделий.
Прочностные характеристики свинцовых латуней с повышением температуры уменьшаются более интенсивно по сравнению с простыми латунями. Временное сопротивление разрыву латуней, содержащих около 2% свинца, при температуре 600°С составляет 10 МПа, при температуре 800°С - практически равно нулю.
В зависимости от обработки готовых деформированных полуфабрикатов свинцовые латуни классифицируют на три основных типа: для холодной обработки давлением, для горячей штамповки, для обработки на токарных автоматах.
Структура свинцови стых ла туней. обрабатываемых давлением в холодном состоянии, состоит из α-фазы и свинца, содержание которого должно быть в таких пределах, чтобы обеспечить высокую обрабатываемость резанием. К таким сплавам относятся латуни марок ЛС74-3, ЛС64-2, JIC 63-3 и ЛС63-2.
Свинцовы е латун и, обрабатываемые давлением в горячем состоянии и предназначенные для горячей ковки и штамповки - двухфазные (α +β). Содержание цинка в латунях должно быть таким, чтобы превращение α + β в чистую β -фазу происходило полностью и при относительно низкой температуре.
Расчетное содержание β -фазы составляет около 20%. Содержание свинца от 1 до 3%. К таким латуням относятся свинцовые латуни марок ЛС60-1, ЛС59-1 и ЛС59-3. Свинцовы е лату ни. применяемыедля обработки на токарных автоматах и в микротехнике (т.е. для изготовления деталей, которые очень малы по размерам, порядка 1 мм) - двухфазные, с высоким содержанием свинца; ЛС63-3 (с малым содержанием/3-фазы) и ЛС58-3 (с высоким содержанием β -фазы).
К латуням, применяемым в микротехнике, предъявляются особые требования по однородности химического состава, допускам по основным компонентам и микроструктуре (размер и распределение частиц свинца, количество и распределение β -фазы, величина зерна α -фазы). Однородность химического состава (гомогенность сплава) необходимо обеспечивать на небольших участках.
Границы оптимизации микроструктуры свинцовых латуней для "микродеталей" определяются содержанием β -фазы от 10 до 30%, величиной зерна α -фазы - от 10 до 50 мк при среднем диаметре частиц свинца 1-5 мк.
Обработка свинцовых латуней. Оксиды различных элементов ухудшают обрабатываемость свинцовых латуней резанием, поэтому при их плавке и литье необходим тщательный контроль за их содержанием. Из элементов-примесей наиболее отрицательное влияние на обрабатываемость резанием оказывает железо, поэтому на его содержание установлены особые ограничения. Литье осуществляется двумя способами: в изложницы и полунепрерывным (непрерывным) способом. Для достижения стабильности химического состава предпочтительно отливать свинцовые латуни непрерывным (полунепрерывным) способом.
Свинец не оказывает влияния на температуру и процесс кристаллизации медно-цинковых сплавов, он затвердевает при 326°С и в случае выделения по границам зерен (фаз) ухудшает деформируемость в горячем состоянии двухфазных сплавов.
Области составов стандартных свинцовых латуней, обрабатываемых в горячем и холодном состояниях, показаны на рис. 11.
При горячей штамповке свинцовых латуней, содержащих 56-60% Cu (ЛС59-1), склонность к образованию трещин определяется главным образом температурой деформации. Оптимальный интервал температур, при котором не образуются трещины, доволно узок и находится в области температур, составляющих линии на диаграмме состояния Cu - Zn , разграничивающих двухфазную α+ β и однофазную β -области.
Содержание свинца, а также легкоплавких примесей (висмута, сурьмы и других) не оказывает влияния на склонность к образованию трещин при горячей штамповке двухфазных свинцовистых латуней (α+ β ).
Влияние химического состава на обрабатываемость резанием и давлением свинцовых латуней показано в табл. 7.
Свинцовые α-латуни обрабатывают в холодном состоянии, однако при определенных режимах возможно и горячее прессование.
Основными видами термической обработки свинцовых латуней являются полный рекристаллизационный отжиг и низкотемпературный отжиг для снятия внутренних напряжений.
Свинцовые латуни хуже, чем простые латуни, соединяются припоями, свариваются и полируются. Для соединения свинцовых латуней не рекомендуется применять кислородно-ацетиленовую сварку, дуговую в среде защитного газа и дуговую с расходуемым электродом.
Ко ррозионная стойкость свинцовых латуней . Свинцовые латуни обладают: отличной устойчивостью против воздействия чистых гидрокарбонатов, фреона, фторированных гидрокарбо- натовых охладителей и лаков; хорошей устойчивостью против воздействия промышленной, морской, сельской атмосфер, спиртов, дизельного топлива и сухого диоксида углерода; средней устойчивостью против воздействия сырой нефти и водяного диоксида углерода; плохой устойчивостью против воздействия гидроксида аммония, хлористоводородной и серной кислот.
Олов янные лат уни
Олово незначительно влияет на изменение границ фазовых превращений, однако заметно изменяет природу β -фазы. Диаграмма состояния системы Cu - Zn - Sn приведена на рис . 12.
Двухфазные оловянные латуни обладают высокой коррозионной стойкостью во многих средах. При повышенном содержании олова в латунях появляется новая фаза γ. Фаза γ - хрупкая составляющая, которая заметно ухудшает обрабатываемость латуни давлением в холодном состоянии. Появление γ -фазы в двухфазной латуни (а + /3) наблюдается при содержании олова свыше 0,5% (если содержание олова превышает этот предел, то при превращении β выделяется δ-фаза, обволакивающая α -фазу. Появление хрупких фаз ограничивает легирование латуней оловом. Содержание олова более 2% в латунях ухудшает их обрабатываемость в горячем состоянии. Стандартные оловянные латуни можно разделить на два типа: однофазные (α - твердый раствор) и трехфазные ( α + β + γ ).
Алюминиевые латуни
Алюминиевые латуни - медно-цинковые сплавы, в которых основной легирующей добавкой является алюминий.
Алюминий благодаря высокому коэффициенту Гинье (Кэ = 6) и значительной растворимости в твердом состоянии по сравнению с другими элементами (кроме кремния) оказывает даже в небольших количествах заметное влияние на свойства латуни. Добавки алюминия повышают механические свойства и коррозионную стойкость латуней, но несколько ухудшают их пластичность. Количество вводимого алюминия ограничивается пределами, выше которых появляется хрупкая γ -фаза (рис . 13).
При содержании меди, % (по массе): 70; > / J 65; 60 предельные содержания алюминия, % (по массе): 6; 5 и 3 соответственно. В латунях, обрабатываемых давлением, содержание алюминия не превышает 4%, в литейных высокопрочных латунях 7%.
Легирование латуней производят одним алюминием или в определенных соотношениях с другими элементами (железо, никель, марганец и др.).
Одним алюминием, как правило, легируют однофазные латуни (ЛА85-0,5, ЛА77-2). Для локализации обесцинкования и предотвращения коррозионного растрескивания при контакте с морской водой в однофазные алюминиевые латуни, содержащие более 15% Zn , вводят 0,02-0,04 As (ЛАМш77-2-0,05).
Избыток мышьяка (> 0,062%) ухудшает пластичность латуней. Алюминий совместно с железом (ЛАЖ60-1-1) и никелем (ЛАН59-3-2) вводят преимущественно в двухфазные латуни.
Железо улучшает пластичность латуней, содержащих свинец, в горячем состоянии измельчает структуру и повышает их механические свойства; никель повышает коррозионную стойкость. Железо и никель несколько снижают пластичность латуней в холодном состоянии.
Легирование латуней алюминием, никелем и небольшими добавками марганца и кремния (ЛАНКМц75-2-2,5-0,5-0,5) делает их дисперсионно-твердеющими и существенно улучшает механические свойства, особенно упругие характеристики.
Однофазные алюминиевые латуни удовлетворительно обрабатываются давлением в горячем состоянии и хорошо - в холодном; двухфазные - хорошо в горячем состоянии и удовлетворительно в холодном. Обрабатываемость резанием колеблется от 30 до 50% (по сравнению с латунью ЛС63-3).
Алюминиевые латуни по сравнению со свинцовыми хуже соединился припоями, но несколько лучше свариваются; по полируемости они близки к двухфазный простым латуням (таб л. 8).
Железосодержащие латуни
Добавки железа значительно измельчают структуру латуней, благодаря чему улучшаются механические свойства и технологические характеристики. Однако" сплавы системы Cu - Zn - Fe применяются редко. Распространение получили многокомпонентные латуни.
Марганцевые латуни
Легирование латуней марганцем заметно повышает их коррозионную стойкость при контакте с морской водой, хлоридами и перегретым паром.
Диаграмма состояния сплава системы Cu - Zn - Mn приведена на рис. 14.
Добавки марганца оказывают незначительное влияние на структуру латуней. Однако марганец уменьшает стабильность упорядоченной решетки фазы β . При содержании Мп > 4,7% (ат.) в сплаве наблюдается частично неупорядоченное состояние при температуре закалки от 520°С.
Наиболее благоприятное влияние на свойства и технологические характеристики латуни марганец оказывает в сочетании с другими легирующими элементами (алюминий, железо, олово, никель).
Кремнистые латуни
Кремний в твердом состоянии растворим в латунях в значительных количествах, однако растворимость его понижается с увеличением содержания цинка. Область твердого раствора а под влиянием кремния и цинка резко сдвигается в сторону медного угла (рис. 15) .
С увеличением содержания кремния в структуре сплавов Cu - Zn - Si появляется новая фаза к гексагональной сингинии, которая при повышенных температурах пластичная и в отличие от β -фазы поляризуется. С понижением температуры (ниже 545°С) происходит эвтектоидный распад к-фазы в α + γ ".
Кремнистые латуни, содержащие 20% Zn и 4% Si для обработки давлением не пригодны из-за малой пластичности. Для получения деформированных полуфабрикатов применяются кремнистые латуни, содержащие <4% Si .
Небольшие добавки кремния улучшают технологические характеристики латуней при литье и горячей обработке давлением, повышают механические свойства и антифрикционносгь
Никелевые латуни
Легирование латуней никелем повышает их механические свойства и коррозионную стойкость. Никелевые латуни более стойки по сравнению с другими латунями к обесцинкованию и коррозионному растрескиванию.
Как видно из диаграммы состояния сплава системы Cu - Zn - Ni (рис . 16), никель оказывает заметное влияние на структуру латуней, расширяя область твердого раствора α
При легировании никелем можно некоторые двухфазные латуни перевести в однофазные.
Легирование латуни Л62 никелем в количестве 2-3% (по массе) позволяет получить однофазный сплав с мелким зерном, высокими и однородными механическими свойствами и повышенной коррозионной стойкостью. Благодаря добавкам никеля при производстве деформированных полуфабрикатов исключается появление такого отрицательного явления как строчечная структура.
Рекомендации по улучшению свойств медно-цинковых сплавов с учетом зарубежного опыта. На свойства латуней наряду с чистотой исходных компонентов сплавов, способами и режимами плавки и литья большое влияние оказывают режимы их обработки и подготовка шихты.
Для уменьшения образования пористости и пузырей в листах (полосах) и лентах из латуни марок Л70, Л68, Л63 и Л60: избегать загрязнения шихты фосфором; отходы в виде стружки, содержащей масло, эмульсию и др. перед плавкой подвергать окислительному обжигу; добавлять в расплав оксид меди в количестве 0,1-1,0 кг на 100 кг шихты; обращать особое внимание на оптимальные режимы литья и горячей прокатки; отжигать горячекатаные полосы перед холодной прокаткой.
Для увеличения сопротивления латуней Л68 и Л70 коррозионному растрескиванию необходимо уделять большое внимание подбору режима холодной прокатки и отжига. Суммарное обжатие при последней холодной прокатке должно быть более 50%, оптимальная температура отжига - 260-280°С.
Для повышения сопротивления двухфазных латуней обесцинкованию (а это возможно, если доля β -фазы в структуре сплава составляет около 30%) необходимо термообработку проводить в интервале температур 400-700°С (в зависимости от состава сплава).
Для предотвращения обесцинкования латуней Л63 и получения качественной поверхности при светлом отжиге (в колпаковых и шахтных печах) температуру рекристаллизационного отжига выдерживают в пределах 450-470°С. При этой температуре в течение 1-4 ч получают полосу (ленту) с размером зерна 0,035- 0,045 мм, временным сопротивлением разрыву 33-35 кгс/мм 2 и относительным удлинением 50%.
Латунь - это двойной или многокомпонентный сплав на основе меди , где основным легирующим элементом является цинк , иногда с добавлением олова , никеля , свинца , марганца , железа и других элементов.
Латунь - сплав меди с цинком (от 5 до 45%). Латунь с содержанием от 5 до 20% цинка называется красной (томпаком), с содержанием 20–36% Zn – желтой. На практике редко используют латуни, в которых концентрация цинка превышает 45%.
Цинк более дешевый материал по сравнению с медью, поэтому его введение в сплав одновременно с повышением механических, технологических и антифрикационных свойств, приводит к снижению стоимости - латунь дешевле меди. Электропроводность и теплопроводность латуни ниже, чем меди.
Латунь - двойной и многокомпонентный медный сплав, с основным легирующим элементом - цинком. По сравнению с медью обладают более высокой прочностью и коррозионной стойкостью. Простые латуни обозначают буквой Л и цифрой, показывающей содержание меди в процентах. В специальных латунях после буквы Л пишут заглавную букву дополнительных легирующих элементов и через тире после содержания меди указывают содержание легирующих элементов в процентах. Латуни разделяют на литейные и деформируемые. Латуни, за исключением свинцовосодержащих, легко поддаются обработке давлением в холодном и горячем состоянии. Все латуни хорошо паяются твердыми и мягкими припоями.
Основными легирующими элементами в многокомпонентных латунях являются алюминий, железо, марганец, свинец, кремний, никель. Они по-разному влияют на свойства латуней.
Маркировка:
Принята следующая маркировка. Латунный сплав обозначают буквой «Л», после чего следуют буквы основных элементов, образующих сплав. В марках деформируемых латуней первые две цифры после буквы «Л» указывают среднее содержание меди в процентах. Например, Л70 - латунь, содержащая 70 % Cu. В случае легированных деформируемых латуней указывают ещё буквы и цифры, обозначающие название и количество легирующего элемента, ЛАЖ60-1-1 означает латунь с 60 % Cu, легированную алюминием (А) в количестве 1 % и железом в количестве 1 %. Содержание Zn определяется по разности от 100 %. В литейных латунях среднее содержание компонентов сплава в процентах ставится сразу после буквы, обозначающей его название. Например, латунь ЛЦ40Мц1,5 содержит 40 % цинка (Ц) и 1,5 % марганца (Мц).
Термическая обработка латуни
Термическая обработка латуни заключается только в отжиге. При обработке давлением или выколачивании деталей, изготовленных из латуни, желательно повысить ее пластичность. Для этого латунь нагревают до температуры немного более 500° С и дают остыть на воздухе. После отжига латунь становится мягкой и легко гнется и выколачивается. При дальнейшей обработке давлением, прокатыванием и выколачиванием латунь снова нагартовывается и становится жесткой. В этом случае производят повторный отжиг. При глубоких вытяжках, чтобы избежать образования трещин, латунь приходится отжигать несколько раз.
69. Бронзы, состав, маркировка:
Бро́нзы - сплав меди , обычно с оловом в качестве основного легирующего компонента, но к бронзам также относят медные сплавы с алюминием , кремнием , бериллием , свинцом и другими элементами, за исключением цинка (это латунь ) и никеля . Как правило в любой бронзе в незначительных количествах присутствуют добавки: цинк , свинец , фосфор и др.
Маркировка бронзоснована на том же принципе, что и маркировка латуней. Впереди стоят буквы Бр (бронза), далее следуют буквенные обозначения элементов, входящих в состав сплава, и за ними - цифры, указывающие среднее содержание элементов в процентах.Маркировка бронзсостоит из букв и цифр. Первые буквы Бр обозначают название сплава - бронза, далее следуют буквенные обозначения элементов, входящих в состав сплава, за ними - цифры, указывающие среднее содержание этих элементов в процентах. Например, БрОФ6 5 - 0 15 - оловянистофосфористая бронза, содержащая 6 5 % олова, 0 15 % фосфора, остальное - медь.
Основные свойства бронз - высокая коррозионная стойкость, хорошие литейные и износостойкие свойства. Поставляются бронзы по ГОСТ 5017-74, ГОСТ 613-79, ГОСТ 1320-74.
По структуре оловянистые бронзы подразделяются на однофазные (содержащие до 10% Sn) и двухфазные (содержащие 10-22% Sn), которые представляют собой смесь кристаллов твердого раствора олова в меди и кристаллов химического соединения меди с оловом (Cu 3 Sn).
Для улучшения качества оловянистых бронз в них вводят свинец (повышает антифрикционные свойства и способствует лучшей обрабатываемости), цинк (улучшает литейные свойства), фосфор (повышает литейные, механические и антифрикционные свойства).