Андрей Смирнов
Время чтения: ~14 мин.
Просмотров: 0

Литейные сплавы алюминий-цинк-магний

Виды алюминиевых сплавов

Алюминий, а также сплавы на его основе создаются из металлической руды, которая делится на несколько видов:

  • Первичная.
  • Техническая.
  • Литейная.
  • Деформируемая.
  • Антифрикционная.

По методу использования вещества делятся на деформируемые и литейные. Деформированные отличаются повышенной пластичностью после термообработки. Литейные могут хорошо заполнять формы для отливки.

Пластичные вещества отличаются устойчивостью к коррозии, хорошей свариваемостью. Прочность сплава из алюминия зависит от количества используемой меди. Если добавляется 6% вещества для легирования, устойчивость к механическим воздействиям увеличиваются приблизительно на 30 МПа, текучесть повышается на 20 МПа.

Показатель относительного удлинения немного снижается в таких условиях, но не превышает пределы 35%. Если количество магния превышает 6%, структура материала становится нестабильной, уменьшается устойчивость к коррозии. Чтобы улучшить характеристики, в соединение добавляют такие элементы:

  • Марганец.
  • Кремний.
  • Хром
  • Титан.
  • Ванадий.

Добавление меди и железа плохо сказываются на состоянии алюминиево-магниевых соединений. Показатель свариваемости и стойкости к воздействию ржавчины ухудшается.

Добавление марганца позволяет повышать пластичность. Для создания мелкозернистой структуры проводится легирование с помощью титана. Чтобы состояние вещества было стабильным, добавляется марганец. Кремний и железо являются главными примесями марганцевых соединений.

Добавки из алюминия, меди, кремния применяются при производстве втулочных подшипников, блоков цилиндров. Из-за твердой поверхности приработка требует продолжительных усилий.

После легирования медью повышается термостойкость. Даже низкоуглеродистая сталь не так устойчива к температурному воздействию. Такой продукт неустойчив к воздействию коррозии, поэтому требует обработки и полимеризации. Алюминиево-медное соединение модифицируется с помощью таких материалов:

  • Кремний.
  • Магний.
  • Марганец.
  • Железо.

Магний сильно повышает прочность металла, придаёт текучесть. Жаропрочность соединения увеличивается после добавления никеля и железа. Стимулируется процесс искусственного старения.

Добавление кремния помогает получить вещество, которое называется силумином. Качественные характеристики соединения повышаются небольшим количеством натрия и никеля. Такие материалы используются для декоративного литья, производства корпусов механизмов и деталей бытовой техники. Они применяются в таких отраслях, благодаря хорошим литейным характеристикам.

Цинковый сплав в бижутерии вреден ли

Своим внешним видом такие ювелирные изделия напоминают благородные металлы, поэтому широкое применение они нашли в ювелирной промышленности. Их часто применяют для изготовления бижутерии. Украшения, сделанные из цинковых сплавов, смотрятся достаточно дорого, при этом, благодаря легкости обработки, просты в изготовлении.

Наиболее часто в производстве бижутерии используется латунь или томпак (золотистая латунь), он меньше подвержен воздействию коррозии, поэтому используется в процессе изготовления более дорогих украшений. Украшения из сплава меди и цинка с добавлением алюминия внешне очень похожи на серебряные.

Цинковый сплав ржавеет или нет

Для предотвращения возникновения ржавчины бижутерию с содержанием цинка обрабатывают специальным защитным составом, и такие украшения могут прослужить достаточно долго.

Темнеет или нет

Правда цинк, взаимодействуя с атмосферным кислородом и различными бытовыми жидкостями, включая воду, подвержен окислению даже при нормальных температурах, что способствует потемнению изделий из цинкового сплава. Такие украшения могут оставлять следы на одежде и коже, поэтому за ними нужен дополнительный уход.

Так же для предотвращения окисления на изделия из цинка некоторые производители гальваническим методом наносят напыление золота или серебра, но такая обработка значительно увеличивает стоимость украшений.

Месторождения цинка достаточно распространены на земле, и несмотря на его малое содержание в руде и сложность его очищения от примесей, получаемый из нее цинк и его сплавы с другими металлами находят все большее применение в различных отраслях промышленности.

Давайте разберемся подробнее, какие сплавы используются в бижутерии. При изготовлении используется целый ряд сплавов различных металлов с добавлениями тех или иных компонентов, все такие сплавы, как правило, обозначаются производителями как «ювелирный сплав»
. В современных ювелирных сплавах уже не используется никель — ведь именно его высокое содержание в сплаве, из которого изготовлено украшение, или покрытие из никеля вызывают аллергию. Рассмотрим же поподробнее, из чего именно сделаны прекрасные серьги, колье, браслеты, кольца, подвески, каффы
и другие чудесные украшения и бижутерия, которые вы можете купить в нашем магазине.

Вторая часть нашего рассказа о ювелирных сплавах, которые используются для изготовления ювелирных украшений и бижутерии, которые можно купить в нашем магазине, посвящена сплавам на основе цинка. Чаще всего производители указывают в качестве материала «цинковый сплав». Один из самых распространенных сплавов подобного рода — латунь. Это сочетание цинка и меди с добавлением других металлов и компонентов. Иногда в качестве отдельного ювелирного сплава выделяют такую разновидность латуни, как томпак — этот сплав очень пластичен и не подвержен коррозии, благодаря чему очень популярен для изготовления .

Также термином «цинковый сплав» производители украшений и бижутерии обозначают сочетание цинка, алюминия и меди
. Часто этот сплав своим внешним видом имитирует серебро, поэтому и находит такое широкое применение в изготовлении украшений и бижутерии, которые сочетают в себе прекрасный дизайн и доступную стоимость.

Бижутерный сплав
— макроскопически однородный металлический материал, состоящий из смеси двух или большего числа химических элементов с преобладанием металлических компонентов. Как правило это олово, никель, латунь, медь и др. металлы.

Получение и классификация алюминиевых сплавов

Процесс получения алюминиевых сплавов называется легированием. Однако легирование — это скорее не один, а несколько взаимосвязанных процессов. Его суть заключается в том, что в расплавленный алюминий вводят вспомогательные (легирующие) элементы в количестве от нескольких десятых до нескольких тысячных процента.

Доля вспомогательных веществ напрямую зависит от того результата, который необходимо получить

При этом важно учитывать, что алюминий обычно уже содержит в себе железо и кремний. Оба элемента не в лучшую сторону влияют на качество будущего сплава: они уменьшают его стойкость к коррозии, электропроводимость и пластичность

В связи с тем, что алюминий и алюминиевые сплавы используются в стратегически важных областях, они подлежат обязательной государственной сертификации и маркировке. В России качество сплавов определяется на основе двух ГОСТ: №4784-97 и № 1583-93.

Сплавы из алюминия можно классифицировать по нескольким разным направлениям. По типу вспомогательных (легирующиех) элементов сплавы бывают:

— с добавлением присадок (отдельных элементов — цинк, магний, марганец, хром, кремний, литий и т.д);

— с добавлением интреметаллидов (соединений из нескольких металлов — магний+кремний, медь+магний, литий+магний, литий+медь и пр.).

В зависимости от выбранного метода дальнейшей металлообработки они делятся на:

— деформируемые сплавы алюминия (сплав не превращается в жидкость, а просто становится очень пластичным) — их удобно штамповать, подвергать ковке, прокату, экструзии, прессовке. Для достижения большей прочности некоторые из сплавов подвергают обработке при повышенных температурах (отжиг, закалка и старение), другие же обрабатывают под давлением. В результате получаются такие алюминиевые заготовки, как листы, профили, трубы, изделия более сложных форм и т.д.

— литейные сплавы алюминия (сплав проступает в производство в очень жидком состоянии, чтобы его легко можно налить в какую-нибудь форму) — такие сплавы легко резать, их них получаются литые фасонные (получаемые под давлением) и формовочные изделия.

Все сплавы на базе алюминия также можно разделить по степени прочности на:

— сверхпрочные (от 480 МПа) ;
— среднепрочные (от 300 — 480 МПа);
— малопрочные ( до 300 МПа);

Отдельно классифицируются сплавы стойкие к воздействию высоких температур и коррозии.

Для того, чтобы изделия из сплавов было легко различить, каждому сплаву присваивается свой номер, состоящий из букв и цифр. Этот номер означает марку сплава алюминия. В начале наименования марки ставится буква или несколько букв, они указывают на состав сплава. Затем идет цифровой порядковый номер сплава. Буква в конце показывает, как обрабатывался сплав и в каком виде находится в данный момент.

Разберем принцип маркировки на примере сплава Д16П. Первая буква в марке «Д» означает дюралюминий, т.е сплав алюминия с медью и магнием. «16» — порядковый номер сплава. «П» — полунагартованный, то есть сплав прошел холодную обработку давлением до значения прочности вполовину меньше максимального.

Производство сплавов алюминия и их применение сильно разнятся в зависимости от вида и марки. Каждый сплав обладает своим собственным, весьма специфическим набором физико-механических свойств. Среди этих свойств есть такие, от которых зависит дальнейшая судьба сплава — то, куда он отправится с завода: на авиабазу, на стройку и в цех изготовления кухонной утвари. Эти свойства следующие: уровень прочности, коррозионная стойкость, плотность, пластичность, электро- и теплопроводность.

Виды и свойства алюминиевых сплавов

Алюминиево-магниевые сплавы

Эти пластичные сплавы обладают хорошей свариваемостью, коррозийной стойкостью и высоким уровнем усталостной прочности.

В алюминиево-магниевых сплавах содержится до 6% магния. Чем выше его содержание, тем прочнее сплав. Повышение концентрации магния на каждый процент увеличивает предел прочности примерно на 30 МПа, а предел текучести — примерно на 20 МПа. При подобных условиях уменьшается относительное удлинение, но незначительно, оставаясь в пределах 30–35%. Однако при содержании магния свыше 6% механическая структура сплава в нагартованном состоянии приобретает нестабильных характер, ухудшается коррозийная стойкость.

Для улучшения прочности в сплавы добавляют хром, марганец, титан, кремний или ванадий. Примеси меди и железа, напротив, негативно влияют на сплавы этого вида — снижают свариваемость и коррозионную стойкость.

Алюминиево-марганцевые сплавы

Это прочные и пластичные сплавы, которые обладают высоким уровнем коррозионной стойкости и хорошей свариваемостью.

Для получения мелкозернистой структуры сплавы этого вида легируют титаном, а для сохранения стабильности в нагартованном состоянии добавляют марганец. Основные примеси в сплавах вида Al-Mn — железо и кремний.

Сплавы алюминий-медь-кремний

Сплавы этого вида также называют алькусинами. Из-за высоких технических свойств их используют во втулочных подшипниках, а также при изготовлении блоков цилиндров. Обладают высокой твердостью поверхности, поэтому плохо прирабатываются.

Алюминиево-медные сплавы

Механические свойства сплавов этого вида в термоупрочненном состоянии порой превышают даже механические свойства некоторых низкоуглеродистых сталей. Их главный недостаток — невысокая коррозионная стойкость, потому эти сплавы обрабатывают поверхностными защитными покрытиями.

Алюминиево-медные сплавы легируют марганцем, кремнием, железом и магнием. Последний оказывает наибольшее влияние на свойства сплава: легирование магнием значительно повышает предел текучести и прочности. Добавление железа и никеля в сплав повышает его жаропрочность, кремния — способность к искусственному старению.

Алюминий-кремниевые сплавы

Сплавы этого вида иначе называют силуминами. Некоторые из них модифицируют добавками натрия или лития: наличие буквально 0,05% лития или 0,1% натрия увеличивает содержание кремния в эвтектическом сплаве с 12% до 14%. Сплавы применяются для декоративного литья, изготовления корпусов механизмов и элементов бытовых приборов, поскольку обладают хорошими литейными свойствами.

Сплавы алюминий-цинк-магний

Прочные и хорошо обрабатываемые. Типичный пример высокопрочного сплава этого вида — В95. Подобная прочность объясняется высокой растворимостью цинка и магния при температуре плавления до 70% и до 17,4% соответственно. При охлаждении растворимость элементов заметно снижается.

Основной недостаток этих сплавов — низкую коррозионную стойкость во время механического напряжения — исправляет легирование медью.

Авиаль

Авиаль — группа сплавов системы алюминий-магний-кремний с незначительными добавлениями иных элементов (Mn, Cr, Cu). Название образовано от сокращения словосочетания «авиационный алюминий».

Применять авиаль стали после открытия Д. Хансоном и М. Гейлером эффекта искусственного состаривания и термического упрочнения этой группы сплавов за счет выделения Mg2Si.

Эти сплавы отличаются высокой пластичностью и удовлетворительной коррозионной стойкостью. Из авиаля изготавливают кованые и штампованные детали сложной формы. Например, лонжероны лопастей винтов вертолетов. Для повышения коррозионной стойкости содержание меди иногда снижают до 0,1%.

Также сплав активно используют для замены нержавеющей стали в корпусах мобильных телефонов.

Характеристики алюминиевых сплавов

Сплавы на основе алюминия могут обладать самыми различными характеристиками, так как при их получении проводится смешивание различных примесей

Именно поэтому рассматривая механические свойства алюминиевых сплавов следует уделить внимание тому, какие именно элементы входят в состав

Для начала отметим классификацию материалов, которые получаются при соединении меди и алюминия. Они делятся на три основные группы:

  1. Действующие элементы медь и алюминий.
  2. Действующие элементы медь, магний и алюминий.
  3. Сочетание меди, алюминия и магния с добавлением легирующих элементов (в основном марганца).

Последняя группа сегодня получила довольно большое распространение, так как температура плавления алюминиевых сплавов, входящих в нее, довольно высока. Сплавы последней группы называют дюралюминием.

Рассматривая дюралюминий уделим внимание нижеприведенным моментам:

  1. В состав данного сплава входят железо и кремний. В большинстве случаев подобные легирующие элементы воспринимаются как вещества, ухудшающие эксплуатационные качества. В данном случае железо способствует повышению жаростойкости, а кремний позволяет с высокой эффективностью провести старение.
  2. Входящие в состав магний и марганец повышают прочность. За счет их включения в состав стало возможно использовать дюралюминий при производстве обшивочных листов для высокоскоростных поездов и летательных аппаратов или самолетов.

Среди основных особенностей можно отметить нижеприведенные моменты:

  1. С увеличением концентрации магния повышается прочность, но уменьшается коррозионная стойкость.
  2. Прирост магния на 1% приводит к повышению прочности примерно на 30 000 Па.
  3. В большинстве сплавов не более 6% магния. Это связано с тем, что слишком большая концентрация станет причиной покрытия всей поверхности коррозией. Также большая концентрация марганца становится причиной неоднородности структуры, неравномерная нагрузка может стать причиной появления трещины или другой деформации.

Сочетание алюминия с марганцем практически не подвергают термической обработке. Это связано с тем, что даже при соблюдении условий проведения закалки существенно изменить эксплуатационные качества сплава не получится. Плотность алюминиевого сплава может колебаться в достаточно большом диапазоне: от 2 до 4 грамм на кубический сантиметр.

Рассматривая слав, прочность которого имеет рекордные показатели, следует уделить внимание сплаву алюминия с цинком и магнием. При применении современных технологий производства можно добиться качеств, которые будут характерны для титана

Среди особенностей подобного сплава отметим:

  1. Термическая обработка становится причиной растворения цинка, за счет чего предел прочности алюминиевого сплава возрастает в несколько раз.
  2. Применять подобный материал в электрической промышленности нельзя, так как прохождение электричества становится причиной существенного снижения коррозионной стойкости.
  3. Коррозионная стойкость в некоторых случаях повышается путем добавления меди, но все же она становится низкой.

В литейной промышленности весьма большое распространение получили алюминиевые сплавы, которые в своем составе имеют кремний. Тот момент, что при термической обработке кремний отлично растворяется в алюминии, позволяет использовать металл при фасонном или формовочном литье. Получаемые изделия хорошо обрабатываются резанием, а также обладают повышенной плотностью.

Примером можно назвать то, что железо добавляется в состав для упрощения процесса отделения детали от формы. В состав могут добавляться титан, который существенно повышает показатель прочности.

Подводя итоги по характеристикам алюминиевых сплавов можно отметить нижеприведенные моменты:

  1. Предел текучести может варьироваться в достаточно большом диапазоне.
  2. Температура плавления алюминия может изменяться в зависимости от того, какие применялись легирующие вещества.
  3. Прочность материала можно существенно повысить.
  4. Некоторые легирующие элементы снижают коррозионную стойкость, улучшая другие эксплуатационные качества. Именно поэтому проводится покрытие поверхности защитными веществами.

Из-за легкости и прочности, а также относительно высокой коррозионной стойкости алюминиевые сплавы получили достаточно широкое применение. Альтернативных материалов, которые обладают подобными свойствами и низкой стоимостью, практически нет.

Литейные сплавы и их классификация | Агентство Литьё++

Литейными называются сплавы черных и цветных металлов, обладающие комплексом специфических технологических свойств, обеспечивающих получение различными способами литья бездефектных отливок заданной конфигурации с регламентируемыми физико-механическими и эксплуатационными свойствами.

Выполнение указанных требований определяется полным циклом технологического процесса, но наиважнейшим фактором, при этом, выступает состав и технология приготовления сплава. Учитывая технологические и экономические аспекты, литейные сплавы должны обеспечивать:

  1. Низкую температуру плавления (чем ниже температура плавления, тем ниже энергопотребление и затраты на плавку и перегрев сплава, естественно, ниже себестоимость производства)
  2. Небольшую усадку при затвердевании и охлаждении (чем ниже усадка, тем ниже объем прибылей на ее компенсацию, что повышает выход годного и снижает затраты на выплавку 1 тонны годного литья)
  3. Незначительную способность к поглащению газов в жидком состоянии (что уменьшает вероятность образования дефектов в виде газовых раковин и пористости; исключает затраты на закупку оборудования и материалов для рафинирования расплава)
  4. Низкую ликвацию (что исключает различие в химическом составе различных частей отливки)
  5. Благоприятное кристаллическое строение (микроструктуру), обеспечивающее высокие физико-механические свойства отливок
  6. В состав литейных сплавов не должны входить дефицитные элементы

Чугуны

В зависимости от микроструктуры, механических и эксплуатационных свойств, химического состава, чугун для производства отливок подразделяют на следующие виды:

  1. Серый чугун с пластинчатым графитом (в котором углерод выделяется в виде прямолинейных или немного искривленных пластинок графита)
  2. Высокопрочный чугун с шаровидным графитом (включения графита в нем имеют шаровидную форму, которая в значительно меньшей степени, чем «пластины» ослабляет металлическую матрицу и тем самым повышает механические свойства)
  3. Чугун с вермикулярным графитом (характеризуется компактной формой графита, прочностные характеристики занимают середину между серым и высокопрочным чугунами, но замечательные тепло-физические свойства дали ему широкое применение для производства блоков цилиндров двигателей внутреннего сгорания и дизелей в автомобилестроении, судостроении и тепловозостроении)
  4. Ковкий чугун (отливается как «белый чугун», который подвергают длительному отжигу, в результате выделяется графит имеющий хлопьевидную форму)
  5. Легированный чугун:
    • В зависимости от содержания легирующих элементов подразделяется на: низколегированный чугун (до 2,5% легирующих элементов), среднелегированный чугун (от 2,5 до 10% легирующих элементов), высоколегированный чугун (содержит более 10% легирующих элементов)
    • В зависимости от эксплуатационных свойств легированные чугуны классифицируют на: жаропрочные, жаростойкие, износостойкие, коррозионностойкие, немагнитные, антифрикционные
    • В зависимости от химического состава легированные чугуны классифицируют как: хромовые, никелевые, кремнистые, алюминиевые, марганцовистые, ванадиевые

Стали

Стали, используемые для для производства отливок, классифицируют на:

  1. Конструкционные нелегированные (углеродистые) стали
  2. Конструкционные легированные стали
    • низколегированные стали
    • среднелегированные стали
    • высоколегированные стали со специальными свойствами

Цветные сплавы

Цветные литейные сплавы обычно классифицируют по металлу-основе:

  1. Медные сплавы
  2. Никелевые сплавы
  3. Свинцовые сплавы
  4. Сурьмяные сплавы
  5. Цинковые сплавы
  6. Алюминиевые сплавы
  7. Магниевые сплавы
  8. Титановые сплавы
  9. Литиевые сплавы

Описание

Сплав АК7ч применяется: для изготовления чушек и различных фасонных отливок различными способами литья (в песчаные формы, по выплавляемым моделям, в кокиль, под давлением); отливок деталей металлургического машиностроения (деталей приборов, корпусов помп, карбюраторов, работающих при температурах не выше +200 °С; тонкостенных средненагруженных и свариваемых деталей; отливок деталей трубопроводной арматуры и приводных устройств к ней; отливок высокой и средней нагруженности и повышенной герметичности всеми способами, кроме литья под давлением.

Примечание

Алюминиевый литейный сплав системы Al-Si-Mg. Сплав отличается высокой герметичностью. Сплав является заменителем сплавов марок АЛ2 и АЛ7.
Достоинства: Хорошие коррозионная стойкость, механические свойства и литейные технологические свойства. Удовлетворительная обрабатываемость резанием.
Недостатки: По механической прочности уступает сплаву марки АЛ4.
Термически упрочняемый сплав с удовлетворительными прочностными свойствами. По коррозионной стойкости и технологическим характеристикам сплав близок к сплаву марки АК12.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации