План-конспект урока по ОП.01 Материаловедение "Цветные металлы и сплавы Медь и ее сплавы. Алюминий и его сплавы"

План – конспект урока

по ОП.01  Материаловедение.

Раздел 1. Основы материаловедения

Тема 1.2. Конструкционные материалы

Тема урока: Цветные металлы и сплавы Медь и ее сплавы. Алюминий и его сплавы.

Цель урока: познакомить обучающихся с химико-термической обработкой сплавов.

1. Медь, алюминий, цинк, марганец, титан и другие цветные металлы.

2. Сплавы  на основе меди (латунь, бронза) и алюминия.

1. Цветные металлы и их сплавы обладают различными физико-химическими, механическими и технологическими свойствами, благодаря которым они нашли широкое применение: высокой устойчивостью против коррозии, электро- и теплопроводностью, способностью подвергаться различным видам обработки, в том числе пластически деформироваться (прокатка, волочение, ковка, штамповка).

В группу легких металлов входят алюминий, магний и бериллий. Эта группа металлов имеет низкий удельный вес. На основе алюминия и магния получают сплавы с высокими физико-механическими свойствами.

Бериллиевые бронзы обладают высокой упругостью при высоких температурах, прочностью, коррозионной стойкостью, тепло- и электропроводностью, сопротивлением усталости.

В группу благородных металлов входят золото, серебро и металлы платиновой группы (платина, палладий, иридий, радий, осмий и рутений). К этой группе относится также полублагородная медь. Благородные металлы имеют высокую коррозионную стойкость в обычных условиях, а некоторые из них и в агрессивных средах (кислотах и щелочах). Золото, серебро и платина находят широкое применение в радиоэлектронике и электротехнике, в производстве высокоточных и надежных приборов.

В группу легкоплавких металлов входят цинк, свинец, олово, висмут, таллий, сурьма и др. Эти металлы имеют низкую температуру плавления. Легкоплавкие металлы применяются в различных металлургических процессах, электронной и полупроводниковой промышленности, для изготовления плавких вставок, низкотемпературных припоев и сплавов.

2. Медь и ее характеристика. Медь — мягкий, пластичный металл розовато-красного цвета, обладает низким электрическим сопротивлением и высокой электропроводностью. Температура плавления меди — 1 083 °C, плотность — 8,96 г/см³. Сплавы меди с цинком называются латунями. Практическое применение нашли латуни с массовой долей цинка до 45 %. В латунях могут находиться и другие химические элементы с низкой массовой долей. По сравнению с медью латунь обладает более высокой прочностью, твердостью, упругостью, коррозионной стойкостью, меньшей пластичностью и высокими технологическими свойствами (литейными свойствами, деформируемостью и обрабатываемостью резанием). Простые латуни состоят из меди и цинка, из этих латуней детали получают методом деформирования: прессования, штамповки, ковки, прокатки и волочения. Марки простых латуней: Л96, Л90 (томпак), Л85, Л80 (полутомпак), Л70, Л68, Л63, Л60. Латуни маркируются буквой Л — латунь, после которой стоят цифры, указывающие содержание в ней меди в процентах. Например, Л63 означает, что латунь состоит из 63 % меди и 37 % цинка.

Сложные латуни состоят из меди, цинка, алюминия, железа, марганца, никеля, олова, свинца и других химических элементов. По ГОСТ 15527—2004 выпускаются следующие марки сложных латуней: ЛА77-2 (алюминиевая), ЛАЖ60-1-1 (алюминиево-железистая), ЛАМш59-3-2 (алюминиево-мышьяковистая), ЛАНКМц75-2-2,5-0,5-0,5 (алюминиево-никелево-кремнемарганцевая), ЛЖМц59-1-1 (железомарганцевая). Литейные латуни идут на изготовление фасонных отливок методом литья, отливаются в земляных формах, центробежным литьем, литьем в кокиль и литьем под давлением. Латунные отливки подвергаются механической обработке: точению, фрезерованию, шлифованию и др.

Из сложных латуней делают следующие детали: червячные пары, подшипники и втулки, зубчатые колеса, трубы, арматуру, втулки и сепараторы для подшипников качения, антифрикционные детали, штуцеры гидросистем автомобилей, детали, работающие в морской воде, и др.

Бронзы. Бронзами называются сплавы меди с оловом и другими химическими элементами. По способу переработки различают литейные и деформируемые бронзы, по химическому составу — оловянные и безоловянные.

Оловянные бронзы (ГОСТ 613—79) выпускаются в виде чушек следующих марок: БрОЗЦ12С5, БрОЗЦТС5Н1, БрО4Ц4С17, БрО5Ц5С5, БрО5С25, БрОбЦбСЗ, БрО8Ц4, БрОЮФО,, БрОЮЦ2, БрОЮСЮ, БрО4Ц7С5.

Безоловянные бронзы (ГОСТ 493—79) выпускаются в виде чушек для последующего литья следующих марок: БрА9Мц2Л, БрА10Мц2Л, БрАЭЖЗЛ, БрА10ЖЗМц2, БрА10Ж4Н4Л, БрАПЖбНб, БрА9Ж4Н4Мц1, БрСЗО, БрА71Мц15ЖЗН2Ц2, БрСуЗНЦЗС20Ф.

Алюминий и его характеристика. Алюминий — металл серебристо-белого цвета, легкий, мягкий, пластичный. Плотность алюминия составляет 2,7 г/см3, твердость — 20 НВ, предел прочности при растяжении — 60...90 МПа (6...9 кгс/мм2) Высокая деформируемость позволяет обрабатывать алюминий штамповкой, ковкой, прокаткой, прессованием и волочением. Детали из алюминия хорошо свариваются в среде инертных газов. Алюминий устойчив против коррозии на воздухе и в воде.

Алюминий первичный. По ГОСТ 11069—2001 в зависимости от химической чистоты выпускается первичный алюминий трех групп: особой чистоты (А999), высокой чистоты (А995, А99, А97, А95), технической чистоты (А85, А8, А7, А7Е, Аб, А5, А5Е, АО). В маркировке первичного алюминия цифры соответствуют массовой доле чистого алюминия. Например, марка алюминия А999 означает, что массовая доля чистого алюминия составляет 99,999 %, примесей — не более 0,001 %.

По химическому составу в зависимости от легирующих элементов выпускают три группы алюминиевых сплавов: силумин сплав алюминия с кремнием; дюралюминий — сплав алюминия с медью, марганцем и магнием; сплав алюминия с магнием. В зависимости от технологических свойств алюминиевые сплавы подразделяются на литейные и деформируемые. Деформируемые сплавы составляют до 80 % общего объема производства алюминиевых сплавов.

Литейные алюминиевые сплавы. По ГОСТ 2685—75 литейные алюминиевые сплавы выпускаются следующих групп и марок:

■     сплавы на основе системы алюминий — кремний — АЛ2, АЛ4, АЛ4-1, АЛ-9, АЛ9-1, АЛ34 (ВАЛ5), АК9 (АЛ4В), АК7 (АЛ9В);

■     сплавы на основе системы алюминий — кремний — медь — АЛЗ, АЛ5, АЛ5-1, АЛ6, АЛ32 и др.;

■     сплавы на основе системы алюминий — медь — АЛ7, АЛ 19, АЛЗЗ.

Литейные алюминиевые сплавы применяются для литья деталей, работающих в морской воде, деталей, работающих при повышенной температуре, посуды для пищевых продуктов и различных емкостей.

Разновидностью деформируемых алюминиевых сплавов являются силумины, которые иногда также применяются в качестве литейных сплавов. Сплавы в чушках используются для подшихтовки при выплавке деформируемых сплавов, сплавы в слитках — для обработки давлением и в виде готовых изделий, полученных обработкой давлением в горячем и холодном состоянии: прутки, фасонные профили, трубы, листы, ленты, полосы, поковки, штамповки и проволока.

Дюралюминий (АДЗ1, АДЗЗ, АД35, АВ, Д1, Д16, В65, Д18, В95) — это наиболее распространенный представитель деформируемых алюминиевых сплавов, упрочняемых термической обработкой. Дюралюминий содержит примерно 4 % меди, 1 % магния, 1 % марганца и, кроме того, железо и кремний.

Вопросы для закрепления:

1. Перечислите цветные металлы?

2. Назовите сплавы на основе меди?