Алюминий и его сплавы. Алюминий - серебристо-белый пластич­ный металл

Алюминий - серебристо-белый пластич­ный металл. В воздушной среде он быстро покрывается окисной пленкой, которая надежно защищает его от коррозии.

Алюми­ний химически стоек против воздействия азотной и органичес­ких кислот, но разрушается щелочами, а также соляной и серной кислотами. Важнейшее свойство алюминия — небольшая плот­ность (2,7 г/см³), т. е. он в три раза легче железа. Температура плавления 660 °С, теплоемкость 0,222 кал/г, теплопроводность при 20 °С 0,52 кал/(см·с·°С), удельное электрическое сопротивле­ние при 0 °С 0,286 Ом/(мм² · м). Механические свойства алюминия невысоки: сопротивление на разрыв 50-90 МПа (5-9 кгс/мм²), от­носительное удлинение 25-45 %, твердость 13-28 НВ.

Высокая пластичность достигается отжигом при температурах 350-410 °С, что позволяет прокатывать его в очень тонкие листы (фольга имеет толщину до 0,003 мм). Алюминий хорошо сваривается, однако трудно обрабатывается ре­занием, имеет большую линейную усадку — 1,8 %. Для повышения прочности в алюминий вводят кремний, марганец, медь и другие компоненты. Кристаллическая решетка алюминия — куб с цен­трированными гранями, а = 0,404 Н · м (4,04 Ǻ).

Значительные природные запасы алюминия, его небольшая плот­ность, высокие антикоррозионные свойства, хорошая электропроводность способствовали широкому распространению этого метал­ла в различных отраслях техники: самолето- и машино­строения, строительства зданий, линий электропередач, подвиж­ного состава железных дорог. В металлургии алюминий служит для получения чистых и редких металлов, а также для раскисле­ния стали. Из него изготовляют различные емкости и арматуру для химической промышленности. В пищевой промышленнос­ти применяют упаковочную фольгу, алюминиевая посуда. Алюминий хорошо подвер­гается различным тонким покрытиям и окраске, поэтому его ис­пользуют как декоративный материал.

Исходным материалом для получения алюминиевых сплавов является первичный алюминий (иногда с добавками вторичного — металлолома). Первичный алюминий нормируется ГОСТ 11069-74. Этот стандарт распространяется на алюминий, изготовляемый в форме чушек, слитков, катанки и ленты. В зависимости от химического состава первичный алюминий подразделяют на алюминий особой, высокой и технической чистоты его марки:

- особой чистоты — А999;

- высокой чистоты — А995, А99, А97, А95;

- технической чистоты — А85, А8, А7, А7Е, А6,А5, А5Е, А0.

Алюминиевые сплавы подразделяют на литейные и деформиру­емые. Литейные алюминиевые сплавы в чушках (рафинированные и нерафинированные) предназначены для изготовления фасонного литья и подшихтовки. Они нормируются ГОСТ 1583-93. Стан­дарт предусматривает химический состав сплавов, технические тре­бования к ним, правила приемки, методы испытаний, маркировки, упаковки, транспортирования, хранения и определения газовой по­ристости. Для получения определенных механических свойств стан­дарт рекомендует режимы термической обработки

Алюминий и алюминиевые деформируемые сплавы (ГОСТ 4784—97). Предназначены для изготовления полуфабрика­тов (листов, лент, полос, плит, профилей, панелей, прутков, труб, проволоки, штамповок и поковок) методом горячей и холодной деформации.

Стандартом предусмотрены:

- марки алюминия: Ад000 (А1 99,8; 1080А); АДОО, 1010 (А1 99,7; 1070А); АД00Е, 1010Е (ЕА1 99,7; 1370); (А1 99,6; 1060); АД0, 1011 (А198.5; 1050А); АД0Е, 1011E (Eal 99,5; 1350); АД1, 1013 (А1 99,3); АД, 1013 (А1 99,0, 1200) АД1пл (буква Е — сплав с га­рантированными электрическими характеристиками);

- марки алюминиевых сплавов системы алюминий—медь—маг­ний и алюминий—медь—марганец: Д1, 1110 (AlCu4Mgl, 2017);

Д16, 1160 (AlCuMgl, 2024); Д16ч (212ч); В65; 1165; Д18, 1180 (AlCu2,5Mg, 2117); Д19; 1190; Д19ч; АК4; 1140; АК4-1; 1141; АК4-1ч; 2618; 1201 (AlCuMn, 2219); АК6, 1360, АК8, 1380 (AlCu4SiMg, 2014); 1105;

- марки алюминиевых сплавов системы алюминий—марганец: ММ, 1403, (AlMnMg0,5; 3005), АМц, 1400 (AlMnCu, A1 3003; АмцС, 1401; Д12, 152 (AlMnlMgl, 3004);

- марки алюминиевых сплавов системы алюминий—магнии: АМг0,5, 1505; AMrl, 1510 (AlMgl, 5005); АМг1,5 (А1Мп1,5, 5050); АМг2, 1520 (AlMg2, 5251); АМг2,5 (А1Мп2,5, 5052); Амг3, 1530 (АШп3, 5754); АМг3,5 (AlMg3,5, 5154); АМг4,0, 1540 (AlMg4, 5086); АМг4,5 (AlMg4,5, 5083); (AlMg5Cr, 5056); АМг5, 1550; АМг6, 1560;

- марки алюминиевых сплавов системы алюминий—магний-кремний: АД31, 1310 (AlMgOJSi, 6063); АД31Е, 1310Е (E-AlMgSi, 6101); АД33, 1330 (AlMglSiCu, 6061); АД35, 1350 (AlSilMgMn, 6082); АВ, 1340; (6151) (буква Е применяется для алюминиевого сплава с электрическими характеристиками);

- марки алюминиевых сплавов системы алюминий—цинк—маг­ний: 1915 (AlZn4,5Mgl,5Mn, 7005); 1925 (AlZnMgl,5Mn); В95оч; В95пч; В95, 1950 (AlZn5,5MgCu, 7075); (7175); В93пч; В95-1;В95-2; АЦпл;

- марки алюминиевых сплавов, предназначенных для изготовле­ния проволоки при холодной высадке: ДШ, 1117, Д16П, 1167, Д19П, 1197, АМг5П, 1557, В95П, 1957;

- марки алюминиевых сплавов, предназначенных для изготовле­ния сварочной проволоки: СвА99, СвА97, СвА95Т, СвА5, СвАМц, СвАМгЗ, СвАМг5, Св1557, Св1577пч, СвАМгб, СвАМгбЗ, СвАМг61, СвАК5, СвАКЮ, Св1201.

Алюминиевые антифрикционные сплавы (ГОСТ 14113-78). Применяют для изготовления монометаллических и биметалли­ческих подшипников методом литья, а также монометаллических и биметаллических лент и полос путем прокатки с последующей штамповкой из них вкладышей. В зависимости от химического состава стандартом предусмотрены марки сплавов с указанием назначения каждого сплава:

АОЗ-7, А09-2 — отливки монометаллических вкладышей и втулок;

АОб-1, А09-1, АО20-1 — биметаллические ленты и вкладыши; толщина антифрикционного слоя 1 мм;

А012-1 — для получения биметаллической ленты со сталью методом прокатки;

АН2,5 — отливки вкладышей, монометаллические и биметал­лические ленты; толщина антифрикционного слоя менее 0,5 мм;

ACM, AMCT — биметаллические ленты и вкладыши; толщина антифрикционного слоя менее 0,5 мм;

АМК — для получения биметаллической ленты со сталью ме­тодом прокатки с последующей штамповкой вкладышей с толщиной антифрикционного слоя менее 1мм.

Стандартом определены условия работы изделий, изготовлен­ных из сплавов этих марок: нагрузка от 19,5 до 39,2 МН/м² (200-400 кгс/см²), скорость скольжения от 10 до 20 м/с, темпера­тура от 100 до 120 °С, твердость от 200 до 320 НВ.

Цинк и его сплавы

Цинк — металл светло-серо-голубоватого цвета, хрупкий при комнатной температуре и при 200 °С, при нагреве до 100-150 °С становится пластичным. В соответствии с ГОСТ 3640-94 цинк изготовляют и поставляют в виде чушек и блоков массой до 25 кг. Стандарт устанавливает марки цинка и области их применения. Кроме того, на тару или ярлык наносят полосы различного цвета, зависящие от марки цинка:

В промышленности широко применяют цинковые сплавы: ла­туни, цинковые бронзы, сплавы для покрытия стальных изделий, изготовления гальванических элементов, типографские и др.

Цинковые сплавы в чушках для литья под давлением нормиру­ются ГОСТ 19424 - 74. Эти сплавы используют в автомобиле- и при­боростроении и других отраслях промышленности. Стандартом установлены марки сплавов, их химический состав, определены из­готовляемые из них изделия:

ЦАМ4-10 — особо ответственные детали; маркировка — чер­ная полоса;

ЦАМ4-1 — ответственные детали; маркировка — зеленая по­лоса;

ЦАМ4-1в — неответственные детали; маркировка — черная и красная полосы;

ЦА4о — ответственные детали с устойчивыми размерами; мар­кировка — красная полоса;

ЦА4 — неответственные детали с устойчивыми размерами; мар­кировка — две красные полосы;

ZnA14A, ZnA14CulA, ZnA14Cu3A, ZnA14Cu3 — для деталей авто­мобильной, электротехнической и машиностроительной промыш­ленности.

Цинковые антифрикционные сплавы, предназначенные для про­изводства монометаллических и биметаллических изделий, а так­же полуфабрикатов методами литья и обработки давлением, нор­мируются ГОСТ 21437-95. Механические свойства сплавов зависят от их химического состава: предел прочности σ_в= 250 ÷ 350 МПа (25-35 кгс/мм²), относительное удлинение δ = 0,4 ÷ 10 %, твердость 85-100 НВ. Стандарт устанавливает марки этих сплавов, области их применения и условия работы:

ЦАМ9-1.5Л — отливка монометаллических вкладышей, вту­лок и ползунов; допустимые нагрузка 10 МПа (100 кгс/см²), ско­рость скольжения 8 м/с, температура 80 °С; если биметаллические детали получают методом литья при наличии металлического кар­каса, то нагрузка, скорость скольжения и температура могут быть увеличены до 20 МПа (200 кгс/см²), 10 м/с и 100 °С соответст­венно;

ЦАМ9-1,5 — получение биметаллической ленты (сплав цинка со сталью и дюралюминием) методом прокатки для изготовления вкладышей путем штамповки; допустимые нагрузка до 25 МПа (250 кгс/см²), скорость скольжения до 15 м/с, температура 100 °С;

ЦАМ10-5Л — отливка подшипников и втулок; допустимые нагрузка 10 МПа (100 кгс/см²), скорость скольжения 8 м/с, темпе­ратура 80 °С;

ЦАМ10-5 — прокатка полос для направляющих скольжения металлорежущих станков и других изделий; рабочие нагрузка до 20 МПа (200 кгс/см²), скорость скольжения до 8 м/с, температу­ра 80 °С.