Цветные металлы используют в технике преимущественно в виде сплавов с другими элементами. В отраслях массового машиностроения наиболее широкое применение получили сплавы на основе меди и алюминия.
Сложная маркировка цветных сплавов вызывает затруднения вследствие ее неоднозначности. Для цветных сплавов используется двойственная маркировка: современная и традиционная. В современной маркировкепо аналогии с маркировкой легированных сталей на первом месте стоит буквенное обозначение сплава (Л — латунь, Бр — бронза, Н — медно-никелевый, АЛ — алюминиевый литейный, АК, Д, АВ или В — алюминиевые деформируемые, Б — баббиты), далее указываются буквенное обозначение легирующего элемента и среднее его процентное содержание. Для обозначения легирующего элемента использована одна (первая) или две буквы его русского названия
Условные обозначения легирующих элементов сплавов цветных металлов представлены в таблице 1.
Таблица 1- Обозначение легирующих элементов в марках сплавов цветных
металлов
| Обозначение легирующего элемента | Наименование легирующего элемента | Обозначение легирующего элемента | Наименование легирующего элемента | Обозначение легирующего элемента | Наименование легирующего элемента |
| А | Алюминий | Мг | Магний | Ср | Серебро |
| Б | Бериллий | Мц | Марганец | Су | Сурьма |
| Ж | Железо | Мш | Мышьяк | Т | Теллур |
| К | Кремний | Н | Никель | Ф | Фосфор |
| Кд | Кадмий | О | Олово | X | Хром |
| М | Медь | С | Свинец | Ц | Цинк |
Алюминий и его сплавы.
По объему производства и потребления алюминий и его сплавы занимают второе место после железа и сплавов на его основе, хотя по содержанию в земной коре алюминий (7,57 %) опережает железо (4,7%)[1].
Традиционная маркировка алюминиевых сплавов включает в себя буквенное обозначение вида сплава (АД – технический алюминий, Д — дюралюмины, В или АВ — высокопрочный, АК — ковкий, АЛ — литейный сплав); порядковый номер сплава и буквенное обозначение состояния поставки (М — мягкий (отожженный), Т — термически обработанный, Н — нагартованный, П — полунагартованный).
Алюминиевые сплавы классифицируют на деформируемые, литейные, неупрочняемые термической обработкой (нагрев таких сплавов не сопровождается твердофазными превращениями), упрочняемые термической обработкой (сплавы с твердофазными превращениями).
Деформируемые алюминиевые сплавы. Важнейшими деформируемыми сплавами, упрочняемыми термической обработкой, являются:
- сплавы на основе системы Al-Cu-Mg с добавками Мn (дюралюмины, маркируемые буквой "Д", после которой стоит цифра, обозначающая условный номер сплава), например, Д1, Д16, ВД17, Д18, Д19, В65 (сплав ВД17 жаропрочный, Д18 и В65 - сплавы для заклепок);
- сплавы на основе системы Al-Mg-Si (авиапи),например, АВ, АД31, АД35;
- ковочные сплавы на основе системы Al-Mg-Si-Cu, например, АК6, АК8, на основе системы Al-Cu-Mg с добавками Fe и Ni, например, АК4-1 (сплав жаропрочный);
- высокопрочные сплавы на основе системы Al-Zn-Mg-Cu, например, В93, В95, В96Ц. К высокопрочным сплавам относится сплав, на основе системы А1-Сu-Li, - ВАД23.
Чистота сплавов по контролируемым примесям (Fe, Si и др.) обозначается буквами: пч (практически чистый), ч (чистый), оч (очень чистый), стоящими после марки сплава, например, АМг5оч.
К неупрочняемым термической обработкой деформируемым сплавам относятся сплавы алюминия с марганцем (магналии) АМц (1,0...1,6 % Mn), с марганцем и медью АМцМ, с магнием и медью АМг2М (1,6 % Mg), АМг5М (5,8 % Mg), с магнием и никелем, АМг2Н и др.
Состояние деформируемых сплавов, отражающее термическое и термомеханическое воздействие, имеет обозначения: М - мягкий, отожженный; Т - закаленный и естественно состаренный; Т1 - закаленный и искусственно состаренный на максимальную прочность; Н - нагартованный (деформация 1...7 %); H1 или НН - усиленно нагартованный; ТН - закаленный, естественно состаренный и нагартованный (нагартовка - упрочнение деформацией). Например, АК6Т1 - обозначение закаленного и искусственно состаренного деформируемого (ковочного) алюминиевого сплава АК6, АМг2Н1 - обозначение усиленно нагартованного деформируемого неупрочняемого термической обработкой сплава АМг2.
В соответствии с новой цифровой системой маркировки алюминиевых сплавов единица, стоящая в начале марки, характеризует основу сплава - алюминий.
Вторая цифра обозначает основной легирующий элемент или группу элементов.
1. Mg-Si, Cu-Mg-Fe-Ni
2. Cu-Li-Cd- Mn, Cu-Mn
3. Mg-Si
4. Cr, Ni, Be
Третья цифра (или вторая и третья) – номер сплава.
Четвертая цифра. Нечетное число или 0 обозначают деформируемый сплав, четное число – литейные сплавы, 7 - проволочный, 9 -металлокерамический.
При такой маркировке алюминий (чистый) обозначается 1010, сплавы Д16 - 1160, Д1 - 1100, АК6 - 1360 и т.п.
Литейные алюминиевые сплавы. Литейными сплавами являются сплавы, на основе систем Al-Si (силумины), например, АК12 (АЛ2), АК7ч (АЛ9), АЛ34; Al-Cu, например, АЛ19, АЛ33; Al-Mg, например, АЛ8, АМг10 (АЛ27).
Алюминиевые литейные сплавы маркируют буквами "АЛ" и цифрой, указывающей условный номер сплава. Выпускают 35 марок литейных алюминиевых сплавов (АЛ), которые по химическому составу можно разделить на несколько групп, например, алюминий с кремнием (АЛ2, АЛ4, АЛ9) или алюминий с магнием (АЛ8, АЛ13, АЛ22 и др.).
ГОСТ 1583-93 предусматривает возможность использования обозначение литейных алюминиевых сплавов буквенно-цифровой маркой с указанием в скобках старой марки, например, АМг5Мц (АЛ24)
Медь и ее сплавы
Наибольшее распространение в различных областях техники из благородных металлов (медь, золото, серебро, платина) находит медь и ее сплавы. Золото, серебро, платина в основном для технических целей применяется в радиотехнической промышленности и приборостроении.
Чистая медь, выпускаемая промышленностью,имеет 11 марок (М00б, М0б, М1б, М1у, М1, М1p, М1ф, М2, М2р, МЗ и М3р) в зависимости от содержания вредных примесей в меди. Суммарное количество примесей в лучшей марке М00б - 0,01%, а в марке М3 - 0,5%. Из-за малой механической прочности чистую медь не используют как конструкционный материал, а применяют ее сплавы с цинком, оловом, алюминием, кремнием, марганцем, свинцом.
Латуни
Латунями называют двойные или многокомпонентные сплавы на основе меди, в которых основным легирующим элементом является цинк.Латуни содержат до 40…45% цинка. Кроме основных компонентов (Cu и Zn) латунь может содержать легирующие элементы (Al, Fe, Pb, Sn и др.) и латуни называют специальнымипо наименованию элементов, например железофосфорномарганцевая латунь и т.п. Содержание легирующих элементов в специальных латунях не превышает 7…9%.
По технологическому признакулатуни, как и все сплавы цветных металлов, подразделяют на литейные и деформируемые.
Литейные латуни (ГОСТ 17711-93) предназначены для изготовления фасонных отливок, их поставляют в виде чушек. Маркировка литейных латуней начинается с буквы Л. После буквенного обозначения основного легирующего элемента цинка и каждого последующего, как в сталях, ставится цифра, указывающая его усредненное содержание в сплаве (содержание меди определяют по разности). Например, сплав ЛЦ40МцЗА содержит 40 % Zn, 3% Мп, 1 % А1, и 56 % Cu (Таблица 12.4).
Деформируемые латуни выпускают (ГОСТ 15527-70) в виде простых латуней, например Л90 (томпак), Л80 (полутомпак), и сложных латуней, например ЛАЖ60-1-1, ЛС63-3 и др. Они используются при производстве изделий различными способами обработки металлов давлением Сплавобозначают начальной буквой Л. Затем следуют первые буквы основных элементов образующих сплавов Первые цифры, следующие за буквами, указывают на процентное содержание меди, последующие цифры указывают на количество легирующих элементов в процентах. Содержание цинка определяют по разности. Например, ЛАЖМц66-6-3-2 — алюминиевожелезомарганцовистая латунь, содержащая 66% меди, 6% алюминия, 3% железа и 2% марганца, остальное составляет цинк. Сплав Л62 содержит 62 % Cu и 38 % Zn; ЛАН59-3-2 содержит 59 % Cu, 3 % А1, 2 % Ni и 36 % Zn (Таблица 12.5).
Бронзы
Бронзами называют сплавы меди с оловом, алюминием, кремнием, марганцем, свинцом, бериллием и др. В зависимости от введенного элемента бронзы называют оловянными, алюминиевыми и т. д. Бронзы обладают высокой стойкостью против коррозии, хорошими литейными, высокими антифрикционными свойствами и обрабатываемостью резанием. Для повышения механических характеристик и придания особых свойств, бронзы легируют. Введение марганцаспособствует повышению коррозионной стойкости, никеля- пластичности, железа - прочности, цинка - улучшению литейных свойств, свинца - улучшению обрабатываемости. Как и латуни бронзы подразделяются на литейные и деформируемые.
Литейные бронзы маркируютбуквами Бр, правее ставят элементы, входящие в сплав и после каждого указывают его процентное содержание, например, сплав БрО3Ц12С5 - литейная бронза, содержащая 3 % Sn, 12 % Zn, 5 % Pb, основа сплава – 80% медь.
Деформируемые бронзы маркируют
Например, марка БрОЦС5-5-5 означает, что бронза содержит олова, свинца и цинка по 5%, остальное - медь (85%). Сплав БрОЦС 4-4-17 - деформируемая бронза, содержащая 4% Sn, 4 % Zn, 17 % Pb, основа сплава – медь (75%);
В явной форме концентрацию меди ни в деформируемых, ни в литейных бронзовых сплавах не указывают.
Медно-никелевые сплавы.
Медно-никелевые сплавы - это сплавы на основе меди, в которых основным легирующим компонентом является никель. По назначению их подразделяют на конструкционные и электротехнические сплавы.
Куниали (медь + никель + алюминий) содержат 6…13%, никеля, 1,5…3% алюминия, остальное - медь. Куниали подвергают термической обработке (закалке и старению). Куниали служат для изготовления деталей повышенной, прочности, пружин и ряда электротехнических изделий.
Мельхиоры (медь + никель и небольшие добавки железа и марганца до 1%) обладают высокой коррозионной стойкостью, в частности в морской воде. Их применяют для изготовления теплообменных аппаратов, штампованных и чеканных изделий.
Копель (медь + никель 43% + марганец 0,5%) — специальный термоэлектродный сплав для изготовления термопар.
Манганин (медь + никель 3% + марганец 12%) — специальный сплав с высоким удельным электросопротивлением, используемый в электротехнике для изготовления электронагревательных элементов.
Константан (медь + никель 40% + марганец 1,5%) имеет такое же назначение, как и манганин.
