ТЕМА: ЦВЕНЫЕ МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ

ТЕМА: ЧУГУН

Чугун представляет собой сплав железа с углеродом. Содержа­ние последнего в чугуне может изменяться в пределах 2,0...6,7 %. Кроме углерода в нем присутствуют кремний, марганец, сера и фосфор, причем серы и фосфора в чугуне больше, чем в стали.

Классификация чугуна. Чугун классифицируют по следующим признакам:

• химическому составу: легированный; нелегированный;

• прочности: обычной прочности; высокопрочный;

• структуре:

белый чугун — очень твердый материал, плохо поддающийся механической обработке и сварке. Вследствие этого применяется в основном для получения ковкого чугуна (посредством нагрева­ния до температуры 800... 850 °С и длительной выдержки);

серый чугун - мягок, хорошо обрабатывается режущим инст­рументом, имеет температуру плавления в пределах 1100... 1250 С в зависимости от содержания углерода. Чем больше углерода, тем ниже температура плавления чугуна и выше его жидкотекучесть. Хорошо сваривается;

ковкий чугун - нагревание до температуры выше 900 С приво­дит к значительному ухудшению ковкости и свариваемости. После сварки требуется термообработка для восстановления структуры

материала.

Влияние химических элементов на свойства чугуна. В зависимо­сти от содержания тех или иных легирующих элементов чугун приобретает определенные свойства.

Углерод — повышение его содержания в чугуне приводит к ухуд­шению свариваемости, порообразованию и снижению темпера­туры плавления.

Кремний — затрудняет процесс сварки вследствие образования

тугоплавких оксидов.

Марганец - при содержании свыше 1,5 % ухудшает сваривае­мость чугуна.

Магний — повышает прочность чугуна.

Хром — повышает кислотостойкость чугуна.

Молибден — способствует улучшению механических свойств при динамических нагрузках.

Сера - вредная примесь; снижает прочность и способствует образованию горячих трещин при сварке. Ее содержание не долж­но превышать 0,15 %.

Фосфор — повышает жидкотекучесть и свариваемость чугуна, но в то же время приводит к возрастанию хрупкости и твердости. Его содержание не должно превышать 0,3 %.

Условные обозначения чугуна. Согласно ГОСТ 1412-85 серый чугун обозначают двумя заглавными буквами СЧ и через дефис проставляют два числа, первое из которых представляет собой значение предела прочности чугуна, в десятках МПа, при растя­жении, а второе — при изгибе.

Пример. СЧ-15-32 - серый чугун с пределом прочности при растяжении 150 МПа (15 кгс/мм²) и пределом прочности при из­гибе 320 МПа (32 кгс/мм²).

Ковкий чугун обозначают заглавными буквами КЧ и через де­фис проставляют два числа, первое из которых — значение пре­дела прочности при растяжении, в десятках МПа, а второе — относительное удлинение, выраженное в процентах.

Пример КЧ-35-10 — ковкий чугун с пределом прочности при растяжении 350 МПа (35 кгс/мм²) и относительным удлине­нием 10

 

ТЕМА: ЦВЕНЫЕ МЕТАЛЛЫИ СПЛАВЫ

Среди цветных металлов наиболее широкое применение для изготовления сварных конструкций находят медь и алюминий, а также их сплавы.

Медь и ее сплавы

Медь (Си) — металл красного (на поверхности излома — розо­вого) цвета, ковкий и мягкий. Обладает высокой тепло- и элект­ропроводностью. В меди могут присутствовать различные приме­си: висмут, сурьма, мышьяк, железо, никель, свинец и др. Если суммарное содержание примесей в меди менее 1 %, то она счита­ется технически чистой.

Бронза — сплав меди с оловом, алюминием, марганцем, крем­нием и другими элементами. Кроме того, в бронзах в небольшом количестве содержатся цинк и свинец.

По химическому составу бронзы подразделяют на оло­вянные и безоловянные, по технологическим свойствам — на деформируемые, подлежащие механической обработке, и ли­тейные, предназначенные для литьевых конструкций.

Оловянные бронзы содержат 3... 14 % олова, а также фосфор, цинк, никель и другие элементы.

К безоловянным относятся алюминиевые (содержат до 10 % алюминия) и кремнистые бронзы (в качестве основных легирую­щих компонентов применяют кремний и марганец с добавлением железа, никеля и других элементов).

Латунь — сплав меди с цинком золотисто-желтого цвета. Со­держание цинка в латуни колеблется в пределах 20...55 %. Кроме цинка в состав некоторых марок латуней могут входить свинец, олово, алюминий, марганец и железо. Латуни подразделяют на две группы: деформируемые и литейные.

Условные обозначения меди и ее сплавов регламентированы государственными стандартами.

Марки меди согласно ГОСТ 859 — 2001 обозначают заглавной буквой М, цифрой, указывающей степень чистоты, и малой бук­вой, определяющей вид обработки (табл. 4.3).

Марки деформируемых бронз согласно ГОСТ 5017 —74 и ГОСТ 18175 — 78 включают в себя буквы Бр, за которыми следуют бук­вы, соответствующие названию легирующих элементов (табл. 4.4), и ряд чисел через дефис, указывающих содержание этих элемен­тов в процентном выражении.

Пример. БрАЖМцЮ-3-1,5 — бронза, содержащая кроме меди 10 % алюминия, 3 % железа и 1,5 % марганца.

Литейные бронзы согласно ГОСТ 439 — 79 и ГОСТ 613 — 79 марки­руют несколько иначе: цифру, указывающую содержание элемента, проставляют непосредственно после соответствующей буквы в марке. В конце некоторых марок литейных бронз ставят букву Л.

Пример. БрА10ЖЗМц1,5 — химический состав бронзы ана­логичен приведенному в предыдущем примере.

Марки деформируемых латуней в соответствии с ГОСТ 15527 — 70 включают в себя заглавную букву Л, за которой следуют обозна­ченные заглавными буквами названия легирующих элементов (кро­ме цинка) и ряд цифр через дефис. Первая цифра означает содер­жание меди, последующие — содержание легирующих элементов в процентах (остальное — содержание цинка).

Таблица

Марки и соответствующие характеристики меди

 

Марка	Степень чистоты, %	Вид обработки
МВЧк МООк МОк М1к	99,993 99,99 99,95 99,5	Катодная
МООб МОб М1б	99,99 99,97 99,95	Бескислородная
М1у М1	99,9 99,9	Катодная переплавка
М1р М1ф М2р МЗр	99,9 99,9 99,7 99,5	Раскисление
М2 МЗ	99,7 99,5	Огневое рафинирование

Таблица

Условные обозначения легирующих элементов в медных сплавах

 

Буква	Элемент	Буква	Элемент	Буква	Элемент
А	Алюминий	Мш	Мышьяк	Ф	Фосфор
Б	Бериллий	Н	Никель	X	Хром
Ж	Железо	О	Олово	ц	Цинк
К	Кремний	С	Свинец	Рз	Редкозе-
Кд	Кадмий	Ср	Серебро		мельные
Мг	Магний	Су	Сурьма		элементы
Мц	Марганец	т	Титан

 

 

Алюминий и его сплавы

Алюминий (А1) — серебристо-белый металл, легкий, пластич­ный, с высокой электропроводностью.

Алюминиевые сплавы, легированные марганцем, магнием, крем­нием, никелем, хромом и другими элементами, широко приме­няют в сварных металлоконструкциях.

Алюминиевые сплавы можно разбить на две группы: деформиру­емые и литейные. Деформируемые, в свою очередь, подразделяют на не упрочняемые (сплавы алюминия с магнием и марганцем) и упрочняемые термообработкой (дюралюминий).

Литейные сплавы, называемые силуминами, являются соеди­нениями алюминия с кремнием (4... 13 %).

Условные обозначения алюминия и его сплавов не стандарти­зированы.

Технически чистый алюминий представлен марками АД00, АД0, АД1 и АД, которым соответствует содержание примесей до 0,3; 0,5; 0,7 и 1,2%.

Деформируемые алюминиевые сплавы выпускают в соответствии с ГОСТ 4784—97. Их маркировка не упорядочена. Например, тер­мически не упрочняемые сплавы обозначают буквами АМц и АМг (АМц, АМг4), а термически упрочняемые сплавы имеют обозна­чения АД31, 1915, 1201. В марках жаропрочных алюминиевых спла­вов используются буквы АК (АК6, АК8).

Литейные алюминиевые сплавы маркируют заглавными буква­ми АЛ с последующей цифрой, указывающей номер марки.

Контрольные вопросы

1. Какие типы стали лучше соединяются газовой сваркой?

2. Что представляет собой сталь?

3. Какие материалы служат сырьем для производства стали?

4. Назовите известные вам способы получения стали. Какой из них является наиболее совершенным?

5. Какой процесс носит название раскисления?

6.По каким признакам классифицируют сталь?

7.В чем состоит отличие легированных сталей от углеродистых?

8.Какие свойства характеризует понятие предела прочности стали?

9.Перечислите технологические свойства стали.

 

10.Что означает понятие свариваемости металла?

11.К чему приводит повышенное содержание углерода в стали?

12.Какие элементы повышают коррозионную стойкость стали?

13.Какие элементы в стали считаются вредными?

14.Какая марка углеродистой стали обыкновенного качества приме­няется в сварных конструкциях?

15.Какой легирующий элемент в стали обозначается буквой Г?

16.Что представляет собой чугун?

17.Какой чугун хорошо сваривается?

18.Как влияет кремний на свариваемость чугуна?

19.Приведите пример условного обозначения серого чугуна.

20.Какие цветные металлы свариваются газовой сваркой?

21.Какие химические элементы входят в состав бронзы и латуни?

22.Алюминиевые сплавы какого химического состава широко приме­няют в сварных металлоконструкциях