3.6. Общие свойства цветных металлов и сплавов

Наиболее применяемыми в строительстве и машиностроении из цветных металлов являются медь, алюминий, олово и титан, а также такие тугоплавкие металлы, как молибден и вольфрам (табл.3.5). По механическим характеристикам цветные металлы, как правило, уступают сталям. Кроме того, они более редки и дороги. Поэтому применяются они там, где нужны особые характеристики. Например, снижение веса конструкций, повышение коррозийной стойкости, электропроводности и пластичности.

Цветные металлы и сплавы широко применяются в электротехнике (провода, контакты), в приборостроении (пайка), в машиностроении (алюминиевые блоки и головки, цилиндры двигателей, алюминиевые корпуса судов), в строительстве (оконные блоки, металлопластиковые трубы), в быту (посуда, бытовая техника).

Таблица 3.5.

Свойства цветных металлов

№	Металл	Плотность γ, кг/ м3	Температура плавления, Tпл, С	Твердость, НВ	Прочность на растяжение, σ в, МПа	Коэффициент электропроводности ρ, мкОм / м
1 2 3 4 5 6 7	Алюминий Медь Титан Цинк Серебро Свинец Олово	2699 8960 4500 7130 10500 11340 7298	660 1083 1665 419 961 327 232	НВ20 НВ35 НВ30 НВ25 НВ4 НВ5	75…180 250…480 600…1000 150…300 10…16 -	0,029 0,018 0,016 0,220 0,120

При относительно невысокой прочностью по сравнению со сталями медные и алюминиевые сплавы обладают высокой электропроводностью и теплопроводностью, хорошими литейными свойствами (алюминий), легкостью пайки (медь). Но эти материалы и изделия из них значительно дороже стальных.

3.7. Алюминиевые сплавы

Алюминий самый распространенный металл в природе; в поверхностном слое земли его даже больше, чем железа. Но промышленно использоваться он стал относительно недавно (с 1845 года).

Алюминий мягкий и пластичный материал, хорошо прокатывается. На воздухе он очень быстро покрывается окисной пленкой, которая надежно защищает поверхность деталей от дальнейшей коррозии, поэтому не требуется каких то дополнительных антикоррозийных мер защиты строительных конструкций. Но эта же пленка существенно мешает при сварке алюминиевых деталей.

Получают алюминий электролизом раствора глинозема Al₂O₃ в расплаве криолита Na₃AlF₆, поэтому он требует для своего производства огромных затрат энергии (прил.6.).

Алюминиевые сплавы обладают высокими литейными свойствами и пластичностью. Поэтому 50% деталей из алюминиевых сплавов изготовляются литьем (головки и блоки цилиндров двигателей, крышки), а 50% - прокаткой (прессованием изготовляют весьма сложные по сечению профили, используемые в изготовлении различных строительных конструкций: двери, окна, ...).

С плавы алюминия из-за своей высокой технологичности, малой плотности, высокой коррозийной стойкости широко используется в авиации, судостроении и автомобилестроении, в строительстве, в быту и других отраслях.

По способу производства сплавы делятся (рис.3.14) на деформируемые (прокаткой, прессованием, штамповкой) и литейные. Первые могут быть неупрочненными термической обработкой и упрочненными. Деформируемые сплавы используются для изготовления листов, профилей и т. п.

Силумины – это сплавы алюминия с кремнием, а иногда и более сложного состава. Силумины (т.е. литейные сплавы) пригодны только для литья, т. к. они достаточно текучи, обладают малой усадкой и не образуют горячих трещин.

По своей прочности они не уступают многим сталям, но значительно легче их и обладают исключительно высокими литейными качествами, широко применяют в машиностроении, для отливки многих деталей, а в автотракторной промышленности – для отливки блоков цилиндров двигателей, поршней, корпусов коробок перемены скоростей и многих других деталей.

Алюминий также широко используется (фольгоизол, фольгорубероид и др.) как теплоизолятор: алюминиевая фольга покрывается защитным битумно-резиновым составом.

В металлопластиковых трубах внутренний слой изготовляется из алюминиевой фольги, которая препятствует диффузии кислорода и снижает коэффициент линейного расширения трубы.

Дуралюмины – сплавы, содержащие, кроме алюминия, медь, магний, кремний и марганец. Они используются для изготовления обшивки самолетов и автобусов.

Алюминий хорошо обрабатывается давлением, механическая обработка резанием затруднена из-за налипания материала на инструмент, сваривается относительно хорошо при использовании некоторых специальных приемов сварки.

Алюминиевые сплавы, как и стальные, подвергаются термообработке: отжиг, закалка, старение.

Для алюминия и сплавов используются сложные виды маркировок: буквенная, буквенно-цифровая (старая) и цифровая (новая). Кроме того, имеется буквенно-цифровая маркировка видов технологической обработки полуфабрикатов и изделий.

При буквенной маркировке последовательно указываются компоненты сплава – АМг, АМц.

При буквенно-цифровой маркировке указываются легирующие элементы и их содержание, а для деформируемых сплавов указывается: А – технический алюминий, Д – дуралюмин, К – ковочный сплав, В – высокопрочный сплав, а цифрами указывается условный номер сплава.