Черните материали се използват широко в машиностроенето поради тяхното превъзходство, набор от механични свойства и по-ниски разходи. И все пак цветните материали също се използват в различни приложения поради специфичните им свойства в сравнение с железните сплави, въпреки общата им висока цена. Желаните механични свойства могат да бъдат получени в тези сплави чрез работно втвърдяване, стареене и др., Но не чрез нормални процеси на топлинна обработка, използвани за черни сплави. Някои от основните цветни материали, представляващи интерес, са алуминий, мед, цинк и магнезий
1. Алуминий
От всички цветни сплави алуминият и неговите сплави са най-важни поради отличните си свойства. Някои от свойствата на чистия алуминий, за които се използва в машиностроенето, са:
1) Отлична топлопроводимост (0,53 кал / см / С)
2) Отлична електрическа проводимост (376 600 / ом / см)
3) Ниска плътност на масата (2,7 g / cm)
4) Ниска точка на топене (658C)
5) Отлична устойчивост на корозия
6) Той е нетоксичен.
7) Той има една от най-високите отражателни способности (85 до 95%) и много ниска емисионност (4 до 5%)
8) Той е много мек и пластичен, в резултат на което има много добри производствени свойства.
Някои от приложенията, при които обикновено се използва чист алуминий, са в електрически проводници, материали за перки на радиатори, климатични устройства, оптични и светлоотражатели и фолио и опаковъчни материали.
Въпреки горепосочените полезни приложения, чистият алуминий не се използва широко поради следните проблеми:
1) Има ниска якост на опън (65 MPa) и твърдост (20 BHN)
2. Много е трудно да се заварява или споява.
Механичните свойства на алуминия могат да бъдат значително подобрени чрез легиране. Основните легиращи елементи са мед, манган, силиций, никел и цинк.
Алуминият и медта образуват химичното съединение CuAl2. Над температура от 548 C той се разтваря напълно в течен алуминий. Когато това се закали и изкуствено отлежава (продължително съхранение при 100 - 150 ° С), се получава втвърдена сплав. CuAl2, който не е състарен, няма време да се утаи от твърдия разтвор на алуминий и мед и по този начин е в нестабилно положение (супер наситено при стайна температура). Процесът на стареене утаява много фини частици CuAl2, което причинява укрепването на сплавта. Този процес се нарича втвърдяване на разтвора.
Другите използвани легиращи елементи са до 7% магнезий, до 1,5% манган, до 13% силиций, до 2% никел, до 5% цинк и до 1,5% желязо. Освен тях, титан, хром и колумбий също могат да се добавят в малки проценти. Съставът на някои типични алуминиеви сплави, използвани при перманентно формоване и леене под налягане, е даден в Таблица 2. 10 с техните приложения. Механичните свойства, които се очакват от тези материали след отливането им с постоянни форми или леене под налягане, са показани в таблица 2.1
2. Мед
Подобно на алуминия, чистата мед също намира широко приложение поради следните свойства
1) Електрическата проводимост на чистата мед е висока (5,8 х 105 / ома / см) в най-чистата си форма. Всяка малка примес драстично намалява проводимостта. Например, 0,1% фосфор намалява проводимостта с 40%.
2) Той има много висока топлопроводимост (0. 92 кал / см / С)
3) Това е тежък метал (специфично тегло 8,93)
4) Може лесно да се съедини чрез спояване
5) Устоява на корозия,
6) Има приятен цвят.
Чистата мед се използва при производството на електрически проводници, шини, трансмисионни кабели, хладилни тръби и тръбопроводи.
Механичните свойства на медта в най-чисто състояние не са много добри. Той е мек и относително слаб. Той може да бъде легиран изгодно за подобряване на механичните свойства. Основните използвани легиращи елементи са цинк, калай, олово и фосфор.
Сплавите на мед и цинк се наричат месингови. Със съдържание на цинк до 39%, медта образува еднофазна (α-фазна) структура. Такива сплави имат висока пластичност. Цветът на сплавта остава червен до съдържание на цинк от 20%, но освен това става жълт. Вторият структурен компонент, наречен β-фаза, се появява между 39 и 46% от цинка. Всъщност межметалното съединение CuZn е отговорно за повишената твърдост. Силата на месинга се увеличава допълнително, когато се добавят малки количества манган и никел.
Сплавите на медта с калай се наричат бронзови. Твърдостта и здравината на бронза се увеличават с увеличаване на съдържанието на калай. Пластичността също намалява с увеличаването на процента на калай над 5. Когато се добави и алуминий (4 до 11%), получената сплав се нарича алуминиев бронз, който има значително по-висока устойчивост на корозия. Бронзите са сравнително скъпи в сравнение с месингите поради наличието на калай, който е скъп метал.
3. Други цветни метали
Цинк
Цинкът се използва главно в машиностроенето поради ниската си температура на топене (419,4 C) и по-висока устойчивост на корозия, която се увеличава с чистотата на цинка. Устойчивостта на корозия се причинява от образуването на защитно оксидно покритие на повърхността. Основните приложения на цинка са при поцинковане за защита на стоманата от корозия, в печатарската промишленост и за леене под налягане.
Недостатъците на цинка са силната анизотропия, проявена при деформирани условия, липса на стабилност на размерите при условия на стареене, намаляване на якостта на удар при по-ниски температури и податливостта на междузърнеста корозия. Не може да се използва за експлоатация при температура над 95 ° C, защото ще доведе до значително намаляване на якостта на опън и твърдостта.
Широкото му използване при отливки е, защото изисква по-ниско налягане, което води до по-висок живот на матрицата в сравнение с други сплави за леене под налягане. Освен това има много добра обработваемост. Покритието, получено чрез изливане на цинк, често е подходящо, за да оправдае всякаква по-нататъшна обработка, с изключение на отстраняването на светкавицата, налична в разделителната равнина.
Магнезий
Поради лекото си тегло и добрата механична якост, магнезиевите сплави се използват при много високи скорости. За същата твърдост магнезиевите сплави изискват само 37. 2% от теглото на стомана C25, като по този начин спестяват тегло. Използваните два основни легиращи елемента са алуминий и цинк. Магнезиевите сплави могат да бъдат отляти с пясък, отляти с постоянни форми или отляти. Свойствата на компонентите от магнезиева сплав, изляти от пясък, са сравними с тези на компонентите за отливка с постоянна отливка или отливка. Леярските сплави обикновено имат високо съдържание на мед, така че да могат да бъдат направени от вторичните метали, за да се намалят разходите. Те се използват за направата на автомобилни колела, калъфи за коляно и др. Колкото по-високо е съдържанието, толкова по-висока е механичната якост на сплавите, обработени с магнезий, като валцувани и ковани компоненти. Магнезиевите сплави могат лесно да бъдат заварени чрез повечето традиционни заваръчни процеси. Много полезно свойство на магнезиевите сплави е тяхната висока обработваемост. Те изискват само около 15% от мощността за обработка в сравнение с нисковъглеродната стомана.
Време за публикуване: декември 18-2020