Презентация продолжение presents lec 56 KMSGT

Лекція № 5, 6 Кольорові сплави в с/г техніц і 5. Перспективи використання титанових і магнієвих сплавів. 6. Характеристика й призначення бабітів.

5. Перспективи використання титанових і магнієвих сплавів.

Титан та його сплави

Характеристика титана. Титан відносять до легких металів: при кімнатній температурі його густина дорівнює 4, 5 г/см 3. Температура плавлення становить 1668 о С. При температурах нижче 882, 5 о С титан має гексагональну щільноупаковану решітку. Ця поліморфна модифікація позначається як α -Ti. Титан з ОЦК решіткою, який існує при температурах вище 882, 5 о С, позначається як β -Ti. Титан займає четверте місце після алюмінію, заліза і магнію за розповсюдженістю в земній корі, де його міститься біля 0, 6%. В той же час промисловий спосіб добуття титану розроблено лише в 40 -х роках 20 -го сторіччя.

При високих температурах, особливо у рідкому стані, титан хімічно дуже активний при взаємодії із всіма компонентами повітря та з більшістю вогнетривів, що приводить до певних труднощів при плавленні та гарячій обробці. Внаслідок утворення захисної плівки з рутилу (Ti. O 2 ) титан має дуже високу корозійну стійкість в повітряному середовищі, морській воді та багатьох агресивних середовищах. Теплопровідність титана в чотири рази менша , ніж у заліза. За питомою міцністю в інтервалах температур 300. . . 600 о С титан не має собі рівних, при температурах нижче 300 о С сплави титана поступаються лише алюмінієвим сплавам, а при температурах вище 600 о — сплавам на основі заліза і нікелю.

Використання титана та його сплавів • Титан широко використується в ракетно-космічній та авіаційній техніці, в суднобудуванні і транспортному машинобудуванні, де особливо важливу роль грають мала густина в поєднанні з високою міцністю та опором корозії. • Через пластичність і в’язкість при низьких температурах титанові сплави використовують в холодильній та криогенній техніці. • Висока корозійна стійкість в різних середовищах робить сплави титана перспективними для використання в харчовій промисловості. Деякі харчові продукти можуть псуватися від контакту зі сталлю, тоді як титан не надає їм стороннього запаху, кольору й смаку.

• Через низьку теплопровідність використання титана є перспективним при створенні композиційних титанових матеріалів для деталей двигунів (тікади) • Титан використують в медицині через високу стійкість в тканинах організму людини. Титан не вітторгається кістковою та м’язовою тканинами і легко обростає ними. За своєю біологічною інертністю титан перевершує всі відомі корозійностійкі сталі і сплави.

Хімічний склад і механічні властивості титанових сплавів у відпаленому стані Марка сплаву Al V Mo Інші в , МПа , % α — сплави ВТ 1 -00 — — 300 -450 25 ВТ 1 -0 — — 400 -550 20 ВТ 5 4, 3 -6, 2 — — — 750 -900 10 ВТ 5 -1 4, 0 -6, 0 — — 2, 0 -3, 0 Sn 800 -1000 10 Псевдо α — сплави ОТ 4 -1 1, 0 -2, 5 — — 0, 7 -2, 0 Mn 600 -750 15 ВТ 20 5, 5 -7, 0 0, 8 -2, 5 0, 5 -2, 0 1, 5 -2, 0 Zr 900 -1100 8 ( α + β ) — сплави ВТ 6 5, 3 -6, 8 3, 5 -5, 3 — — 920 -1070 10 ВТ 9 5, 8 -7, 0 — 2, 8 -3, 8 0, 8 -2, 0 Zr; 0, 2 -0, 35 Fe 1050 -1250 6 ВТ 22 4, 5 -5, 9 4, 0 -5, 5 0, 5 -2, 0 Cr; 0, 5 -1, 5 Fe 1100 —

Маркировка титанових сплавів Титанові сплави маркирують літерами “ВТ” чи “ОТ”, за якими йде число, що позначає умовний номер сплаву : ВТ 6 – титановий сплав номер 6.

Магній та його сплави

Характеристика магнію Магній відносять до дуже легких металів: при кімнатній температурі його густина дорівнює 1, 74 г/см 3 , тобто у півтора рази менша, ніж у алюмінію. Магній має ГЩУ решітку і плавиться при температурі 650 о С. Нижче 450 о С оксидна плівка на магнії має захисні властивості, а при більш високих температурах вона стає дірчастою й легко пропускає кисень до поверхні металу. Магній — хімічно активний метал, що легко окислюється на повітрі, а при температурах вище 623 о С запалюється. В той же час вологий магнієвий пил запалюється при 360 о С. Тому для запобігання займання відливок перед завантаженням у піч для термічної обробки їх треба очищати від магнієвого пилу, заусенців та стружки.

Домішки в магнії Присутні домішки Fe, Si, Ni s Cu значно знижують його корозійну стійкість. Механічні властивості магнію Магній має невисокі механічні властивості: σВ = 110 -120 МПа, σт = 20 -30 МПа, δ =6 -8%

Використання магнієвих сплавів Магній використують виключно для виробництва сплавів. Незважаючи на те, що міцність магнієвих сплавів нижча, ніж алюмінієвих, через нижчу густину питома міцність може бути вищою. Тому при однаковій масі конструкція з магнієвого сплава може бути міцнішою, ніж з алюмінієвого сплава. Це зумовлює основну галузь використання магнієвих сплавів — аерокосмічна промисловість. В сільськогосподарсьому машинобудуванні та автомобільній промисловості ці сплави використують при виготовленні виливків блоків циліндрів, деяких корпусних деталей, а також для ненавантажених корпусів різних вузлів та пристроїв. Важлива позитивна якість магнієвих сплавів — добра оброблюваність різанням. Деякі сплави мають добрі демпфуючі властивості, через що можна значно знижувати рівень вібрації та шумів.

Легуючі елементи в магнієвих сплавах Основними легуючими елементами в магнієвих сплавах є алюміній, марганець, цинк, цирконій та деякі інші метали, які в значних кількостях можуть розчинятися в магнії, що призводить до значного твердорозчинного зміцнення. Додаткове легування сплавів магнію марганцем (крім основних легуючих елементів — алюмінію і цинку ) підвищує корозійну стійкість. Церій та цирконій значно здрібнюють зерно в магнієвих сплавах. Крім того, церій, неодим і скандій вводять у сплави на основі магнію для підвищення жароміцності до температур 250. . . 300 о С.

Групи сплавів магнію магнієві сплави Деформівні МА 5 Ливарні МЛ 5 не зміцнюються термічною обробкою

Маркировка магнієвих сплавів • Деформівні : “МА” + номер МА 8 – магнієвий деформівний сплав номер 8 • Ливарні : “МЛ” + номер МЛ 6 – магнієвий ливарний сплав номер

Деформівні магнієві сплави Ці сплави відповідно до ДСТУ розроблені на базі систем : • Mg-Mn, • Mg-Al-Zn, • Mg-Zn-Zr, • Mg-РЗМ (рідкоземельний метал), • Mg-Li.

6. Характеристика й призначення бабітів.

Характеристика олова і свинцю Олово і свинець мають низькі температури плавлення (відповідно 232 і 327 о С) й малу міцність (відповідно 20 і 18 МПа), але високу пластичність (відносне видовження становить відповідно 40 та 50%) і велику густину (відповідно 7, 3 та 11, 4 г/см 3 ). Свинець має ГЦК решітку, а олово — це поліморфний метал, у якого при температурах вище +13 о С термодінамічно стабільним є біле β -олово з тетрагональною решіткою і металевим типом зв’язку. При температурах нижче +13 о С стабільним стає сіре олово α з решіткою алмазу й ковалентним типом зв’язку. Біле олово пластичне, а сіре — крихке.

Використання • Технічне олово використовують для лудіння металів й виготовлення фольги, а свинець — для футерування електролітних ванн і сірчанокислих камер, виготовлення фольги і кабельних оболонок. Їх неможна зміцнити холодною деформацією, тому що при кімнатній температурі ці легкоплавкі сплави рекристалізуються. • Сплави олова і свинцю з іншими елементами використують як легкоплавкі припої та антифрикційні матеріали.

Характеристика бабітів Антифрикційні сплави на основі свинцю та олова називають бабітами. Їх структура складається з двох основних складових частин: більш м’яка і пластична частина структури, яка становить основу сплаву, забезпечує прироблюваність підшипника до шійки вала, а включення більш твердої складової частини знижують коефіцієнт тертя. Під час роботи вал спрацьовує м’яку основу і починає спиратися на тверді включення, які виступають, а западини, що утворилися між включеннями, утримують мастило.

Олов ’ яні бабіти ( Б 88, Б 83) Широке використання має бабіт Б 83 на олов’яній основі (олов’яній бабіт). Його структура складається з м’якої і в’язкої основи, що являє собою твердий розчин сурми в олові, і твердих включень фази β (твердого розчину на базі Sn. Sb) і Cu 6 Sn 5. Вкладиші з бабіту Б 83 дуже добре прироблюються до валу і можуть працювати при великих швидкостях, через що їх використують у вузлах тертя двигунів внутрішнього згоряння, турбокомпресорів і потужних електродвигунів, які працюють при високих швидкостях ковзання деталей і робочій температурі до 120 о С. Недолік цього бабіту – високий вміст гостро дефіцитного олова. Бабіт Б 88 використовують для підшипників швидкісних двигунів.

Свинцеві бабіти Найбільш доступними підшипниковими сплавами є малоолов’яні бабіти на свинцевій основі (свинцеві бабіти), типовим представником яких є бабіт Б 16 , що використують на менших швидкостях, ніж Б 83. Структура цього сплава складається з м’якої евтектики α + β ( α — твердий розчин на основі свинцю) з твердими включеннями сполук Cu 6 Sn 5 і β. Використовують для підшипників машин важкого машинобудування.

Кальцієві бабіти (БК 2) використують для заливання вкладишів підшипників дизельних двигунів . Структура цих бабітів складається з пластичної основи — α -твердого розчину на основі свинцю (натрій та олово входять до складу α -розчину) і твердих включень Pb 3 Ca. Позитивна якість цих бабітів — відсутність або дуже мала кількість дефіцитного олова (~2%). Сурмяністі бабіти (БС 6) використують для заливання вкладишів підшипників автотракторних двигунів . Структура цих бабітів складається з пластичної основи — α -твердого розчину на основі свинцю) і твердих включень Pb 2 Sb. Позитивна якість цих бабітів — дуже мала кількість дефіцитного олова (~6%).

Хімічний склад бабітів і максимальні значення питомого тиску (Р) і кружної швидкості ( v) Марка сплава Pb Sn Sb Cu Інші Р, МПа v, м/c Б 83 — Залиш ок 10, 0 -12 , 0 5, 5 -6, 5 — 150 50 Б 16 Зал. 15, 0 -17 , 0 1, 5 -2, 0 — 100 30 БК 2 Зал. 1, 5 -2, 1 — — 0, 30 -0, 55 Са; 0, 20 -0, 40 Na; 0, 01 -0, 05 Mg