Сплавы цветных металлов

В ремонтной практике, как и в машиностроении, цветные металлы находят применение главным образом в в виде сплавов: бронзы, латуни, баббита, сплавов на алюминиевой основе и т. п.
Особенность сплавов состоит в том, что температура плавления их преимущественно ниже температуры плавления чистых металлов, входящих в их состав. Например, свинец плавится при 327°, олово при 232°, а сплав, состоящий из 70% олова и 30% свинца, плавится при температуре 180°.
В сельскохозяйственной технике цветные металлы и сплавы применяются главным образом для изготовления вкладышей подшипников, втулок скольжения и других деталей, работающих в условиях, вызывающих сильную коррозию.
Бронза. Бронзой называют сплав меди с различными элементами (оловом, алюминием, свинцом, марганцем и т.д.); в этом сплаве преобладает медь. В зависимости от основного присадочного элемента бронзу называют оловянистой, алюминиевой, свинцовистой, марганцовистой и т. д.
Температура плавления различных бронз находится в пределах 900—1000°. Изделия из бронзы получают преимущественно отливкой.
Бронзы маркируются следующим образом. Впереди марки ставят первые буквы названия сплава — Бр, затем следуют начальные буквы входящих в сплав элементов, например О — олово, Ц — цинк, G — свинец, H — никель, Ф — фосфор, А — алюминий, Ж — железо, Мц — марганец. Цифры, поставленные после буквенных обозначений, показывают соответствующее среднее содержание элементов, входящих в состав сплава. Например, марка БрОЦСН 3—7—5—1 обозначает, что это оловянистая бронза со средним содержанием 3% олова, 7% цинка, 5% свинца и 1% никеля. Марка БрМц5 указывает, что это марганцовистая бронза, содержащая в среднем 5% марганца.
Марки и химический состав наиболее распространенных бронз приведены в таблице 8.

Из бронзы сделаны различные детали трактора. Например, из бронзы марки БрОЦС 5—5—5 изготовляют втулки верхней головки шатуна тракторных двигателей «Универсал» и ДТ-54, а из бронзы марки БрОЦС 4—4— 17 — втулки верхней головки шатуна двигателя трактора ХТЗ-7.
Оловянистая бронза характеризуется высоким содержанием олова. Чем больше в ней олова, тем она тверже, прочнее и легче плавится, но при этом теряет вязкость и труднее прирабатывается к валу. В бронзу для придания ей различных механических свойств вводят цинк, свинец, фосфор, никель и другие примеси.
Для деталей, подвергающихся сильному истиранию при больших напряжениях и повышенных температурах, применяют высокооловянистую фосфористую бронзу (марка БрОФ 10—1). Детали, трущиеся поверхности которых испытывают высокие удельные нагрузки при недостаточной смазке, изготовляют из оловянистой бронзы с повышенным содержанием свинца (марка БрОС 8—12).
Алюминиевая бронза — лучший конструкционный материал и хороший подшипниковый сплав, из которого изготовляют ответственные, подвергающиеся большой нагрузке и значительному истиранию детали (марка БрАЖ 9—4).
Фосфористая бронза имеет повышенную прочность и сохраняет ее при повышенных температурах, хорошо противостоит истиранию, не разъедается содержащимися в воде солями, обладает кислотоупорностью.
Марганцовистая бронза обладает высокой прочностью и твердостью, хорошо сопротивляется действию горячей воды и пара. Из этой бронзы изготовляют краны, задвижки и прочую паропроводящую аппаратуру.
Никелевая бронза содержит в своем составе от 2,5 до 6,5% никеля, обладает наибольшей вязкостью, плотностью, твердостью и прочностью (марка БрАЖН 10—4—4).
Сиинцовистая бронза. При больших удельных давлениях на подшипники (например, в тракторных дизельных моторах), а также при большом нагреве подшипников применяют в качестве антифрикционного материала свинцовистые бронзы, содержащие до 60% свинца. Свинец улучшает обрабатываемость бронзы и уменьшает трение. Эти свойства очень ценны при использовании бронз в качестве материала для изготовления подшипников. Наличие в свинцовистых бронзах железа ухудшает антифрикционные свойства, поэтому содержание железа в их составе допускается не более 0,1—0,2%.
Недостаток свинцовистых бронз — их плохая прирабатываемость; поэтому при изготовлении подшипников из свинцовистой бронзы применяется точная шлифовка и тщательная подгонка вала и вкладыша.
В целях экономии цветных металлов втулки и подшипники изготовляют из черных металлов, которые внутри заливают свинцовистой бронзой или в которых запрессовывается бронзовая втулка.
В качестве заменителя свинцовистой бронзы в подшипниках тракторных дизелей за последнее время начали применять алюминиевый сплав с содержанием сурьмы, свинца и магния. Этот сплав обладает хорошими антифрикционными свойствами. Чтобы избежать деформации, вкладыши изготовляют из стальной ленты или дуралюмина и с одной стороны покрывают при прокатке (плакируют) указанным сплавом.
Латунь. Сплав меди с цинком и некоторыми другими элементами называется латунью. В техническом отношении интересны сплавы, содержащие до 50% цинка, так как дальнейшее его повышение вызывает повышение твердости и хрупкости. Стоимость латуни ниже стоимости меди; кроме того, латунь имеет более высокие механические свойства и устойчивее против коррозии.
В зависимости от содержания цинка и его чистоты, латунь имеет разное применение, так как различные добавки цинка к меди образуют сплавы весьма разнообразных свойств.
Латунь хорошо подвергается отливке, ковке, штамповке и механической обработке. Полированные поверхности латуни хорошо сохраняются.
Температура плавления латуни 980—1050°. Медноцинковые латуни (сплавы) разделяются на литые и обрабатываемые давлением.
Присадки в латунь никеля, марганца и других элементов повышают ее сопротивляемость коррозии, но, как правило, снижают пластичность.
Некоторые марки латуни с содержанием свинца (ЛМцС 58—2—2 и ЛKC 80—3—3) служат заменителями подшипниковых бронз.
Латунь маркируется так же, как бронза, то есть буквенно-цифровым способом. Первая буква марки показывает наименование сплава, далее обозначаются первые буквы названий металлов, добавленных в сплав. Первые две цифры за буквами показывают содержание меди в сплаве, а остальные цифры — содержание других элементов. Цифры располагаются в том же порядке, как и буквы, указывающие содержание в сплаве того или иного элемента.
Сплавы на алюминиевой основе. Сплавы алюминия с другими элементами получили широкое применение в машиностроении. Вначале использовались сплавы алюминия с небольшим количеством (4—6%) меди.
Прочность этих легких сплавов оказалась значительно выше прочности алюминия. Главное преимущество этих сплавов в том, что их можно подвергать закалке и тем самым еще больше повышать их прочность. Так была разрешена важная задача получения легкого и прочного сплава.
При дальнейшем изучении этого сплава оказалось, что добавки в небольших количествах кремния и магния позволяют улучшить его свойства. Такой сложный сплав на алюминиевой основе получил название дуралюмин.
Дуралюмин по стандарту маркируется буквой Д. Он содержит 3,8—4,8% меди, 0,4—0,8% магния, 0,4—0,8% марганца, до 1% железа, остальное — алюминий. Дуралюмин получают путем отливки, затем его прокатывают, куют и подвергают термической обработке. В результате он получает прочность, почти равную прочности стали. Недостаток дуралюмина состоит в его неустойчивости к ржавлению; этот дефект устраняется прокаткой нагретых листов вместе с листами чистого алюминия. Такой способ защиты металла от ржавления называется плакированием.
Дуралюмин нашел широкое применение в самолетостроении и в специальном машиностроении, при производстве машин с минимальным весом.
Силумин — сплав алюминия с кремнием — находит широкое применение в машиностроении. Его получают отливкой и затем подвергают термической обработке. Силумин закаливают при температуре 525—535° и подвергают старению — длительной выдержке при 125—150° в течение 70 часов.
Простейший силуминовый сплав содержит от 4 до 13% кремния. Сплав AЛ1, содержащий 3,75—4,5% меди, 1,25—1,75% магния и 1,75—2,25% никеля, применяется для изготовления поршней двигателей и других деталей, работающих при высоких температурах. Например, поршни тракторов ХТЗ-7, «Универсал», С-65 и С-80 изготовлены из алюминиевого сплава АЛ25.