Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Документ'
Корпоративное экскурсионное обслуживание. Образовательные туры для групп учащихся: Москва, Санкт-Петербург, Великий Новгород, Псков-Пушкинские Горы; З...полностью>>
'Документ'
Не завидую я американским детишкам. Их мифология – ветхозаветная. В ней – пустынная скудость и безумная ревность их бога к другим богам, которых он и...полностью>>
'Программа'
Федеральный закон от 06.10.2003 № 131-ФЗ "Об общих принципах организации местного самоуправления в Российской Федерации" (с изменениями и до...полностью>>
'Документ'
Осознание конфликтной ситуации является началом .следую­щего этапа разворачивания конфликта. Когда противоречия вып­лескиваются наружу, становятся ос...полностью>>

1. Латуни – сплавы меди с цинком. Их разделяют на литейные и деформируемые. К литейным латуням относятся латуни типа лс, лк, ла, лаж, лажмц. Химический состав литейных латуней

Главная > Курсовая
Сохрани ссылку в одной из сетей:

Федеральное агентство по образованию РФ

Тульский государственный университет

Кафедра физики металлов и материаловедения

Контрольно-курсовая работа

по материаловедению

Вариант № 10

Выполнила: ст.гр. 632331 Комарова А. И.

Принял: к. т. н., доц. Петрушин Г. Д.

Тула - 2005

1. Латуни – сплавы меди с цинком. Их разделяют на литейные и деформируемые. К литейным латуням относятся латуни типа ЛС, ЛК, ЛА, ЛАЖ, ЛАЖМц.

Химический состав литейных латуней.

ЛЦ40Мц3Ж: Сu - 53,0...58,0 %, Fe - 0,5...1,5 %, Мn - 3,0...4,0 %, остальное Zn; примеси, не более 1,7 % (0,5 % Pb; 0,l % Sb; 0,2 % Si; 0,5 % Ni; 0,5 % Sn;

0,5 % Al; 0,05 %Р).

ЛЦ40Мц3А: Сu - 55,0...58,5 %, Мn - 2,5...3,5 %, Al - 0,5...1,5 %, остальное Zn; примеси, не более 1,5 % (0,2 % Pb; 0,05 % Sb; 0,2 % Si; l,0 % Ni; 0,5 % Sn; 1,0 % Fе; 0,03 % P).

ЛЦ38Мц2С2: Сu - 57,0...60,0 %, Рb - 1,5...2,5 %, Мn - 1,5...2,5 %, остальное Zn; примеси, не более 2,2 % (0,8 % Fe; 0,l % Sb; 0,4 % Si; l,0 % Ni; 0,5 % Sn;

0,8 % Al; 0,050,5 % P).

ЛЦ40С: Сu - 57,0...61,0 %, Рb - 0,8...2,0 %, остальное Zn; примеси, не более 2,0 % (0,8 % Fe; 0,05% Sb; 0,3 % Si; l,0 % Ni; 0,5 % Sn; 0,5 % Mn).

ЛЦ40Сд: Сu - 58,0...61,0 %, Рb - 0,8...2,0 %, остальное Zn; примеси, не более 1,5 % (0,5 % Fe; 0,05 % Sb; 0,2 % Si; l,0 % Ni; 0,3 % Sn; 0,2 % Al; 0,2 %Mn).

ЛЦ40Мц1,5: Сu - 57,0...60,0 %, Мn - 1,0...2,0 %, остальное Zn; примеси, не более 2,0 % (l,5 % Fe; 0,1 % Sb; 0,1 % Si; l,0 % Ni; 0,5 % Sn; 0,7 % Pb; 0,03% P).

ЛЦ30А3: Сu - 66,0...68,0 %, Al - 2,0...3,0 %, остальное Zn; примеси, не более 2,6 % (0,8 % Fe; 0,l % Sb; 0,3 % Si; 0,3 % Ni; 0,7 % Sn; 0,7 % Pb; 0,05 % P; 0,5%Mn).

Структура литейных латуней.

Базовой диаграммой состояния для лату­ней является система Cu-Zn (рис.1). В этой системе имеется необычная зависимость растворимости цинка в меди от температуры, при температуре 902°С она составляет 32,5 % и в отличие от многих других систем, с пони­жением температуры растворимость увеличивается, достигая максимальных значений 39 % при 454°С. При дальнейшем понижении тем­пературы растворимость цинка в меди мало изменяется, поэтому для оценки фазового со­става латуней используют значение предель­ной растворимости цинка в твердой меди (39 %).

В соответствии с фазовым составом раз­личают однофазную-латунь, двухфазную +-латунь и -латунь (рис.1). Механи­ческие свойства латуней определяются свойст­вами фаз. Фаза - мягкая, малопрочная, но высокопластичная. Высокотемпературная -фаза также достаточно пластична. При температурах ниже 454...468°С -фаза переходит в упорядоченное состояние: '. Фаза ' в отличие от -фазы является более твердой и хрупкой; -фаза представляет собой твердый раствор на основе электронного соединения Cu5Zn8; она отличается очень высокой хрупко­стью, и ее присутствие в промышленных кон­струкционных сплавах исключено. В этом главная причина того, что медно-цинковые сплавы, содержащие более 50 % Zn, не нашли применения в промышленности.

Рис. 1. Диаграмма состояния системы Cu-Zn и температурные интервалы:

1 - нагрева под обработку давлением;

2 - рекристаллизационного отжига;

3 - отжига для уменьшения остаточных напряжений

В соответствии со свойствами фаз в сис­теме Cu-Zn -латуни - мягкие и высокопла­стичные сплавы; но прочностные свойства их невелики; -латуни - прочные и твердые спла­вы, но отличаются высокой хрупкостью. В двухфазных + -латунях с увеличением содержания -фазы в структуре прочностные свойства повышаются, а пластичность понижа­ется. По мере увеличения содержания цинка возрастает от 200 до 300 МПа в однофазной области и до 450 МПа в двухфазной - + . Пластичность увеличивается от 30 до 50 % и проходит через максимум в сплавах, содержа­щих ~ 30 % Zn, а затем (в двухфазной области) резко понижается из-за появления в структуре сплавов хрупкой '-фазы.

Сплавы системы Cu-Zn кристаллизуются в узком температурном интервале (50...60 °С). Этот факт в значительной мере определяет их литейные свойства. Из-за малого интервала кристаллизации латуни обладают хорошей жидкотекучестью и дают плотные отливки с небольшой пористостью (главным образом в осевой части отливки).

Узкий температурный интервал кристал­лизации определяет также склонность к обра­зованию столбчатой структуры и транскри­сталлизации. Они мало склонны к ликвационным явлениям; отливки из литейных латуней получаются более однородными по свойствам в различных сечениях по сравнению с отлив­ками из оловянных бронз.

Цинк, имея низкую температуру кипения и высокую упругость пара, частично испаряет­ся в процессе плавки и оказывает раскисляю­щее воздействие на латуни. Благодаря самоза­щитному действию паров цинка латуни имеют небольшую склонность к газонасыщению, что способствует получению плотных отливок. Отливки из литейных латуней обладают высокой

герметичностью и способны выдерживать давление до 30.. .40 МПа.

Свойства литейных латуней.

Литейные латуни – это, как правило, многокомпонентные сплавы. Комплексное легирование позволяет улучшить не только их механические свойства и коррозион­ную стойкость, но и специальные литейные свойства. Основные легирующие компоненты латуней — алюми­ний, кремний, марганец, свинец, железо. Кремний повышает механические и ли­тейные свойства латуней. Алюминий повыша­ет прочностные свойства, коррозионную стой­кость и жидкотекучесть. Марганец аналогично алюминию влияет на прочность и коррозион­ную стойкость латуней, но несколько снижает ее жидкотекучесть. Добавка свинца улучшает главным образом антифрикционные свойства латуней и их обрабатываемость резанием. Специальные литейные латуни отлича­ются хорошими механическими, технологиче­скими и коррозионными свойствами. Отливки из них могут быть полу­чены литьем в земляные формы, в кокиль, цен­тробежным литьем (детали, имеющие ось вра­щения), литьем под давлением. Многие литейные латуни обладают высокими антифрикци­онными свойствами. Механические свойства отливок сильно зависят от способа литья; лучший комплекс свойств получается при литье в кокиль. Из литейных латуней легче получать гер­метичные отливки, чем из оловянных бронз, которые могут выдерживать высокие давления.

Основным недостатком большинства ла­туней по сравнению с бронзами является их пониженная коррозионная стойкость в некото­рых средах (морская вода и др.), связанная с обесцинкованием латуни и коррозионным раз­рушением изделий. Однако имеются марки литейных латуней (кремнистая ЛЦ16К4 и др.), которые не уступают по коррозионным свойст­вам бронзам и являются полноправными заме­нителями дефицитных оловянных бронз. Мно­гокомпонентные литейные латуни с большим количеством -фазы склонны к сезонному рас­трескиванию при наличии остаточных напря­жений. Для устранения этого недостатка от­ливки необходимо отжигать при низких темпе­ратурах.

Маркировка литейных латуней.

Литейные латуни маркируются буквой Л. После буквенного обозначения основного легирующего элемента (цинк) и каждого последующего ставится цифра, указывающая его усредненное содержание в сплаве. Например, латунь ЛЦ23А6Ж3Мц2 содержит 23 % цинка, 6 % алюминия, 3 % железа, 2 % марганца.

Марки литейных латуней (ГОСТ 17711-93):

ЛЦ40Мц3Ж, ЛЦ40Мц3А, Л38Мц2С2;

Свинцовая латунь - ЛЦ40С, ЛЦ40Сд;

Марганцовистая латунь - ЛЦ40Мц1,5;

Алюминиевая латунь - ЛЦ30А3;

Кремнистая латунь - ЛЦ16К4;

Оловянно-свинцовая латунь - ЛЦ25С2;

Алюминиево-железо-марганцовая латунь - ЛЦ23А6ЖЗМц2;

Кремнисто-свинцовая латунь - ЛЦ14К3С3;

Марганцово-свинцово-кремнистая латунь - ЛЦ37Мц2С2К.

Области применения литейных латуней.

Широкое применение латуней в технике объясняется их хорошими литейными свойствами, высокими механи­ческими и антикоррозионными свойствами, относитель­ной дешевизной. Литейные латуни применяются для изготовления фасонных отливок. Латуни применяют для литья под давле­нием — латунь ЛЦ40Сд. Наилучшей жидкотекучестью среди ла­туней обладает латунь ЛЦ16К4, что позволяет получать методом литья тонкостенные детали сложной формы. Из латуней ЛЦ40С, ЛЦ16К4 и некоторых других получают фасонные детали сложной формы с хорошими поверхностями, которые не требуют обработки резанием. Многокомпонентные ли­тейные латуни (типа ЛЦ23Л6Ж3Мц2 и др.) отличаются высокой стойкостью против износа при работе на трение и применяются для изготовления изделий (подшипников, втулок, вкла­дышей и т. п.), для которых характерны высо­кие удельные нагрузки и сравнительно большие скорости вращения. Из литейных латуней легче получать гер­метичные отливки, чем из оловянных бронз, которые могут выдерживать высокие давления.

Марка

Области применения

ЛЦ40Мц3Ж

Арматура в судостроении, работающая до 300° С; простые по конфигурации детали ответственного назначения; гребные винты и лопасти для судов с металличе­ским корпусом (кроме судов, предназна­ченных для службы в тропиках)

ЛЦ40Мц3А

Детали несложной конфигурации

ЛЦ38Мц2С2

Конструкционные детали и арматура судов; антифрикционные детали несложной кон­фигурации (втулки, вкладыши, ползуны, арматура вагонных подшипников)

ЛЦ40С

Фасонные отливки арматуры, втулок и сепараторов шариковых и роликовых подшипников, детали приборов, электро­аппаратов, корпуса кранов, тройники и др.

ЛЦ40Сд (для литья под давлением)

Для литья под давлением деталей армату­ры (втулки, тройники, переходники, сепараторы подшипников), работающих в среде воздуха и пресной воде

ЛЦ40Мц1,5

Детали простой формы, работающие при ударных нагрузках; детали узлов трения, работающие в условиях спокойной на­грузки при температурах не выше 60° С

ЛЦ30А3

Коррозионно-стойкие детали, применяе­мые в судостроении и машиностроении

ЛЦ16К4

Детали приборов и арматуры сложной конфигурации, работающие при темпера­туре 250° С и подвергающиеся гидровоз­душным испытаниям; детали, работающие в среде морской воды при условии обес­печения протекторной защиты (шестерни, детали узлов трения и др.)

ЛЦ14К3С3

Детали подшипников, втулки

ЛЦ25С2

Штуцеры гидросистем автомобилей

ЛЦ23А6Ж3Мц2

Детали ответственного назначения, рабо­тающие при высоких удельных нагрузках. При изгибе, а также антифрикционные детали (нажимные винты, гайки нажим­ных винтов, венцы червячных колес, втулки и др.)

ЛЦ37Мц2С2К

Антифрикционные детали, арматура

2. Из стали марки 12Х18Н9Т (Х18Н9Т) можно изготавливать сварную аппаратуру, например трубы. Эта сталь одновременно и жаростойкая (до 800°С), и жаропрочная (до 600°С). Коррозионная стойкость высокая. Сталь устойчива по отношению к азотной, холодной фосфорной и органическим кислотам (за исключением уксусной, муравьиной, молочной, щавелевой), к растворам многих солей и щелочей, морской воде, влажному воздуху; неустойчива в соляной, серной, плавиковой, горячей фосфорной, кипящих органических кислотах. Превосходит по коррозионной стойкости коррозионно-стойкие высокохромистые стали. Эта сталь обладает удовлетворительной сопротивляемостью межкристаллитной коррозии. Коррозионная стойкость стали 12Х18Н9Т в азотной кислоте в очень сильной степени зависит от состава стали и режима ее термообработки. Сталь 12Х18Н9Т в горячетканном состоянии имеет очень низкую коррозионную стойкость, поэтому трубы, изготовленные из этой стали, необходимо подвергать закалке при 1050°С с охлаждением в воде или на воздухе. Закалка с 1050°С при одночасовом нагреве устраняет склонность к межкристаллитной коррозии и обеспечивает высокую коррозионную стойкость стали в азотной кислоте.

Закалка — термическая операция, состоящая в нагреве выше температуры превращения с последующим достаточно быстрым охлаждением для получения структурно неустойчивого состояния сплава. Основными параметрами являются температура нагрева и скорость охлаждения. Продолжительность нагрева зависит от нагревательного устройства. Режим охлаждения должен исключить возникновение больших закалочных напряжений. При высоких скоростях охлаждения при закалке возникают внутренние напряжения, которые могут привести к короблению и растрескиванию. Для предупреждения образования трещин необходимо избегать растягивающих напряжений в поверхностных слоях трубы. На характер распределения напряжений при закалке, помимо режима охлаждения, оказывает влияние и температура нагрева под закалку. Перегрев содействует образованию закалочных трещин, увеличивает деформации. Режим охлаждения должен также обеспечить необходимую глубину закаленного слоя.

Литература

1. Гелин Ф. Д.

Металлические материалы: Сплав.- Мн.: Выс. шк., 1987.- 368 с.

2. Журавлев В. Н., Николаева О. И.

Машиностроительные стали: Справочник.- 4-е изд ., перераб. и доп.- М.: Машиностроение, 1992.- 480 с.: ил.

3. Осинцев О. Е., Федоров В. Н.

Медь и медные сплавы. Отечественные и зарубежные марки: Справочник. М.: Машиностроение, 2004.- 336 с., ил.

4. Марочник сталей и сплавов/ М. М. Колосков, Е. Т. Долбенко, Ю.В.Ка- ширский и др.; Под общей ред. А. С. Зубченко - М.: Машиностроение, 2001.-

627 с.: ил.

МЛЕНИЕМ

астической деформации, ботке и, в конечном сче-1ства.

наблюдается необычная имость растворимости: С она составляет 32,5 % ; других систем с пони-эастворимость увеличи-мальных значений 39 % ее понижение темпера-!ьшению растворимости .35 % при комнатной 1ри режимах обработки, я в промышленности, щия цинка в твердом стигается. Поэтому для ва латуней используют растворимости цинка в (39 %).

газует кроме а-твердого :и с ГЦК решеткой ряд у и другие. Ближайшая фаза Р - это твердый :ктронного соединения При высоких темпера-рокую концентрацион-юсти. Высокотемпера-но пластична, поэтому при горячей деформа-»азную область р. При .468 °С Р-фаза пере-остояние: Р -> р'. Фаза шляется более твердой гавляет собой твердый •стройного соединения ь высокой хрупкостью чышленных конструк-[ается.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

49

1084 1000

900 800 700 600 500 400

300 200

100

0 10 20 30 40 50 60

Си Zn, %

Рис. 2.1. Диаграмма состояния системы Cu-Zn и температурные интервалы:

/ - нагрева под обработку давлением;

2 - рекристаллизационного отжига; 3 - отжига для

уменьшения остаточных напряжений

Механические свойства латуней опреде­ляются свойствами фаз. По мере увеличения содержания цинка в латунях их прочность воз­растает (рис. 2.2). Максимум прочности дости­гается в двухфазной области а + Р при содер­жании цинка 45 .47 %, как только Р'-фаза полностью заменит а-фазу, прочность резко уменьшается из-за высокой хрупкости сплавов. Модуль нормальной упругости Е с увеличени­ем содержания цинка уменьшается. Особенно резкое понижение модуля упругости наступает, когда превышен предел растворимости цинка в а-фазе и в структуре появляется Р'-фаза (рис. 2.3). Пластичность Р-латуней с Р'-структурой при комнатной температуре очень низка, и при содержании около 50 % Zn и более они не под­вергаются холодной обработке давлением. Поэтому в промышленности применяются преимущественно а- и а + р-латуни. Пред­ставляют интерес как основа сплавов с эффек-* том запоминания формы р-латуни.

Цинк довольно резко снижает теплопро­водность X и электропроводность со меди, и

а

10 20 30 40 Zn, %

Рис. 2.2. Влияние содержания цинка на механические свойства латуней [92|

Си

Рис. 23. Изменение модуля нормальной упругости

медно-цинковых сплавов в зависимости

от содержания цинка (104]

при содержании его в латунях более 20 % эти свойства не превышают 40 % от соответст­вующих характеристик меди. При увеличении содержания цинка коэффициент линейного расширения а монотонно увеличивается вплоть до 65 % Zn, а плотность у уменьшается (рис. 2.4).

По технологии производства латуни де­лят на деформируемые и литейные.

В России принята буквенно-цифровая маркировка латуней, в которой буквы обозна­чают основные компоненты сплава, числа - их примерное содержание в процентах. Марка латуни начинается с буквы «Л» - латунь. В двойных (простых) латунях число после буквы Л определяет среднее содержание меди. Мно­гокомпонентные специальные латуни, кроме меди и цинка, содержат еще один или несколь­ко легирующих элементов, которые имеют следующие обозначения: А - алюминий; О -олово; Н - никель; Ж - железо; К - кремний; С - свинец; Мц - марганец; Мш - мышьяк.

Диаграмма состояния системы Cu-Zn и температурные интервалы:

/ - нагрева под обработку давлением;

2 - рекристаллизационного отжига; 3 - отжига для уменьшения остаточных напряжений

Литература

1.Гелин Ф. Д.

Металлические материалы: Сплав.- Мн.: Выс. шк., 1987.- 368 с.

2. Журавлев В. Н., Николаева О. И.

Машиностроительные стали: Справочник.- 4-е изд ., перераб. и доп.- М.: Машиностроение, 1992.- 480 с.: ил.

3. Осинцев О. Е., Федоров В. Н.

Медь и медные сплавы. Отечественные и зарубежные марки: Справочник. М.: Машиностроение, 2004.- 336 с., ил.

4. Марочник сталей и сплавов/ М. М. Колосков, Е. Т. Долбенко, Ю.В.Ка- ширский и др.; Под общей ред. А. С. Зубченко - М.: Машиностроение, 2001.-

627 с.: ил.



Скачать документ

Похожие документы:

  1. Конспект лекций     по теме:   «Материаловедение»     для специальности 120100 "Технология машиностроения" (Объем лекций 80 часа)

    Конспект
    Материаловедение относится к числу основополагающих дисциплин для машиностроительных специальностей. Это связано с тем, что получение, разработка новых материалов, способы их обработки являются основой современного производства и
  2. Лекция 1   Материаловедение. Особенности атомно-кристаллического строения металлов

    Лекция
    Материаловедение - это наука о взаимосвязи электронного строения, структуры материалов с их составом, физическими, химическими, технологическими и эксплуатационными свойствами.
  3. Материаловедение. Особенности атомно-кристаллического строения металлов

    Лекция
    Материаловедение - это наука о взаимосвязи электронного строения, структуры материалов с их составом, физическими, химическими, технологическими и эксплуатационными свойствами.

Другие похожие документы..