ГЛАВА XIV

ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ

1. КЛАССИФИКАЦИЯ, СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

    Наиболее часто применяются в машиностроении цветные металлы — медь, алюминий, магний, свинец, цинк и олово. Эти металлы применяются как в чистом виде, так и в виде сплавов.

    Руды цветных металлов в природе встречаются в ограниченном количестве. Процентное содержание металла в этих рудах обычно небольшое (1 ÷ 3%), технологический процесс получения металла из руд трудоемкий и дорогой, поэтому применение цветных металлов в производстве должно быть ограничено.

    Медь обладает высокой электропроводностью, теплопроводностью и сопротивляемостью коррозии (окислению). Медь способна коваться в горячем и холодном состоянии. Хорошо подвергается волочению на тончайшую проволоку и штамповке в холодном состоянии. Твердость, жесткость и прочность меди резко повышается после наклепа.

    После отжига медь приобретает мягкость и пластичность.

    Температура плавления меди 1083°, удельный вес 8,9.

    В чистом виде медь применяется главным образом в электротехнике. Частично применяется в теплотехнике (трубы змеевиков нагревательных приборов) и в машиностроении (медные трубки маслопроводов и т. д.). Из всего количества добываемой меди 75% идет на приготовление различных сплавов.

    Сплав меди с цинком называется латунью; свойства ее определяются процентным содержанием цинка и других легирующих элементов.

    Сплав меди с другими металлами и неметаллами (олово, алюминий, никель, кремний и т. д.) называется бронзой. Свойства и назначение бронзы различны в зависимости от количества компонентов, входящих в сплав.

    Вредными примесями меди являются висмут и свинец.

    Алюминий. В природе чистый алюминий не встречается, однако в соединении с другими элементами он образует около 250 минералов. Алюминиевые руды содержат высокий процент глинозема (AL₂O₃), к ним относятся бокситы, алуниты и каолины. Наиболее ценной алюминиевой рудой являются бокситы.

    Алюминий — белый блестящий металл, мягок, более пластичен, чем медь, удельный вес 2,6, температура плавления 658°С. По сравнению с медью электропроводность его составляет 60%; теплопроводность он также имеет несколько меньшую, чем медь, хорошо сопротивляется коррозии. В чистом виде алюминий применяется в электротехнике, а также применяется для покрытия черных металлов от коррозии путем алитирования или электролиза; кроме того, он применяется в виде листов для штамповки различных деталей в приборостроении и посуды бытового назначения.

    Химический состав алюминия приведен в табл. 39.

Таблица 39

Химический состав алюминия

    Примечание. Цифра, стоящая за буквой А, указывает сорт, степень чистоты алюминия.

    Сплавы алюминия, силумина и дюралюминия получили широкое применение в авиационной, тракторной, автомобильной промышленности и приборостроении.

    Магний в чистом виде в природе не встречается. В виде соединений магний также, как и алюминий, широко распространен в природе.

    Магниевые соединения встречаются не только в твердых породах в виде магнезита, доломита, карналита, но и в морской воде, в соленых водах озер в виде так называемого биофита.

    Чистый магний — легкий металл. Удельный вес магния 1,8. Температура плавления 650°С. Основные недостатки магния — слабое сопротивление коррозии, малая пластичность, невысокие механические свойства.

    Магний при нагреве до 550 — 600 С° вспыхивает ярким пламенем, поэтому резку магния следует производить осторожно. Магний в виде стружки (большая окисляющаяся поверхность) может воспламениться при обычной температуре.

    В сплавы магний входит и как составная часть и в виде раскислителя.

    Цинк — белый с голубоватым оттенком металл, имеет удельный вес 7, плавится при температуре 419°. При нормальной температуре хрупок, при нагреве до 100 — 150°С пластичен и легко обрабатывается давлением. При нагреве свыше 250°С вновь становится хрупким и может быть измельчен в порошок. В расплавленном состоянии жидок и хорошо заполняет литейные формы.

    В чистом виде цинк применяется в промышленности в основном для покрытия черных металлов (оцинкование) для защиты их от коррозии. Основная масса вырабатываемого цинка применяется как составная часть различных металлических легких сплавов.

Таблица 40

Свойства цветных металлов

    *Цифра у букв, обозначающих металл, показывает марку (сорт) металла.Чем больше эта цифра, тем больше загрязнений (примесей) в этой марке металла.

    Олово — мягкий и вязкий металл, при изгибе создает характерный хруст. Удельный вес 7,3, температура плавления 232°С. В чистом виде олово применяется для изготовления фольги, для лужения, а также для пайки (чаще всего в сплаве со свинцом). Основная масса олова применяется как составная часть в сплавах цветных металлов (бронзы). Олово при температуре ниже нуля (от —15 до —18°С) превращается в хрупкий металл, легко рассыпающийся в порошок. Этот процесс превращения называется «оловянной чумой». Восстановить до нормального состояния такое олово можно только вторичной переплавкой его. Поэтому пайку оловом или лужение металлических деталей, работающих при низких температурах, производить нельзя. Олово весьма дефицитно, так как руды его редко встречаются и запасы их ограничены.

    Свинец — мягкий и тягучий металл, легко подвергаемый деформации в холодном состоянии, хорошо отливается и активно сопротивляется действию кислот. Удельный вес свинца 11,3, температура плавления 327°С.

    В чистом виде свинец применяется для изготовления сосудов для кислотных растворов, аккумуляторных пластин и т. д.

    В жидком виде свинец применяется при термической обработке металлов для местного быстрого нагрева деталей или инструмента при их закалке или отпуске. Пары свинца весьма вредны для здоровья, поэтому работа на свинцовых ваннах с высокой температурой без специальной вытяжной вентиляции не допускается.

    Свинец применяется как составная часть в сплавах: оловянных припоях, бронзах, подшипниковых сплавах (баббиты). Свинцовые руды редко встречаются в природе, запасы их не велики, поэтому свинец весьма дефицитный металл.

    Свойства цветных металлов приведены в табл. 40.