Для проведення роботи необхідно:
-3 металографічних мікроскопа;
-3 комплекти набору мікрошліфів (міді, латуні, бронзи, алюмінію, силуміну, дюралюмина і бабіту);
-15 альбомів фотографій мікроструктур.
Методика проведення лабораторної роботи.
Лабораторну роботу виконують після вивчення кольорових металів і сплавів, вивчивши структурні складові сплавів. На кожному робочому місці є один металографічний мікроскоп і набір мікрошліфів. Структурні складові студент визначає за відповідними діаграмами стану сплавів. Отримавши комплект мікроструктур, студент переглядає їх під мікроскопом, вивчає мікроструктури і замальовує їх в зошит.
Висока електропровідність, пластичність і корозійна стійкість міді є основними властивостями, завдяки яким вона знайшла широке застосування в електротехнічній, машинобудівної і приладобудівної промисловості. Мідь є основним матеріалом для проводів, кабелів, шин, контактів та інших струмопровідних частин електроустановок, також застосовується при виготовленні різних теплообмінників: нагрівачів, холодильників, радіаторів, двигунів внутрішнього згоряння. Мідь маркується наступним чином: М000 (99,999% Cu), М00 (99,99% Cu), MO (99,95% Cu), MI (99,90% Cu), M2 (99,7% Cu), M3 ( 99,50% Cu), M4 (99,0% Cu).
Перші дві марки - хімічно чиста мідь, яка використовується для дослідницьких цілей, інші марки - технічна мідь. У технічній міді в якості домішок зазвичай присутні наступні елементи: вісмут, сурма, сірка, кисень, які різко знижують технологічні і механічні властивості, тому допускаються в кількості не більше 0,002%.
У машинобудівній промисловості застосовується не мідь через її зниженою міцності (# 963; # 946; = 25кгс / мм 2), а сплави на її основі.
Сплави міді з цинком (до45%) називаються латунями. Розрізняють два види латуні: прості складні. У складні латуні для поліпшення механічних і хімічних властивостей додатково вводять олово, кремній, марганець, алюміній, залізо та інші елементи.
Латуні за своїм складом і властивостями діляться на ряд підгруп.
Пластичні латуні (однофазні), деформовані в холодному і гарячому станах (# 963; # 946; = 30-35 кгс \ мм 2): Л68 - застосовуються для виготовлення радіаторних трубок, листів, стрічок, дроту, труб (рис. 8,1 а).
а- # 945; -латунь, б-# 945; + # 946; латунь
Латуні меншою пластичності (двофазні), деформуються в гарячому стані і ливарні (# 963; # 946; = 40-45 кгс / мм 2): ЛЗ 59-1; ЛЗ 60-1; ЛЗ 63-3 - добре обробляються різанням, застосовуються для отримання лиття, листів, труб, стрічок, смуг, прутків, дроту (рис. 8.1 б).
Внаслідок додаткового легування ці латуні мають # 963; # 946; = 50-55 кгс / мм 2.
Розрізняють латуні підвищеної стійкості проти корозії:
а) оброблювані тиском (однофазні): ЛА 77-2 - для виробництва труб в морському і загальному машинобудуванні; ЛО 70-1 - для виробництва труб підігрівачів (рис. 8.2);
б) ливарні (двофазні): ЛА 58-2,5 - для виливків в морському і загальному машинобудуванні (рис. 8.3).
Мал. 8.2 Мікроструктура однофазної латуні (30% Zn)
Травлення солянокислим розчином хлорного заліза, х250
Мал. 8.3 Мікроструктура двухфазной латуні (40% Zn) .Травленіе солянокислим розчином хлорного заліза, х250
Латуні підвищеної міцності і стійкості проти корозії:
а) оброблювані тиском (однофазні): ЛАН 59-3-2; Лаж 60-1-1 - для отримання труб, важко навантажених деталей в моторо- і суднобудуванні;
б) ливарні (двофазні): ЛМГ Ж 55-3-1 - для масивного лиття в суднобудуванні; ЛМГ ОС 58-2-2-2 - для виготовлення шестерень і інших зубчастих коліс.
Сплави міді з оловом, свинцем, кремнієм, марганцем, берилієм і іншими елементами (за винятком цинку) називаються бронзами.
Оловяністие бронзи є сплави міді з оловом, які можуть бути леговані іншими елементами. Вони перевершують латуні в міцності і опорі корозії (# 963; # 946;> = 40кгс / мм 2), мають високі ливарні і антифрикційними властивостями. Вони широко застосовуються для виробництва фасонного лиття, пароводяної арматури і деталей, що працюють на тертя. Зазвичай ці зразки містять 2-14% Sn і додатково в сплави вводять свинець, нікель, фосфор.
Серед оловяністих бронз розрізняють:
а) бронзи, оброблювані тиском (однофазні): Бр ОФ 6,5-0,15; Бр ОЦ 4-3 - для отримання стрічок, сіток в апаратобудуванні і паперової промисловості; мембран і пружин, що працюють на тертя;
б) ливарні бронзи (двофазні): Бр О10Ц2 - для шестерень, підшипників; Бр О10Ф1 - застосування той же, але пластичність вище; Бр О11Н4С3 - для тих же цілей, але при підвищеній температурі, а так само для втулок клапанів (рис.8.4).
Ріс.8.4.Мікроструктура бронзи з 6% олова:
А-після лиття, б-після відпалу.
У цій підгрупі розглянемо наступні види бронз.
Алюмінієві бронзи Cодержат 4-11,5Al, для поліпшення їх властивостей в сплав вводять залізо, нікель, марганець. Ці сплави все частіше замінюють латуні і олов'яні бронзи.
Розрізняють алюмінієві бронзи:
а) високою пластичності (однофазні), які в групі мідних сплавів мають найбільшу пластичність (# 948; до 60%) і використовуються для штампування зі значною деформацією, в результаті чого досягаються підвищені міцність і пружність: Бр А5 - для отримання стрічок, смуг;
б) високої міцності (двофазні), які піддають гарячої деформації або застосовують у вигляді виливків. Міцність складних алюмінієвих бронз, що містять нікель і залізо, становить 55-60 кгс / мм 2. вони корозійностійкої як в морській воді, так і у вологому тропічної атмосфері: Бр АЖ 9-4 - для отримання шестерень, втулок, арматури, в тому числі діючу пенсійну систему морській воді; Бр АЖН 10-4-4 - застосування той же, але при високому тиску і терті.
Крем'янисті бронзи - це сплави міді з 0,6 - 3,3% кремнію і невеликої кількості нікелю і марганцю. Вони володіють високою пружністю і витривалістю, корозійностійких і антифрикційних, піддаються обробці литтям і тиском в гарячому стані, задовільно зварюються і обробляються різанням, по міцності і стійкості в лужних середовищах перевершують алюмінієві бронзи і латуні.
У практиці знаходять застосування більш пластичні однофазні бронзи: Бр КМЦ 3-1 - для отримання пружин, труб, втулок в судо- і авіабудуванні, хімічної промисловості; Бр КН 1-3 - для втулок, клапанів, болтів та інших деталей, що працюють в морській і стічних водах.
Берилієві бронзи - сплави міді з 1,6 - 2,2% Ве, що поєднують високу міцність (# 963; # 946; до 120кгс / мм 2) і корозійну стійкість з підвищеною електропровідністю. Зазначені властивості отримують після гартування і старіння, так як розчинність берилію зменшується з пониженням температури.
Через високу вартість берилію ці бронзи використовуються лише для особливо відповідальних деталей у виробах невеликого перерізу у вигляді стрічок, дроту для пружин, мембран, сильфонів і контактів в електричних печах, апаратах і приладах.
Приклади марок берилієвих бронз; Бр Б2; Бр БНТ 1,7 (1,7% Ве; 0,2 - 0,4% Ni, 0,1 - 0,25% Ti); Бр БНТ 1,9 (1,9% Ве; 0,2 -0,4Ni; 0,1 - 0,25% Ti).
Свинцеві бронзи містять до 27-63% Рм і володіють високими антифрикційними властивостями. Вони застосовуються для отримання деталей, що працюють в умовах тертя-ковзання БрС30 - для деталей, одержуваних литтям в кокіль; Бр СН60 - 2,5 - для деталей, одержуваних фасонним литвом.
СПЛАВИ міді з нікелем.
Легування міді нікелем значно підвищує її механічні властивості: корозійностійкість, електроопір і термоелектричні властивості. Розглянемо наступні види сплавів:
1. Мельхіор (твердий розчин нікелю в міді): МН19 (19 - 20% Ni) застосовується для виготовлення багатьох медичних інструментів, монет, посуду та різних прикрас. Цей сплав більш коррозіонностоек, ніж нержавіючі стали, і придатний для роботи при підвищеній температурі; МНЖМц 30-0,8-1 - для отримання конденсаторних труб.
2. Нейзильбер (сплав міді, нікелю, цинку): Мнц 15-20 (15% Ni, 20% Zn) має високу корозійностійкої, використовується для отримання медичних інструментів, технічної посуду, в приладобудуванні; МНЦС 17-18-1,8 (17% Ni, 18% Zn, 1,8% Рв) - добавка свинцю сприяє кращій оброблюваності різанням.
3. Константан (сплав міді, нікелю, марганцю): МНМц 40 - 1,5 (40% Ni, 1,5% Mn) - сплав, що володіє високим коефіцієнтом електроопору і термоелектродвіжущей силою. Застосовується для виготовлення термопар, нагрівальних приладів (до500-700 # 730; С) і реостатів.
АЛЮМІНІЙ І ЙОГО СПЛАВИ.
Мала щільність (2,7 г / см 3), висока електропровідність, достатня механічна міцність і велика корозійна стійкість по відношенню до ряду хімічних реагентів, висока пластичність (# 948; до 35%) обумовлюють широке застосування алюмінію в різних галузях сучасної техніки: електротехнічної, металургійної, хімічної та авіаційної промисловості, машинобудуванні та радіолокації, ядерній техніці і т.д.
Марки алюмінію: А999 (99,99% Al) - алюміній особливої чистоти; А995, А99, 97; А95 - алюміній високої чистоти; А8 (99,8% Al) - технічний алюміній.
Найчастіше алюміній застосовується у вигляді різних сплавів: дюралюмина (сплав Al з міддю, магнієм і марганцем) - деформованого сплаву, силуміну (сплав Al з 12-13% Si) - литого сплаву і ін. Завдяки великим відношенню міцності до щільності матеріалу, легкості обробки і високій теплопровідності ці сплави знайшли широке застосування в авіаконструкцій, автопромисловості і в транспортному машинобудуванні.