Глава XIII

ПРОИЗВОДСТВО ОТЛИВОК ИЗ СПЛАВОВ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

Сплавы цветных металлов применяют для отливок, которые должны обладать одним или несколькими из следующих свойств: легкостью, проч­ностью, износоустойчивостью, стойкостью в кислотах и щелочах или в мор­ской воде, высокой коррозионной стойкостью.

В машиностроении нашли наиболее широкое применение следующие сплавы цветных металлов: медные, алюминиевые и магниевые.

§ 83 Медные сплавы

Из сплавов меди наиболее широко применяют бронзу (сплавы меди с оловом или другими металлами и небольшим количеством цинка) и латуни (сплавы меди с большим количеством цинка и другими металлами). Необ­ходимо отметить, что это деление в современной практике носит условный характер.

Бронзы, применяемые в литейном производстве, разделяются на две группы: оловянистые машиностроительные и специальные машиностроитель­ные безоловянистые.

Так как олово является дефицитным и дорогостоящим металлом, в прак­тике применяется много бронз, в которых олово частично или полностью заменено другими элементами —Zn, Pb, P, N-i, A1 и пр.

Для примера приведем обозначение по ГОСТ одной марки оловянистой бронзы: Бр.-ОЦСН 3-7-5-1. Эта марка бронзы (Бр.) состоит из 3% олова (О), 7% цинка (Ц), 5% свинца (С), 1% никеля (Н), остальное медь. Приме­няются и другие марки бронз: Бр. ОЦ 10-2, Бр. ОФ 10-1 и пр. В состав оловянистых. бронз входят олово, цинк, свинец и фосфор. Фосфор и олове улучшают литейные, антифрикционные и механические свойства. Свинец, повышает антифрикционные свойства и облегчает обработку резанием бронз. Цинк улучшает литейные свойства сплава.

Оловянистые бронзы имеют следующие механические свойства; предел прочности при растяжении 15—35 кг/мм², относительное удлинение 3—15%, твердость 60—90 кг/мм². Применяют эти бронзы для изготовления арма­туры, корпусов насосов, подшипников, зубчатых колес, втулок и др.

Безоловянистые бронзы в настоящее время широко применяют в про­мышленности как заменители оловянистых бронз. Эти бронзы имеют сле­дующие механические свойства: предел прочности при растяжении 30— 60 кг/мм², относительное удлинение 2—20%, твердость Н_В = 80 - 250 кг/мм².

Алюминиевые специальные бронзы по сравнению с оловянистыми обла­дают большей прочностью, сопротивлением износу, стойкостью против коррозии. Большим недостатком этих бронз является их повышенная усадка (до 3%). Эти бронзы широко применяют в машиностроении и в дру­гих отраслях производства для изготовления арматуры, зубчатых колес, втулок.

При заливке в земляные формы простая алюминиевая бронза (10% А1 и 90% Си) образует крупнозернистую структуру, что снижает ее механи­ческие свойства. Присадка к простой алюминиевой бронзе 3—4% железа (Бр, АЖ 9-4), марганца до 2% (Бр. АМц 9-2) способствует образованию более мелкозернистой структуры. Кроме того, повышаются износоустой­чивость и коррозионная стойкость. Добавка никеля к "алюминиевожелезным бронзам (Бр. АЖН 10-4-4 и Бр. АЖН 10-6-6) повышает их твердость до Н_в = 250, износоустойчивость, механические свойства и улучшает ряд дру­гих свойств, но снижает пластические свойства.

Улучшения механических свойств бронз можно достигнуть термической обработкой. Для повышения пластичности бронзы типа Бр. АЖ9-4 рекомен­дуется подвергать нормализации или закалке в воде с 650°. Бронзы Бр. АЖН 10-4-4 после закалки в воде с 920° и последующего отпуска при 650° имеют предел прочности на растяжение 65 кг/мм² и удлинение 5%.

Кремнистая бронза обладает хорошими литейными свойствами и высокой пластичностью при 3% Si. Добавка марганца повышает коррозионную стой­кость, а свинец — антифрикционные свойства бронзы. Марганцовистая бронза типа Бр. Мц5 обладает высокой пластичностью, хорошей сопроти­вляемостью коррозии, сравнительно невысокими механическими свойствами, которые сохраняются при 400—450°.

Свинцовистая бронза Бр. СЗО обладает высокими антифрикционными свойствами.

Латуни, применяемые в машиностроении, разделяются на простые и специальные. Простые латуни (сплав меди с цинком) для отливок применя­ются редко; они имеют максимальную прочность при растяжении 30 кг/мм² при содержании цинка 42%, а максимальное удлинение 30% при содер­жании в сплаве цинка 52%.

Наиболее широко применяются в литейном производстве специальные латуни. Добавка к простым латуням олова, алюминия, никеля, марганца, железа, свинца и других элементов придает им повышенную прочность, твердость, обрабатываемость резанием и хорошие литейные свойства. Для примера приведем обозначения алюминиевожелезистома- рганцовистой ла­туни ЛАЖМц 66-6-3-2, которая содержит 66% Си, 6% А1, 3% Fe, 2% Мn, остальное 23% Zn.

Специальные латуни имеют следующие механические свойства: предел прочности при растяжении 25—55 кг/мм², относительное удлинение5—15%, твердость Н_в = 70 -г- 150 кг/мм². Эти латуни часто применяют для изготовления паровой и водяной арматуры, работающей под давлением до 100 am и при температуре до 300°, гребных винтов, лопастей, антифрик­ционных деталей.