Сплавы цветных металлов
Латунью называется сплав меди с цинком. Содержание цинка в латуни колеблется от 10 до 40%. Она. хорошо куется, штампуется, отливается и хорошо сохраняет полировку. Температура ее плавления 980—1050°. Специальные латуни могут содержать, кроме меди и цинка, марганец, никель, свинец, железо, алюминий. Они обладают повышенной прочностью и хорошей сопротивляемостью износу. Латунь применяется в автомобильной промышленности для изготовления деталей радиаторов, трубопроводов, деталей карбюраторов, кранов, втулок и т.п.
Для отливки корпусов карбюраторов и топливных насосов используют цинковые сплавы, содержащие до 93% цинка; эти сплавы отличаются легкоплавкостью.
Государственным стандартом установлены шесть марок медноцинковых сплавов.
Таблица. Медноцинковые сплавы
| Сплав | Марка | Химический состав в % | Применение сплавов | |||
| Медь | Свинец | Цинк | Остальные примеси | |||
| Томпак | М-90 | 90 | — | 9,8 | 0,2 | Для изготовления ниппилей и другой арматуры |
| Полутомпак | Л-80 | 80 | — | 19,75 | 0,25 | Для листов |
| Латунь | Л-68 | 68 | — | 31,75 | 0,25 | Для гильз, труб, проволок |
| Л-62 | 62 | — | 37,6 | 0,4 | для прутков, листов, труб | |
| Л-59 | 59 | — | 40 | 1 | Для прутков разных профилей | |
| Латунь свинцовистая | Л-59-1 | 59 | 1,5 | 38,5 | 1 | Для резьбовых изделий, штамповки, различной арматруры |
Бронза представляет собой сплав меди с оловом. Может содержать небольшое количество никеля, алюминия, кремния, марганца, фосфора, цинка и свинца. В автомобильной промышленности из бронзы изготовляют всевозможные втулки, вкладыши для подшипников и другие детали. Бронза при отливке хорошо заполняет формы, дает малую усадку, стойка против окисления и хорошо обрабатывается инструментами. Фосфористая бронза, содержащая до 0,5% фосфора, отличается стойкостью против кислот, износостойкостью и хорошими литейными свойствами.
Алюминиевая бронза состоит из 90—97% меди и 10—3% алюминия. Она значительно прочнее оловянистой бронзы и успешно сопротивляется действию химических влияний, поддается ковке, вальцовке, прессованию, в достаточной степени заполняет сложные формы при отливке, эластична и хорошо выносит удары.
Никелевая бронза содержит от 3 до 40% никеля, обладает наибольшей вязкостью, плотностью, крепостью и твердостью. Температура плавления бронзы 900—1000°. Марки бронзы, применяемой в автомобильной промышленности, приведены в таблице.
Таблица. Бронза
| Марка | Химический состав в % | Медь | |||
| Олово | Свинец | Цинк | Фосфор | ||
| Бр. ОСЦ 5-10 | 4,5-6 | 8,0-10 | 2 | — | Остальное |
| Бр. ОСЦ 5-5,5 | 4,5-5,5 | 4,5-5,5 | 4,5-5,5 | — | — |
| Бр. ОСЦ 10-2 | 9,0-11,0 | — | 1,0-3,0 | — | — |
| Бр. ОСЦ 10-1 | 9,0-11,1 | — | — | 0,4-0,8 | — |
Баббитом называется антифрикционный сплав на оловянной или свинцовой основе. Структура антифрикционного сплава состоит из основной пластичной массы (олово, свинец) и вкрапленных твердых зерен (сурьма). Мягкая (пластичная) основа баббита вследствие трения вала о подшипник изнашивается быстрее, чем вкрапленные в нее твердые составляющие. Поэтому поверхность мягкой основы несколько ниже твердых частиц сплава и вал своими шейками опирается на выступающие твердые частицы баббита подшипника. Это уменьшает поверхность трения и облегчает циркуляцию масла.
Антифрикционные сплавы из олова, свинца и сурьмы имеют тот недостаток, что при затвердевании в них расслаиваются структурные составляющие, твердые кристаллы химического соединения сурьмы с оловом выкристаллизовываются в первую очередь и как более легкие всплывают наверх, а основная пластичная масса остается внизу. Это явление называется ликвацией. Чтобы устранить вредное влияние ликвации, в сплавы с оловянной и оловянно-свинцовой основой вводят медь, образующую с оловом химическое соединение, более тугоплавкое, чем указанные выше структурные составляющие. Химическое соединение меди с оловом при охлаждении расплавленного сплава застывает в первую очередь, образуя в нем как бы решетку (каркас), препятствующую расслоению структурных составляющих. Добавка меди в баббит повышает также и его твердость.
Свинцовистая бронза используется для заливки вкладышей двигателей с воспламенением от сжатия. Она отличается высокой прочностью и тугоплавкостью, но плохо прирабатывается по валу и может расслаиваться при заливке (ликвация); поэтому подшипники из свинцовистой бронзы требуют особо точного соблюдения правил заливки и тщательной подготовки. Для заливки подшипников и вкладышей автомобильных двигателей применяют следующие антифрикционные сплавы.
Таблица. Баббиты и свинцовистая бронза
| Марка антифрикционного сплава | Химический состав в % | Температура плавления, С° | |||||||
| Сурьма | Медь | Кадмий | Никель | Мышьяк | Теллур | Олово | Свинец | ||
| БН | 13-15 | 1,5-2,0 | 1,25-1,75 | 0,75-1,25 | 0,5-0,9 | — | 9-11 | Остальное | 410 |
| БТ | 14-16 | 0,7-1,1 | — | — | — | 0,05-0,2 | 9-11 | Остальное | — |
| Свинцовистая бронза | — | 69-72 | 0,2-0,5 | — | — | — | — | 28-31 | 1080 |
Припои делятся на твердые и мягкие. Твердые припои применяют там, где требуется большая механическая прочность. В случаях, когда изделие не подвергается действию больших нагрузок и высоких температур, применяют мягкие припои. В таблице приводится состав мягких припоев.
Твердые припои служат для пайки латуни, бронзы, меди и др. Твердый припой марки ПМЦ-36 содержит 36% меди и 64% цинка, припой ПМЦ-54 содержит 54% меди и 46% цинка. Первый применяют для пайки латуни, второй — для пайки меди и бронзы.
К твердым припоям относятся также серебряные (ПСр). Например, для пайки контактов прерывателя используют твердый припой ПСр-12, состоящий из 12% серебра, 52% цинка и 36% меди.
Таблица. Мягкие припои
| Марка | Химический состав в % | Примечание | |||||
| Олово | Сурьма | Свинец | Примесей не более | ||||
| Медь | Висмут | Мышьяк | |||||
| ПОС-18 | 17-18 | 2-2,5 | Остальное | 0,15 | 0,1 | 0,05 | Для пайки свинцовых изделий автомобильных деталей, для лужения стали перед пайкой и заливкой |
| ПОС-30 | 29-30 | 1,5-2,0 | — | 0,15 | 0,1 | 0,05 | Для пайки радиаторов и лужения подшипников |
| ПОС-40 | 39-40 | 1,5-2,1 | — | 0,1 | 0,1 | 0,05 | Для пайки латуни, стали и медных проводов |
| ПОС-50 | 49-51 | 0,8 | — | 0,15 | 0,1 | 0,05 | ТО же |
Алюминиевые сплавы применяют для изготовления поршней, головок цилиндров, картеров и других деталей. Алюминиевый сплав обладает большой прочностью и способен закаливаться; некоторые алюминиевые сплавы по прочности приближаются к стали.
На воздухе и в воде алюминиевый сплав покрывается лишь тонкой светло-серой пленкой окиси, дальнейшего же окисления не происходит. Щелочи на этот сплав действуют разрушающе. Для закалки сплав помещают в ванну с раствором поташа и углекислой соды, нагретым до 480—520°, а затем охлаждают в масле. Закаленный алюминиевый сплав обрабатывается резанием гораздо лучше незакаленного; поэтому изготовленные из него детали перед механической обработкой рекомендуется закаливать.
Алюминиевые поршни изготовляют — из сплавов, приведенных в таблице.
Таблица. Алюминиевые сплавы для поршней
| Двигатели автомобилей | Химический состав в % | ||||
| Медь | Кремний | Марганец | Железо | Алюминий | |
| Москвич | 0,3-0,8 | 11,5-13,5 | 0,8-1,5 | до 0,8 | Остальное |
| М-20 Победа и ГАЗ-51 | 6,25-7,75 | 5-6 | 0,25-0,3 | до 1,5 | — |
| ГАЗ-ММ | 9,75-10,75 | 0,75 | 0,2-0,75 | 0,9-1,5 | — |
| ЗИС-5 | 4,5-6,0 | 5,5-7,0 | 0,15-0,35 | 0,8-1,2 | — |
| ЗИС-150 | 5,0-7,0 | 5,0-7,0 | 0,15-0,4 | до 1,5 | — |
Сплавы для изготовления поршней нагревают до температуры 510—520° и закаливают в воде, а затем подвергают отпуску при температуре 165—175° с выдержкой при этой температуре 15—18 час.
