NEM SZÍNFÉMEK

A vasanyagokat fölényük, a mechanikai tulajdonságok tartománya és az alacsonyabb költségek miatt széles körben használják a gépiparban. Mégis, a színesfém anyagokat különféle alkalmazásokban használják a vasötvözetekhez képest, jellemzően magas költségeik ellenére. A kívánt mechanikai tulajdonságokat ezekben az ötvözetekben munkakeményítéssel, öregedési edzéssel stb. Lehet elérni, de nem a vasötvözeteknél alkalmazott szokásos hőkezelési eljárásokkal. A legfontosabb színesfém anyagok közül az alumínium, a réz, a cink és a magnézium található

1. Alumínium

Az összes színesfémötvözet közül az alumínium és ötvözetei a legfontosabbak kiváló tulajdonságaik miatt. A tiszta alumínium néhány olyan tulajdonsága, amelyre a gépiparban használják:

1) Kiváló hővezető képesség (0,53 cal / cm / C)
2) Kiváló elektromos vezetőképesség (376 600 / ohm / cm)
3) Alacsony tömegsűrűség (2,7 g / cm)
4) Alacsony olvadáspont (658C)
5) Kiváló korrózióállóság
6) Nem mérgező.
7) Az egyik legmagasabb fényvisszaverő képességgel rendelkezik (85–95%) és nagyon alacsony emissziós képességgel rendelkezik (4–5%)
8) Nagyon puha és képlékeny, ennek eredményeként nagyon jó gyártási tulajdonságokkal rendelkezik.

Néhány olyan alkalmazás, ahol általában tiszta alumíniumot használnak, elektromos vezetők, radiátorok anyagai, légkondicionáló egységek, optikai és fényvisszaverők, valamint fólia és csomagolóanyagok. 

A fenti hasznos alkalmazások ellenére a tiszta alumíniumot a következő problémák miatt nem használják széles körben:

1) Alacsony szakítószilárdsága (65 MPa) és keménysége (20 BHN)
2. Nagyon nehéz hegeszteni vagy forrasztani.

Az alumínium mechanikai tulajdonságai ötvözéssel lényegesen javíthatók. A fő ötvöző elemek a réz, a mangán, a szilícium, a nikkel és a cink.

Az alumínium és a réz képezi a CuAl2 kémiai vegyületet. 548 C hőmérséklet felett teljesen feloldódik folyékony alumíniumban. Amikor ezt leállítjuk és mesterségesen öregítjük (hosszan tartó tartás 100 - 150 ° C-on), edzett ötvözetet kapunk. Az öreg CuAl2-nek nincs ideje kicsapódni az alumínium és a réz szilárd oldatából, ezért instabil helyzetben van (szobahőmérsékleten túltelített). Az öregedési folyamat nagyon finom CuAl2 részecskéket képez, amelyek az ötvözet megerősödését okozzák. Ezt a folyamatot oldatkeményítésnek nevezzük.

A többi ötvözőelem legfeljebb 7% magnéziumot, legfeljebb 1,5% mangánt, legfeljebb 13% szilíciumot, legfeljebb 2% nikkelt, legfeljebb 5% cinket és legfeljebb 1,5% vasat tartalmaz. Ezek mellett titán, króm és kolumbium is hozzáadható kis százalékban. Az állandó öntésnél és présöntésnél használt néhány tipikus alumíniumötvözet összetételét a 2. táblázat tartalmazza. Ezeknek az anyagoknak az állandó öntéssel vagy nyomással történő öntéssel történő öntése után elvárt mechanikai tulajdonságait a 2.1. Táblázat mutatja

2. Réz

Az alumíniumhoz hasonlóan a tiszta réz is széles körben alkalmazható a következő tulajdonságai miatt

1) A tiszta réz elektromos vezetőképessége tiszta (5,8 x 105 / ohm / cm). Minden apró szennyeződés drasztikusan csökkenti a vezetőképességet. Például a 0,1% foszfor 40% -kal csökkenti a vezetőképességet.

2) Nagyon magas hővezető képességű (0,92 cal / cm / C)

3) nehézfém (fajsúlya 8,93)

4) Forrasztással könnyen összeilleszthető

5) Ellenáll a korróziónak,

6) kellemes színe van.

A tiszta rézet elektromos vezetékek, gyűjtősínek, átviteli kábelek, hűtőszekrények és csövek gyártásához használják.

A réz mechanikai tulajdonságai a legtisztább állapotban nem túl jók. Puha és viszonylag gyenge. Nyereségesen ötvözhető a mechanikai tulajdonságok javítása érdekében. A fő ötvöző elemek a cink, ón, ólom és foszfor.

A réz és a cink ötvözetét sárgaréznek nevezzük. Legfeljebb 39% cinktartalommal a réz egyfázisú (α-fázisú) szerkezetet alkot. Az ilyen ötvözetek nagy alakíthatósággal rendelkeznek. Az ötvözet színe piros marad 20% -os cinktartalomig, de ezen túl sárga színűvé válik. A β-fázisnak nevezett második szerkezeti komponens a cink 39–46% -a között jelenik meg. A megnövekedett keménységért tulajdonképpen a CuZn fémek közötti vegyület felelős. A sárgaréz szilárdsága tovább növekszik, ha kis mennyiségű mangánt és nikkelt adunk hozzá.

A rézötvözetet ónral bronznak nevezzük. A bronz keménysége és szilárdsága növekszik az óntartalom gyűrésével. A hajlékonyságot az ón százalékos értékének 5 fölötti növekedése is csökkenti. Ha alumíniumot is hozzáadnak (4–11%), az így kapott ötvözetet alumínium bronznak nevezik, amelynek lényegesen nagyobb a korrózióállósága. A bronzok drága fém ón jelenléte miatt viszonylag költségesek a rézekhez képest.

3. Egyéb színesfémek

Cink

A cinket elsősorban az építészetben használják alacsony olvadási hőmérsékletük (419,4 C) és magasabb korrózióállósága miatt, amely a cink tisztaságával növekszik. A korrózióállóságot az okozza, hogy a felületen védőbevonat képződik. A cink fő alkalmazási területe a horganyzás, hogy megvédje az acélt a korróziótól, a nyomdaiparban és a présöntésben.

A cink hátránya az erős anizotrópia, amelyet deformált körülmények között mutatnak be, a méretstabilitás hiánya öregedési körülmények között, az ütésállóság csökkenése alacsonyabb hőmérsékleten és a hajlam a szemcsék közötti korrózióra. Nem használható 95.C hőmérséklet feletti szervizelésre, mert jelentősen csökkenti a szakítószilárdságot és a keménységet.

Széles körű alkalmazása fröccsöntésekben azért van, mert alacsonyabb nyomást igényel, ami a présöntési ötvözetekhez képest magasabb élettartamot eredményez. Továbbá nagyon jó megmunkálhatósággal rendelkezik. A cinkdörzsöléssel nyert felület sokszor megfelelő a további feldolgozáshoz, kivéve az elválasztási síkban lévő vaku eltávolítását.

Magnézium

Könnyűségük és jó mechanikai szilárdságuk miatt a magnéziumötvözeteket nagyon nagy sebességgel használják. Ugyanazon merevség érdekében a magnéziumötvözeteknek a C25 acél tömegének csupán 37,2% -a szükséges, így megtakarítható a tömeg. A két fő ötvözőelem az alumínium és a cink. A magnéziumötvözetek lehetnek öntött homokból, tartósan öntött vagy öntvények. A homokba öntött magnéziumötvözet-összetevők tulajdonságai összehasonlíthatók az állandóan öntött vagy öntött-öntött alkatrészekkel. Az öntvényötvözetek általában magas réztartalommal rendelkeznek, így lehetővé teszik a másodlagos fémekből történő előállításukat a költségek csökkentése érdekében. Autókerekek, forgattyúházak stb. Gyártására szolgálnak. Minél nagyobb a tartalom, annál nagyobb a magnéziummal megmunkált ötvözetek, például hengerelt és kovácsolt alkatrészek mechanikai szilárdsága. A magnéziumötvözetek a hagyományos hegesztési eljárások többségével könnyen hegeszthetők. A magnéziumötvözetek nagyon hasznos tulajdonsága a magas megmunkálhatóság. Az alacsony szén-dioxid-kibocsátású acélhoz képest csak 15% -os energiát igényelnek a megmunkáláshoz.