Отжиг латуни в домашних условиях. Термическая обработка цветных сплавов. Отжиг стальных деталей
Латунь - это двойной или многокомпонентный сплав на основе меди , где основным легирующим элементом является цинк , иногда с добавлением олова , никеля , свинца , марганца , железа и других элементов.
Латунь - сплав меди с цинком (от 5 до 45%). Латунь с содержанием от 5 до 20% цинка называется красной (томпаком), с содержанием 20–36% Zn – желтой. На практике редко используют латуни, в которых концентрация цинка превышает 45%.
Цинк более дешевый материал по сравнению с медью, поэтому его введение в сплав одновременно с повышением механических, технологических и антифрикационных свойств, приводит к снижению стоимости - латунь дешевле меди. Электропроводность и теплопроводность латуни ниже, чем меди.
Латунь - двойной и многокомпонентный медный сплав, с основным легирующим элементом - цинком. По сравнению с медью обладают более высокой прочностью и коррозионной стойкостью. Простые латуни обозначают буквой Л и цифрой, показывающей содержание меди в процентах. В специальных латунях после буквы Л пишут заглавную букву дополнительных легирующих элементов и через тире после содержания меди указывают содержание легирующих элементов в процентах. Латуни разделяют на литейные и деформируемые. Латуни, за исключением свинцовосодержащих, легко поддаются обработке давлением в холодном и горячем состоянии. Все латуни хорошо паяются твердыми и мягкими припоями.
Основными легирующими элементами в многокомпонентных латунях являются алюминий, железо, марганец, свинец, кремний, никель. Они по-разному влияют на свойства латуней.
Маркировка:
Принята следующая маркировка. Латунный сплав обозначают буквой «Л», после чего следуют буквы основных элементов, образующих сплав. В марках деформируемых латуней первые две цифры после буквы «Л» указывают среднее содержание меди в процентах. Например, Л70 - латунь, содержащая 70 % Cu. В случае легированных деформируемых латуней указывают ещё буквы и цифры, обозначающие название и количество легирующего элемента, ЛАЖ60-1-1 означает латунь с 60 % Cu, легированную алюминием (А) в количестве 1 % и железом в количестве 1 %. Содержание Zn определяется по разности от 100 %. В литейных латунях среднее содержание компонентов сплава в процентах ставится сразу после буквы, обозначающей его название. Например, латунь ЛЦ40Мц1,5 содержит 40 % цинка (Ц) и 1,5 % марганца (Мц).
Термическая обработка латуни
Термическая обработка латуни заключается только в отжиге. При обработке давлением или выколачивании деталей, изготовленных из латуни, желательно повысить ее пластичность. Для этого латунь нагревают до температуры немного более 500° С и дают остыть на воздухе. После отжига латунь становится мягкой и легко гнется и выколачивается. При дальнейшей обработке давлением, прокатыванием и выколачиванием латунь снова нагартовывается и становится жесткой. В этом случае производят повторный отжиг. При глубоких вытяжках, чтобы избежать образования трещин, латунь приходится отжигать несколько раз.
69. Бронзы, состав, маркировка:
Бро́нзы - сплав меди , обычно с оловом в качестве основного легирующего компонента, но к бронзам также относят медные сплавы с алюминием , кремнием , бериллием , свинцом и другими элементами, за исключением цинка (это латунь ) и никеля . Как правило в любой бронзе в незначительных количествах присутствуют добавки: цинк , свинец , фосфор и др.
Маркировка бронзоснована на том же принципе, что и маркировка латуней. Впереди стоят буквы Бр (бронза), далее следуют буквенные обозначения элементов, входящих в состав сплава, и за ними - цифры, указывающие среднее содержание элементов в процентах.Маркировка бронзсостоит из букв и цифр. Первые буквы Бр обозначают название сплава - бронза, далее следуют буквенные обозначения элементов, входящих в состав сплава, за ними - цифры, указывающие среднее содержание этих элементов в процентах. Например, БрОФ6 5 - 0 15 - оловянистофосфористая бронза, содержащая 6 5 % олова, 0 15 % фосфора, остальное - медь.
Основные свойства бронз - высокая коррозионная стойкость, хорошие литейные и износостойкие свойства. Поставляются бронзы по ГОСТ 5017-74, ГОСТ 613-79, ГОСТ 1320-74.
По структуре оловянистые бронзы подразделяются на однофазные (содержащие до 10% Sn) и двухфазные (содержащие 10-22% Sn), которые представляют собой смесь кристаллов твердого раствора олова в меди и кристаллов химического соединения меди с оловом (Cu 3 Sn).
Для улучшения качества оловянистых бронз в них вводят свинец (повышает антифрикционные свойства и способствует лучшей обрабатываемости), цинк (улучшает литейные свойства), фосфор (повышает литейные, механические и антифрикционные свойства).
Graaver 04-03-2010 20:17
Начну из далека..
Более десяти лет занимаюсь изготовлением спортивных медалей, но есть вопросы с которыми постоянно сталкиваясь, окончательных ответов на них, так и не выяснил.. может кто поможет? вот один из них..
Для повышения пластичности, при прессовании латунную заготовку необходимо отжечь.. и тут начинается самое интересное..
На данный момент пользуюсь таким рецептом отжига латуни Л63 (экспериментальным путём выведенный):
Прогрев в печи до t=560 C, выдержка 1,5-2 часа, остывание на воздухе..
При одинаковых параметрах (марка латуни, режим ТО) на выходе совершенно разный результат.
В одном случае все "чики-пуки".. латунь становится "мягкой", легко деформируется и имеет ровную зеркально-гладкую поверхность(соответствующую "зеркалу" штампа).
В другом варианте, вроде всё так-же.. "мягкая"(пластичная), только где должно быть "зеркало", появляется лёгкий, еле заметный "целлюлит-апельсиновая корка".. вроде мелочь, но жуть как не приятно
Вопрос такой..
Может кто сталкивался с подобной проблемой, как она решается?
Интересует - температура, время выдержки при нагреве и время (способ) остывания..
Так-же есть ли возможность "вылечить" "зараженные целлюлитом"(не правильным ТО) латунные заготовки?
С уважением Андрей.
Ress75 04-03-2010 20:47
В ювелирных техниках существует такой приём:называется на р..(дольше не помню ).Смысл в многократном отжиге (раз 6) серебра и т.д.Металл начинает переть изнутри изделия и с каждым циклом вспучивает локально поверхность изделия-выходит такой пустынный рельеф с апельсиновой коркой. Вообщем красиво Дальше естественно отбел и т.д.Может и здесь что-то похожие выходит?
ЮЗОН 04-03-2010 21:45
Точно вся Л 63 ? или может ЛС
Graaver 04-03-2010 22:08
quote: А латунь из одной партии, или разные поставки?
Точно вся Л 63 ? или может ЛС
Партия одна..
Бывало нарубят три листа(даже если предположить что листы разные, все заготовки приносят в одном мешке, это примерно 900шт. по 300шт/лист.), отжигаю.. часть нормальная, часть "целлюлитная" (т.е. одна партия после ТО вся в норме, другая проблемная)..
Правда допускаю, что время выдержки в печи разное..
Проблемы с разностью температур исключены.. печь позволяет держать температуру "+"_"-" 1гр.С
Без отжига "целлюлита" нет, но и продавить такую заготовку ой как тяжело..
Если кто-то с этим сталкивался,.. может есть гарантированный рецепт?
Чтобы и "мягкая" и без "целлюлита"..?
Graaver 04-03-2010 22:19
Может кто знает, при каких условиях (превышение каких параметров) происходит эта гадость?
sm special 04-03-2010 23:35
Возможно "гугление" на запрос по дефектам отжига латуни что-нибудь может прояснить...
ЮЗОН 05-03-2010 11:53
Можно попробовать:
Выдержку большую не надо делать,по тех процесу: на t=600 C загрузка, прогрев примерно 1 мм/мин. как температура выровнялась, так охлаждение на воздухе или ч-з воду.
ИМХО: При долгой выдержке в окислительной атмосфере цинк начинает окисляться и "прёт" поверхность.
И иногда виноваты прокатчики листов (свой тех процес не выдерживают)
Graaver 05-03-2010 14:41
При эксперименте с t=600 C у меня гарантированно получался "целлюлит", правда время выдержки было большим..
Ближайшее время снова будет возможность поэкспериментировать..
Попробую уменьшить время нахождения заготовок в печи..
Нестор74 05-03-2010 16:39
2Graaver
после праздников уточню у своих (ребяты много с латунью работают - сувенирная продукция, наградная атрибутика), может чего подскажут, отпишусь, если к тому времени этот вопрос еще будет актуален.
ЮЗОН 05-03-2010 16:50
quote: Попробую уменьшить время нахождения заготовок в печи..
По времени: чем меньше, тем лучше. лишь бы печь вышла на режим.
Плотной пачкой не грузить.
Буль 05-03-2010 17:28
можно, свои 5 копеек: сразу в воду, без выдержки на воздухе
Буль 05-03-2010 17:29
проста калка медных сплавов прямо противоположна ТО сталей-пластичность повашается
Graaver 05-03-2010 20:12
quote: после праздников уточню у своих (ребяты много с латунью работают - сувенирная продукция, наградная атрибутика), может чего подскажут, отпишусь, если к тому времени этот вопрос еще будет актуален.
Любой совет актуален!
И особенно важен практический опыт!
quote: загружаешь на 600 и переводишь печь на t=560.
Плотной пачкой не грузить.
Охлаждение в воде пробовал.. но опять же выдержка заготовок в печи была значительной, да и в партии было всё максимально "плотненько"..
Наверно это и было причиной неудач..
Graaver 12-03-2010 19:52
Случилось то, чего меньше всего ожидал..
История вкратце такая..
Заказал два листа латуни, не проверив отдал в производство..
Оказалось что один лист как и заказывал латунь(Л63), а второй бронза (марка неизвестна, имеет приятный розовый оттенок)..
Бронза мне не подходит по тех. характеристикам.
Поэтому вся партия, чтобы не пропадать без дела переезжает в барахолку.
Может кому понадобится?!!
Вот фото заготовок и "пробной" медали из этого материала.
Graaver 13-03-2010 09:27
С новой партией провёл эксперимент.. "минимально-необходимое" время выдержки в печи + "неплотная" загрузка + охлаждение в воде"..
Эксперимент удался.. "целлюлит" отсутствует!
Огромное спасибо одно-палатникам "Буль" и "ЮЗОН" за дельные советы!!!
Прошу прощения за назойливость..
Возможно ли "восстановить" латунь после неправильного ТО?
С уважением Андрей.
Отжиг и закаливание дюралюминия
Отжиг дюралюминия производят для снижения его твердости. Деталь или заготовку нагревают примерно до 360° С, как и при закалке, выдерживают некоторое время, после чего охлаждают на воздухе. Твердость отожженного дюралюминия почти вдвое ниже, чем закаленного. Приближенно температуру нагрева дюралюминиевой детали можно определить так. При температуре 350--360° С деревянная лучина, которой проводят по раскаленной поверхности детали, обугливается и оставляет темный след. Достаточно точно температуру детали можно определить с помощью небольшого (со спичечную головку) кусочка медной фольги, который кладут на ее поверхность. При температуре 400° С над фольгой появляется небольшое зеленоватое пламя. Отожженный дюралюминий обладает небольшой твердостью, его можно штамповать и изгибать вдвое, не опасаясь появления трещин. Закаливание. Дюралюминий можно подвергать закаливанию. При закаливании детали из этого металла нагревают до 360--400° С, выдерживают некоторое время, затем погружают в воду комнатной температуры и оставляют там до полного охлаждения. Сразу после этого дюралюминий становится мягким и пластичным, легко гнется и куется. Повышенную же твердость он приобретает спустя три-четыре дня. Его твердость (и одновременно хрупкость) увеличивается настолько, что он не выдерживает изгиба на небольшой угол. Наивысшую прочность дюралюминий приобретает после старения. Старение при комнатных температурах называют естественным, а при повышенных температурах--искусственным. Прочность и твердость свежезакаленного дюралюминия, оставленного при комнатной температуре, с течением времени повышается, достигая наивысшего уровня через пять--семь суток. Этот процесс называется старением дюралюминия
Отжиг меда и латуни
Отжиг меди. Термической обработке подвергают и медь. При этом медь можно сделать либо более мягкой, либо более твердой. Однако в отличие от стали закалка меди происходит при медленном остывании на воздухе, а мягкость медь приобретает при быстром охлаждении в воде. Если медную проволоку или трубку нагреть докрасна (600°) на огне и затем быстро погрузить в воду, то медь станет очень мягкой. После придания нужной формы изделие вновь можно нагреть на огне до 400° С и дать ему остыть на воздухе. Проволока или трубка после этого станет твердой. Если необходимо выгнуть трубку, ее плотно заполняют песком, чтобы избежать сплющивания и образования трещин. Отжиг латуни позволяет повысить ее пластичность. После отжига латунь становится мягкой, легко гнется, выколачивается и хорошо вытягивается. Для отжига ее нагревают до 500° С и дают остыть на воздухе при комнатной температуре.
Воронение и «синение» стали
Воронение стали. После воронения стальные детали приобретают черную или темно-синюю окраску различных оттенков, они сохраняют металлический блеск, а на их поверхности образуется стойкая оксидная пленка; предохраняющая детали от коррозии. Перед воронением изделие тщательно шлифуют и полируют. Поверхность его обезжиривают промывкой в щелочах, после чего изделие прогревают до 60-- 70° С. Затем помещают его в печь и нагревают до 320--325° С. Ровная окраска поверхности изделия, получается только при равномерном его прогреве. Обработанное таким образом изделие быстро протирают тряпкой, смоченной в конопляном масле. После смазки изделие снова слегка прогревают и вытирают насухо. «Синение» стали. Стальным деталям можно придать красивый синий цвет. Для этого составляют два раствора: 140 г гипосульфита на 1 л воды и 35 г уксуснокислого свинца («свинцовый сахар») также на 1 л воды. Перед употреблением растворы смешивают и нагревают до кипения. Изделия предварительно очищают, полируют до блеска, после чего погружают в кипящую жидкость и держат до тех пор, пока не получат желаемого цвета. Затем деталь промывают в горячей воде и сушат, после чего слегка протирают тряпкой, смоченной касторовым или чистым машинным маслом. Детали, обработанные таким способом, меньше подвержены коррозии.
Отжиг и нормализация стали
Отжиг - процесс термообработки металла, при котором производится нагревание, затем медленное охлаждение металла. Переход структуры из неравновесного состояния до более равновесного. Отжиг первого рода, его виды: возврат (он же отдых металла), рекристаллизационный отжиг (он же называется рекристаллизация), отжиг для снятия внутренних напряжений, диффузионный отжиг (еще называется гомогенизация). Отжиг второго рода - изменение структуры сплава посредством перекристаллизации около критических точек с целью получения равновесных структур. Отжиг второго рода, его виды:полный, неполный, изотермический отжиги.
Ниже рассмотрен отжиг, его виды, применительно к стали.
Возврат (отдых) стали - нагрев до 200 - 400o, отжиг для уменьшения или снятия наклепа. По результатам отжига наблюдается уменьшение искажений кристаллических решеток у кристаллитов и частичное восстановление физико-химических свойств стали.
Рекристаллизационный отжиг стали (рекристаллизация) - нагрев до температур 500 - 550o; отжиг для снятия внутренних напряжений - нагрев до температур 600 - 700o. Эти виды отжига снимают внутренние напряжения металла отливок от неравномерного охлаждения их частей, также в заготовках, обработанных давлением (прокаткой, волочением, штамповкой) с использованием температур ниже критических. Вследствиии рекристаллизационного отжига из деформированных зерен вырастают новые кристаллы, ближе к равновесным, поэтому твердость стали снижается, а пластичность, ударная вязкость увеличиваются. Чтобы полностью снять внутренние напряжения стали нужна температура не менее 600o .
Охлаждение после выдержки при заданной температуре должно быть достаточно медленным: вследствии ускоренного охлаждения металла вновь возникают внутренние напряжения.
Диффузионный отжиг стали (гомогенизация) применяется тогда, когда сталь имеет внутрикристаллическую ликвацию. Выравнивание состава в зернах аустенита достигается диффузией углерода и других примесей в твердом состоянии, наряду с самодиффузией железа. По результатам отжига, сталь становится однородной по составу (гомогенной), поэтому диффузионный отжиг называет также гомогенизацией.
Температура гомогенизации должна быть достаточно высокой, однако нельзя допускать пережога, оплавления зерен. Если допустить пережог, то кислород воздуха окисляет железо, проникая в толщу его, образуются кристаллиты, разобщенные окисными оболочками. Пережог устранить нельзя, поэтому пережженные заготовки являются окончательным браком.
Диффузионный отжиг стали обычно приводит к слишком сильному укрупнению зерна, что следует исправлять последующим полным отжигом (на мелкое зерно).
Полный отжиг стали связан с фазовой перекристаллизацией, измельчением зерна при температурах точек АС1 и АС2. Назначение его - улучшение структуры стали для облегчения последующей обработки резанием, штамповкой или закалкой, а также получение мелкозернистой равновесной перлитной структуры готовой детали. Для полного отжига сталь нагревают на 30-50 o выше температуры линии GSK и медленно охлаждают.
После отжига избыточный цементит (в заэвтектоидных сталях) и эвтектоидный цементит имеют форму пластинок, поэтому и перлит называют пластинчатым.
При отжиге стали на пластинчатый перлит заготовки оставляют в печи до охлаждения, чаще всего при частичном подогреве печи топливом, чтобы скорость охлаждения была не больше 10-20o в час.
Рис. 1.
Отжигом также достигается измельчение зерна. Крупнозернистая структура, например, доэвтектоидной стали (рис. 1), получается при затвердевании вследствие свободного роста зерен (если охлаждение отливок медленное), а также в результате перегрева стали. Эта структура называется видманштетовой (по имени австрийского астронома А. Видманштеттена, открывшего в 1808 г. такую структуру на метеорном железе). Такая структура придает низкую прочность заготовке.Структура характерна тем, что включения феррита (светлые участки) и перлита (темные участки) располагаются в виде вытянутых пластин под различными углами друг к другу. В заэвтектоидный сталях видманштетова структура характеризуется штрихообразным расположением избыточного цементита.
Рис. 2.
Размельчение зерна связано с перекристаллизацией альфа-железа в гамма-железо; вследствии охлаждения и обратного переходе гамма-железа в aльфа-железо мелкозернистая структура сохраняется.
Таким образом, одним из результатов отжига на пластинчатый перлит является мелкозернистая структура.
Неполный отжиг стали связан с фазовой перекристаллизацией лишь при температуре точки А С1; неполный отжиг применяется после горячей обработки давлением, когда у заготовки мелкозернистая структура.
Отжиг стали на зернистый перлит применяют обычно для эвтектоидных, заэвтектоидных сталей, для повышения пластичности, вязкости стали и уменьшения ее твердости. Для получения зернистого перлита сталь нагревают выше точки АС1, затем выдерживают недолго, чтобы цементит растворился в аустените не полностью. Затем сталь охлаждают до температуры несколько ниже Ar1, выдерживают при такой температуре несколько часов. При этом частицы оставшегося цементита служат зародышами кристаллизации для всего выделяющегося цементита, который нарастает округлыми (глобулярными) кристаллитами, рассеянными в феррите (рис. 2).
Свойство зернистого перлита существенно отличаются от свойств пластинчатого в сторону меньшей твердости, но большей пластинчатости и вязкости. Особенно это относится к заэвтектоидной стали, где весь цементит (как эвтектоидный, так избыточный) получается в виде глобулей.
Изотермический отжиг - после нагрева и выдержки сталь быстро охлаждают до температуры несколько ниже точки А 1 (рис. 3), затем выдерживают при этой температуре до полного распадения аустенита на перлит, после чего охлаждают на воздухе. Применение изотермического отжига значительно сокращает время, а также повышает производительность. Например, обыкновенный отжиг легированной стали длится 13-15 ч, а изотермический - всего 4-7 ч. Схема изотермического отжига приведена на рис. 7.
Рис. 3.
Разновидностью полного отжига является нормализация, заключающаяся в нагреве стали на 30--50°С выше линии GSE, выдержке при этих температурах с последующим охлаждением на воздухе. Цель нормализации -- снятие остаточных напряжений в металле и выравнивание его структуры.
Под термической обработкой цветного металла понимается нагрев до определенной температуры, после чего следует охлаждение с определенной скоростью. Общая эффективность термической обработки цветного металла зависит от его предшествующей обработки, от температуры и скорости нагрева, продолжительности выдержки при этой температуре и скорости охлаждения
Процессы термической обработки цветных металлов можно разделить на две основные группы: термическая обработка, целью которой является получение структуры, максимально приближающейся к равновесному состоянию, и термическая обработка, целью которой, наоборот, является достижение неравновесного состояния. В некоторых случаях обе упомянутые группы процессов взаимно перекрываются
К первой группе относятся рекристаллизационный отжиг деформированного материала, далее отжиг для снятия внутренних напряжений и, наконец, гомогенизационный отжиг отливок. Ко второй группе, которая считается иногда термической обработкой в узком смысле слова, относится термическая обработка с получением неравновесного состояния, т. е. так называемое дисперсионное отверждение
Мягкий или рекристаллизационный отжиг
Мягкий отжиг это термическая обработка заготовок, подвергшихся холодной обработке давлением. Он производится путем нагрева изделия до определенной температуры, выдержки при этой температуре в течение определенного времени и, как правило, медленного последующего охлаждения. Уровень температуры, продолжительность выдержки так же, как и скорости нагрева и охлаждения, зависят как от способа предшествующей обработки, так и от требуемых свойств изделия. Следовательно, процесс этого отжига характеризуется степенью предшествующего обжатия, температурой и продолжительностью отжига и требуемой структурой изделия. Кратко можно пояснить сказанное следующими примерами
Металл, получивший наклеп в результате обработки давлением , претерпевает во время нагрева несколько взаимно перекрывающихся изменений. Сначала происходит так называемое «восстановление», характеризующееся снятием внутренних напряжений, т. е. устранением нарушений кристаллической решетки, вызванных в материале обработкой давлением. В этой области механические свойства изменяются очень мало, хотя на некоторых физических свойствах уже наблюдаются изменения. При дальнейшем нагреве начинают образовываться зародыши новообразующей структуры, и происходит рост этих зародышей. В совокупности эти два процесса называют рекристаллизацией . Механические и физические свойства, приобретенные материалом в результате обработки давлением, утрачиваются им при рекристаллизации, и материал приобретает свойства, которые он имел перед наклепом. Затем следует стадия роста зерна, при которой кристаллы сливаются; при этом некоторые кристаллы растут за счет соседних кристаллов, и кристаллическая структура укрупняется
Процесс изменения механических свойств меди, не содержащей кислорода при наклепе и рекристаллизационном отжиге поясняется на нижележащих графиках
Зависимость механических свойств при наклепе от степени обжатия
Зависимость механических свойств при рекристаллизационном отжиге от температуры
Кривые твердости в зависимости от предшествующей степени обжатия и температуры, а также рост зерна в зависимости от температуры после рекристаллизации
Отжиг для снятия внутренних напряжений
Такой отжиг называется стабилизацией , а применительно к деформированным заготовкам - отпуском . Отжиг состоит в нагреве до невысокой температуры и кратковременной выдержке при этой температуре до полного прогрева изделия, после чего следует медленное охлаждение. Для заготовок, обработанных давлением, это - температура из области восстановления, т. е. ниже температуры рекристаллизации. Этим отжигом устраняются внутренние напряжения, вызванные, например, в отливках неравномерным остыванием и термической обработкой, а в поковках - обработкой давлением на холоде, термической обработкой или обработкой резанием при больших сечениях стружки. Прежняя кристаллизация при этом нагреве сохраняется. Механические свойства также существенно не изменяются, в том числе и после длительного хранения
У изделий, особенно сложной конфигурации, этим процессом обеспечивается стабильность размеров. Пример температур отпуска некоторых деформируемых сплавов алюминия и меди приведен в табл.1
Температуры отпуска для снятия внутренних напряжений в некоторых деформируемых металлах и сплавах
Гомогенизационный отжиг
Гомогенизационный отжиг - это термическая обработка, состоящая из нагрева до высокой температуры и выдержки при этой температуре в течение определенного времени, пока не будут достигнуты равномерный состав и равномерная структура. Затем следует, как правило, медленное охлаждение. В литых сплавах встречается неравномерность (гетерогенность) двоякого рода. Это - ликвация примесей , накапливающихся в тех частях отливки, которые отвердевают последними, и расслоение (слоистость) каждого отдельного кристалла твердого раствора. Неравномерности внутри кристалла легко выравниваются диффузией , если она протекает при достаточно высокой температуре и достаточно долго. Напротив, примеси, накопленные в отдельных местах отливки, рассеиваются отжигом значительно хуже. Они способны к диффузии лишь в том случае, если растворяются в основном металле при высоких температурах. Но и в этом случае процесс гомогенизации затруднен ввиду большого пути, который должны проходить отдельные частицы
Гомогенизационному отжигу можно подвергать и деформированные металлы, если требуется улучшить некоторые их механические свойства, особенно вязкость и химическую стойкость сплава. Путем нагрева до высокой температуры определенные легирующие элементы переводятся в твердый раствор до тех пор, пока сплав не станет гомогенным, а затем быстрым охлаждением подавляется ликвация. Однако этот процесс уже переходит в область термической обработки для получения неравновесных состояний
Дисперсионное отверждение
Для дисперсионного отверждения сплава обязательным условием является то, чтобы в основных кристаллах находилась частично растворимая фаза, растворимость которой уменьшается с понижением температуры. При медленном охлаждении происходит ликвация, в результате которой может выделиться, в зависимости от формы диаграммы, чистый металл, твердый раствор соединений или какая — либо другая фаза. Быстрым охлаждением из области твердого раствора можно во многих случаях подавить ликвацию, и закаленный таким образом сплав привести в неравновесное состояние пересыщенного твердого раствора. При дальнейшем умеренном нагреве или нормальной температуре сплав проявляет тенденцию прийти в стабильное состояние. Этот сложный процесс пока еще не вполне выяснен, хотя практически в технике уже применяют целый ряд отверждаемых сплавов. Процесс протекает по-разному у разных отверждаемых сплавов, а во многих случаях - неодинаково даже у одного и того же сплава. Поэтому ограничимся лишь краткой характеристикой этого процесса
Отверждение состоит в основном из трех этапов. Сначала сплав нагревается до соответствующей температуры. Эта температура находится в пределах между линией солидуса и линией растворимости в твердом состоянии по возможности ближе к температуре солидуса. Лучше всего эту температуру, учитывая ее узкий диапазон, особенно у алюминиевых сплавов (490-535° С), поддерживать в соляном растворе, и поэтому именно такие растворы и применяют чаще всего. Целью отжига этого вида является получение богатого твердого раствора. Выдержка при данной температуре зависит от типа сплава и вида заготовки. Затем следует быстрое охлаждение (закалка в масле или в воде). Сплав проходит через разные стадии, приближающиеся к равновесному состоянию, причем атомы пересыщенного твердого раствора каждый раз располагаются по-разному. Этот процесс проводится при нормальной или повышенной температуре; иногда его называют старением. В некоторых случаях между закалкой и старением производят холодную обработку давлением. Старение при нормальной температуре называется естественным , а при повышенной температуре - искусственным
При отверждении изменяются механические свойства. После закалки прочность несколько уменьшается с увеличением вязкости, а при старении прочность снова повышается, а вязкость и пластичность немного уменьшаются. Эти изменения при старении подчиняются определенным закономерностям, зависящим от температуры, продолжительности старения и вида сплава. По достижении максимума прочность сплава при дальнейшем нагревании его снова уменьшается. В результате такого «перестарения » сплав переходит из нестабильного отвержденного состояния в равновесное, и материал приобретает прежние механические свойства. Разумеется, прочность в отвержденном состоянии всегда больше той, которая может быть получена у того же сплава нагартовкой, и вообще отверждаемые сплавы обладают наибольшей прочностью по сравнению с прочими металлами этой группы. В процессе отверждения изменяются и некоторые физические свойства
На рис.5 показано влияние температуры и продолжительности искусственного старения на механические свойства деформируемого сплава AlMgSi.
Общая схема зависимости температуры и продолжительности отжига при различных способах термической обработки деформируемого сплава AlMgSi приведена на рис.6
У некоторых сплавов цветных металлов при термической обработке на неравновесное состояние процессы перекристаллизации протекают так же, как у стали. Например, в некоторых алюминиевых бронзах происходят так называемые фазовые превращения γ — α , в связи с чем весь процесс, состоящий из закалки и отпуска, можно назвать термическим улучшением . Изменения механических свойств при улучшении отличаются от тех, которые сопровождают отверждение: после закалки прочность увеличивается с одновременным уменьшением вязкости, а при отпуске прочность снова уменьшается, тогда как вязкость немного повышается
Значения механических свойств деформируемых сплавов алюминия, подвергавшихся различной термической обработке
| Марка сплава | Полуфабрикат | σ т, (кг/мм 2) | σ вр, (кг/мм 2) | δ 10 , (%) |
|---|---|---|---|---|
| Al 99,5 | Лист | 1,5 | 7 — 10 | 22 |
| Al-Cu4-Mg1 | Лист | 18 — 24 | 11 | |
| Al-Zn6-Mg-Cu | Пруток | 18 — 28 | 9 | |
| Al-Mg-Si | Лист | 11 — 15 | 16 | |
| Al-Mg | Лист | 18 — 23 | 16 | |
| Al-Mg5 | Пруток | 25 — 28 | 16 | |
| Al-Mg-Mn | Лист | 17 — 26 | 15 | |
| Al-Mn | Труба | 11 — 17 | 16 |
В твердом состоянии
| Марка сплава | Полуфабрикат | σ т, (кг/мм 2) | σ вр, (кг/мм 2) | δ 10 , (%) |
|---|---|---|---|---|
| Al 99,5 | Лист | 11 | 13 | 4 |
| Al-Mg-Si | Лист | 15 | 17 | 4 |
| Al-Mg | Лист | 27 | 3 | |
| Al-Mg5 | Пруток | 28 | 32 | 3 |
| Al-Mg-Mn | Лист | 20 | 24 | 3 |
| Al-Mn | Труба | 19 | 3 |
В отвержденном состоянии
| Марка сплава | Полуфабрикат | σ т, (кг/мм 2) | σ вр, (кг/мм 2) | δ 10 , (%) | Примечания |
|---|---|---|---|---|---|
| Al-Cu4-Mg1 | Лист | 28 | 43,5 | 10 | Отвержденные при нормальной температуре; все размеры |
| Al-Cu-Ni-Mg-Fe | Поковка | 26 | 38 | 4 | Небольшие поковки и в направлении волокон |
| Al-Zn6-Mg-Cu | Пруток | 38 | 50 | 6 | Отвержденные при высокой температуре |
| Al-Mg-Si | Лист | 10 | 20 | 12 |
Режимы термической обработки и значения механических свойств литейных сплавов алюминия
| Марка сплава | Отливка | Способ термической обработки отливки | Темпе- ратура закалки (°С) | Продолжи- тельность выдержки при этой темпе- ратуре (часы) | Темпе- ратура старения (°С) | Про- должи- тель- ность старения (часы) | σ т, (кг/мм 2) | σ вр, (кг/мм 2) | δ 5 , (%) | HB |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Al-Si-Cu5 | В песок | 180±5 | 15 | 16 | 65 | |||||
| Al-Si-Cu5 | В песок | Отвержденная в горячем виде | 525±5 | 4 | 180±5 | 5 | 20 | 70 | ||
| Al-Si-Cu5 | В песок | 525 +5 -10 | 4 | 230±5 | 5 | 18 | 1 | 65 | ||
| Al-Si-Cu5 | В кокиль | Подвергнутая искусственному старению | 180±5 | 15 | 16 | 65 | ||||
| Al-Cu-Si5 | В кокиль | Закаленная и стабили- зированная | 525 +5 -10 | 4 | 230±5 | 5 | 18 | 1 | 65 | |
| Al-Cu-Ni-Mg | В песок | Отвержденная в горячем виде | 515±5 | 4 — 10 | 235±5 | 4 — 6 | 18 | 22 | 0,3 | 90 |
| Al-Cu-Ni-Mg | В кокиль | Отвержденная в горячем виде | 515±5 | 4 — 10 | 235±5 | 4 — 6 | 20 | 24 | 0,3 | 90 |
| Al-Mg11 | В песок | Закаленная | 435±5 | 15 — 20 | 28 | 9 | 60 | |||
| Al-Si13 | В песок | Термически необработанная | 8 | 17 | 4 | 50 | ||||
| Al-Si13 | В кокиль | Отожженная | 9 | 20 | 3 | 55 |
Примечание: значения механических свойств являются минимальными и относятся к специально отлитым испытательным пруткам
Режимы термической обработки деформируемых сплавов алюминия
Горячее деформирование
| Марка сплава | Оптимальная температура (°С) | |
|---|---|---|
| Al 99,5 | 380 — 500 | 1 — 2 |
| Al-Cu4-Mg1 | 400 — 450 | 4 — 8 |
| Al-Cu-Ni-Mg-Fe | 420 — 470 | 4 — 8 |
| Al-Zn6-Mg-Cu | 440 — 460 | 4 — 8 |
| Al-Mg-Si | 480 — 520 | 2 — 4 |
| Al-Mg | 400 — 450 | 2 — 4 |
| Al-Mg5 | 330 — 400 | 3 — 6 |
| Al-Mg-Mn | 400 — 450 | 2 — 4 |
| Al-Mn | 450 — 500 | 1 — 2 |
Полный отжиг
| Марка сплава | Температура (°С) | Продолжительность выдержки при этой температуре (часы) | Способ охлаждения |
|---|---|---|---|
| Al 99,5 | 360 — 400 | 2 — 6 | На воздухе |
| Al-Cu4-Mg1 | 330 — 420 | 1 — 6 | |
| Al-Cu-Ni-Mg-Fe | 340 — 400 | 1 — 6 | Медленное в печи; быстрое охлаждение 40 — 60 град/ч до температуры 200°С |
| Al-Zn6-Mg-Cu | 420 — 440 | 2 | Медленное в печи; быстрое охлаждение 30 — 50 град/ч |
| Al-Mg-Si | 360 — 400 | 4 — 8 | Медленное в печи; быстрое охлаждение 60 — 100 град/ч до температуры 200°С |
| Al-Mg | 360 — 400 | 2 — 4 | На воздухе |
| Al-Mg5 | 360 — 400 | 2 — 4 | Медленное в печи |
| Al-Mg-Mn | 360 — 400 | 1/2 — 3 | На воздухе |
| Al-Mn | 500 — 550 (быстрый нагрев) | 1 — 4 | На воздухе |
Отверждение
| Марка сплава | Температура закалки (°С) | Продолжительность выдержки при этой температуре (часы) | Температура старения (°С) | Продолжительность старения (часы) |
|---|---|---|---|---|
| Al-Cu4-Mg1 | 490 — 505 | 1/4 — 1, ванна | При нормальной температуре | 5 дней |
| Al-Cu-Ni-Mg-Fe | 520 — 540 | 1/2 — 1, ванна | 180 — 195 | 12 — 14 ч |
| Al-Zn6-Mg-Cu | 465 — 475 | 5 — 15 мин, ванна; 10 — 30 мин, воздушная печь | 130 — 140 | 16 ч |
| Al-Mg-Si | 520 — 535 | 1/3 — 1, ванна | 155 — 160 | 4 — 6 ч |
Значения механических свойств деформируемых сплавов меди, подвергнутых различной термической обработке
В состоянии мягком или после горячего деформирования
| Марка сплава | Полуфабрикат | σ т, (кг/мм 2) | σ вр, (кг/мм 2) | δ 10 , (%) |
|---|---|---|---|---|
| Cu 99,5 | Лист | 20 | 30 | |
| Cu-Sn 6 | Пруток | 15 | 35 | 40 |
| Ms (латунь) 90 | Лист | 8 | 25 | 40 |
| Ms (латунь) 70 | Лист | 13 | 28 | 47 |
| Ms (латунь) 63 | Фасонный профиль | 12 | 31 | 40 |
| Cu-Ni 2-Si | Пруток | 10 | 25 | 30 |
| Cu-Al 10-Fe-Ni | Пруток | 40 | 65 | 5 |
| Cu-Be (2,0%)-Co (0,3%) | Лист и пруток | 17 — 25 | 42 — 52 | 35 — 50 |
В твердом состоянии
| Марка сплава | Полуфабрикат | σ т, (кг/мм 2) | σ вр, (кг/мм 2) | δ 10 , (%) |
|---|---|---|---|---|
| Cu 99,5 | Лист | 16 | 30 | 4 |
| Cu-Sn 6 | Пруток | 45 | 50 | 8 |
| Ms (латунь) 90 | Лист | 20 | 35 | 8 |
| Ms (латунь) 70 | Лист | 30 | 45 | 15 |
| Ms (латунь) 63 | Фасонный профиль | 35 | 42 | 15 |
| Cu-Be (2,0%)-Co (0,3%) | Лист и пруток | 52 — 60 | 63 — 70 | 10 — 20 |
Отжиг стальных деталей
Чтобы облегчить механическую или пластическую обработку стальной детали, уменьшают ее твердость путем отжига. Так называемый полный отжиг заключается в том, что деталь или заготовку нагревают до температуры 900°С, выдерживают при этой температуре некоторое время, необходимое для прогрева ее по всему объему, а затем медленно (обычно вместе с печью) охлаждают до комнатной температуры.
Внутренние напряжения, возникшие в детали при механической обработке, снимают низкотемпературным отжигом, при котором деталь нагревают до температуры 500-600°С, а затем охлаждают вместе с печью. Для снятия внутренних напряжений и некоторого уменьшения твердости стали применяют неполный отжиг - нагрев до 750-760°С и последующее медленное (также вместе с печью) охлаждение.
Отжиг используется также при неудачной закалке или при необходимости перекаливания инструмента для обработки другого металла (например, если сверло для меди нужно перекалить для сверления чугуна). При отжиге деталь нагревают до температуры несколько ниже температуры, необходимой для закалки, и затем постепенно охлаждают на воздухе. В результате закаленная деталь вновь становится мягкой, поддающейся механической обработке.
Термической обработке подвергают и медь. При этом медь можно сделать либо более мягкой, либо более твердой. Однако в отличие от стали закалка меди происходит при медленном остывании на воздухе, а мягкость медь приобретает при быстром охлаждении в воде. Если медную проволоку или трубку нагреть докрасна (600° С) на огне и затем быстро погрузить в воду, то медь станет очень мягкой. После придания нужной формы изделие вновь можно нагреть на огне до 400° С и дать ему остыть на воздухе. Проволока или трубка после этого станет твердой. Если необходимо выгнуть трубку, ее плотно заполняют песком, чтобы избежать сплющивания и образования трещин.
Отжиг латуни позволяет повысить ее пластичность. После отжига латунь становится мягкой, легко гнется, выколачивается и хорошо вытягивается. Для отжига ее нагревают до 600° С и дают, остыть на воздухе при комнатной температуре.
Отжиг и закаливание дюралюминия
Отжиг дюралюминия производят для снижения его твердости. Деталь или заготовку нагревают примерно до 360°С, как и при закалке, выдерживают некоторое время, после чего охлаждают на воздухе. Твердость отожженного дюралюминия почти вдвое ниже, чем закаленного.
Приближенно температуру нагрева дюралюминиевой детали можно определить так: При температуре 350-360°С деревянная лучина, которой проводят по раскаленной поверхности детали, обугливается и оставляет темный след. Достаточно точно температуру детали можно определить с помощью небольшого (со спичечную головку) кусочка медной фольги, который кладут на ее поверхность. При температуре 400°С над фольгой появляется небольшое зеленоватое пламя.
Отожженный дюралюминий обладает небольшой твердостью, его можно штамповать и изгибать вдвое, не опасаясь появления трещин.
Закаливание. Дюралюминий можно подвергать закаливанию. При закаливании детали из этого металла нагревают до 360-400°С, выдерживают некоторое время, затем погружают в воду комнатной температуры и оставляют там до полного охлаждения. Сразу после этого дюралюминий становится мягким и пластичным, легко гнется и куется. Повышенную же твердость он приобретает спустя три-четыре дня. Его твердость (и одновременно хрупкость) увеличивается настолько, что он не выдерживает изгиба на небольшой угол.
Наивысшую прочность дюралюминий приобретает после старения. Старение при комнатных температурах называют естественным, а при повышенных температурах - искусственным. Прочность и твердость свежезакаленного дюралюминия, оставленного при комнатной температуре, с течением времени повышается, достигая наивысшего уровня через пять - семь суток. Этот процесс называется старением дюралюминия.
<<<Назад
Пайка или сварка алюминия? В чем разница и что лучше?
Во-первых, давайте рассмотрим определения. Сварка — это процесс получения соединений «все-в-одном» путем установления межатомных связей. Пайка представляет собой процесс объединения металлов в нагретом состоянии путем плавления сплава, плавильного припоя, такого как соединяемые металлы.
Другими словами, при сварке края сварных деталей расплавляются и затем замораживаются. При пайке обычный металл нагревается только до определенной температуры, и соединение получают путем поверхностной диффузии и химической реакции припоя и сплавленных металлов.
Итак, что лучше, пайка или алюминиевая сварка?
Чтобы ответить на этот вопрос, рассмотрите основные методы пайки и сварки алюминиевых сплавов, их преимущества и недостатки.
Алюминиевая сварка.
Четыре типа сварки наиболее часто используются при сварке алюминия:
1. Сварка электродом или сваркой ВИГ. В качестве электрода, который не потребляет, вольфрам используется со специальными легирующими добавками (лантан, церий и т. Д.).
Через этот электрод возникает электрическая дуга, которая расплавляет металл. Сварочная проволока вручную подается сварным бассейном. Весь процесс очень похож на обычную газовую сварку, только нагрев металла не осуществляется путем сжигания горелки, а электрической дугой в защитной среде. Такая сварка осуществляется исключительно в аргоновой или гелиевой среде или их смесях.
Есть ли разница между сварочным аргоном и гелием? Есть. Суть в том, что гелий обеспечивает более компактную дугу сгорания и, следовательно, более глубокое и более эффективное проникновение основных металлов. Гелий более дорогой, а его потребление намного выше, чем потребление аргона. Кроме того, гелий очень жидкий, что создает дополнительные проблемы при производстве, транспортировке и хранении.
Поэтому рекомендуется использовать его в качестве защитного газа только при сварке больших деталей, где требуется глубокое и эффективное плавление сварных кромок. На практике гелий редко используется в качестве инертного газа, так как почти такой же эффект проникновения может быть достигнут в аргоне, что увеличивает только сварочный ток. Сварка ВИГ алюминия, как правило, приводит к переменному току.
Почему при переменном токе? Все дело в оксиде алюминия, небольшое количество которого при сварке неизбежно присутствует во всех типах сварки. Дело в том, что температура плавления алюминия составляет около 660 градусов. Температура плавления оксида алюминия составляет 2060. Поэтому в сварном шве алюминиевый оксид не может плавиться — недостаточно температуры.
И не будет никакого руководства для высококачественного сварочного оксида. Что делать? Доход приходит к полярности обратной связи, которая имеет очень интересную особенность для очистки шва от ненужных примесей. Это свойство называется «катодная дисперсия». Однако сварочный ток с обратной полярностью имеет очень низкую мощность плавления. Поэтому дуга также содержит компоненты тока прямой полярности, которые предназначены для нечувствительности, но плавления металлов.
И обмен прямых и обратных полярных токов представляет собой переменный ток, который сочетает в себе как чистящие, так и плавильные свойства.
2. Сварка с помощью расходуемого электрода или полуавтоматическая сварка (сварка МИГ). Все это относится к этому типу сварки с той лишь разницей, что, как правило, единственной постоянной «очисткой» является замена полюсов дуговых потоков и не проходит через вольфрамовый электрод и непосредственно через сварочную проволоку, расплавленную при сварке.
Обычная полуавтоматическая машина используется для сварки, но с более высокими требованиями к подаче проволоки. Этот тип сварки характеризуется высокой производительностью.
Ручная дуговая сварка электродами с покрытием (MMA-сварка). Он используется для сварки твердых деталей толщиной 4 мм и более. Он применяется к потоку обратной полярности и имеет шов низкого качества.
4. Газовая сварка алюминия. Его можно использовать только для ограниченного количества алюминиевых сплавов, который характеризуется отвратительным качеством шва. Это очень сложно и доступно далеко не каждому смертному.
На практике это почти не применяется.
Оставляя в одиночку экзотическую сварку (фрикционная сварка, сварка взрывом и плазма), качество сварного соединения и распространенность намного опережают формы, аргонодуговая сварка переменным током.
Он позволяет сваривать чистый алюминий, дюралюминий, силамин и т. Д., Сплавы от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров. Кроме того, он является наиболее экономичным и единственно возможным для ядерной сварки и некоторых других алюминиевых сплавов.
Пайка алюминия
Обычно отделяется низкая температура (пайка мягкими соединениями) и высокая температура (пайка пайкой), тип пайки.
Пайка алюминиевого мягкого припоя обычно выполняется с помощью обычного паяльника и может использоваться в качестве специального припоя для алюминия с высоким содержанием цинка и обычного свинцово-оловянного припоя. Основной проблемой такого типа пайки является борьба с легким алюминиевым оксидом. Чтобы нейтрализовать его, необходимо использовать различные типы флюсов, паяльных жиров и специальные типы пайки. В некоторых случаях поверхность алюминия покрыта гальваническим покрытием тонким слоем меди, который уже припаян традиционным пайкой припоя.
Однако использование гальванических покрытий далеко не технологически выполнимо и экономически целесообразно. В любом случае пайка алюминиевых сплавов при низких температурах довольно сложна, а качество паяных соединений, как правило, более чем среднее. Кроме того, из-за неоднородности металлов связанное соединение подвержено коррозии и всегда должно быть покрыто лаком или краской. Пайка мягкими муфтами не может использоваться для загруженных систем.
В частности, он не должен использоваться для ремонта радиаторов кондиционера, но может использоваться для ремонта двигателей радиатора.
Высокотемпературная пайка алюминия. При пайке алюминиевых радиаторов на заводах используется пайка. Его характеристика заключается в том, что температура плавления припоя составляет всего 20-40 градусов ниже точки плавления самого металла. Для этой пайки, как правило, используется специальная высокотемпературная паста (например, нейлон), используемая для пайки, а затем спеченная в специальных печах в среде защитного газа.
Этот процесс пайки характеризуется высокой прочностью и низкой коррозионной стойкостью полученных соединений, поскольку припой используется в качестве композиции, близкой к основному металлу. Такой припой идеально подходит для тонкостенных изделий, но его технология довольно сложна и совершенно бесполезна при ремонте.
Второй тип высокотемпературной пайки алюминия — пайка газовым пламенем.
В качестве припоя используются специальные самонарезающие стержни (например, HTS 2000, Castolin 21 F и т. Д.).
Для нагревания используют ацетилен, пропан и, предпочтительно, водородное пламя (гидролиз). Технология здесь следующая. Во-первых, пламя горелки нагревает металл, а затем паяльник осторожно заполняется в области пайки. Когда стержень расплавляется, пламя удаляется. Точка плавления стержня не намного ниже температуры базовой плиты, поэтому ее следует тщательно нагревать, чтобы она не удалялась.
Следует отметить, что этот тип припоя очень, очень дорогой, и его цена может достигать 300 долларов. за 1 килограмм. Как правило, он используется для местного ремонта.
Так что лучше?
Бейкер тает дома: шаг за шагом, видео
Пайка или сварка алюминия?Теперь мы можем ответить на этот вопрос. Если толщина металлов больше 0,2-0,3 мм, то используйте аргонодуговую сварку. В частности, аргоновая сварка простых сотовых излучателей бальзама, лотков, крыльев, кронштейнов, легкосплавных колес, рулевого механизма, головки двигателя и т. Д. Полученный сварной шов. Это монолитная, химически стойкая и прочная связь.
Если толщина металлов меньше 0,2-0,3 мм, лучше использовать высокотемпературную пайку алюминия. Во-первых, он используется для пайки радиаторов тонкой сотовой стенки из двигателя, которую очень трудно пить аргоном. Более низкая температура пайки мягким припоем лучше, если вообще не использовать, поскольку эти швы намного менее прочны и химически менее устойчивы.
Кроме того, кислотные флюсы, используемые в низкотемпературной пайке, могут за сравнительно короткое время уничтожить как обычные металлы, так и пайки
Большинство обычных металлов нельзя упрочнить термической обработкой. Однако почти все металлы упрочняются – до той или иной степени – в результате ковки, прокатки или гибки. Это называют наклепом или нагартовкой металла.
Отжиг является видом термической обработки для умягчения металла, который стал нагартованным - наклепанным, чтобы можно было продолжать его холодную обработку.
Холодная обработка: медь, свинец и алюминий
Обычные металлы весьма сильно различаются по своей степени и скорости деформационного упрочнения - наклепа или нагартовки.
Медь довольно быстро наклепывается в результате холодной ковки, а, значит, быстро снижает свою ковкость и пластичность. Поэтому медь требует частого отжига, чтобы ее можно было дальше обрабатывать без риска разрушения.
С другой стороны, свинец можно обрабатывать ударами молотка почти в любую форму без отжига и без риска его разрушения.
Свинец обладает таким запасом пластичности, который позволяет ему получать большую пластическую деформацию с очень малой степенью деформационного наклепа. Однако, медь хотя и тверже свинца, обладает в целом большей ковкостью.
Алюминий может выдерживать весьма большое количество пластической деформации в результате формовки молотком или холодной прокатки, прежде чем ему понадобится отжиг для восстановления его пластических свойств.
Чистый алюминий наклепывается намного медленнее, чем медь, а некоторые листовые алюминиевые сплавы являются слишком твердыми или хрупкими, чтобы позволять большой наклеп.
Холодная обработка железа и стали
Промышленное чистое железо можно подвергать холодной обработке до больших степеней деформации, прежде чем оно станет слишком твердым для дальнейшей обработки.
Примеси в железе или стали ухудшают способность металла к холодной обработке до такой степени, что большинство сталей нельзя подвергать холодной пластической обработке, кроме конечно, специальных низкоуглеродистых сталей для автомобильной промышленности. Вместе с тем, почти все стали можно успешно пластически обрабатывать в раскаленном докрасна состоянии.
Зачем нужен отжиг металлов
Точная природа процесса отжига, которому подвергают металл, в значительной степени зависит от назначения отожженного металла.
Существует значительное различие отжига по методам его выполнения между отжигом на заводах, где производят огромное количество листовой стали, и отжигом в небольшой автомастерской, когда всего лишь одна деталь требует такой обработки.
Если кратко, то холодная обработка – это пластическая деформация путем разрушения или искажения зеренной структуры металла.
При отжиге металл или сплав нагревают до температуры, при которой происходит рекристаллизация - образование вместо старых - деформированных и удлиненных - зерен новых зерен - не деформируемых и круглых. Затем металл охлаждают с заданною скоростью. Другими словами, кристаллам или зернам внутри металла, которые были смещены или деформированы в ходе холодной пластической обработки, дают возможность перестроиться и восстановиться в свое естественное состояние, но уже при повышенной температуре отжига.
Отжиг железа и стали
Железо и низкоуглеродистые стали необходимо нагревать до температуры около 900 градусов Цельсия, а затем давать возможность медленно охлаждаться для обеспечения максимально возможной «мягкости».
При этом принимают меры, чтобы предотвратить контакт металла с воздухом во избежание окисления его поверхности. Когда это делают в небольшой автомастерской, то для этого применяют теплый песок.
Высокоуглеродистые стали требуют аналогичной обработки за исключением того, что температура отжига для них ниже и составляет около 800 градусов Цельсия.
Отжиг меди
Медь отжигают при температуре около 550 градусов по Цельсию, когда меди разогрета до темно-красного цвета.
После нагрева медь охлаждают в воде или позволяют медленно охлаждаться на воздухе. Скорость охлаждения меди после нагрева при температуре отжига не влияет на степень получаемой «мягкости» этого металла. Преимущество быстрого охлаждения заключается в том, что при этом металл очищается от окалины и грязи.
Отжиг алюминия
Алюминий отжигают при температуре при температуре 350 градусов Цельсия.
Термическая обработка цветных сплавов
На заводах это делают в подходящих печах или соляных ваннах. В мастерской алюминий отжигают газовой горелкой. Рассказывают, что при этом деревянной лучиной трут по поверхности нагретого металла.
Когда дерево начинает оставлять черные следы, то это значит, что алюминий получил свой отжиг. Иногда вместо дерева применяют кусок мыла: когда мыло начинает оставлять коричневые следы, нагрев нужно прекращать. Затем алюминий охлаждают в воде или оставляют охлаждаться на воздухе.
Отжиг цинка
Цинк становиться снова ковким при температуре между 100 и 150 градусами Цельсия.
Это значит, что его можно отжигать в кипятке. Цинк нужно обрабатывать, пока он горячий: когда он охлаждается, то сильно теряет свою ковкость.
Медь находит широкое применение при изготовлении изделий различного назначения: сосудов, трубопроводов, электрораспределительных устройств, химической аппара- туры и т. д. Многообразие использования меди связано с ее особыми физическими свойствами.
Медь обладает высокой электропроводностью и теплопроводностью, устойчива в отношении коррозии. Плотность меди 8,93 Н/см3, температура плавления 1083°С, температура кипения 2360°С.
Трудности сварки меди обусловлены ее физико-химическими свойствами4. Медь склонна к окислению с образованием тугоплавких оксидов, поглощению газов расплавленным металлом, обладает высокой теплопроводностью, значительной величиной коэффициента линейного расширения при нагревании.
Склонность к окислению вызывает необходимость применения при сварке специальных флюсов, защищающих расплавленный металл от окисления,и растворяющих образующиеся оксиды, переводя их в шлаки.
Высокая теплопроводность требует применения более мощного пламени, чем при сварке стали. Свариваемость Си зависит от ее чистоты, особенно ухудшают свариваемость Си наличие в ней В1, РЪ, 3 и Оз. Содержание рг в зависимости от марки Си колеблется от 0,02 до 0,15%, Ш и РЬ придают меди хрупкость и красноломкость.. Наличие в Си кислорода в виде оксида меди Си20 вызывает образование хрупких прослоек металла и трещин, которые появляются в зоне термического влияния.
Оксид меди образует с медью легкоплавкую эвтектику, которая обладает более низкой температурой плавления. Эвтектики располагается вокруг зерен меди и таким образом ослабляет связь между зернами.
На процесс сварки Си оказывает влияние не только кислород, растворенный в меди, но и кислород, поглощаемый из атмосферы. При этом наряду с оксидом меди СиаО образуется оксид меди СиО. При сварке оба эти оксида затрудняют процесс газовой сварки, поэтому их необходимо удалять с помощью флюса.
Водород и оксид углерода также отрицательно влияют на процесс сварки Си.
В результате их взаимодействия с оксидом меди СиаО образуются пары воды и углекислый газ, которые образуют поры в металле шва. Чтобы избежать этого явления, сварку меди необходимо выполнять строго нормальным пламенем. Чем "чище Си и чем меньше она содержит 0-2, тем лучше она сваривается.
По ГОСТ 859-78 промышленностью для изготовления сварных конструкций выпускается медь марок М1р, М2р МЗр, имеющая пониженное содержание Оа- (до 0,01%).
При газовой сварке Си нашли применение стыковые и угловые соединения, тавровые и нахлесточные соединения не дают хороших результатов.
Перед сваркой свариваемые кромки необходимо очистить от грязи, масла, оксидов и других загрязнений на участке не менее 30 мм от места сварки. Места сварки очищают вручную или механическим способом стальными щетками. Сварку меди толщиной до 8 мм выполняют без разделки кромок, а при толщине свыше 3 мм требуется Х-образна.я разделка кромок под углом 45° в каждой стороне стыка. Притупление делаетоя равным 0,2 от толщины свариваемого металла. В связи с повышенной жидкотеку честью меди в расплавленном состоянии тонкие листы сваривают встык без зазора, а листы свыше 6 мм сваривают на графитовых и угольных подкладках.
Мощность сварочного пламени при сварке меди толщиной до 4 мм выбирают из расчета расхода ацетилена 150-175 дм3/ч на 1 мм толщины свариваемого металла, при толщине до 8-10 мм мощность увеличивают до 175-225 дм8/ч.
При больших толщинах рекомендуется сварка двумя горелками - одной ведется подогрев, а другой - сварка. Для уменьшения теплоотвода сварку выполняют на асбестовой подкладке. Для компенсации больших потерь теплоты за счет отвода в околошовную зону применяют предварительный и сопутствующий подогрев свариваемых кромок.
Подогревают кромки одной или несколькими горелками.
Пламя для сварки Си выбирают строго нормальным, так как окислительное пламя вызывает сильное окисление, а при науглероживающем пламени появляются поры и трещины. Пламя должно быть мягким и направлять его следует под большим, чем при сварке стали, углом. Сварка проводится восстановительной зоной, расстояние от конца ядра до свариваемого металла 3-6 мм.
В процессе сварки нагретый металл должен быть все время защищен пламенем. Сварку выполняют как левым, так и правым способом, однако наиболее предпочтителен при сварке меди правый способ. Сварка ведется с максимальной скоростью без перерывов.
Сварка ведется на подъем. Угол наклона мундштука горелки к свариваемому изделию составляет 40-50°, а присадочной проволоки - 30-40°. При выполнении вертикальных швов угол наклона мундштука горелки составляет 30° и сварку ведут снизу вверх. При сварке меди не рекомендуется скреплять детали прихватками. Длинные швы сваривают в свободном состоянии обратноступенчатым способом.
Газовую сварку меди выполняют только за один проход.
На процесс газовой сварки Си оказывает большое влияние состав присадочной проволоки. Для сварки в качестве присадка применяют прутки и проволоку согласно ГОСТ 16130-72 следующих марок: М1, МСр1, МНЖ5-1, МНЖКТ5-1-0,2-0,2.
Error 503 Service Unavailable
Сварочная проволока МСр1 содержит 0,8-1,2% серебра. Диаметр присадочной проволоки выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла и берут равным 0,5-0,75 8, где 5 - толщина металла, мм, но не более 8 мм.
Сварочная проволока должна плавиться спокойно, без разбрызгивания. Желательно, чтобы температура плавления присадочной проволоки была ниже температуры плавления основного металла. Для предохранения Си от окисления, а также для раскисления и удаления в шлак образующихся оксидов сварку осуществляют с флюсом. Флюсы изготовляют из оксидов и солей бора и натрия. Флюсы для сварки Си применяют в виде порошка, пасты и в газообразной форме Флюсы № 5 и 6, содержащие соли фосфорной кислоты, необходимо применять при сварке проволокой, не содержащей раскислителей фосфора и кремния.
Сварку Си можно выполнять и с применением газообразного флюса БМ-1, в этом случае наконечник горелки надо увеличить на один номер, чтобы снизить скорость нагрева и увеличить мощность сварочного пламени. При использовании газообразного флюса применяют установку КГФ-2-66. Порошкообразный флюс посыпают на место сварки на 40-50 мм по обе стороны от оси шва. Флюс в виде пасты наносят на кромки свариваемого металла и на присадочный пруток. Остатки флюса удаляют промывкой шва 2%-ным раствором азотной или серной кислоты.
Для улучшения механических свойств наплавленного металла и повышения плотности и.
пластичности шва после сварки металл шва рекомендуется проковывать. Детали толщиной до 4 мм проковьшают в холодном состоянии, а при большей толщине - при нагреве до температуры 550- 600°С.
Дополнительное улучшение шва после проковки дает термическая обработка - нагрев до 550-600°С и охлаждение в воде. Свариваемые изделия нагревают сварочной горелкой или в печи. После отжига металл шва становится вязким.
⇐ Предыдущая27282930313233343536Следующая ⇒
Дата публикования: 2015-01-26; Прочитано: 455 | Нарушение авторского права страницы
studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2018 год.(0.001 с)…
Главная>>Сварка цветных металлов>>Сварки меди со сталью
Сварка меди и её сплавов со сталью. Как сваривать медь и сталь?
На практике сварка меди и стали, чаще всего, осуществляется в стыковых соединениях. В зависимости от характера конструкции, швы в таком соединении могут быть наружными и внутренними.
Для сварки латуни со сталью лучше всего подходит газовая сварка, а для сварки красной меди со сталью — электродуговая сварка металлическими электродами.
Хорошие результаты также получаются при сварке угольными электродами под слоем флюса и газовая сварка под флюсом БМ-1. Часто на практике выполняют газовую сварку латуни со сталью, используя медь в качестве присадочного материала.
Подготовку сварных кромок при одинаковой толщине цветного металла и стали выполняют так же, как и при сварке чёрных металлов.
Сварку листов, толщиной менее 3мм выполняют без разделки, а листов, начиная с 3мм — со скосом кромок.
При недостаточном скосе кромок, или при наличии загрязнений на торцах свариваемых деталей, хорошего провара добиться невозможно. Исходя из этого, при сварке деталей больших толщин, в которых выполнена Х-образная разделка, притупление делать не следует.
Сварка меди со сталью — задача сложная, но вполне выполнимая для наплавочных работ и сварки, например, деталей химической аппаратуры, медного провода со стальной колодкой.
Качество сварки таких соединений удовлетворяет требованиям, предъявляемым к ним. Прочность меди можно повысить путём введения в её состав до 2% железа. При большем количестве железа прочность начинает падать.
При сварке угольным электродом необходимо применять постоянный ток прямой полярности.
Напряжение электрической дуги равно 40-55В, а её длина, примерно, 14-20мм. Сварочный ток выбирается в соответствии с диаметром и качеством электрода (угольный или графитовый) и составляет в пределах 300-550А. Флюс используют такой же, как и для сварки меди, состав этих флюсов дан на этой странице.
Вводят флюс в зону сварки, засыпая его в разделку.
Способ сварки применяют "левый".
Наилучшие результаты при сварке медных шин со стальными получаются при сварке "в лодочку". Схема такой сварки показана на рисунке. Вначале выполняется подогрев медных кромок угольным электродом, а затем сварка с определённым положением электрода и присадочного прутка (см. рисунок). Скорость сварки составляет 0,25м/ч. Сварка меди с чугуном производится с помощью таких же технологических приёмов.
Приварку низколегированной бронзы малой толщины (до 1,5мм) к стали толщиной до 2,5мм можно осуществить внахлёст неплавящимся вольфрамовым электродом в среде аргона на автомате с подачей присадочной проволоки диаметром 1,8мм со стороны.
При этом очень важно направить дугу на нахлёстку со стороны меди. Режимы такой сварки: сила тока 190А, напряжение дуги 11,5В, скорость сварки 28,5м/ч, скорость подачи проволоки 70м/ч.
Медь и латунь хорошо свариваются со сталью стыковой сваркой с оплавлением.
При таком способе сварки стальные кромки оплавляются достаточно сильно, а кромки цветного металла незначительно. Учитывая это обстоятельство, и принимая в расчёт разность удельных сопротивлений этих металлов, принимают вылет для стали, равный 3,5d, для латуни 1,5d, для меди 1,0d, где d — диаметры свариваемых стержней.
Для стыковой сварки таких стержней методом сопротивления рекомендуют вылет, равный 2,5d для стали, 1,0d для латуни и 1,5d для меди. Удельное сопротивление осадки принимается в пределах 1,0-1,5 кг/мм2.
На практике часто возникает необходимость приварки шпилек диаметром 8-12мм из меди и её сплавов к стали, или стальных шпилек к медным изделиям.
Такую сварку осуществляют на постоянном токе обратной полярности под мелким флюсом марки ОСЦ-45 без предварительного подогрева.
Хорошо привариваются к стали или чугуну медные шпильки диаметром до 12мм или шпильки из латуни марки Л62, диаметром до 10мм при силе тока 400А.
А шпильки из латуни марки ЛС 59-1 для приварки не используют.
Стальные шпильки к медным и латунным изделиям привариваются плохо.
Как производится сварка меди в домашних условиях?
Если надеть на конец шпильки, диаметром до 8мм, медное кольцо высотой 4мм, то процесс сварки металлов протекает удовлетворительно. Такие же шпильки диаметром 12мм к брозе марки Бр. ОФ 10-1 привариваются хорошо. Для дуговой сварки меди и стали, наилучшие результаты обеспечивают электроды К-100.
