Файл: Кузнецов В.И. Машиностроительные материалы и технология их обработки.pdf

венных сталей, твердых сплавов, высококачественных магнитов, металлокерамических изделий.

М а р г а н е ц — хрупкий металл серебристо-белого цвета. При обычной температуре на воздухе не изменяет­ ся, в кислотах растворяется. При нагревании вступает в соединение со всеми неметаллами и образует сплавы с большинством металлов. Марганец применяется в про­ изводстве легированных сталей и цветных сплавов.

М о л и б д е н — металл, по внешнему виду похожий на серебро, отличается высокой температурой плавления

ималым коэффициентом термического расширения. Механические свойства в большей степени зависят от чистоты металла, способа его получения, предшествую­ щей механической и термической обработки. Твердость

ипрочность молибдена ниже, чем вольфрама; он легче

поддается обработке давлением.

Молибден используется в производстве легирован­ ных сталей, сплавов цветных металлов, применяется как в чистом виде, так и в виде химических соединений. В виде ленты или проволоки молибден используется в производстве электроламп и в электровакуумной технике для изготовления нагревательных элементов и электро­ дов в печах. Молибден вместе с вольфрамом применяет­ ся для изготовления термопар для измерения темпера­ туры в диапазоне 1200—2000°С.

Н и о б и й — пластичный, хорошо сваривающийся ме­ талл серо-стального цвета. Чистый ниобий обычно получают в виде порошка химическим путем. Для полу­ чения металла порошок прессуется в вакууме под боль­ шим давлением при высокой температуре.

Ниобий применяется в атомной энергетике, радио­ электронике, рентгенотехнике и электротехнике, в про­ изводстве жаропрочных и инструментальных сталей, для легирования цветных сплавов. Он используется также

68

для получения сверхтвердых и различных ценных сплавов.

Т а н т а л — металл голубовато-белого цвета с сине­ ватым оттенком, по внешнему виду напоминает платину. Чистый тантал отличается высокой пластичностью и мо­ жет быть прокатан в тонкие листы в холодном состоя­ нии. Тантал имеет высокую температуру плавления, малый коэффициент термического расширения, большую способность к электронной эмиссии. Важным свойством тантала является способность поглощать газы — кисло­ род, водород и азот, а также высокая антикоррозийная устойчивость.

Тантал преимущественно используется в электро­ вакуумной технике и в химической промышленности. Из него изготовляют электроды ламповых выпрямителей, аноды, сетки, катоды и другие детали электронных ламп. Устойчивость тантала против действия кислот позволяет применять его для изготовления химической посуды и облицовки химической аппаратуры.

Тантал хорошо поддается механической обработке и электросварке.

Тит а н — тугоплавкий металл, по внешнему виду похожий на сталь. Он обладает тремя основными преи­ муществами по сравнению с другими техническими ме­ таллами: малым удельным весом, высокими химическими свойствами и отличной коррозийной стойкостью. Сочета­ ние малого удельного веса с высокой прочностью делает титан особенно перспективным материалом для авиа­ ционной промышленности, а коррозийная стойкость — для судостроения и химической промышленности.

Титановые сплавы обладают более высокой жаро­ прочностью по сравнению с алюминиевыми и магниевы­ ми сплавами, что является особенно ценным свойством для современной высокоскоростной авиации. *

69

Промышленное освоение производства титана позво­ лило использовать его как конструкционный материал в различных областях машиностроения. Сплавы на основе титана применяются как заменители специальных сталей и легких сплавов при изготовлении деталей само­ летов и морских судов: частей фюзеляжа, поршней, ша­ тунов, клапанов и ряда других деталей реактивных дви­ гателей и судовых машин. Титан применяется в общем машиностроении, а также для изготовления медицин­ ского инструмента и в других областях.

Особенно широко применяется титан в металлургии стали, в производстве сплавов цветных металлов, твер­ дых и жаростойких сплавов и т. п. Технический титан (марки ВТ1-1 и ВТ1-2) изготовляется в виде листов, прутков, проволоки, поковок и штамповок.

Различие в свойствах титана марок ВТ1-1 и ВТ1-2 вызвано тем, что титан ВТ1-2 имеет более высокое сум­ марное содержание примесей, и в частности кислорода. Титан ВТ-1 имеет высокую коррозийную стойкость. По своей стойкости на воздухе и в морской воде он не усту­ пает платине, что объясняется образованием на поверх­ ности тонкой окисной пленки, которая отличается боль­ шой плотностью. Органические кислоты (уксусная, лимонная, молочная) на титан не действуют даже при нагревании. Титан растворяется в разбавленных соля­ ной, серной и азотной кислотах при нагревании. Титан хорошо растворяется в плавиковой кислоте, растворение в щелочах происходит медленнее.

Технический титан характеризуется высокой пластич­ ностью при горячей деформации; при холодной дефор­ мации пластичность удовлетворительная. Большинство деталей штампуется вхолодную, но детали сложной фор­ мы рекомендуется штамповать при нагревании до 300^- 400°С. После холодного деформирования полуфабрика­

70

ты из технического титана подвергаются отжигу. Темпе­ ратура горячей деформации 750— 1000°С. Свариваемость титана дуговой сваркой с применением защитной атмос­ феры (аргон) и контактной сваркой без применения защитной атмосферы хорошая. Обрабатываемость реза­ нием удовлетворительная.

Применяется технический титан для изготовления деталей, работающих при температурах до 350°С.

Хр о м — серовато-белый блестящий металл. Широко применяется для электропокрытий, так называемого хромирования, и в качестве легирующего элемента при выплавке сталей и сплавов. Используется также для получения феррохрома — сплава хрома с железом.

пластичен, стоек против коррозии в ряде сред. По анти­ коррозийной устойчивости цирконий превосходит титан

иприближается к танталу и ниобию. При высоких тем­ пературах весьма активен, способен поглощать различ­ ные газы.

Внастоящее время цирконий используется в произ­ водстве керамики и огнеупоров, эмалей и стекла, сталей

исплавов цветных металлов, в пиротехнике и электро­ вакуумной технике. Большая часть металлического цир­ кония потребляется атомной техникой. Несомненно, что совершенствование технологии получения пластического циркония и снижение его стоимости приведут к более широкому его применению в технике.

Всвязи с промышленным освоением производства

циркония его намечают использовать в химическом и в общем машиностроении, в турбостроении и в производ­ стве медицинского инструмента.

Физико-механические свойства тугоплавких металлов приведены в таблице 7.

71

Таблица 7

Физико-механические свойства тугоплавких металлов

Легкоплавкие металлы

Легкоплавкие металлы используются в различных металлургических процессах и в сплавах. К ним относят­ ся барий, кадмий, калий, кальций, литий, натрий, олово,

азотом, водородом. Требует особых условий хранения. Применяется при производстве алюминия, при тер­

вам сходен с цинком и в природе его сопровождает. Кад­

72

мий обладает хорошими пластическими свойствами, но как конструкционный материал не применяется. Исполь­ зуется для кадмирования изделий из стекла, чугуна, меди и медных сплавов, для изготовления аккумулято­ ров, сплавов для заливки подшипников, припоев для легкоплавких сплавов и бронз и т. д.

Ка л и й — мягкий металл синевато-зеленоватого цве­ та. Является весьма химически активным металлом. В машиностроении применяется в фотоэлементах и в лег­

минеральном масле или в герметических сосудах. В ма­ шиностроении используется в виде соединений с хлором для изготовления кальциевых баббитов, с углеродом, кремнием и другими элементами. Применяется в каче­ стве раскислителя при выплавке стали.

Ли т и й — серебристо-белый, очень мягкий металл, легко окисляется на воздухе.

В машиностроении применяется для дегазации и рас­ кисления стали, чугуна, бронзы и латуни, для изготов­ ления баббитов.

В электронной и полупроводниковой технике приме­ няется для повышения эффективности и прочности элементов; повышает качество различных сплавов, улуч­ шает их антикоррозийные и литейные свойства и т. д.

Н а т р и й — металл серебристо-белого цвета. По­ ставляется в металлической запаянной таре, так как от воды взрывается, требует особых условий «ранения.

Ол о в о — серебристо-белый металл. В небольших количествах оно встречается в земной коре в самородном состоянии, а также в руде (оловянный камень).

Олово широко применяется для изготовления бабби­ тов, припоев, бронз, типографских сплавов и т. д.

73

Олово — один из мягких металлов. При обычных условиях оно весьма устойчиво к химическим воздейст­ виям, поэтому широко употребляется для защитных по­ крытий других металлов. Олово не реагирует с водой и очень медленно растворяется в разбавленных кислотах; на воздухе заметно окисляется только при температуре

выше 150°С.

Олово используется в основном как главная состав­ ная часть большинства мягких (низкотемпературных) припоев для пайки в производстве полупроводниковых приборов. Оно широко применяется в электродных спла­ вах, в особенности для германия, с которым легко сплав­

ляется.

Р т у т ь — жидкий металл серебристо-белого цвета. Применяется для вакуумэлектротехники, для контроль­ но-измерительных приборов, для амальгации золота, для фармацевтических препаратов.

Св и н е ц — металл синевато-серого цвета, его добы­ вают в основном из минерала свинцового блока. Благо­ даря пленке окислов устойчив против атмосферных влияний, хорошо сопротивляется действию кислот и ще­ лочей.

Свинец энергично реагирует с разбавленной азот­ ной кислотой, растворяется также в крепких растворах щелочей. К действию разбавленных серной и соляной кислот свинец устойчив. В горячей концентрированной серной кислоте и концентрированной соляной кислоте свинец быстро растворяется.

С металлами свинец образует многочисленные спла­ вы. Свинец широко применяется в аккумуляторной про­ мышленности, для защиты от рентгеновских и ядерных излучений, для кислотоупорных оболочек и фужеровок, в качестве компонента для припоев и баббитов, для че­ канки и т. п.

74