Železné materiály sa vo veľkej miere používajú v strojárskom priemysle kvôli svojej nadradenosti, rozsahu mechanických vlastností a nižším nákladom. Neželezné materiály sa napriek tomu používajú aj v rôznych aplikáciách pre svoje špecifické vlastnosti v porovnaní so zliatinami železa napriek ich všeobecne vysokým nákladom. Požadované mechanické vlastnosti možno v týchto zliatinách dosiahnuť tvrdením, starnutím atď., Ale nie bežnými procesmi tepelného spracovania použitými pre železné zliatiny. Niektoré z hlavných zaujímavých neželezných materiálov sú hliník, meď, zinok a horčík
1. hliník
Zo všetkých farebných zliatin je najdôležitejší hliník a jeho zliatiny pre svoje vynikajúce vlastnosti. Niektoré z vlastností čistého hliníka, pre ktoré sa používa v strojárskom priemysle, sú:
1) Vynikajúca tepelná vodivosť (0,53 kal / cm / C)
2) Vynikajúca elektrická vodivosť (376 600 / ohm / cm)
3) Nízka hmotnostná hustota (2,7 g / cm)
4) Nízka teplota topenia (658 ° C)
5) Vynikajúca odolnosť proti korózii
6) Je netoxický.
7) Má jednu z najvyšších hodnot odrazivosti (85 až 95%) a veľmi nízku emisivitu (4 až 5%)
8) Je veľmi mäkký a tvárny, vďaka čomu má veľmi dobré výrobné vlastnosti.
Niektoré z aplikácií, kde sa obyčajne používa čistý hliník, sú elektrické vodiče, radiátorové materiály, klimatizačné jednotky, optické a svetelné reflektory a fólie a obalové materiály.
Napriek vyššie uvedeným užitočným aplikáciám sa čistý hliník príliš nepoužíva z dôvodu nasledujúcich problémov:
1) Má nízku pevnosť v ťahu (65 MPa) a tvrdosť (20 BHN)
2. Je veľmi ťažké zvárať alebo spájkovať.
Mechanické vlastnosti hliníka sa dajú podstatne zlepšiť legovaním. Hlavné používané legovacie prvky sú meď, mangán, kremík, nikel a zinok.
Hliník a meď tvoria chemickú zlúčeninu CuAl2. Pri teplote vyššej ako 548 C sa úplne rozpustí v tekutom hliníku. Keď sa táto zmes kalí a umelo starne (dlhodobé udržiavanie pri 100 - 150 ° C), získa sa kalená zliatina. CuAl2, ktorý nestarne, nemá čas na vyzrážanie sa z tuhého roztoku hliníka a medi, a je tak v nestabilnej polohe (super-nasýtený pri izbovej teplote). Proces starnutia zráža veľmi jemné častice CuAl2, čo spôsobuje spevnenie zliatiny. Tento proces sa nazýva kalenie roztoku.
Ostatné použité legovacie prvky sú do 7% horčíka, do 1,5% mangánu, do 13% kremíka, do 2% niklu, do 5% zinku a do 1,5% železa. Okrem nich je možné v malom percente pridať aj titán, chróm a kolumbium. Zloženie niektorých typických hliníkových zliatin používaných pri permanentnom formovaní a tlakovom liatí je uvedené v tabuľke 2. 10 s ich aplikáciami. Mechanické vlastnosti, ktoré sa od týchto materiálov očakávajú po odliatí pomocou permanentných foriem alebo tlakovým liatím, sú uvedené v tabuľke 2.1
2. Meď
Čistá meď si podobne ako hliník nachádza široké uplatnenie aj vďaka nasledujúcim vlastnostiam
1) Elektrická vodivosť čistej medi je vysoká (5,8 x 105 / ohm / cm) v najčistejšej podobe. Akákoľvek malá nečistota drasticky znižuje vodivosť. Napríklad 0,1% fosforu znižuje vodivosť o 40%.
2) Má veľmi vysokú tepelnú vodivosť (0,92 kcal / cm / C)
3) Je to ťažký kov (špecifická hmotnosť 8,93)
4) Môže sa ľahko spojiť spájkovaním
5) Odoláva korózii,
6) Má príjemnú farbu.
Čistá meď sa používa na výrobu elektrických drôtov, prípojníc, prenosových káblov, potrubí a potrubí chladničky.
Mechanické vlastnosti medi v najčistejšom stave nie sú veľmi dobré. Je mäkký a pomerne slabý. Môže sa ziskom legovať, aby sa zlepšili mechanické vlastnosti. Hlavné používané legovacie prvky sú zinok, cín, olovo a fosfor.
Zliatiny medi a zinku sa nazývajú mosadze. S obsahom zinku až 39% tvorí meď jednofázovú (α-fázovú) štruktúru. Takéto zliatiny majú vysokú tvárnosť. Farba zliatiny zostáva červená až do obsahu zinku 20%, potom však zožltne. Druhá štruktúrna zložka nazývaná β-fáza sa objavuje medzi 39 až 46% zinku. Je to vlastne medzikovová zlúčenina CuZn, ktorá je zodpovedná za zvýšenú tvrdosť. Pevnosť mosadze sa ešte zvyšuje, keď sa pridá malé množstvo mangánu a niklu.
Zliatiny medi a cínu sa nazývajú bronzy. Tvrdosť a pevnosť bronzu sa zvyšuje so zvyšovaním obsahu cínu. Tažnosť sa tiež znižuje so zvyšujúcim sa percentom cínu nad 5. Keď sa tiež pridá hliník (4 až 11%), výsledná zliatina sa nazýva hliníkový bronz, ktorý má podstatne vyššiu odolnosť proti korózii. Bronzy sú porovnateľne nákladné v porovnaní s mosadzami kvôli prítomnosti cínu, ktorý je drahý kov.
3. Ostatné neželezné kovy
Zinok
Zinok sa používa hlavne v strojárstve kvôli svojej nízkej teplote topenia (419,4 ° C) a vyššej odolnosti proti korózii, ktorá stúpa s čistotou zinku. Odolnosť proti korózii je spôsobená vytvorením ochranného oxidového povlaku na povrchu. Hlavné aplikácie zinku sú v pozinkovaní na ochranu ocele pred koróziou, v polygrafickom priemysle a na tlakové liatie.
Nevýhody zinku sú silná anizotropia prejavujúca sa za deformovaných podmienok, nedostatočná tvarová stabilita za podmienok starnutia, zníženie rázovej húževnatosti pri nižších teplotách a náchylnosť na medzikryštalickú koróziu. Nemôže sa použiť na prevádzku nad teplotu 95 ° C, pretože to spôsobí podstatné zníženie pevnosti v ťahu a tvrdosti.
Jeho široké použitie pri tlakových odliatkoch je spôsobené tým, že vyžaduje nižší tlak, čo má za následok vyššiu životnosť tlakovej formy v porovnaní s inými zliatinami na tlakové liatie. Ďalej má veľmi dobrú obrobiteľnosť. Povrchová úprava získaná tlakovým liatím zinkom je často dostatočná na to, aby bolo zaručené akékoľvek ďalšie spracovanie, s výnimkou odstránenia záblesku prítomného v deliacej rovine.
Horčík
Zliatiny horčíka sa kvôli svojej nízkej hmotnosti a dobrej mechanickej pevnosti používajú pri veľmi vysokých rýchlostiach. Pre rovnakú tuhosť vyžadujú zliatiny horčíka iba 37,2% hmotnosti ocele C25, čím sa ušetrí na hmotnosti. Dva hlavné použité legovacie prvky sú hliník a zinok. Zliatiny horčíka môžu byť odlievané do piesku, permanentne odlievané do formy alebo tlakovo liate. Vlastnosti komponentov zliatiny horčíka odlievaných do piesku sú porovnateľné s vlastnosťami komponentov permanentne odlievaných do formy alebo tlakových odliatkov. Zliatiny na tlakové liatie majú všeobecne vysoký obsah medi, aby sa mohli vyrábať zo sekundárnych kovov, aby sa znížili náklady. Používajú sa na výrobu automobilových kolies, kľukových skríň atď. Čím vyšší je obsah, tým vyššia je mechanická pevnosť zliatin tepaných teplom, ako sú valcované a kované komponenty. Zliatiny horčíka je možné ľahko zvárať väčšinou tradičných postupov zvárania. Veľmi užitočnou vlastnosťou horčíkových zliatin je ich vysoká obrobiteľnosť. Na obrábanie vyžadujú v porovnaní s nízkouhlíkovou oceľou iba asi 15% energie.
Čas zverejnenia: 18. decembra 2020