Сплавы цветных металлов

В литейных цехах из цветных сплавов наибольшее распространение получили бронзы, латуни, алюминиевые и магниевые сплавы.
Бронзы — сплавы меди с 5—13% олова (оловянистые), а также с алюминием, свинцом, марганцем и другими элементами (специальные). Оловянистые бронзы стойко сопротивляются износу, действию морской воды и перегретого пара; они обладают хорошими литейными свойствами (см. табл. 1), низкой прочностью при повышенных температурах и склонностью к усадочной пористости в толстых сечениях. Безоловянистые бронзы имеют большую усадку, склонность к образованию на поверхности сплава окисных пленок, что обусловливает неплотность отливок из-за образования усадочных раковин и неслитин. По ГОСТ 613—65 и 493—54 производится большое количество марок бронз для фасонных отливок, из которых наиболее часто применяемыми следует считать марки: Бр.ОЦСЗ,5-7-5, Бр.ОЦСЗ-12-5, Бр.ОЦС5-5-5, Бр.АМц9-2Л, Бр.АЖ9-4Л, Бр.АЖН10-4-4Л и др. В марках первые две буквы «Бр» означают сокращенное слово «бронза», стоящие далее заглавные буквы указывают на главнейшие сплавляемые с медью элементы (О —олово, Ц — цинк, С — свинец, А — алюминий, Мц — марганец, Ж — железо, Н — никель), процентное содержание которых указано цифрами, стоящими в конце марки в той же последовательности. Содержание меди в марках не указывается, а устанавливается вычитанием суммы процентного содержания указанных в марке элементов из ста процентов.
Латуни — сплавы меди с 14—45% цинка, в которые могут входить свинец, олово и другие металлы. Латуни обладают хорошими литейными (см. табл. 1) и антикоррозийными свойствами. По ГОСТ 17711—72 производится большое количество марок латуней для фасонных отливок, из которых наиболее распространенными являются ЛА67-2,5; ЛАЖМц66-6-3-2, ЛК80-ЗЛ, ЛКС80-3-3, ЛМцС58-2-2, ЛС59-1Л и др. В марках буква «Л» означает сокращенное слово латунь, а стоящие за ней заглавные буквы указывают на сплавляемые с медью главнейшие элементы (А — алюминий, Ж — железо и т. д.). На содержание в латуни меди указывают две цифры, стоящие вслед за первыми заглавными буквами. После этих двух цифр в марках стоят цифры, указывающие на процентное содержание основных сплавляемых с медью элементов. При этом процентное содержание цинка устанавливают вычитанием суммы процентного содержания меди и указанных в марке главнейших элементов из ста процентов.
Плавка бронз и латуней в литейных цехах чаще всего производится в дуговых однофазных электропечах типа ДМК емкостью 100, 250, 500 и 1000 кг. При длительности плавки 30—60 мин производительность печей колеблется в пределах 125—700 кг/ч.

Алюминиевые литейные сплавы отличаются малой плотностью (см. табл. 1), хорошими литейными свойствами, довольно высокой прочностью и легко обрабатываются резцом. Алюминиевые сплавы с упрочняющими добавками (медь, магний) имеют удельную прочность (отношение прочности к плотности), равную прочности стали. Они используются для производства тонкостенных отливок, предназначенных для деталей сложных и крупных авиационных моторов, блоков автомобильных моторов, деталей аппаратуры и т. д.
Согласно ГОСТ 2685—63 алюминиевые литейные сплавы по химическому составу подразделяются на 35 марок, входящих в 5 групп: сплавы на основе системы компонентов алюминий — магний (марки АЛ8, АЛ13), алюминий — кремний (АЛ2, АЛ4, АЛ9 и др.), алюминий — медь (марки АЛ7, АЛ 12 и др.), алюминий—кремний— медь (марки АЛЗ, АЛ5, АЛ6 и др.), алюминий—никель— цинк-—железо (марки АЛ1, АЛ11 и др.). На практике наибольшее распространение получили сплавы алюминия с кремнием, называемые силуминами, которые для получения мелкозернистого строения подвергаются закалке и старению, а также модифицированию, которое производится металлическим натрием или смесью хлористых и фтористых солей натрия и калия.
Плавка алюминиевых сплавов чаще всего производится в электрических печах сопротивления (моделей САН, CAT и др. емкостью 0,3—9,0 т), а также тигельных электрических индукционных печах промышленной частоты (моделей ИА емкостью 2,5—5,0 т и ИАТ емкостью 0,4—4,0 т). Для повышения плотности металла отливок выплавленные в печах алюминиевые расплавы освобождают от газов, твердых окислов и неметаллических включений, что осуществляется рафинированием флюсами и дегазацией, которая осуществляется пропусканием через расплав газа хлора из баллона под давлением.
Магниевые литейные сплавы являются более легкими (см. табл. 1), чем алюминиевые, отличаются высокой прочностью и пластичностью, легко поддаются механической обработке. Наибольшее применение они нашли в авиации, автомобилестроении и приборостроении. Недостатком магниевых сплавов является их склонность к окислению при нагревании и способность воспламеняться при температуре около 600° С, а также неустойчивость против коррозии на воздухе. Чтобы предупредить окисление при плавке, поверхность магниевых расплавов покрывают флюсами, содержащими хлористые и фтористые соли магния, кальция и др. С той же целью при заливке форм струя расплава опыливается порошком серы.
По ГОСТ 2856—68 выпускается большое количество магниевых литейных сплавов: МЛ2, MJ13, MJ14 и др. В последние годы в производство внедрены магниевые сплавы, отличающиеся повышенной прочностью (марки МЛ12, МЛ15), а также жаропрочностью (марки МЛ 10, МЛ11).
Плавка магниевых сплавов ведется в тигельных и отражательных газовых печах, а также электрических индукционных тигельных печах промышленной частоты. Для повышения стойкости против коррозии магниевый сплав МЛ5 обрабатывают в жидком состоянии кальцием и гексахлорэтаном; для повышения прочности при повышенных температурах в магниевые сплавы вводят небольшие количества циркония, тория и других металлов. С той же целью магниевые сплавы подвергают термической обработке, включающей закалку с последующим старением. Для освобождения от газов магниевые сплавы подвергают дегазации.