ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА учебного занятия по ОП 01. Материаловедение
материал

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА УЧЕБНОГО ЗАНЯТИЯ

Технологический  процесс урока

Тип урока Комбинированный урок

Цель: Сформировать знания о меди и медных сплавах, их свойствах и использование в машиностроении.

Задачи:  В процессе выполнения заданий развивать способность анализировать и осмысливать выполняемую работу, оценивать и корректировать свою деятельность

Медь и медные сплавы

        Медь в чистом виде имеет красный цвет, температура плавления 10830 С, плотность 8,92 г/см3, НВ 40-50, прочность 220-240МПа  (Для сравнения: алюминий имеет температуру плавления 660-6670 С, плотность 2,7 г/см3, НВ 20-40, прочность 80-100 МПа)

        Главные достоинства меди как машиностроительного материала являются высокие тепло- и электропроводность, пластичность, коррозионная стойкость в сочетании с достаточно высокими механическими свойствами. К недостаткам меди относят низкие литейные свойства и плохую обрабатываемость резанием.

        Черновая медь содержит 1-2% примесей железа, цинка, никеля и др. Как и в других сплавах в медных рудах содержатся сернистые соединения, которые максимально удаляют обжигом. Чистую медь применяют для электротехнических целей и поставляют в виде полуфабрикатов – проволоки, прутков, лент, листов, труб. Из-за малой механической прочности чистую медь не используют как конструкционный материал, а применяют ее сплавы с цинком, оловом, алюминием, кремнием, марганцем, свинцом и тд.

        Легирование меди осуществляется с целью придания сплаву требуемых механических, технологических, антифрикционных и других свойств.

        Химические элементы, используемые при легировании, обозначают в марках медных сплавов следующими индексами:

А – алюминий; Ж – железо; Кр – кремний, Мг – магний; Мц – марганец, Н – никель; С – Свинец; Ц – цинк; О – олово; Ф – фосфор; Б – бериллий; К – кобальт и тд.

        Медные сплавы классифицируют:

по химическому составу на:

- латуни;

- бронзы;

- медноникелевые сплавы;

по технологическому назначению на:

- деформируемы;

- литейные;

по изменению прочности после термической обработки на:

-упрочняемые;

- неупрочняемые.

Латуни

        Латунями называют двойные или многокомпонентные сплавы на основе меди, в которых основным легирующим элементом является цинк. При введении других элементов (кроме цинка) латуни называют специальными по наименованию элементов, например железнофосфорномарганцевая латунь.

        В сравнении с чистой медью латуни обладают большей прочностью, коррозионной стойкостью и лучшей обрабатываемостью (резанием, литьем, давлением). Латуни содержат до 40-45% цинка. Содержание легирующих элементов в специальных латунях не превышает 7-9%.

ЛАЖМц66-6-3-2 – алюминиевожелезомарганцовистая латунь, содержащая 66% меди, 6% алюминия, 3% железа, 2% марганца, остальное – цинк.

        Литейные латуни предназначены для изготовления фасонных отливок. Деформируемые латуни выпускают в виде простых латуней, например Л90 (томпак), Л80 (полутомпак), и сложных латуней, например ЛАЖ60-1-1 и др. Латуни поставляют в виде полуфабрикатов – проволоки, прутков, лент, полос, листов, труб и других видов прокатных и прессованных изделий.

        Из ЛМцС58-2-2 изготавливают антифрикционные детали – подшипники, втулки; из ЛА67-2,5 – коррозионностойкие детали; ЛАЖМц-66-6-3-2 – червячные винты, работающие в тяжелых условиях.

Из Л68 – теплообменные аппараты, работающие при температуре 2500.

Бронзы

        Сплавы меди с оловом, алюминием, кремнием, марганцем, свинцом, бериллием называют бронзами. В зависимости от легирующего элемента бронзы называют оловянными, алюминиевыми, свинцовыми и тд.

        Бронзы обладают высокой стойкостью против коррозии, хорошими литейными и антифрикционными свойствами и обрабатываемостью резанием. Для повышения механических характеристик и придания особых свойств бронзы легируют железом, никелем, титаном, цинком, фосфором. Введение марганца способствует повышению коррозионной стойкости;  никеля – пластичности;  железа – прочности;  цинка – улучшению литейных свойств;  свинца – улучшению обрабатываемости.

        Бронзы маркируют буквами Бр. Например, марка БрОЦС5-5-5 означает, что бронза содержит олова, свинца и цинка по 5%, остальное – медь (85%).  Эту бронзу используют для изготовления антифрикционных деталей.

        Оловянные бронзы имеют высокие механические свойства, антифрикционные и антикоррозионные свойства; хорошо отливаются и обрабатываются резанием. Для улучшения качества в оловянные бронзы вводят свинец для повышения антифрикционности и обрабатываемости; цинк для улучшения литейных и механических свойств. БрОФ10-1 используют для изготовления подшипников скольжения.

        Различают деформируемые и литейные оловянные бронзы. Деформируемые бронзы поставляются в виде прутков, проволоки, ленты, полосы. Их применяют для вкладышей подшипников, втулок деталей приборов и тд. Литейные бронзы применяют для получения различных фасонных отливок. Высокая стоимость и дефицитность олова – основной недостаток оловянных бронз.

        Безоловянные бронзы содержат алюминий, железо, марганец, бериллий, кремний, свинец. Алюминиевые бронзы  (например,  БрАЖ 9-4) имеют высокую коррозионную стойкость, хорошие механические  и технологические свойства; применяют для изготовления арматуры трубопроводов для различных сред. Свинцовые бронзы (БрС30) отличаются высокими антикоррозионными свойствами и теплопроводностью ( в четыре раза большей, чем у оловянных бронз); применяют для высоконагруженных подшипников. Бериллиевые бронзы (БрБ2) после термической обработки имеют высокие механические свойства (прочность 1250 МПа, НВ 350, хорошую теплостойкость; из них изготавливают пружины, пружинящие контакты приборов, детали особо ответственного назначения. Кремнистые бронзы (БрКН1-3, БрКМц3-1) применяют как заменитель дорогостоящих бериллиевых бронз.

Медь и медные сплавы

1. Медь в чистом виде имеет красный цвет, температура плавления 10830 С, плотность 8,92 г/см3, НВ 40-50, прочность 220-240МПа  (Для сравнения: алюминий имеет температуру плавления 660-6670 С, плотность 2,7 г/см3, НВ 20-40, прочность 80-100 МПа)

2. Легирование меди осуществляется с целью придания сплаву требуемых механических, технологических, антифрикционных и других свойств.

        Химические элементы, используемые при легировании, обозначают в марках медных сплавов следующими индексами:

А – алюминий; Ж – железо; Кр – кремний, Мг – магний; Мц – марганец, Н – никель; С – Свинец; Ц – цинк; О – олово; Ф – фосфор; Б – бериллий; К – кобальт и тд.

3. Медные сплавы классифицируют:

по химическому составу на:

- латуни;

- бронзы;

- медноникелевые сплавы;

по технологическому назначению на:

- деформируемы;

- литейные;

по изменению прочности после термической обработки на:

-упрочняемые;

- неупрочняемые.

4. Латуни

        Латунями называют двойные или многокомпонентные сплавы на основе меди, в которых основным легирующим элементом является цинк. При введении других элементов (кроме цинка) латуни называют специальными по наименованию элементов, например железнофосфорномарганцевая латунь.

        В сравнении с чистой медью латуни обладают большей прочностью, коррозионной стойкостью и лучшей обрабатываемостью (резанием, литьем, давлением). Латуни содержат до 40-45% цинка. Содержание легирующих элементов в специальных латунях не превышает 7-9%.

ЛАЖМц66-6-3-2 – алюминиевожелезомарганцовистая латунь, содержащая 66% меди, 6% алюминия, 3% железа, 2% марганца, остальное – цинк.

        Литейные латуни предназначены для изготовления фасонных отливок. Деформируемые латуни выпускают в виде простых латуней, например Л90 (томпак), Л80 (полутомпак), и сложных латуней, например ЛАЖ60-1-1 и др. Латуни поставляют в виде полуфабрикатов – проволоки, прутков, лент, полос, листов, труб и других видов прокатных и прессованных изделий.

        Из ЛМцС58-2-2 изготавливают антифрикционные детали – подшипники, втулки; из ЛА67-2,5 – коррозионностойкие детали; ЛАЖМц-66-6-3-2 – червячные винты, работающие в тяжелых условиях.

Из Л68 – теплообменные аппараты, работающие при температуре 2500.

5. Бронзы

        Сплавы меди с оловом, алюминием, кремнием, марганцем, свинцом, бериллием называют бронзами. В зависимости от легирующего элемента бронзы называют оловянными, алюминиевыми, свинцовыми и тд.

        Для повышения механических характеристик и придания особых свойств бронзы легируют железом, никелем, титаном, цинком, фосфором. Введение марганца способствует повышению коррозионной стойкости;  никеля – пластичности;  железа – прочности;  цинка – улучшению литейных свойств;  свинца – улучшению обрабатываемости.

        Бронзы маркируют буквами Бр. Например, марка БрОЦС5-5-5 означает, что бронза содержит олова, свинца и цинка по 5%, остальное – медь (85%).  Эту бронзу используют для изготовления антифрикционных деталей.

        Оловянные бронзы имеют высокие механические свойства, антифрикционные и антикоррозионные свойства; хорошо отливаются и обрабатываются резанием. Для улучшения качества в оловянные бронзы вводят свинец для повышения антифрикционности и обрабатываемости; цинк для улучшения литейных и механических свойств. БрОФ10-1 используют для изготовления подшипников скольжения.

        Безоловянные бронзы содержат алюминий, железо, марганец, бериллий, кремний, свинец. Алюминиевые бронзы  (например,  БрАЖ 9-4) имеют высокую коррозионную стойкость, хорошие механические  и технологические свойства; применяют для изготовления арматуры трубопроводов для различных сред.

Свинцовые бронзы (БрС30) отличаются высокими антикоррозионными свойствами и теплопроводностью ( в четыре раза большей, чем у оловянных бронз); применяют для высоконагруженных подшипников.

Бериллиевые бронзы (БрБ2) после термической обработки имеют высокие механические свойства (прочность 1250 МПа, НВ 350, хорошую теплостойкость; из них изготавливают пружины, пружинящие контакты приборов, детали особо ответственного назначения.

Кремнистые бронзы (БрКН1-3, БрКМц3-1) применяют как заменитель дорогостоящих бериллиевых бронз.

Кроссворд

1. Сложное вещество, полученное сплавлением (или спеканием) нескольких металлов или металлов с неметаллами.
2. Способность металла сопротивляться разрушению под действием нагрузок.
3. Введение специальных добавок  в сплавы для улучшения и получения требуемых свойств.
4. Способность расплавленного металла (сплава) хорошо заполнять полость литейной формы.
5. Химическое разрушение металлов под действием на их поверхность внешней агрессивной среды.

Кроссворд

1. Сложное вещество, полученное сплавлением (или спеканием) нескольких металлов или металлов с неметаллами.
2. Способность металла сопротивляться разрушению под действием нагрузок.
3. Введение специальных добавок  в сплавы для улучшения и получения требуемых свойств.
4. Способность расплавленного металла (сплава) хорошо заполнять полость литейной формы.
5. Химическое разрушение металлов под действием на их поверхность внешней агрессивной среды.