Жестяницкие работы. Выбор материалов - Илья Мельников

Закалка – термическая операция, заключающаяся в нагреве до определенной температуры, выдержке в течение определенного времени при этой температуре и последующем охлаждении с определенной скоростью в закалочной среде.

Цель закалки – повышение прочности и износостойкости ( за счет увеличения твердости) изделий.

Закалка может быть объемной (нагрев и превращения по всему объему изделия) и поверхностный (нагрев, например, токами высокой частоты и превращения в поверхностном слое).

Отпуск – окончательная термическая обработка, состоящая в нагреве сплава, предварительно подвергнутого закалке, до определенной температуры, выдержке и охлаждении. Цель отпуска – получение заданной структуры и требуемых свойств.

Разновидности отпуска стали: низкий (150-250 `С), средний (350-480 `С) и высокий (400-600`C). Закалку стали с последующим высоким отпуском называют улучшением.

Старение – термическая операция, при которой главным процессом является распад пересыщенного твердого раствора.

Цель старения – упрочнение некоторых сплавов или разупрочнение других сплавов за счет получения более равновесного состояния.

Различают естественное старение (при t=20`C в течение длительной выдержки) и искусственное старение, выполняемое при нагреве до определенной температуры.

Химико-термическая обработка (ХТО) заключается в сочетании химического и термического воздействия.

Цель такой обработки – изменения химического состава и свойств поверхностного слоя изделия. Такая обработка состоит в диффузионном насыщении поверхностного слоя неметаллами (углеродом, азотом и др.) или металлами (алюминием, цинком и др.). В зависимости от насыщающего элемента различают следующие виды ХТО:

Цементацию – насыщение углеродом;

Азотирование – насыщение азотом;

Цианирование – насыщение углеродом и азотом в жидкой среде;

Нитроцементацию – насыщение углеродом и азотом в газовой среде;

Сицирование – насыщение кремнием;

Хромирование – насыщение хромом;

Алютирование – насыщение алюминием;

Цинкование – насыщение цинком.

В результате цинкования и силицирования повышается коррозионная стойкость стали, а при хромировании и алитировании – коррозионная стойкость, а также износостойкость и жаростойкость.

ХТО может применяться как окончательная обработка или как предварительная – перед последующим термическим воздействием.

Термомеханическая обработка (ТМО) заключается в сочетании пластической деформации и термического влияния. Применяют различные виды ТМО.

Рекомендации по применению конструкционной стали.

Сталь обыкновенного качества используют в основном для деталей не подвергаемых термической обработке. Из низкоуглеродистой стали изготавливают детали с применением операции гибки, резки, пробивки отверстий без последующего отжига или холодной высадки с большим деформированием материала.

Стали Ст3 и СТ3кп являются основными для строительных конструкций.

Среднеуглеродистые стали применяют для малонагруженных деталей.

Углеродистые качественные конструкционные стали применяют преимущественно для средненагруженных деталей, подвергаемой термической обработке.

Легированные стали используют в тех случаях, когда к деталям предъявляются требования высокой прочности или специфических свойств: коррозионная стойкость, жаропрочность и т.д. Эти стали, как правило, подвергаются термообработке, причем легирующие элементы повышают прокаливаемость сталей и их механические свойства.

Цветные металлы и сплавы

Цветные металлы и сплавы обладают рядом ценных свойств и находят широкое применение в различных отраслях производства жестяницких работ.

Из сплавов цветных металлов при выполнении жестяницких работ наибольшее промышленное значение имеют конструкционные сплавы на основе меди и легких металлов – титана, алюминия, магния.

Сплавы легких металлов характеризуются высокой удельной прочностью, измеряемой отношением прочности характеристик к плотности материала.

Алюминий и его сплавы

Алюминий – серебристо-белый пластичный металл, приблизительно в три раза легче железа, обладающий низкими прочностью и твердостью.

Деформируемые сплавы алюминия с медью, магнием и марганцем (например, дюралюминий Д1 и Д16) имеют плотность 2.6 – 2.8 г/см3. Они достаточно прочны. Их технологические свойства (обрабатываемость резанием, пластичность при обработке давлением, свариваемость) удовлетворительные.

На воздухе алюминий и его сплавы покрываются защитной оксидной пленкой серого цвета, имеющей высокую коррозионную стойкость в воде, водных растворах солей, во влажных газах (сероводороде, фтористом водороде, аммиаке и сернистом ангидриде).

Азотная и многие органические кислоты на алюминий не действуют.

Стойкость алюминия и его сплавов в серной кислоте изменяется в зависимости от ее концентрации и температуры.

Соляная кислота и щелочи разрушают алюминий. Поэтому применять алюминиевые сплавы для изготовления воздуховодов, в которые перемещаются пары соляной кислоты и щелочей не допускается.

Деформируемые алюминиевые сплавы применяются для жестяницких изделий в виде листов, лент и фасонных прессованных профилей. Причем их используют в тех случаях, когда изделия предназначены для работы в коррозионных и взрывоопасных средах, а также для перемещения указанных выше газов (прежде всего с оксидами азота).

Для повышения антикоррозионной стойкости листы из алюминиевых сплавов покрываются тонким защитным слоем (плакирование) из алюминия или сплава, обладающего большей коррозионной стойкостью. Нарушение такого слоя (царапина) приводит к сильному разрушению поверхности металла.

Наличие плакировки указывается буквой, стоящей в конце обозначения марки.

Нормальную плакировку обозначают буквой А (например, Д1А).

Технологическую плакировку обозначают буквой Б (например, Д16Б).

Утолщенную плакировку обозначают буквой У (например, Д16У).

Листы поставляют без термообработки (буквенное обозначение не присваивается) и термически обработанные:

Отожженными (добавляется в обозначении буква М);

Закаленными и естественно состаренными (Т);

Нагартованными (с наклепом) (Н);

Нагартованными после закалки и естественного старения (ТН).

Сплавы, не поддающиеся термообработке, могут быть упрочнены наклепом.

Следует иметь в виду, что гибка дюралюминия в твердом состоянии приводит к образованию трещин. Поэтому перед гибкой детали закаливают и гибку производят в течение 2-3 часов, пока металл не успел упрочниться.

Алюминиевые сплавы относятся к разряду легких. Для них характерна малая плотность при удельной прочности, которая для некоторых марок близка к удельной прочности высокопрочных сталей. Из сплавов на основе алюминия получили распространение его сплавы с медью, марганцем, кремнием.

Для повышения прочности, коррозионной стойкости, жаропрочности алюминиевых сплавов используют литий, никель, титан, бериллий.

Алюминиевые литейные сплавы. Эти сплавы чаще всего содержат кремний, медь и магний.

Сплавы алюминия с кремнием, называемые также силуминами. Эти сплавы жидкотекучи, с малой усадкой и прочнее чистого алюминия. Упрочнение их достигается модифицированием, состоящим в добавке к расплавленному силумину модификаторов – натрия или смеси фтористых солей натрия и калия.

Медь и ее сплавы

Медь – металл розовато-красного цвета, плотностью 8.9 г/см3, обладающий низкими прочностью и твердостью.

Отличается высокими тепло– и электропроводимостью, высокой температурой плавления, хорошими пластическими свойствами; удовлетворительно обрабатывается резанием. На воздухе окисляется.

Медь выпускается в виде полос, лент, труб, листов, фольги и т.д. Листы поставляются отожженными (мягкими) и неотожженными (твердыми).

Используют сплавы меди с цинком, оловом, алюминием, бериллием, кремнием, марганцем, никелем, свинцом.

Легирование меди обеспечивает повышение ее механических, антифрикционных, технологических свойств.

Основные сплавы меди – латуни и бронза.

Латуни – двойные и многокомпонентные медные сплавы, с основным легирующим элементом – цинком; имеют зеленовато-желтый цвет.

По сравнению с медью обладают высокой прочностью и коррозионной стойкостью.

Простые латуни обозначают буквой Л и цифрой, показывающей содержание меди в процентах.

В многокомпонентных (сложных) латунях после прописных букв, указывающих на наличие легирующих элементов, показывают их в процентах.

Латуни разделяют на литейные и деформированные.

Из деформируемых латуней изготовляют горяче– и холоднокатаные листы и полосы, трубы и другие виды профильного проката. Все латуни хорошо паяются твердыми и мягкими припоями.

Отрицательным свойством деформированных латуней, содержащих более 20% цинка, является склонность к растрескиванию при вылеживании во влажной атмосфере, содержащей следы аммиака.