Бобылев А.В. Механические и технологические свойства металлов. Справочник
Подождите немного. Документ загружается.
Плавка
меди марки
МО в
электронно-лучевой печи ЭМО-200
в ва-
кууме
0,1—0,4
Па
позволила получить
л|>
=
91
-4-100
% [1]:
'исп>
С . .
<т
в
,
МПа . .
6, %. . . .
-ф,
%. . . .
20
147
41
91
250
98
40
94
350
88
39
92
500
69
43
95
650
39
41
99
850
20
52
100
950
15
50
100
Слитки,
выплавленные
в
индукционной печи ОКБ-868
в
вакууме
1—4
Па, были менее пластичными (табл.
10) [1].
ТАБЛИЦА
10.
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
НА
СВОЙСТВА СЛИТКОВ,
ОТЛИТЫХ
В
ИНДУКЦИОННОЙ
ПЕЧИ
ИЗ
МЕДНЫХ КАТОДОВ
В
ВАКУУМЕ
(ЧИСЛИТЕЛЬ)
И ПОД
СЛОЕМ ДРЕВЕСНОГО
УГЛЯ
(ЗНАМЕНАТЕЛЬ)
'исп-
°
С
<J_,
МПа
в,
%
Катод
М00 *
20
350
500
650
875
168/160
96/86
74/59
47/46
19/21
32
28/7
25/10
28/19
47/23
Катод
МО,
аргон
**
ол
zU
ОСП
500
1 £7
1о/
80
68
•
Уголь
увлажнен.
••
ОС
ОО
20
23
Ф,
%
75/69
76/19
73/23
75/30
100/44
*7О
/У
АЛ
44
41
Уголь
прокален.
ИСП'
°С
j
650
875
20
350
500
650
875
а
в
,
МП
а
Катод
МО
50
15
1Г
Л
t\CLT0O
168/157
97/80
71/58
44/50
19/15
в,
%
аргон**
29
24
МП*
JV1U
35/40
30/16
35/20
39/26
51/28
Ч>.
%
62
52
79/83
70/30
72/42
92/53
100/24
Плавка
в
атмосфере аргона
под
слоем древесного
угля
приводила
к
еще
меньшей пластичности [использовали неочищенный аргон, содер-
жащий
0,003—0,005%
(объемн.) кислорода
и до 0,03 r/м
3
влаги].
Для меди электровакуумных приборов
с
длительным сроком эксплу-
атации
или
хранения кислород является одной
из
самых вредных
при-
месей, отрицательно влияющих
на
вакуумную плотность; содержание
его
в
меди
и
других
металлах
не
должно превышать
0,001 % [1]. Од-
нако
надо отметить,
что при
столь малом содержании кислорода
и на-
личии
других
примесей действие
его
зависит
от
сродства примесей
к
кислороду, которое,
как
правило, выше,
чем
сродство
к
нему меди.
В конечном счете свойства меди определяются свойствами образую-
щихся оксидов
и
распределения
их в
меди,
а не
тысячными долями
про-
цента кислорода.
В электронно-лучевой печи можно получать очень чистую медь
вследствие отгонки примесей
в
вакууме высокого разрежения
и воз-
действия
его на
тонкую
струю
расплавленной меди. Последователь-
ность кристаллизации обеспечивает получение плотных слитков
без уса-
дочной рыхлости,
с
высокой пластичностью
даже
после холодной
про-
катки
(см.
выше). Недостаток метода
—
возгонка меди, которая
в до-
вольно значительном количестве оседает
на
стенках печи,
41
Вакуумная плавка меди в индукционной печи уменьшает или пол-
ностью устраняет красноломкость. Отдельные случаи красноломкости
вакуумной меди обусловлены тем, что она не подвергалась достаточной
дегазации. Медь, дегазированная 40 мин при
1400°С
и 130 Па, не имела
провала пластичности.
Относительное сужение меди МО, плавленной под аргоном, равно
63%
при 300 °С и 74 % при 400 "С. Дегазация такой меди в течение
50 мин при 1400 °С в вакууме 100 Па повысила сужение до 85% при
300 °С, дегазация в вакууме 3 Па — до 90 % при 300 °С и в том же ва-
кууме
— до 98 % при 400 °С [ 1].
Очистка меди зависит от температуры и длительности воздействия
вакуума, исходного содержания примеси, ее упругости пара и скорости
диффузии,
материала тигля, типа печи и качества ее работы, степени
вакуума, площади поверхности жидкой ванны и ее глубины, перемеши-
вания
и
других
факторов. Если примесь находится в металле в виде
соединений,
то решающую роль играет упругость пара не примеси, а ее
соединения.
При
вакуумной плавке меди в алундовых тиглях содержание мышь-
яка
и сурьмы уменьшается вследствие улетучивания их оксидов; этого
не
наблюдается при плавке в графитовых тиглях [1]. Хотя чистый
мышьяк
сублимирует при 612 °С, но с медью он образует устойчивое
соединение
Cu
3
As
(сурьма с медью Cu
3
Sb).
Упругость пара фосфора выше, чем паров цинка, однако отгонка
цинка
при вакуумной плавке латуни происходит очень быстро, тогда
как
фосфор почти не отгоняется. Это связано с тем, что теплота обра-
зования
фосфида меди
Си
3
Р
значительно превышает теплоту растворе-
ния
цинка в меди.
Горячая прокатка меди при 920 °С приводит к повышению содержа-
ния
в ней кислорода с
0,0012
до
0,0018
°/о и водорода с
0,00010
до
0,00014
%, тогда как при вакуумной прокатке их содержание не уве-
личивается [
1
].
Пластичность загрязненной примесями меди марки М2 улучшается
под воздействием гидростатического давления.
Медь нехладноломка.
Ниже
приведены свойства отожженной меди марки МО при низких
температурах [1]:
СТв,
1
i, С . . .
МПа
. . .
, МПа . .
% ....
% ....
20
216
59
48
76
—10
220
61
40
78
—40
231
63
47
77
—80
265
69
47
74
—120
282
74
45
70
—180
400
78
58
77
Однако даже типично нехладноломкая медь может стать непластич-
ной
при наличии сотых долей процента примесей, в частности сурьмы
[1],
растворимость которой в меди значительно уменьшается при по-
нижении
температуры [1].
Повышение
чистоты литой меди изменяет характер излома при
—196°С
с интеркристаллитного для марки Ml
(99,95%)
до частично
интеркристаллитного для марки МОБ
(99,99
%) и до транскристаллит-
ного для марки МВЧ
(99,994
%) [1].
СЕРЕБРО
Атомный номер серебра 47, атомная масса
107,868,
атомный радиус
0,1442
нм. Известно 26 изотопов; стабильны с атомной массой 107 и
109. Электронное строение
{Kr]4d
l0
5s
1
.
Электроотрицательность 1,0. По-
42
тенциал ионизации
7,547
эВ.
Кристаллическая решетка
—г. ц. к. с па-
раметром 0=0,40862
нм.
Плотность
10,49 т/м
3
.
*
П
л=962°С, *
KD
n=2170°C.
Серебро, отожженное
при 500 °С,
обладает
при 20 "С
следующими
механическими свойствами: а
в
=157
МПа,
6=65% Ф=92
% Е=
=
74400
МПа,
G
=
27100
МПа, (1=0,37,
НВ 25.
Влияние температуры
на
механические свойства серебра чистотой
99,90
%
показано ниже
[1]:
'исп>
С • •
а
в
,
МПа . .
сг
02
,
МПа .
б,'
% ....
20
157
39
60
92
100
93
300
118
29
64
93
500
88
29
65
97
700
49
20
76
99
800
60
100
900
29
10
49
100
О
О
X
ч
•6
А
V
j
/
/
о
0
0
\
о»
—х-
W0
75
50
25
450
550 650 750 850 450 550 650 750 850
teen,
^
Рис.
16.
Влияние температуры
на
механические свойства горячедеформиро-
ванного
(а) и
литого
(б)
серебра чистотой
99,99
%
ТАБЛИЦА
11.
ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА
И
ВЕЛИЧИНЫ
ЗЕРНА
НА
ОТНОСИТЕЛЬНОЕ СУЖЕНИЕ ОБРАЗЦОВ СЕРЕБРА,
ИСПЫТАННЫХ
НА
КРАТКОВРЕМЕННУЮ ПОЛЗУЧЕСТЬ
ПРИ
340
°С [1]
Химический состав,
%
Ag
99,995
99,98
99,92
99,90
Си
0,006
0,067
0,100
РЬ
0,001
0,006
0,002
S
0,001
0,001
0,001
Величина
зерна,
мкм
10
15
25
10
нв
52
42
45
49
•Ф.
%
2
98
77
34
88
, после разрушения
через
т, ч
5
95
62
28
79
9
93
59
21
73
••
14
90
53
w
69
43
ТАБЛИЦА
12. ЗАВИСИ-
МОСТЬ
МЕХАНИЧЕСКИХ
СВОЙСТВ
СЕРЕБРА
ЧИСТО-
ТОЙ
99,99
% ОТ ТЕМПЕРАТУ-
РЫ
И ДЛИТЕЛЬНОСТИ ИС-
ПЫТАНИЯ
[1]
6,
%
3,24
9,0
58,5
824
6,1
30,7
178
294
967
4,8
8,8
16,3
73,4
138
77
70
63
46
,1
,1
,3
,4
38
30
23
15
11
,6
,9
,1
,4
,6
15,4
12,2
9,2
6,2
4,6
70
55
55
30
62
25
12
11,5
13
9
8
5
3,2
Понижение
удлинения при
800—
900 °С вызвано уменьшением равномер-
ной
деформации.
Серебро чистотой
99,99
% после го-
рячего выдавливания обладает очень хо-
рошей пластичностью (рис. 16) [1J. Ли-
тое серебро такой чистоты имеет пони-
женную пластичность при
600—650
°С,
что
следует
отнести за счет сегрегации
примесей по границам зерен.
Примеси,
образующие легкоплавкие
эвтектики (например, сера и свинец),
приводят к понижению пластичности се-
ребра
даже
в обработанном состоянии
и
при содержании их в количестве ты-
сячных долей процента (табл. II).
Более высокая пластичность серебра
чистотой
99,90
% обусловлена меньшей
величиной зерна и наличием 0,1 % меди,
связывающей серу в сульфид меди.
При
увеличении длительности испы-
тания
механические свойства серебра
ухудшаются
(табл. 12). При низких тем-
пературах пластичность серебра чистотой
99,41% остается высокой [1]:
'„сп,
С
С . . . -253 -196
'ИСП'
^- •
а
в
, МПа .
а
02
, МПа
'
0/ *
27
147
7,5
39
МПа
в
,
б, %
353
83
79
284
82
83
17
176
39
90
Более чистое серебро
(99,99
%) име-
ет меньшую прочность и большую пла-
стичность [1]:
—173
225
8,8
78
—196
245
8,8
85
—233
268
9,6
97
-247
284
9,7
103
—269
333
14,0
112
—272
304
12,4
113
е
тах
вания
шейки.
"
максимальная однородная пластическая деформация до образо-
Относительное сужение серебра
99,99
% при различных температу-
рах и скоростях растяжения равно [1]:
.
. .
—200
—80 20 330 600 720
tucn<
r
c . . .
ф,
%, прии
раст
,
мм/мин:
0,2
4
100
77
80
75
80
95
92
83
88
92
-
89 —
97
99 99
93
100 100
Пластичность серебра при испытании на
воздухе
и вакууме прак-
тически одинакова.
Легирование повышает временное сопротивление серебра; с увели-
чением длительности испытания (10 и 100 ч) прочность уменьшается
(табл. 13).
44
ТАБЛИЦА 13. ВЛИЯНИЕ ДОБАВОК НА ВРЕМЕННОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ
II
ДЛИТЕЛЬНУЮ ПРОЧНОСТЬ (I; 10 И 100 ч) СЕРЕБРА ПРИ
20—700°С
[I]
Добавка,
МПа
М
1
Йа
а
10Ч,
МПа
а
100ч>
МПа
°1Ч
°в
°1ООЧ
ст
в
«, ч
0,15Ni
3,0Cu
1,5 Si
3,0 Si
0,15Ni
3,0 Cu
1,5 S;
3,0 Si
0,15Ni
3,0 Cu
1,5 Si
3,0Si
199
244
220
251
186
245
219
247
181
238
218
244
176
237
216
241
0,94
1,0
1,0
0,98
0,89
0,97
0,98
0,96
164
202
181
203
127
147
131
147
108
112
101
116
tncn=300
90
196
75
90
'C
0,78
0,64
0,72
0,72
0,55
0,49
0,48
0,45
131
151
139
139
85
59
76
78
61
38
61
53
ncn =
500°
43
21
35
31
С
0,65
0,39
0,55
0,56
0,33
0,13
0,26
0,23
0,95
0,97
0,99
0,87
0,71
0,76
0,56
0,61
0,51
0,35
0,46
0,40
0,15Ni
3,0Cu
1,5 Si
3,0Si
81
89
58
44
28
22
23
11
15
12
10
5
(исп
=
700
с
10
6
4
3
С
0,35
0,24
0,39
0,24
0,13
0,07
0,07
0,07
0,37
0,27
0,17
0,27
Горячедеформированный сплав серебра с медью марки СрМ875
при
450—730
°С имеет
i|>«100%
[1].
Серебро очень хорошо обрабатывается при использовании любых
видов деформации.
Холоднодеформированное чистое серебро при длительной выдержке
разупрочняется особенно заметно при повышенной температуре. Так,
если после 90 %-ной деформации серебра 0
В
=441 МПа, то после вы-
держки
6000
ч при 30; 40 и 70 °С а
в
равно соответственно 397; 397 и
314 МПа.
ЗОЛОТО
Атомный номер золота 79, атомная масса
196,9665,
атомный радиус
0,144 нм. Известно 20 изотопов; стабилен с атомной массой 197. Элект-
ронное
строение
[Xe]4/
14
5d
10
6s
1
.
Электроотрицательность 1,1. Потенциал
ионизации
9,223
эВ. Кристаллическая решетка — г.ц.к. с параметром
е=0,40785 нм. Плотность
19,299
т/м'. /
пл
=1064°С,
/„„„
=
2877
°С.
Механические свойства отожженного золота при 20 °С:
£=77
ГПа,
G=27
ГПа, |х=О,42, а„=130 МПа, 6=50%, ^ = 94%, НВ 18. После
60%-ной холодной деформации о
в
=220 МПа, 6 = 4%, if=58 %.
45
При
повышении температуры временное сопротивление и модуль
нормальной упругости уменьшаются:
/,
°С . .
а„,
МПа
Е, ГПа .
200
108
400
88
_
600
49
62
800
25
54
1000
45
Прочность чистого золота после значительной холодной деформа-
ции
уменьшается в процессе хранения при комнатной температуре с
360 до 240 МПа. Наибольшие добавки меди или серебра
(0,1—0,2
%)
повышают температуру рекристаллизации чистого золота с 20 до
150 °С. Плавят золото в окислительной атмосфере.
12.
МЕТАЛЛЫ
НБ ПОДГРУППЫ
Цинк,
кадмий
и
ртуть
при 20 °С устойчивы, при повышенной температу-
ре окисляются; реагируют с неорганическими кислотами, галогенами,
щелочами, соединениями аммония, особенно при нагревании; растворя-
ются в азотной кислоте и ее смеси с соляной кислотой. Эти металлы
отличаются невысокой температурой плавления. Ртуть — единственный
жидкий при комнатной температуре металл; она способна растворить
многие
другие
металлы, образуя амальгамы. Металлы этой подгруппы
пластичны вплоть до гелиевых температур.
цинк
Атомный номер цинка 30, атомная масса
65,37,
атомный радиус
0,139 нм. Известно 14 изотопов, стабильных и радиоактивных. Электрон-
ное строение
[Ar]3d'°4s
2
.
Электроотрицательность 1,2. Потенциал иони-
зации
3,93 эВ. Кристаллическая решетка — п.г. с параметрами а=
=0,2665 нм, с=0,4947 нм, с/а=
1,856.
Плотность 7,13 т/м
3
. /
ПЛ
=419°С,
*шт =
907°С.
Влияние степени деформации на механические свойства цинка по-
казано
в табл. 14.
ТАБЛИЦА
14.
ВЛИЯНИЕ СТЕПЕНИ ДЕФОРМАЦИИ
НА
МЕХАНИЧЕСКИЕ
СВОЙСТВА ГОРЯЧЕКАТАНОГО ЦИНКА ЧИСТОТОЙ
99,954
% [1]
Обжатие,
%
77,5
80,5
85,8
88,5
92,3
95,8
а„,
МПа
136/146
136/155
132/152
153/173
180/201
199/216
о
, МПа
83/102
83/109
75/90
115/130
142/167
155/159
6, %
84/26
73/14
77/30
84/14
52/50
51/50
Ф.
%
91/22
84/13
83/23
83/13
83/81
65/72
Примечания:
1. В
числителе
—
значения
для
продольных
знаменателе
— для
поперечных.
2.
У
литого цинка
и, -46 МПа,
а
(|
,
2
=40 МПа,
в<5 %.
ii><5
%.
образцов,
в
Ниже
показано влияние температуры на механические свойства
отожженного цинка [1]:
Л
°с
МПа
в. % t, °с
а
В
'
МПа
б, % f. °с
МПа
6,
%
10
62
100
125
150
160
170
1инк
t,
It
165
153
127
103
92
83
73
марки
Ц0
°С . . .
%
56
62
56
60
75
85
56
(99,96
180
185
190
200
225
250
275
%)
— 196
0
60
62
68
56
50
36
29
хладноломок
—84 —40
3 7
54
47
97
72
57
64
57
290
300
310
325
350
380
—21 —3
10 29
26
30
24
20
17
+ 20
96
48
73
69
66
62
53
Хладноломкость обычно связывают со значительным возрастанием
предела текучести при низких температурах, однако у чистого металла
она
не наблюдается. Критическое напряжение сдвига (КНС) монокрис-
таллов цинка чистотой
99,999
%
не
повышается даже при охлаждении
до 1,4 К> тогда как у цинка чистотой
99,99
% оно возрастает в не-
сколько
раз (рис. 17) [1].
Рис.
17. Влияние температуры
на
КНС монокристаллов цинка
и
кадмия при скорости дефор-
мирования 6-10 с :
7 —
99,999%
Zn; 2 —
99,99
% Zn;
3
-
99.98
% Cd
К
НС,
МП
а
1
Благоприятно
ориентированные монокристаллы цинка даже при
температуре жидкого
воздуха
имеют 6=100%, а при более высокой
температуре 6 =
1000%.
Хрупкость цинка обусловлена наличием при-
месей. Зон хрупкости у чистого цинка нет [1].
Примеси,
даже при незначительном содержании (меньшем преде-
ла растворимости в твердом состоянии по данным диаграмм состоя-
ния),
могут обогащать границы зерен. Растворимость алюминия в цин-
ке
при комнатной температуре равна 0,05% [0,15% (ат.)] [1], однако
даже при содержании алюминия, в 15 раз меньшем, микротвердость по
границам зерен цинка достигает
2450
МПа по сравнению с микротвер-
достью 1745 и 1696 МПа, которую имеют тела соседних зерен [1].
Уменьшение содержания межкристаллитных примесей за счет из-
мельчения зерна позволяет получать пластичный
цинк
даже промышлен-
ной
чистоты. Прокатка с 90 %-ным обжатием цинка (содержащего, %:
РЬ
0,08, Cd 0,02, Fe
0,002,
Си
0,002,
Mg
0,0012,
Al 0,001, Ti 0,001 с ве-
личиной
зерна
0,1—0,15
мм) уменьшает размер зерна до 0,001 —
47
0,002
мм. Такой мелкозернистый
цинк
имеет 6=200 % при скорости
растяжения 0,05 мм/мин. Листы цинка, легированного 0,4 % А1, прока-
танного до размера зерна
0,0005—0,002
мм, имеют при 20 °С 6 =
=
400 % [1].
Примеси
свинца, висмута, сурьмы, мышьяка, олова, кадмия и же-
леза отрицательно влияют на технологические свойства цинка [1].
КАДМИЙ
Атомный номер кадмия 48, атомная масса
112,40,
атомный радиус
0,156 нм. Известно 8 стабильных изотопов. Электронное строение
[Kr]4d
lo
5s
2
. Электроотрицателыюсть 1,1. Потенциал ионизации 8,991 эВ.
Кристаллическая решетка кадмия — п. г. с параметрами- а=О,296 нм,
с=0,563 нм, с/а =1,882. Плотность 8,65 т/м
3
. /
пл
= 321 °С, /
КИ
п = 766
1)
С.
Модуль
упругости
£ = 50 ГПа.
Влияние температуры на механические свойства кадмия чистотой
99,98
% показано ниже [1]:
/, °С . . . -196 —100 —35 24 85 142 202
а
в
, МПа .
284/304
167/186
127/137
88/108
59/88
39/59
20/29
6, % ...
34/27
40
50/44
42/50
72/36
95/84
90/50
t|\
% . . .
40/23
97/95
99/97
76/96
94/90
88/86 93/86
Примечание.
В числителе —значения для
е-"210"~-
с""
1
, в знаменате-
11
Чистый поликристаллический кадмий
(99,999
%) пластичен при
—269
°С.
Отмеченное ранее [1] значительное повышение критического на-
пряжения
сдвига при охлаждении кадмия было вызвано наличием при-
месей, так как после улучшения чистоты кадмия с
99,98
% до
99,998
%
КНС
понизилось с 0,63 до 0,12 МПа. Небольшой подъем КНС (до
0,18 МПа) при
—220
°С сохранился вследствие недостаточно полной
очистки кадмия [1].
Введение примесей в кадмий чистотой
99,998
% оказало решающее
влияние
на температуру начала межзеренного разрушения [1]. Наибо-
лее вредными были висмут, олово, свинец и сурьма вследствие низкой
температуры плавления эвтектик этих металлов с кадмием и малой рас-
творимости последних в твердом кадмии.
Примесь
меди, ограниченно растворимой в кадмии, оказала вредное
влияние
при более высокой температуре вследствие повышенной темпе-
ратуры плавления эвтектики меди.
Наличие
в кадмии 0,05 % серебра, золота, ртути, индия, магния и
цинка
не оказало влияния, так как растворимость этих металлов в кад-
мии
велика — от одного до нескольких процентов, а магний растворим
в
кадмии неограниченно.
В кадмии с 0,05% Bi при температурах выше 144 °С по границам
зерен образуется жидкая межкристаллитная прослойка, поэтому кад-
мий
легко разрушается по границам зерен. Хрупкость кадмия наблю-
дается и при наличии 0,01 % Bi. Добавление к такому кадмию никеля,
платины или палладия
улучшает
пластичность. Уменьшение хрупкости
кадмия
имеет место уже при добавке
0,004
% Ni. С увеличением со-
держания никеля пластичность улучшается и при 0,1 % полностью вос-
станавливается-, дальнейшее увеличение никеля до 0,4 % не
ухудшает
пластичность [1].
48
РТУТЬ
Атомный номер ртути
80,
атомная масса 200,59, атомный радиус
0,157
нм.
Известно
7
устойчивых изотопов. Электронное строение
[Xe]4/"5d
lo
6s
2
.
Электроотрицательность
1,3.
Потенциал ионизации
10,43
эВ.
Кристаллическая решетка
—
ромбоэдрическая
с
параметрами
при
— 46
°С:
а=0,3005
нм;
а=70,53°.
/
пл
=
— 39 "С, /
КПП
=
357°С.
Плот-
ность
13,55 т/м
3
.
Влияние температуры
на
плотность ртути показано ниже:
t, °С . . . —188 —39 (тв) —39 (ж) 0 20
р,
т/м
3
. .
14,383
14,193
13,690
13,596
13,546
Прочность
и
пластичность ртути чистотой более
99,9999
% при по-
нижении
температуры повышается (табл.
15).
Благоприятно ориентиро-
ванные кристаллы имеют
при
—272
°С 6= 100 %.
Временное сопротивление ртути
при —182 °С
равно
6
МПа,
а
плас-
тичность больше,
чем у
свинца
и
золота
[1J.
ТАБЛИЦА
15.
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
НА
СВОЙСТВА РАЗЛИЧНО
ОРИЕНТИРОВАННЫХ
МОНОКРИСТАЛЛОВ РТУТИ
[Ц
Коэффициент
Шмида
0,40
0,17
0,46
0,10
'исп-
°
с
—
196
—269
—272
—
196
—269
—272
—
196
—269
—272
—
196
—269
CT
0
.j,
МПа
1,47
0,69
0,85
1,67
2,50
1,27
2,84
7,60
8,33
2,20
2,65
КНС,
МПа
0,59
0,29
0,34
0,29
0,44
0,20
1,91
3,43
3,78
0,245
0,245
о
в
,
МПа
6,22
57,8
54,5
4,26
59,5
51,2
17,2
62,1
57,4
12,0
в.
%
23
91
101
11
67
89
43
51
51
7
Vmav
%
58
228
252
70
396
523
105
113
114
65
13.
МЕТАЛЛЫ
ШБ
ПОДГРУППЫ
Алюминий, галлий,
индий
и
таллий
в
атмосфере
сухого
воздуха устой-
чивы вследствие образования оксидной пленки, особенно
у
алюминия;
однако
у
таллия пленка оксида
TUO
лишь замедляет процесс дальней-
шего окисления.
Эти
металлы реагируют
с
галогенами,
а при
нагрева-
нии—
и с
другими элементами.
Чистые металлы этой подгруппы пластичны (г|)=100 %), могут
быть прокатаны
до
тонкой фольги; волочение затруднено,
так как
возни-
кают шейки
и
обрывы из-за недостаточного деформационного упрочне-
ния
участков
с
уменьшенным сечением,
49
АЛЮМИНИИ
Атомный номер алюминия 13, атомная масса
26,9815,
атомный радиус
0,143 нм. Известно 9 изотопов с массовыми числами 23—31; стабилен
с атомной массой 27. Электронное строение [Ne]3s
2
3p
l
. Потенциал иони-
зации
5,984
эВ. Электроотрицательность 1,4. Кристаллическая решет-
ка—г. ц. к. с параметром
0,40496
нм. Плотность
2,698
т/м
3
. /
П
л=660°С,
/кип=2520°С.
Упругие
свойства: £=71 ГПа, G = 26,5 ГПа.
Температура плавления алюминия в зависимости от чистоты равна:
А1 , 70 •
99,2
657
99,5
658
99
659
.6
,7
99
659
,7
,8
99
660
,996
,24
Температура рекристаллизации алюминия с повышением чистоты
уменьшается:
А1, %
рекр
,
°С . . .
99,99
99,998
99,999
99,9992
150 75 20 —50
ТАБЛИЦА
16. МЕХАНИЧЕСКИЕ
СВОЙСТВА
АЛЮМИНИЯ РАЗЛИЧНОЙ
ЧИСТОТЫ
В алюминии зонной плавки
скорость роста зерен после 12
проходов на два порядка боль-
ше,
чем после
четырех.
Отожженный алюминий
технической чистоты при 20"С
имеет а
в
=78 МПа, 6=40%,
г|з=9О
% и НВ 25; с повышени-
ем чистоты прочность его
уменьшается, а пластичность
увеличивается (табл. 16).
Временное сопротивление
разрыву отожженной алюми-
ниевой
проволоки диаметром
2 мм и чистотой не менее
99,996
% при 20 °С равно
127 МПа, чистотой
99,9995
—
108 МПа, а чистотой
99,99984%
— 49 МПа;
\Ь
=
=
100% [1].
Ниже
приведено влияние температуры на механические свойства
отожженного алюминия, содержащего 0,20 %Si, 0,15 % Fe:
Алюминия
Литой в землю
Литой в кокиль
Деформиро-
ванный
Отожженный
AI,
%
98,0
99,0
99,5
99,996
99,0
99,0
99.0
МПа
88
83
73
49
88
137
88
ft.
%
12
20
29
45
30
12
30
нв
28
25
20
14
25
32
25
исп>
20
100
200
300
в
74/75
65/71
55/64
37/40
МП
Э
6, %
42
42/39
43/40
44/42
«г. %
94/94
95/94
95
97
исп'
400
500
600
625
28/36
21/26
12/16
8/11
Примнапие.
В числителе приведены значения при
i
знаменателе — при и=30О мм/мин.
6.
%
45/41
43/44
41,47
36/51
"раст
!
98/97
99
99
100
мм/мин,
При
температурах вблизи точки плавления свойства загрязненного
алюминия
могут резко ухудшиться; наличие примесей ведет к ослаб-
лению
границ зерен и межкристаллитному разрушению.
С
улучшением чистоты алюминия повышается температура резкого
разупрочнения,
которая для литого алюминия чистотой 99,983 % равна
654
"С,
а чистотой 99,998 % — 656 °С. Длительный отжиг литого алюми-
60