Алюминий-самый распространненый металл в земной коре. Его содержание оценивают в 7.45 % (больше, чем железа, которого только 4.2 %). Алюминний как элемент открыт недавно-в 1825 г., когда были получены первые небольшие комочки этого металла. Начало его промышленного освоения отнносится к концу прошлого столетия. Толчком к  этому послужила разрабонтка в 1886 г. способа его получения путем электролиза глинозема, растнворенного в криолите. Принцип способа лежит в основе современного пронмышленного извлечения алюминия  из глинозема во всех странах мира.

По внешнему виду алюминий представляет собой блестящий серебристый белый металл. На воздухе он быстро окисляется, покрываясь тонкой белой

матовой пленкой Al O . Эта пленка обладает высокими защитными свойстнвами, поэтому, будучи покрытым такой пленкой, алюминий является корронзионностойким.

Алюминий достаточно легко разрушается растворами едких щелочей, сонляной и серной кислот. В концетрированной азотной кислоте и органичеснких кислотах он обладает высокой стойкостью.

Наиболее характерными физическими свойствами алюминия является его малая относительная плотность, равная 2.7, а также сравнительно высонкие тепло- и электропроводность. При 0 C удельная электропроводность алюминия, т.е. электропроводность алюминиевой проволоки сечением 1 мм и длиной 1 м равна 37 1 ом.

Коррозионная стойкость и особенно электропроводность алюминия тем выше, чем он чище, чем меньше в нем примесей.

Температура плавления алюминия невысокая, она равна приблизительно 660 C. Однако скрытая теплота плавления его очень большая-около 100 кал г, поэтому для расплавления алюминия требуется большой расход тепнла, чем для расплавления такого же количества, например, тугоплавкой меди, у  которой температура плавления 1083 C, скрытая теплота плавленния 43 кал г.

Для механических свойств алюминия характерна большая пластичность и малая прочность. Прокатанный и отожженный алюминий имеет =10 кГ мм, а твердость НВ25, =80% и =35%.

Кристаллическая решетка алюминия представляет собой гранецентриронванный куб, имеющий при 20 C параметр (размер стороны) 4.04 . Аллонтропических превращений алюминий не имеет.

В природе аллюминий находится в виде алюминиевых руд: бокситов, ненфелинов, алунитов и каолинов. Важнейшей рудой, на которой базируется большая часть мировой алюминиевой промышленности, являются бокситы.

Получение алюминия из руд состоит из двух последовательно проводинмых этапов-сначала производят глинозем (Al O ), а затем из него полунчают алюминий.

Известные в настоящее время методы получения глинозема можно разнбить на три группы: щелочные, кислотные и электротермические. Наибонлее широкое применение получили щелочные методы.

В одних разновидностях щелочных методов боксит, обезвоженный при 1000 C, измельчают в шаровых мельницах, смешивают в определенных пронпорциях с мелом и содой и спекают для получения растворимого в воде твердого алюмината натрия по реакции

Al O  + Na CO  = Al O Na O + CO  .

Спекшуюся массу измельчают и выщелачивают водой, алюминат натрия при этом переходит в раствор.

В других разновидностях щелочного метода глинозем, содержащийся в боксите, связывают в алюминат натрия путем непосредственной обработки руды щелочами. При этом сразу получается раствор алюмината в воде.

В обоих случаях образование водного раствора алюмината натрия привондит к отделению его от нерастворимых компонентов руды, представляющих собой в основном окиси и гидроокиси кремния, железа и титана. Отделенние раствора от нерастворимого осадка, называемого красным шламом, осуществляют в отстойниках.

В полученный раствор при 125 C и давлении 5 ам добавляют известь, что приводит к обескремниванию-CaSiO  уходит в осадок, образуя белый шлам. Очищенный от кремния раствор после отделения его от белого шланма обрабатывают углекислым газом при 60-80 C, в результате чего в осандок выпадает кристаллический гидрат окиси алюминия:

Al O Na O + 3H O + CO  = 2Al(OH)  + Na CO  .

Его промывают, просушивают и прокаливают. Прокаливание приводит к образованию глинозема:

2Al(OH)  = Al O  + 3H O .

Описанный способ обеспечивает довольно полное извлечение глинозема из боксита-около 80%.

Получение металлического алюминия из глинозема заключается в его электролитическом разложении на составные части-на алюминий и кислонрод. Электролитом в этом процессе является раствор глинозема в крионлите (AlF  3NaF). Криолит, обладая способностью растворять глинозем, одновременно снижает его температуру плавления. Глинозем плавится при температуре около 2000 C, а температура плавления раствора, состоященго, например, из 85 % криолита и 15 % глинозема, равна 935 C.

Схема ээлектролиза глинозема достаточно проста, но технологически этот процесс сложный и требует больших затрат электроэнергии.

В поду ванны с хорошей теплоизоляцией 1 и угольной набивкой 2 залонжены катодные шины 3, соединенные с отрицательным полюсом источника электрического тока. К анодной шине 4 присоединены электроды 5. Перед началом электролиза на дно ванны насыпают тонкий слой кокса, электронды опускают до соприкосновения с ним и включают ток. Когда угольная набивка накалится, постепенно вводят криолит. При толщине слоя раснплавленного криолита, равной 200-300 мм, загружают глинозем из расчета 15% к количеству криолита. Процесс происходит при 950-1000 C.

Под действием электрического тока глинозем разлагается алюминий и кислород. Жидкий алюминий 6 скапливается на угольной подине (дно угонльной ванны), являющейся катодом, а кислород соединяется с углеродом анодов, постепенно сжигая их. Криолит расходуется незначительно. Глиннозем периодически добавляют, электроды для компенсации сгоревшей части постепенно опускают вниз, а накопившийся жидкий алюминий через определенные промежутки времени выпускают в ковш 8.

При электролизе на 1 т алюминия расходуется около 2 т глинозема,

0.6 т угольных электродов, служащих анодами, 0.1 т криолита и от

17000 до 18000 квт ч электроэнергии.

Полученный при электролизе глинозема алюминий-сырец содержит металнлические примеси (железо, кремний, титан и натрий), растворенные газы, главным из которых является водород, и неметаллические включения, прендставляющие собой частицы глинозема, угля и криолита. В таком состояннии он непригоден для применения, так как имеет низкие свойства, поэнтому его обязательно подвергают рафинированию. Неметаллические и газонобразные примеси удаляют путем переплавки и продувки металла хлором. Металлические примеси можно удалить только сложными электролитическими способами.

После рафинирования получают торговые сорта алюминия.

Чистота алюминия является решающим показателем, влияющим на все его свойства, поэтому химический состав положен в основу классификации алюминия.

Неизбежными примесями, получающимися при производстве алюминия, являются железо и кремний. Обе они в алюминии вредны. Железо не растнворяется в алюминии, а образует с ним хрупкие химические соединения FeAl  и Fe Al . С кремнием алюминий образует эвтектическую механичеснкую смесь при 11.7% Si. Поскольку растворимость кремния при комнатной температуре очень мала (0.05%), то даже при его незначительном колинчестве он образует эвтетику Fe+Si и включения очень твердых (НВ 800) хрупких кристалликов кремния, которые снижают пластичность алюминия. При совместном присутствии кремния и железа образуется тройное химинческое соединение и тройная эвтектика, тоже понижающие пластичность.

У нас в стране в зависимости от количества примесей установлены триннадцать марок алюминия, выпускаемых промышленностью.

______________________________________________________________

|                                          Чистота алюминия разных марок                                                                |

Группа чистоты	Марка	Содержание алюминия, % не менее	| Группа | чистоты |	Марка	Содержание алюминия, % не менее
Особой чистоты	А999	99.999	| | Техни- | ческой | чистоты | | | |	А85 А8 А7 А6 А5 А0 А АЕ	99.85 99.80 99.70 99.60 99.50 99.00 99.00 99.50
Высокой чистоты	А995 А99 А97 А95	99.995 99.99 99.97 99.95

Контролируемыми примесями в алюминии являются железо, кремний, медь и титан.

Алюминий всех марок содержит более 99 % Al. Количественное же пренвышение этой величины в сотых или десятых долях процента указывают в названии марки после начальной буквы А. Так, в марке А85 содержится

99.85 % Al. Исключение из этого принципа маркировки составляют марки А

АЕ, в которых содержание алюминия такое же, как в марках А0 и А5, но другое соотношение входящих в состав примесей железа и кремния.

Буква Е в марке АЕ означает, что алюминий данной марки предназначанется для производства электропроводов. Дополнительным требованием к свойствам алюминия является низкое электросопротивление, которое для проволоки, изготовленной из него, должно быть не более 0.0280 ом мм  м при 20 C.

Алюминий применяют для производства из него изделий и сплавов на его основе, свойства которых требуют большой степени его чистоты.

В зависимости от назначения алюминий можно производить в различном виде. Алюминий всех марок (высокой и технической чистоты), предназнанченный для переплавки, отливают в виде чушек массой 5; 15 и 1000 кг. Их предельные величины следущие: высота от 60 до 600 мм, ширина от 93 до 800 мм и длина от 415 до 1000 мм.

Если же алюминий предназначается для проката листа и ленты, то ненпрерывным или полунепрерывным методом отливают плоские слитки семнаднцати размеров. Толщина их колеблется в пределах от 140 до 400 мм, шинрина-от 560 до 2025 мм, а масса 1 м длины слитка-от 210 до 2190 кг. Длину слитка согласовывают с заказчиком.

Основным видом контроля алюминия как в чушках, так и в плоских слитнках, является проверка химического состава и его соответсвие марочнонму. К чушкам и слиткам, предназначенным для обработки давлением, прендьявляют дополнительные требования, такие, например, как отсутсвие ранковин, газовых пузырей, трещин, шлаковых и других посторонних включенний.

Для раскисления стали в процессе ее выплавки, а также для производнства ферросплавов и для алюмотермии можно применять более дешевый алюнминий меньшей чистоты, чем это указано таблице "Чистота алюминия разнных марок". Для этой цели промышленность выпускает шесть марок алюминния в чушках массой от 3 до 16.5 кг, содержащих от 98.0 до 87.0 % Al. В них содержание железа достигает 2.5 %, а кремния и меди до 5 % кажндого.

Применение алюминия обусловлено особенностью его свойств. Сочетание легкости с достаточно высокой электропроводностью позволяет применять

алюминий как проводник электрического тока, заменяя им более дорогую

медь. Разницу в электропроводности меди (63 1 ом) и алюминия (37 1 ом)

компенсируют  увеличением сечения алюминиевого провода. Малая масса

алюминиевых проводов делает возможным осуществлять их подвеску при

значительно большем, чем в случае медных проводов, расстоянии между

опорами, не опасаясь обрыва проводов под влиянием собственного веса.

Из него изготовляют также кабели, шины, конденсаторы, выпрямители. Вынсокая коррозионная стойкость алюминия делает его в ряде случаев незанменимым иатериалом в химическом машиностроении, например для изготовнления аппаратуры, применяющейся при производстве, хранении и перевозке азотной кислоты и ее производных.

Широко его применяют также в пищевой промышленности-из него изготовнляют разнообразную посуду для приготовления пищи. При этом используют не только его стойкость к действию органических кислот, но также и вынсокую теплопроводность.

Высокая пластичность позволяет раскатывать алюминий в фольгу, котонрая в настоящее время полностью заменила применявшуюся ранее более донрогую оловянную фольгу. Фольга служит упаковкой для самых разнообразнных пищевых продуктов: чая, шоколада, табака, сыра и др.

Алюминий применяют так же, как антикоррозионное покрытие других менталлов и сплавов. Его можно наносить плакированием, диффузионной метанллизацией и другими способами, включая покраску алюминийсодержащими красками и лаками. Особенно сильно распространено плакирование алюминнием плоского проката из менее коррозионноустойчивых алюминиевых спланвов.

Химическую активность алюминия по отношению к кислороду используют для раскисления при производстве полуспокойной и спокойной стали и для получения трудновосстановимых металлов путем вытеснения алюминием из их кислородных соединений.

Алюминий применяют как легирующий элемент в самых различных сталях и сплавах. Он придает им специфические свойства. Так например, он повыншает жаростойкость сплавов на основе железа, меди, титана и некоторых других металлов.

Можно назвать и иные области применения алюминия различной степени чистоты, но самое большое его количество расходуют на получение разнличных легких сплавов на его основе. Сведения о главных из них привендены ниже.

В целом применение алюминия в различных отраслях хозяйства на применре развитых капстран оценивают следущими цифрами: транспортное машинонстроение 20-23% (в том числе автомобилестроение 15%), строительство 17-18%, электротехника 10-12%, производство упаковочных материалов 9-10%, производство потребительских товаров длительного пользования 9-10%, общее машиностроение 8-10%.

Алюминий завоевывает все новые области применения, несмотря на коннкуренцию других материалов и особенно пластмасс.

Основными промышленными рудами, содержащими алюминий, являются бокнсит, нефелин, алунит и каолин.

Качество этих руд оценивают по содержанию в них глинозема Al O , конторый содержит 53% Al. Из других показателей качества алюминиевых руд наиболее важным является состав примесей, вредность и полезность котонрых определяются применением руды.

Б о к с и т является лучшим и во всем мире основным сырьем для понлучения алюминия. Его используют также для производства искусственного

корунда, высокоогнеупорных изделий и для других назначений. По химинческому составу эта осадочная горная порода представляет собой смесь гидратов глинозема Al  O  nH O с окислами железа, кремния, титана и других элементов. Наиболее распространенными гидратами глинозема, вхондящими в состав бокситов, являются минералы: диаспор, бемит и гидрарнгеллит. Содержание глинозема в боксите даже в одном месторождении конлеблется в очень широких пределах-от 35 до 70%.

Входящие в состав боксита минералы образуют очень тонкую смесь, что затрудняет обогащение. В промышленности в основном применяют сырую рунду. Процесс извлечения алюминия из руды сложный, очень энергоемкий и состоит из двух стадий: сначала извлекают глинозем, а затем из него получают алюминий.

Предметом мировой торговли является как сам боксит, так и извлеченнный из него или других руд глинозем.

На территории СНГ залежи бокситов распределены неравномерно, и бокнситы разных месторождений неравноценны по качеству. Месторождения наинболее высококачественных бокситов находятся на Урале. Большие запасы бокситов имеются также в Европейской части СНГ и в Западном Казахстанне.

Из индустриально развитых стран ныне практически обеспечена лишь Франция, где впервые началась его разработка. Его достоверные и веронятные запасы в этой группе государств в 1975 г. оценивались в 4.8 млрд. т (в том числе в Австралии 4.6 млрд. т), тогда как в развиваюнщихся странах в 12.5 млрд. т, в основном в Африке и Латинской Америке (самые богатые-Гвинея, Камерун, Бразилия, Ямайка).

За послевоенное время резко расширился круг стран, где ведется добынча боксита и производится первичный алюминий. В 1950 г. боксит добыванли лишь в 11 странах, не считая СССР, в том числе в трех в количестве свыше 1 млн. т (Суринам, Гайяна, США) и в четырех более по 0.1 млн. т (Франция, Индонезия, Италия, Гана). К 1977 г. обьем добычи возрос в 12 раз и резко изменилась  ее география (более половины добычи капиталиснтического мира приходилось на развивающиеся страны).

В отличие от развивающихся стран, богатая топливом Австралия большую часть добываемых бокситов (в основном на полуострове Иорк-в крупнейшем бокситовом месторождении мира) перерабатывает в глинозем, играя решаюнщую роль в его мировом экспорте. Не пример ей, страны бассейна Карибснкого моря и западноафриканские вывозят преимущественно боксит. В этом сказывается как причины политического характера (мировым алюминиевым монополиям предпочтительнее производство глинозема за пределами боксинтодобывающих, зависимых от них стран), так и чисто экономические: бокнситы, в отличие от руд тяжелых цветных металлов, транспортабельны (сондержат 35-65 % двуокиси алюминия), а глиноземное производство требует значительных удельных расходов, которым не располагает подавляющая часть бокситодобывающих стран.

Стремясь пртивостоять диктату мировых алюминиевых монополий бокситонэкспортирующие страны в 1973 г. создали организацию "Международная аснсоциация бокситодобывающих стран" (МАБС). В нее вошли Австралия, Гвиннея, Гайана, Ямайка, а также Югославия; позднее к ней присоединились Доминиканская республика, Гаити, Гана, Сьерра-Леоне, Суринам, а Греция и Индия стали странами-наблюдателями. На год создания на долю этих гонсударств приходилось примерно 85 % добычи бокситов в несоциалистичеснких государствах.

Для алюминиевой промышленности характерен территориальный разрыв как между добычей боксита и производством глинозема, так и между последним и выплавкой первичного алюминия. Крупнейшие производства глинозема (до 1-1.3 млн. т год) локализованы как при алюминиевых заводах (например, при канадском заводе в Арвида в Квебеке, занимающем по производственнной мощности-0.4 млн. т алюминия в год), так и в бокситоэкспортирующих портах (например, Паранам в Суринаме), а также на путях следования бонксита от вторых к первым-например в США на побережье Мексиканского занлива (Корпус-Кристи, Пойнт-Комфорт).

У нас в стране все добываемые бокситы разделены на десять марок. Оснновное различие между бокситами разных марок состоит в том, что они содержат разное количество основного извлекаемого компонента-глинозенма и имеют разную величину кремниевого модуля, т.е. разное содержание глинозема к содержанию вредной в бокситах примеси кремнезема (Al O  SiO ). Кремниевый модуль является очень важным показателем канчества бокситов, от него в сильной мере зависят их применение и техннология переработки.

Основные показатели качества бокситов всех десяти марок приведены в таблице. Там же указано и преимущественное применение бокситов разных марок.

| | |	| Марка  | боксита |	Содержа ние Al O ,%	| Весовое | |отношение| |Al O :SiO|	| | Примерное  назначение        |
|	|	не	менее      |	|
|	БВ..... |	52	|   12.0  |	Производство электрокорунда        |
| | | |	Б-0.... | | | Б-1.... |	52 49	|   10.0  | |         | |         | |    9.0  |	Производство глинозема, электроко- | рунда и глиноземистого цемента     | | То же                              |
| |	Б-2.... | Б-3.... |	46 46	|    7.0  | |    5.0  |	Производство глинозема, плавленых | огнеупоров и глиноземистых цементов|
| |	Б-4.... | Б-5.... |	42 40	|    3.5  | |    2.6  |	Производство глинозема и огнеупо- | ров |
| |	Б-6.... | |	37	|    2.1  | |         |	Производство огнеупоров, мартенов- | ское производство |
| | | |	Б-7.... | | | Б-8.... |	30 28	|    5.6  | |         | |         | |    4.0  |	Производство глинозема и глиноземи-| стого цемента                      | | Производство глинозема             |

Как видно из таблицы, бокситы одних и тех же марок используют для различных назначений, так например, боксит марки Б-1 может использонван для производства глинозема, плавленых огнеупоров и глиноземистых цементов. Однако в зависимости от назначения к бокситу одной и той же марки при одинаковых основных показателях качества (содержание Al O и кремниевом модуле) предьявляют разные требования по содержанию принмесей серы, окиси кальция и фосфора.

Содержание влаги в бокситах любых марок установлено в зависимости от их месторождения: наименьшая влажность (не более 7 %) устанолена для бокситов южно-уральских месторождений, а для северо-уральских, каменск-уральских и тихвинских-соответственно не более 12, 16 и 22%. Показатель влажности не является браковочным признаком и служит тонлько для расчетов с потребителем.

Боксит поставляют в кусках размером не более 500 мм. Перевозят его навалом на платформах или в гондолах.

Н е ф е л и н Na(AlSiO )-минерал светло-серого или зеленоватого цвета. Твердость 5.5-6. Содержит 30-40% Al O . Используют нефелин как

металлургическую руду для последовательного извлечения глинозема и

алюминия, а также в химической, стекольной и кожевенной промышленнонсти.

А л у н и т (квасцовый камень) KAl (SO ) (OH) -минерал белого, сенрого или красноватого цвета. Твердость 3.5-4.0. Содержит 37 % Al O .

Служит для получения квасцов, глинозема и калиевых солей.

К а о л и н Al O 2SiO 2H O-распространенная горная порода. По внешнему виду это белая землянистая масса, являющаяся продуктом раз-

рушения кристаллических пород-гранитов, гнейсов и др. Твердость около

1, содержит 37.5 % Al O . Каолин применяют для производства фарфоронвых и фаянсовых изделий, изоляторов, а также как наполнитель в резинновой промышленности.

Г л и н о з е м Al O является концетратом, получаемым из различнных алюминиевых руд. Его поставляют в виде белого кристаллического

порошка.

Глинозем является основным сырьем для получения металлического алюнминия. Кроме того, его используют и в других отраслях промышленностинабразивной, радио и др. У нас в стране производят глинозем восьми манрок, физико-химическим составом и назначением.

Для производства первичного алюминия предназначен глинозем марок ГА85, ГА8, ГА6 и ГА5. Буквенная часть марок указывает на область принменения глинозема, а цифры-на степень чистоты получаемого алюминия: это сотые и десятые доли процента сверх 99 %. Например, марка ГА85- глинозем для получения алюминия со степенью чистоты 99.85 %, а марка ГА5-то же, но со степенью чистоты 99.5 %.

Для производства белого электрокорунда применяют глинозем марки

ГЭ5, высокоглиноземистых огнеупоров-ГО, электроизоляционных изделий-

ГК и для электровакуумной промышленности и специальных видов радиокенрамики-ГЭВ.

В глиноземах всех назначений нормируются потери при прокаливании

(в разных марках от 0.4 до 1.2 %), содержание кремнезема (от 0.03 до

0.5 %), окиси железа (от 0.035 до 0.1 %) и окиси щелочных металлов

(от 0.1 до 0.6 %).

Влага, удаляемая при 120 C,  не нормируется.

Как уже сказано, по физическому состоянию глинозем имеет вид порошнка. Особенно строгие требования по гранулометрическому составу предьнявляют к глинозему марки ГЭВ, в котором частицы должны иметь округлую форму и их размер не должен превышать 3 мкм.

Глинозем марок ГК и ГЭВ при поставке обязательно упаковывают в мнонгослойные бумажные мешки или в сухие мешки из плотной ткани. Перевонзят их в закрытых железнодорожных вагонах и трюмах. Глинозем остальнных шести марок можно упаковывать в мешки, но чаще его перевозят без тары навалом в специальных (цементовозах, цистернах и т.д.).

Прочность алюминия незначительна, поэтому для изготовления любых изнделий,предназначенных к восприятию внешних сил, применяют не чистый алюминий, а его сплавы, которых в настоящее время разработано достатончно много марок.

Введение различных легирующих элементов в алюминий существенно изменняет его свойства, а иногда придает ему новые специфические свойства. При различном легировании повышаются прочность, твердость, приобретанется жаропрочность и другие свойства. При этом происходят и нежелатенльные изменения: неизбежно снижается электропроводность, во многих случаях ухудшается коррозионная стойкость, почти всегда повышается отнносительная плотность. Исключение составляет легирование марганцем, который не только не снижает коррозионную стойкость, но даже нескольнко повышает ее, и магнием, который тоже повышает коррозионную стойнкость (если его не более 3 %) и снижает относительную плотность, так как он легче, чем алюминий.

Алюминиевые сплавы по способу изготовления из них изделий делят на две группы: деформируемые и литейные. Такое деление отражает основные технологические свойства сплавов: деформируемые имеют высокую пластичнность в нагретом состоянии, а литейные-хорошую жидкотекучесть. Для понлучения этих свойств в алюминий вводят разные легирующие элементы и в неодинаковом количестве.

Сырьем для получения сплавов обоего типа являются не только техниченски чистый алюминий, о котором речь шла выше, но также и двойные спланвы алюминия с кремнием, которые содержат 10-13 % Si, и несколько отлинчаются друг от друга количеством примесей железа, кальция, титана и марганца. Общей содержание примесей в них 0.5-1.7 %. Эти сплавы назынвают силуминами и маркируют у нас в стране СИЛ-00 (наиболее чистый по примесей), СИЛ-0, СИЛ-1 и СИЛ-2. Поставляют их в виде гладких чушек или чушек с пережимами массой 6 и 14 кг. Силумин в чушках тоже являнется товаром на мировом рынке.

Для получения деформируемых сплавов в алюминий вводят в основном ранстворимые в нем легирующие элементы в количестве, не превышающем прендел их растворимости при высокой температуре. В них не должно эвтектинки, которая легкоплавка и резко снижает пластичность.

Деформируемые сплавы при нагреве под обработку давлением должны иметь гомогенную структуру твердого раствора, обеспечивающую наибольншую пластичность и наименьшую прочность. Это и обусловливает их хороншую обрабатываемость давлением.

Основными легирующими элементами в различных деформируемых сплавах является медь, магний, марганец и цинк, кроме того, в сравнительно ненбольших количествах вводят также кремний, железо, никель и некоторые другие элементы.

Деформируемые алюминиевые сплавы делят на упрочняемые и неупрочняенмые. Это наименование отражает способность или неспособность сплава заметно повышать прочность при термической обработке.

Структурные превращения, происходящие в алюминиевых сплавах при их термической обработке, существенно отличается от таковых в стали потонму, что алюминий не имеет аллотропического превращения. В них повышенние прочности может происходить только за счет процессов, связанных с выделением из перенасыщенного в результате закалки твердого раствора каких-то упрочняющих фаз.

Характерными упрочняемыми сплавами являются дюралюминии-сплавы алюнминия с медью, которые содержат постоянные примеси кремния и железа и могут быть легированы магнием и марганцем. Количество меди в них нахондится в пределах 2.2-7 %.

Название марок дюралюминия начинается буквой Д, затем идет цифра, которая не отражает химического состава, а представляет собой просто номер. В разное время было разработано много марок дюралюминия, но многие из них не нашли широкого применения. Сейчас промышленность вынпускает пять основных марок дюралюминия, химический состав которых приведен в таблице.

| | | |	| Дюралюми-| ний | |	Основной химический состав, % ____________________________________________ Cu | Mn | Mg | Si,не | | | более	| ___________| Fe,не | более |
| | |	Д1...... | | Д16..... |	3,8-4,8 | 0,4-0,8 | 0,4-0,8 | 0,7 | | | 3,8-4,9 | 0,3-0,9 | 1,2-1,8 | 0,5	0,7 | | 0,5    |
| | |	Д18..... | | Д19..... |	2,2-3,0 | <0,2 | 0,2-0,5 | 0,5 | | | 3,8-4,3 | 0,5-1,0 | 1,7-2,3 | 0,5	0,5 | | 0,5    |
|	Д20..... |	6,0-7,0 | 0,4-0,8 | <0,05 | 0,3	0,3    |

Медь растворяется в алюминии в количестве 0,5% при комнатной темпенратуре  и 5,7% при эвтектической температуре, равной 548 C .

Термическая обработка дюралюминия состоит из двух этапов. Сначала его нагревают выше линии предельной растворимости (обычно приблизинтельно до 500 C ). При этой температуре его структура представляет сонбой гомогенный твердый раствор меди в алюминии. Путем закалки, т.е. быстрого охлаждения в воде, эту структуру фиксируют при комнатной темнпературе. При этом раствор получается пересыщенным. В этом состоянии, т.е. в состоянии закалки, дюралюминий очень мягок и пластичен.

Структура закаленного дюралюминия имеет малую стабильность и даже при комнатной температуре в ней самопроизвольно происходят изменения. Эти изменения сводятся к тому, что атомы избыточной меди группируются в растворе, располагаясь в порядке, близком к характерному для криснталлов химического соединения CuAl . Химическое соединение еще не обнразуется и тем более не отделяется от твердого раствора, но за счет неравномерности распределения атомов в кристаллической решетке твердонго раствора в ней возникают искажения, которые приводят к значительнонму повышению твердости и прочности с одновременным снижением пластичнности сплава. Процесс изменения структуры закаленного сплава при комннатной температуре носит название естественного старения.

Естественное старение особенно интенсивно происходит в течение пернвых нескольких часов, полностью же завершается, придавая сплаву максинмальную для него прочность, через 4-6 суток. Если же сплав подогреть до 100-150 C ,то произойдет искуственное старение. В этом случае пронцесс совершается быстро, но упрочнение происходит меньшее. Обьяснянется это тем, что при более высокой температуре диффузионные переменщения атомов меди осуществляются более легко, поэтому происходит занвершенное образование фазы CuAl  и выделение ее из твердого раствора. Упрочняющее же действие полученной фазы оказывается меньшим, чем дейнствие искаженности решетки твердого раствора, возникающей при естестнвенном старении.

Сравнение результатов старения дюралюминия при различной температунре показывает, что максимальное упрочнение обеспечивается при естестнвенном старении в течении четырех дней.

Близкими по химическому составу к дюралюминию, но в горячем состонянии несколько более пластичными, чем они, являются алюминиевые спланвы для поковок и штамповок, которые маркируют буквами АК (алюминий кованый) и порядковым номером (АК4, АК4-1, АК6 и АК8).

К группе деформируемых упрочняемых сплавов сплавов относят также бонлее высокопрочные, чем дюралюминий, сплавы системы Al-Cu-Mg-Zn, названние марок которых начинаются буквой В (высокопрочные)-это сплавы марок В93, В94, В95.

Характерной особенностью осноного химического состава сплавов В93, В94 и В95 является то, что при сравнительно небольшом содержании меди (0.8-2.4 %) и магния (1.2-2.8 %) в них вводят большое количество цинка (5-7 %). Цинк не образует упрочняющих фаз, но, входя в состав твердого раствора, увеличивает эффект старения, что приводит к значительному повышению твердости.

Среди неупрочняемых алюминиевых сплавов наибольшее значение приобренли сплавы на основе Al-Mn и Al-Mg.

Марганец и магний, так же как и медь, имеют ограниченную растворинмость в алюминии, уменьшающуюся при снижении температуры. Однако эфнфект упрочнения при их термообработке невелик. Обьясняется это следунщим образом.

В процессе кристаллизации при изготовлении сплавов, содержащих до 1,9% Mn, выделяющийся из твердого раствора избыточный марганец должен был бы образовать с алюминием растворимое в нем химическое соединение Al (MnFe), которое в алюминии не растворяется. Следовательно, последунющий нагрев выше линии предельной растворимости не обеспечивает обранзование гомогенного твердого раствора, сплав остается гетерогенным, состоящим из твердого раствора и частиц Al (MnFe), а это приводит к невозможности закалки и последущего старения.

В случае системы Al-Mg причина отсутствия упрочнения при термической обработке иная. При содержании магния до 1,4% упрочнения быть не монжет, так как в этих пределах он растворяется в алюминии при комнатной температуре и никакого выделения избыточных фаз не происходит. При большем же содержании магния закалка с последущим химическим старением приводит к выделению избыточной фазы-химического соединения Mg Al . Однако свойства этого соединения таковы, что процессы, предшествующие его выделению, а затем и образующиеся включения не вызывают заметного эффекта упрочнения.

Несмотря на сказанное, введение и марганца, и магния в алюминий понлезно. Они повышают его прочность и коррозионную стойкость (при содернжании магния не более 3%). Кроме того, сплавы с магнием более легкие, чем чистый алюминий.

Значительное повышение прочности сплавов алюминия с марганцем и мангнием может быть достигнуто путем их пластической деформации. Накленпанные (нагартованные) изделия из этих сплавов обладают существенно более высокой прочностью, чем в отожженном состоянии. В сплаве АМц, например, при поклепе временное сопротивление повышается с 13 до 22 кГ/мм .

Название марок сплавов системы Al-Mn обозначают буквами АМц, а сиснтемы Al-Mg буквами АМг, далее в обоих случаях следует цифра, указыванющая номер сплава.

Для получения литейных сплавов в алюминий вводят такие легирующие элементы и в таком количестве, чтобы обеспечить получение в их струкнтуре эвтектики. Эвтектика легкоплавка и кристаллизуется при постоянной температуре, что создает хорошую жидкотекучесть, т.е. способность сплава в жидком состоянии хорошо заполнять литейную форму.

Применяемые в настоящее время литейные алюминиевые сплавы, делят на пять групп в зависимости от того, какой основной легирующий элемент введен в них. К группе 1 относят сплавы, легированные магнием, к групнпе 2-кремнием, 3-медью, 4-одновременно кремнием и медью, к группе 5 относят сплавы, легируемые другими элементами, включающие в свой соснтав иногда до пяти легирующих компонентов одновременно.

Марки литейных сплавов независимо от их принадлежности к той или иной группе обозначают буквами АЛ (алюминиевый литейный) и номером.

Наиболее характерные составы литейных алюминиевых сплавов всех пяти групп приведены в таблице. Там же указаны и другие марки сплавов, отнносящихся к каждой из этих групп.

	Груп- па спла- вов	Сплавы	Основной химический __________________________ Mg | Si | Cu | |	состав,% ________ Zn	________ Ni	Перечень | марок | входящих в| группу  |
	1 2 3 4 5	АЛ8 АЛ2 АЛ7 АЛ3 АЛ1 АЛ11 АЛ26	9,5-11,5| - | - | | | | | | | | | | | | - | 10-13 | - | | - | - | 4-5 | | 0,35-0,6|4,5-5,5 |1,5-3,0 | | | | | | | | 1,2-1,75| - |3,75-4,5 | | | | 0,1-0,3|6,0-8,0 | - | | | | 0,4-0,7|  20-22 | 1,5-2,5	- - - - - 7-12 -	- - - 1,75-2,3 - 1,0-2,0	АЛ13,   | АЛ22,   | АЛ23,   | АЛ27,   | АЛ28,   | АЛ29, | | АЛ4,АЛ9 | | АЛ19 | | АЛ5,АЛ6, | АЛ10, | АЛ14, | АЛ15 | | АЛ16,  | АЛ17,  | АЛ18,  | АЛ20,  | АЛ21,  | АЛ24,  | АЛ25,  |

Сплав алюминия с высоким содержанием магния (марка АЛ8) обладает наниболее высокими механическими и антикоррозионными свойствами среди линтейных сплавов, но его литейные свойства существенно хуже, чем у друнгих. Отливка изделий из него сопряжена с определенными технологическинми трудностями.

Литейные сплавы с высоким содержанием кремнием часто называют силунминами, т.е. так же, как и сырьевые двойные сплавы алюминия с кремнинем. Нормальный силумин АЛ2, содержащий 10-13% Si, является сплавом с прекрасными литейными свойствами, но он недостаточно прочен и не монжет упрочняться путем термической обработки, так как кремний почти ненрастворим в алюминии. В его структуре на фоне грубой эвтектики нахондятся крупные весьма твердые включения первичного кремния, что делает сплав малопластичным. Во избежания этого структуру измельчают путем модифицирования-введением перед отливкой незначительных количеств, нанпример натрия. Такой сплав называют модифицированным силумином.

Для повышения прочности силумина содержание кремния в нем снижают до 4,5-5,5%, но дополнительно вводят легирующие добавки меди, марганца и магния, например марка АЛЗ. Это делает его и более прочным и упрочнянемым при закалке и старении.

Силумин марки АЛ11, содержащий большое количество цинка, обладает особенно высокой жидкотекучестью; его применяют для получения отливок очень сложной конфигурации.

Легирование заметно улучшает свойства алюминия. Так только временное сопротивление алюминия разрыву повышается с 10 до 22 кГ мм  в дюралюнминии марки Д16. В состоянии же максимального упрочнения прочность ненкоторых сплавов повышается до 58 кГ мм .

Высокий уровень механических свойств в сочетании с низкой удельной плотностью обеспечивает очень широкое применение алюминиевых сплавов в самых разнообразных отраслях, особенно в самолетостроении, авиамотонростроении, транспортном машиностроении и др., где от снижения массы конструкции увеличивается ее полезная мощность.

Алюминиевая промышленность относительно новая, самая крупная и быснтрее всех растущая среди основных подотраслей цветной металлургии, а вместе с тем и наиболее монополизированная. В конце 70-х годов почти половина всего производства первичного алюминия в несоциалистических сранах была сосредоточена на заводах трех американских ("Алкоа", "Рейннолдз металз" и "Кайзер алюминиум") и одной канадской ("Алкан") мононполий, тесно связанной с американским капиталом. Они не только господнствуют в алюминиевой промышленности США и Канады, но и захватили важнные позиции в ряде европейских государств (особенно сильны они в Норнвегии), в Японии и Австралии, в бокситодобывающих странах Центральной Америки и Африки. Предприятия широкоизвестных монополий французкой "Пешине С. А.", швейцарской "Алюсюис", западногерманской "Ферайнигте Алюминиумверке А. Г." и трех японских дают более 1 5 производства алюнминия в развитых капиталистических странах.

В 1950 г. алюминиевые заводы имелись в 12 промышленно развитых капинталистических странах и лишь в одной развивающейся, причем 99% выплавнки было сконцетрировано в шести главных капиталистических странах и четырех, где основную роль в электроэнергетики играли ГЭС-в Канаде, Норвегии, Австрии и Швейцарии. К 1977 г. доля последних четырех госундарств в мировом капиталистическом производстве упала более чем вдвое (до 8.9%), а число стран, производящих алюминий, превысило 30; среди них одиннадцать развивающихся: Гана, Индия, Бразилия, Бахрейн (c пронизводством свыше 100 тыс. т год), Аргентина, Суринам, Камерун (свыше 50 тыс. т), Венесуэла, Мексика, Иран, Южная Корея. Алюминиевой пронмышленностью обзавелись Австралия, Новая Зеландия, ЮАР и Исландия. Она теперь есть в преобладающем большинстве западноевропейских госундарств. Однако все вместе взятые, появившиеся после 1950 г., 19 новых производителей алюминия дают его меньше, чем одна Япония, опередившая по масштабам производства Канаду. Из европейских государств бедная гидроресурсами ФРГ опередила не только Францию и Италию, но и Норвенгию, а Нидерланды производят теперь больше алюминия, чем альпийские Швейцария и Австрия вместе взятые. Эти изменения-отчасти результат снижения удельной элекроемкости алюминиевого производства (с 22-25 тыс. кВт ч на 1 кг до 11-12 тыс. на новейших предприятиях подотрасли), а главным образом-изменившейся ситуации в электроэнергетике большиннства государств: резкого падения доли ГЭС в электробалансе и переводе их в этой связи на работу преимущественно в пиковом и полупиковом ренжиме; кроме того, благодаря техническому прогрессу, удешевилась выранботка элекроэнергии на ТЭС, особенно работающих на дешевом топливе. В большинстве экономически развитых стран новые алюминиевые заводы локанлизуют в расчете на собственные топливные базы (например, в Руре) или на привозное топливо (близ Гамбурга, в портах Японии); в Великобританнии построен даже завод в расчете на получение электроэнергии от АЭС (на о-ве Энглси).

Большинство развитых капиталистических государств, в том числе все шесть главных держав, хотя и покрывают основную часть внутреннего спроса на алюминий собственным производством, являются все же его нетнто-импортерами. Важнейшими нетто-экспортерами остались Канада и Норвенгия. К числу "новых" экспортеров алюминия относятся-Гана, Камерун, Сунринам, с недавних пор Новая Зеландия, Исландия и вовсе не богатые гиндроэнергоресурсами Нидерланды, Греция, и Бахрейн и некоторые другие страны Ближнего Востока.

На сегодня цена тонны алюминия составляет примерно 1640 $ за тонну на Лондонской бирже металлов. И надо отметить, что сейчас на рынке алюминия спрос сильно снизился. Обвальное падение цен на алюминий в 1993 г. вынудило семь основных мировых производителей сократить выпуск металла на 1044 миллиона тонн в год. Основными странами-производителянми было заключено соглашение об ограничении производства алюминия, конторое истекает в декабре 1995 г. Уже сейчас известно, на сколько по истечении срока действия соглашения основные производители расширят свое производство алюминия. Так, норвежская группа "Норск хидро" в 1996 г. вернется к полной загрузке мощностей, что преполагает дополнинтельный выпуск 70000 тонн металла. Голландская "Хуговенс" увеличит свое производство на 42000 тонн, канадская  "Алкан"-на 124000 тонн. Крупнейшие заводы России обьявили о том, что полная загрузка производнственных мощностей будет достигнута уже в будущем году, однако, скорее всего, по мнению французкой газеты "Трибюн", намеченная задача не бундет выполнена из-за проблем со снабжением сырьем. Тем не менее, по оценкам, в 1996 г. Россия произведет 2.7 миллиона тонн и экспортирует

2.2 миллиона тонн алюминия. Плюс к этому отмечается быстрое расширение предложение алюминия со стороны Индии, государств Южной Америки и осонбенно государств Персидского залива.

Специалисты полагают, что начало 1996 г. на мировом рынке алюминия будет отмечено незначительным дефицитом предложения-от 180000 до 260000 тонн, которого, однако будет явно недостаточно, чтобы приостанновить падение цен, вызванное замедлением спроса. По всей видимости, мировая цена на алюминий в 1996 г. будет колебаться на критическом для производителей уровне - 1400-1500 $ за тонну.

Из цветных металлов в хозяйстве также очень широко используется медь и ее сплавы. Из всех цветных металлов медь нашла наиболее раннее широкое применение. Ее сплавы, называемые бронзами, были известны ченловечеству с доисторических времен, когда они были единственным металнлом, из которого изготовлялись оружие и орудия труда (бронзовый век).

По внешнему виду медь легко отличить от всех остальных металлов, так как она имеет специфический красновато-розовый цвет.

Медь химически мало активна. В разбавленных соляной и серной кислонтах растворяется только в присутсвии окислителя (например, кислорода). Легко растворяется в азотной кислоте. Она обладает высокой коррозионнной стойкостью в атмосферных условиях и в парах воды.

Относительная плотность меди 8.95, температура плавления 1083 C .

Характерными физическими свойствами меди являются ее высокие тепло-

и электропроводность. По электропроводности медь занимает первое место

среди других технических металлов. При 0 C удельная электропроводность

меди равна 64 1/ом. Незначительно выше электропроводность только у сенребра (68 1/ом), но оно существенно дороже меди. Электропроводность меди тем выше, чем она чище. Любые примеси снижают это ценное ее свойство.

Медь-очень пластичный металл с невысокой прочностью. Ее механические свойства в сильной мере зависят от состояния поставки. Следует иметь в виду, что у нагартованной, т.е. упрочненной холодной пластической денформацией меди электропроводность ниже. Снять наклеп можно с помощью рекристаллизационного отжига.

Медь кристаллизуется в кубическую гранецентрированную решетку с панраметром 3,6 А. Аллотропических превращений не имеет.

Медь встречается в земной коре главным образом в виде комплексных соединений, содержащих, кроме меди, свинец, цинк, сурьму, мышьяк, зонлото и серебро. В рудах медь находится в виде сульфидных и окисленных соединений; встречается и самородная медь. Наибльшее распространение и значение имеют сульфидные руды, содержащие от 1 до 5% Cu. К сульфидным рудам относятся медный колчедан, медный блеск и пестрая медная руда.

М е д н ы й к о л ч е д а н или х а л ь к о п и р и т-минерал лантунно-желтого цвета. Представляет собой химическое соединение меди с

железом и серой CuFeS , содержащее 34,5% Cu. Твердость по Моосу 3-4.

Это главная медная руда, из которой извлекают большую часть добывающей меди.

М е д н ы й б л е с к, или х а л ь к о з и н,-минерал свинцовонсерого или черного цвета. По химическому составу это соединение меди с

серой Cu S, в котором содержится 79,8% Cu, а иногда присутствует принмесь серебра. Твердость минерала по шкале Мооса 2-3. Медный блеск отнносится к богатым медным рудам.

П е с т р а я м е д н а я р у д а, или б о р н и т, является прондуктом распада медного колчедана. Химический состав минерала Cu FeS ,

т.е. это сульфид меди и железа с содержанием 52-65% Cu. Твердость по

Моосу около 3.

Из окисных медных руд наибольшее значение имеет красная медная руда. К р а с н а я м е д н а я р у д а, или к у п р и т,-минерал крас-

ного цвета, имеющий химический состав Cu O с содержанием 88,8% Cu. Твердость по Моосу 3,5-4. Это-богатая медная руда.

Медь можно получить пирометаллургическим и гидрометаллургическим спосабами. Наиболее распространным в современной практике является пинрометаллургический способ.

Богатые окисленные руды с содержанием меди 3-5% и более подвергают непосредственной плавке. Руды со средним содержанием меди (1-2%) и все комплексные руды, в состав которых входят цинк, свинец, никель и друнгие металлы, включая благородные, перед плавкой проходят обогащение. Наиболее широко его осуществляют флотационным методом, позволяющим пончить концетрат с 15-30% Cu.

Богатую руду или концетрат вначале обжигают при 600-700 C для удаленния избытка серы и образования окислов железа, а затем переплавляют в отражательных печах. При переплавке получается еще не медь, а медный штейн, состоящий из сернистых соединений меди и железа. В нем содернжится приблизительно 20-25% Cu, 20-40% Fe и 22-25% S. Медный штейн в жидком виде поступает на дальнейшую переработку для получения черновой меди.

Черновую медь получают в горизонтальных конвертерах путем продувания воздуха через расплавленный штейн. В первой стадии процесса проходящий через расплав кислород окисляет железо и получающиеся окислы, соединянясь с кремнеземом, образуют шлак:

2FeS + 3O  + SiO                        2FeO SiO  + 2SO .

Эти реакции проходят с выделением большого количества тепла, поэтому никакого дополнительного подогрева ванны не требуется. Шлак удаляют.

Вторая стадия процесса состоит из двух этапов и приводит к получению черновой меди:

Cu S  + 1,5O   Cu O + SO ;

Cu S  + 2Cu O   6Cu + SO .

Продолжительность конвертирования штейна, содержащего 24% Cu, при емкости конвертора 40 т составляет около 15 ч, а при более крупных конверторах 25-30 ч.

Готовую черновую конверторную медь разливают в металлические формы (изложницы) и получают слитки. Эта медь еще непригодна для технических целей, ее необходимо подвергнуть огневому или электролитическому рафиннированию.

При огневом методе через черновую медь в пламенных отражаельных пенчах под давлением продувают воздух, кислород которого выжигает применси. Этод метод применяют для получения меди не особенно высокой чистонты и в тех случаях, когда медные руды, из которых приготовлена чернонвая медь, содержит ничтожно малое количество благородных металлов или не содержат их совсем. При этом способе они не извлекаются, а полноснтью остаются в получающейся огневой меди.

В настоящее время в большинстве случаев применяют электролитическое рафинирование, обеспечивающее более полную очистку меди от примесей и позволяющее более полную очистку меди от примесей и позволяющее извленчение благородных металлов. Используют также последовательное комбининрование более дешевого огневого способа с электролитическим.

При электролитическом рафинировании в ванну с электролитом опускают аноды, в качестве которых служит подлежащая очистке медь с примесями, и катоды-тонкие (0,5-0,7 мм) листы чистой меди. Первые соединяют с понложительным полюсом, а вторые-с отрицательным. При пропускании тока медь анода сначала переходит в электролит в виде положительно заряженнных ионов, а потом осаждается на катодах, которые вынимают через кажндые 10-12 дней по достижении массы 60-90 кг.

Примеси, находящиеся в аноде, частично растворяются в электролите, частично переходят в шлам-нерастворимый осадок.

Электролитную катодную медь для переплавки в проволоку, листы и друнгие изделия переплавляют в плавильных печах и разливают в слитки разнличной удобной для прокатки формы.

Если медь предназначена для изготовления медных сплавов, то катодные листы режут на части и переплавляют с необходимым для этой цели добавнлением легирующих элементов.

На мировом рынке в основном обращается технически чистая медь разной степени чистоты.

Наша промышленность производит десять марок меди, отличающихся друг от друга количеством примесей.

Марка меди...................  М00                                                    М0             М0б             М1             М1р

Содержание меди, % не менее.. 99,99  99,95   99,97   99,90  99,90

Марка меди...................   М2                                                     М2р             М3             М3р             М4

Содержание меди, % не менее.. 99,70  99,70   99,50   99,50   99,0

Медь марок М1р, М2р и М3р при суммарном содержании примесей, одинанковом с медью марок М1, М2 и М3, отличается от них тем, что они более полно раскислены-содержание кислорода в них снижено до 0,01 % вместо 0,05-0,08 %. Кроме того, в них дополнительно содержится до 0,04 % P. Марка М0б кислорода не содержит, тогда как в марке М0 он быть в колинчестве до 0,02 %.

Примесями в меди являются висмут, сурьма, мышьяк, железо, фосфор и серебро. Влияние различных примесей на свойства меди неодинаково, понэтому в контрактах описывается не только суммарное содержание применсей, но приведены также предельно допустимые количества каждой из них.

Наиболее вредны в меди висмут и свинец. Они с нею образуют легконплавкие эвтектики, которые располагаются по границам зерна. При нагренве под обработку давлением эвтектики расплавляются и делают хрупким, неспособным воспринимать пластическую деформацию, т.е. красноломким. Поэтому висмут и свинец допускаются в меди разной степени чистоты в количестве тысячных и даже десятитысячных долей процента.

В зависимости от чистоты применение меди различно. Поскольку любая примесь в той или иной мере снижает электропроводность, то для изго-

товления проводников электрического тока (проводов, шин, контактов и

др.) применяют преимущественно наиболее чистую медь марок М00 и М0.

Менее чистую медь применяют для разных целей, используя ее основные положительные свойства: высокую теплопроводность и коррозионную стойнкость.

Большое количество меди идет на изготовление сплавов на ее основе и для легирования других цветных сплавов, например медноникелевых, меднносеребряных и др. При этом более чистые сорта меди (М0, М1, М2) принменяют для получения сплавов высокой чистоты и высококачественных, обнрабатываемых давлением, а менее чистые-для деформируемых сплавов обычнного качества (М3) и для литейных сплавов (М3, М4).

Технически чистую медь поставляют или в виде катодных листов, или в виде полуфабрикатов-слитков, предназначенных для дальнейшего передела прокаткой. Поставляют также и готовые медные изделия, полученные линтьем (отливки разной формы и назначения) и главным образом методами обработки давлением-проволоку, листы, ленты, полосы и др.

Наиболее широко применяемыми в народном хозяйстве являются медные сплавы двух типов, носящие общее групповое название латуней и бронз. В каждой из этих групп содержатся сплавы разного химического состава, обладающие различными свойствами.

Л а т у н я м и называют сплавы меди с цинком. Различают двухкомпоннентные латуни, состоящие только из меди, цинка и неизбежных примесей, и многокомпонентные латуни, в которые дополнительно введены еще один

или несколько легирующих элементов для придания тех или иных свойств.

Первые латуни часто называют простыми, а вторые-специальными.

Двухкомпонентные латуни. Предел растворимости цинка в меди при комннатной температуре равен 39 %. При повышении температуры он снижается и при 905 C становится равным 32 %. Латуни, содержащие цинка менее 39 %, имеют однофазную структуру твердого раствора цинка в меди; их называют  -латунями.

Если вводят большое количество цинка, то появляется вторая более сложная  -фаза. Структура сплавов становится двухфазной. Их называют ( + )-латунями.

В практически применяемых латунях количетво цинка не превышает 45 %. В пределах этого содержания цинк сильно изменяет свойства сплавов. Цинк повышает прочность и пластичность меди.

Максимальной пластичностью обладает -латунь, содержащая 30 % Zn. Прочность ее сравнительно низкая. Резкое снижение пластичности наблю-

дается при переходе через границу растворимости цинка в меди, когда

сплав становится двухфазным и представляет собой механическую смесь  -

и  -кристаллов. Максимальная прочность достигается в сплавах с 45% Zn,

но пластичность при этом становится невысокой. Дальнейшее повышение

содержание цинка приводит к резкому снижению прочности без повышения

пластичности, поэтому в практике такие сплавы не используют.

| | | | |	| Сплав | | | |	Содержание цинка, %	Механические свойства | ____________________________| Временное | Относител. | сопротивление | удлинение | кГ/мм      |     %      |
| | | |	| Медь.........| | -латунь.....|	- 30	|            | 19 | 22 | | | 28      |     40     |
| | |	( + )-латунь.| | -латунь     |	45 50	42 | 7 | | | 6      |      3     |

Коррозионная стойкость латуней в атмосферных условиях оказывается средней между стойкостью элементов, образующих сплав, т.е. цинка и менди.

Латуни обладают высокими технологическими свойствами. Из них получанют хорошие отливки, так как они обладают хорошей жидкотекучестью и манлой склонностью к ликвации. Одновременно с этим латуни легко поддаются пластической деформации и поэтому основное их количество идет на изгонтовление катанных полуфабрикатов-листов, полос, лент, проволоки и разнных профилей.

Особенностью обработки латуней давлением является то, что для обранботки в холодном состоянии (тонкие листы, проволока, калиброванные профили) используют  -латунь с содержанием цинка до 32 %, так как она при комнатной температуре имеет высокую пластичность и малую прочнность. При повышении температуры до 300-700 C ее пластичность уменьшанется, поэтому в горячем состоянии ее обрабаывать нет смысла. Для этой цели целесообразно использовать или  -латунь с большим содержанием цинка (до 39 %), которая при нагреве переходит в двухфазное состояние

+ , или еще лучше ( + )-латунь. Обьясняется это тем, что менее пласнтичная при комнатной температуре -фаза при высоких температурах ста-

новится более пластичной, чем  -фаза.

Цинк более дешевый материал по сравнению с медью, поэтому его введенние в сплав одновременно с повышением механических, технологических и антифрикационных свойств приводит к снижению стоимости-латунь дешевле меди. Электропроводность и теплопроводность латуни ниже, чем меди.

Поскольку содержание меди и цинка решающим образом влияет на все свойства латуней, его отражают в наименовании марки. Марка латуни соснтавляется из буквы Л, указывающей тип сплава-латунь, и двузначной цинфры, характеризующей среднее содержание меди. Количество цинка не отнражают, так как его легко определить по разности от 100 %. Например, марка Л80-латунь, содержащая 80 % Cu и 20 % Zn.

Классификация латуней дана в таблице.

	Сплав	| Марка  | сплавов| | |	Химический состав, __________________ |примеси, медь | более |	% __ не	Механические ______________ Временное | сопротивление| кГ/мм    |	свойства   | ___________| Относител. | удлинение, | %      |
	Томпак Полутомпак Латунь	| Л96  | Л90  | | Л85  | Л80  | | Л70  | Л68  | Л63  | Л60  |	| 95-97 | 0,2 88-91 | 0,2 | 84-86 | 0,3 79-81 | 0,3 | 69-72 | 0,2 67-70 | 0,3 62-65 | 0,5 59-62 | 1,0		| 24      | 26 | | 28      | 32 | | 32 | 32      | 33 | - |	| 50     | 45 | | 45     | 52 | | 55 | 55     | 49 | - |

Остальное-цинк.

Контролируемыми примесями в медноцинковых сплавах являются свинец, железо, сурьма, висмут и фосфор, а в марке Л70 еще дополнительно-мышьняк, олово и сера. Их вредное влияние на латунь такое же, как и в чиснтой меди-они делают ее хрупкой при горячей обработке давлением.

Все двухкомпонентные латуни хорошо обрабатываются давлением. Их поснтавляют в виде труб и трубок разной формы сечения, листов, полос, леннты, проволоки и прутков различного профиля.

Латунные изделия с большим внутренним напряжением (например, нагарнтованные) подвержены растрескиванию. При длительном хранении на воздунхе на них образуются продольные и поперечные трещины. Чтобы избежать этого, перед длительным хранением необходимо снять внутреннее напряженние, проведя низкотемпературный отжиг при 200-300 C.

Многокомпонентные латуни. Количество марок многокомпонентных латунней, естественно, больше, чем двухкомпонентных, так как в них варьинруется не только содержание цинка, но также наименование и количество входящих легирующих элементов.

Наименование специальной латуни отражает ее легирование. Так, если она легирована железом и марганцем, то ее называют железомарганцевой, если алюминием-алюминиевой и т.д.

Марку этих латуней составляют следующим образом: первой, как в проснтых латунях, ставится буква Л, вслед за ней-ряд букв, указывающих, канкие легирующие элементы, кроме цинка, входят в эту латунь; затем через дефисы следуют цифры, первая из которых характеризует среднее содержанние меди в процентах, а последующие-каждого из легирующих элементов в той же последовательности, как и в буквенной части марки. Порядок букв и цифр устанавливается по содержанию соответствующего элемента: сначанла тот, которого больше, а далее по нисходящей закономерности. Содернжание цинка определяется по разности от 100%. Например, марка ЛАЖМц66- 6-3-2 расшифровывается так: латунь, в которой содержится 66 % Cu, 6 % Al, 3 % Fe и 2 % Mn. Цинка в ней 100-(66+6+3+2)=23 %.

Основными легирующими элементами в многокомпонентных латунях являнются алюминий, железо, марганец, свинец, кремний, никель. Они по-разнному влияют на свойства латуней.

М а р г а н е ц повышает прочность и коррозионную стойкость, осонбенно в сочетании с алюминием, оловом и железом.

О л о в о повышает прочность и сильно повышает сопротивление корронзии в морской воде. Латуни, содержащие олово, часто называют морскими

латунями.

Н и к е л ь повышает прочность и коррозионную стойкость в различных средах.

С в и н е ц ухудшает механические свойства, но улучшает обрабатыванемость резанием. Им легируют (1-2 %) латуни, которые подвергаются ме-

ханической обработке на станках-автоматах. Поэтому эти латуни называют

автоматными.

К р е м н и й ухудшает твердость, прочность. При совместном легиронвании кремнием и свинцом повышаются антифрикционные свойства латуни и

она может служить заменителем более дорогих, например оловянных бронз,

применяющихся в подшипниках скольжения.

Еще наиболее распространенными медными сплавами являются бронзы.

Б р о н з а м и называют все медные сплавы за исключением латуней. Следовательно, бронзы-это сплавы меди с оловом, алюминием, кремнием,

бериллием и другими элементами. Наиболее раннее применение нашли олонвянные бронзы, которые знали и широко использовали еще в древности. Эти бронзы не утратили своего значения и в настоящее время, но в силу высокой стоимости и дефицитности оловаисследователи искали и нашли ряд заменителей оловянной бронзы, в которых олово содержится в меньшем конличестве по сравнению с ранее применявшимися бронзами или не содержат совсем.

В зависимости от легирования бронзы называют оловянными, алюминиенвыми, кремневыми, бериллиевыми и т.д. Марку бронз составляют из букв Бр, характеризующих тип сплава-бронза; букв, указывающих перечень вхондящих легирующих перечень входящих легирующих элементов в нисходящем порядке их содержания, и цифр, соответсвующих их среднему количеству в процентах. Указывать в марке содержание меди в противоположность латунням нет необходимиости. В латунях два обязательно присутствующих не указанных в марке элемента-медь и цинк, а в бронзах-только медь и ее легко определить по разности от 100 %. Например, маркой Бр. ОЦС4-4-2,5 обозначают бронзу, содержащую 4% Sn, 4% Zn, 2.5% Pb и 100-(4+4+2.5)= =89,5% Cu.

Принято все бронзы делить на оловянные и безоловянные.

Оловянные бронзы. Олово на механические свойства меди влияет аналонгично цинку: оно повышает прочность и пластичность. Количественно это влияние выражено еще более сильно. Кроме того, сплавы меди с оловом обладают высокой антикоррозионной стойкостью и хорошими антифрикционнными свойствами. Этим обусловливается применение бронз в химической промышленности для изготовления литой арматуры, а также в качестве аннтифрикционного материала в других отраслях.

Бронза хорошо обрабатывается давлением и резанием. Она имеет очень малую усадку при литье: менее 1%, тогда как усадка латуней и чугуна составляет около 1,5%, а стали-более 2%. Поэтому, несмотря на склоннность к ликвации и сравнительно невысокую жидкотекучесть, бронзы принменяют для получения сложных по конфигурации отливок, включая худонжественное литье.

Оловянные бронзы легируют цинком, никелем и фосфором. Цинка добавнляют до 10%, в этом количестве он почти не изменяет свойств бронз, но делает их дешевле. Свинец и фосфор улучшают антифрикационные свойства бронзы и ее обрабатываемость резанием.

Оловянные бронзы дорогие, поэтому в народном хозяйстве их применяют ограниченно.

Бронзы безоловянные. В настоящее время существует ряд марок бронз, не содержащих олова. Это двойные или чаще многокомпонентные сплавы менди с алюминием, марганцем, железом, свинцом, никелем, бериллием и кренмнием.

Во многих случаях эти бронзы не только не уступают оловянным броннзам, но по некоторым свойствам и превосходят их. Алюминиевые, кремниневые и особенно бериллиевые бронзы превосходят их по механическим свойствам, алюминиевые-по коррозионной стойкости, кремнецинковая-по жидкотекучести.

Преимуществом некоторых из них (алюминиевой, бериллиевой) является также и то, что они могут быть подвергнуты термической обработке, в результате чего увеличивается их прочность. Величина усадки при криснталлизации у всех этих бронз более высокая, чем у оловянных. В этом отношении оловянная бронза непревзойденный литейный сплав.

С п л а в ы м е д ь-ф о с ф о р не могут служить машиностроительнным материалом, поэтому их нельзя отнести к бронзам. Однако они являнются товаром на мировом рынке и предназначаются в качестве лигатура

при изготовлении многих марок фосфористых бронз, а также и для раскиснления сплавов на медной основе.

Среди других медных сплавов, кроме латуни и бронз, наиболее значимой является группа м е д н о н и к е л е в ы х  с п л а в о в.

Медь и никель имеют одинаковую кристаллическую решетку и почти одиннаковый размер атомов, поэтому при сплавлении они образуют непрерывный ряд твердых растворов. Изменение свойств тведого раствора в такой сиснтеме происходит тоже непрерывно. Поэтому деление медноникелевых спланвов на те, у которых основой является медь, и те, у которых основа нинкель, следует считать условным.

Никель, введенный в медь, сильно изменяет ее свойства. Твердость, прочность и пластичность сплавов при увеличении содержания никеля вознрастают. Электропроводность резко снижается, и это используют для созндания сплавов на медной основе с высоким электросопротивлением. Легинрование никелем вызывает значительное повышение антикоррозионной стойнкости. Изменяется и внешний вид сплавов-уже при 15% Ni получается сенребристо-белый цвет сплавов, совершенно отличный от цвета меди.

Назначение каждого медноникелевого сплава, как правило, узкое и впонлне определенное, соответствующее его основным свойствам. Так, сплав с 19% Ni красив по внешнему виду, пластичен, хорошо сопротивляются корнрозии и истиранию, поэтому его применяют, в частности, для чеканки моннет и медалей; сплав с 40% Ni, легированный марганцем имеет наиболее высокое электросопротивление из всех медноникелевых сплавов, поэтому его применяют для электротехнических целей, в термопарах и т.д.

Наиболее широко применяемые сплавы меди с никелем: мельхиор, нейнзильбер, манганин, константин, конель, куниаль А, куниаль Б. В этих сплавах, кроме химического состава, по основным элементам контролируют содержание одиннадцати примесей, в числе которых кремний, углерод, висмут, мышьяк, свинец, сурьма и т.д.