Цинк в чушках ЦАМ4-1: состав и назначение сплава
Цинк в чушках ЦАМ4-1 — литейный цинковый сплав системы Zn–Al–Cu–Mg, поставляемый в виде мерных слитков для последующего переплава. Материал предназначен для изготовления отливок, работающих в условиях повышенных механических нагрузок и трения. Чушковый формат обеспечивает удобство дозирования при загрузке в плавильные агрегаты и стабильность химического состава плавки.
Химический состав и структура
Сплав ЦАМ4-1 легирован алюминием в диапазоне 3,5–4,5 %, медью — 0,8–1,2 %, магнием — 0,02–0,05 %. Остальное — цинк высокой чистоты. Медь повышает прочность и твёрдость, магний подавляет межкристаллитную коррозию, алюминий обеспечивает мелкозернистую структуру отливки. Содержание примесей — свинца, кадмия, олова, железа — ограничено на уровне сотых долей процента, что исключает охрупчивание и снижение коррозионной стойкости.
По сравнению с общепромышленным сплавом ЦАМ4-1 отличается повышенным содержанием меди, что даёт прирост твёрдости и износостойкости без существенной потери технологической пластичности. Материал относится к группе сплавов с естественным старением: после закалки и вылежки твёрдость возрастает на 10–15 %.
Механические свойства отливок
Отливки из ЦАМ4-1 демонстрируют предел прочности при растяжении 245–275 МПа, относительное удлинение 1–3 %, твёрдость по Бринеллю 90–100 HB. Предел текучести составляет 200–220 МПа. Рабочие температуры эксплуатации — от –20 до +100 C; при нагреве свыше 120 C наблюдается необратимое снижение прочностных характеристик из-за коагуляции эвтектических фаз.
| Параметр | ЦАМ4-1 | ЦАМ4-0,5 | ЦАМ4-3 |
|---|---|---|---|
| Содержание алюминия, % | 3,5–4,5 | 3,5–4,5 | 3,5–4,5 |
| Содержание меди, % | 0,8–1,2 | 0,3–0,6 | 2,5–3,5 |
| Предел прочности, МПа | 245–275 | 225–255 | 290–320 |
| Твёрдость, HB | 90–100 | 80–90 | 100–110 |
| Относительное удлинение, % | 1–3 | 2–4 | 0,5–1,5 |
Технология литья и обработки
Чушки ЦАМ4-1 переплавляются в тигельных и индукционных печах при температуре 420–450 C. Заливка форм выполняется при 410–430 C. Сплав обладает хорошей жидкотекучестью, что позволяет получать тонкостенные отливки сложной конфигурации с минимальными литейными уклонами. Усадка при кристаллизации составляет 1,1–1,3 %, что учитывается при конструировании литниковой системы.
Отливки из ЦАМ4-1 поддаются механической обработке резанием — точению, фрезерованию, сверлению — с получением поверхности класса Ra 1,6–3,2. Материал хорошо полируется и подвергается гальваническим покрытиям: цинкованию, никелированию, хромированию. Сварка сплава затруднена из-за склонности к горячим трещинам, поэтому соединения выполняются преимущественно пайкой или механическим крепежом.
Промышленное применение
Цинк в чушках ЦАМ4-1 востребован в литейных цехах, производящих ответственные фасонные отливки. Основные области использования:
- корпусные детали насосов и гидрораспределителей, работающие при давлении до 10 МПа;
- подшипники скольжения и втулки для узлов трения с умеренными скоростями;
- детали запорной арматуры — маховики, рукоятки, корпуса вентилей;
- элементы автомобильной оснастки — кронштейны, рычаги, корпуса приводов;
- фурнитура для текстильного и полиграфического оборудования;
- противовесы и балансировочные грузы для станков и механизмов.
В отличие от бронз и латуней, ЦАМ4-1 обеспечивает сопоставимую несущую способность при меньшей плотности (6,7 г/см) и существенно более низкой стоимости. Это делает сплав экономичной альтернативой цветным сплавам на медной основе в узлах, не подверженных ударным нагрузкам и высокотемпературному нагреву.
Особенности закупки и хранения
Чушки ЦАМ4-1 поставляются массой 8–12 кг, упакованными в связки или контейнеры. При хранении на складе требуется защита от атмосферной влаги и конденсата: длительный контакт с водой вызывает образование белого налёта — продуктов коррозии цинка, ухудшающих качество расплава. Рекомендуется хранение в сухом отапливаемом помещении на деревянных поддонах.
При приёмке партии контролируется химический состав методом спектрального анализа, проверяется отсутствие раковин, шлаковых включений и окисных плён на поверхности чушек. Документация о качестве должна содержать результаты анализа по каждому плавильному номеру.
Вопросы и ответы
Чем отличается ЦАМ4-1 от ЦАМ4-0,5?
Основное отличие — содержание меди: 0,8–1,2 % против 0,3–0,6 %. Повышенное количество меди в ЦАМ4-1 даёт прирост твёрдости на 10–15 HB и лучшую износостойкость, но снижает пластичность и увеличивает усадку при литье.
При какой температуре переплавляют чушки ЦАМ4-1?
Оптимальная температура расплава — 420–450 C, заливка форм производится при 410–430 C. Перегрев выше 480 C нежелателен: усиливается окисление цинка и увеличивается угар легирующих элементов.
Какие примеси контролируются в сплаве ЦАМ4-1?
Лимитируются свинец, кадмий, олово и железо. Суммарное содержание свинца, кадмия и олова не должно превышать 0,01 %, железа — 0,05 %. Превышение этих значений вызывает межкристаллитное разрушение отливок.
Можно ли использовать ЦАМ4-1 для отливок под давлением?
Да, сплав пригоден для литья под давлением на машинах с горячей камерой прессования. Однако для тонкостенных отливок сложной формы чаще применяют ЦАМ4-1 с пониженным содержанием меди из-за лучшей заполняемости.
