Общие сведения о металлах и сплавах

Материалы, применяемые в электронной технике, по своим свойствам и назначению делятся на следующие группы: конструкционные — для изготовления деталей оборудования, корпусов приборов, элементов внешней арматуры приборов, стоек, плат;

электровакуумные — для изготовления оболочек, деталей и узлов внутренней арматуры электровакуумных приборов (катодов, подогревателей, газопоглотителей, ножек, электронно-оптических систем);

проводниковые — для изготовления электрических проводников (низкоомные) и резисторов (высокоомные);

полупроводниковые — для изготовления диодов, транзисторов, выпрямителей;

диэлектрические — для изготовления изоляторов, корпусов Приборов, пьезоэлектрических преобразователей;

магнитные — для изготовления магнитопроводов, трансформаторов, дросселей, магнитных головок и носителей записи запоминающих устройств в вычислительных машинах.

Металлические материалы по элементам основы делятся на черные (стали, чугуны), цветные (например, медь, алюминий), тугоплавкие (вольфрам, молибден и другие элементы с температурой плавления выше температуры плавления железа 1540°С).

Металлическими сплавами являются кристаллические вещества, получаемые сплавлением различных металлов друг с другом или сплавлением металлов с неметаллами (например, с углеродом, кремнием или фосфором). Части сплава, которые имеют одинаковый химический состав, кристаллическое строение и свойства и разделены поверхностями раздела, называются фазами. Свойства сплавов зависят от состава и процентного содержания не только полезных компонентов, но и вредных примесей, основными нз которых являются сера, фосфор, кислород.

Большое применение находят сплавы железа с углеродом — углеродистые стали. Углерод повышает твердость, упругость, прочность сплава, однако снижает пластичность и сопротивление ударным нагрузкам. Максимальное количество углерода, которое может раствориться в железе, составляет 6,67%. Железоуглеродистые сплавы, содержащие более 2,14% углерода, называются чугунами. Железоуглеродистые сплавы, содержащие менее 2,14% углерода, называются сталями.

В стали всегда содержатся примеси Мп (0,1 —0,8%) и Si (до 0,4%), которые вводятся для ее раскисления (удаления оксидов железа), а также вредные примеси серы, фосфора, кислорода, азота, водорода. Сера вызывает красноломкость, хрупкость при высоких температурах (например, во время ковки и прокатки), увеличивает усталость материала, снижает его сопротивление Ударным нагрузкам и уменьшает коррозионную стойкость (однако сера облегчает обрабатываемость стали, поэтому на станках-автоматах можно обрабатывать сталь только с повышенным содержанием серы).

Фосфор (особенно при повышенном содержании в стали углерода) значительно повышает хрупкость стали даже при комнатных температурах и затрудняет механическую обработку стальных деталей.

Легированные стали. Легированными называются углеродистые стали, в состав которых специально вводятся в определенных количествах элементы — легирующие добавки, придающие стали требуемые физико-химические, механические, магнитные и вакуумные свойства.

В качестве легирующих добавок применяют: хром (повышает твердость и коррозионную стойкость); никель (повышает прочность, пластичность и коррозионную стойкость); вольфрам (увеличивает твердость); ванадий (повышает плотность, прочность, сопротивление удару и истиранию, замедляет рост зерен при нагреве); кобальт (увеличивает жаропрочность, магнитопроницаемость); молибден (увеличивает прочность, кислотостойкость при высоких температурах); марганец (при содержании более 1 % повышает твердость, износостойкость, сопротивление ударным нагрузкам); титан (повышает прочность, сопротивление коррозии); алюминий (увеличивает окалиностойкость); ниобий (повышает кислотостойкость).

Наиболее широко в электровакуумном производстве применяются нержавеющие стали (коррозионно-стойкие). Они подразделяются по составу на два класса: хромистые и хромоникелевые. Хромистые стали содержат 3% Сг, они магнитны и коррозионно-устойчивы до 700 — 800°С, хорошо свариваются. При большом содержании углерода хромистые стали обладают высокой твердостью, прочностью и износостойкостью; при низком содержании углерода (0,1 — 0,2%) — пластичны и используются для изготовления деталей методами штамповки.

Хромоникелевые стали содержат 18 % хрома и 8 % никеля. Они имеют более высокую коррозионную стойкость и пластичность, чем хромистые, немагнитны, поддаются глубокой вытяжке.