El concepto de aleación, su clasificación y propiedades. Para eliminar pérdidas tan grandes en la ingeniería mecánica, las piezas se recubren con barnices, pinturas, metales químicamente resistentes y películas de óxido.

El estado metálico se explica por la estructura electrónica. Los elementos metálicos, al entrar en una reacción química con elementos que no son metales, les dan sus electrones de valencia externos. Esto es consecuencia del hecho de que en los metales los electrones exteriores están ligados al núcleo de forma laxa; además, hay pocos electrones en las capas externas (solo 1-2), mientras que los no metales tienen muchos electrones (5-8).

Todos los elementos situados a la izquierda del galindio y el talio son metales, ya la derecha del arsénico, el antimonio y el bismuto son no metales.

En tecnología, un no metal se entiende como sustancias que tienen un "brillo metálico" y plasticidad - propiedades características.

Además, todos los metales tienen una alta conductividad eléctrica y térmica.

La peculiaridad de la estructura de las sustancias metálicas es que todas están formadas principalmente por átomos ligeros, en los que los electrones exteriores están débilmente unidos al núcleo. Esto provoca una naturaleza especial de la interacción de los átomos metálicos y las propiedades metálicas. Los metales son buenos conductores de la electricidad.

De los 106 elementos químicos conocidos (en 1985), 83 son metales.

Clasificación de metales

Cada metal difiere en estructura y propiedades del otro, sin embargo, de acuerdo con algunas características, se pueden combinar en grupos.

Esta clasificación fue desarrollada por el científico ruso Gulyaev A.P. y puede no coincidir con la generalmente aceptada.

Todos los metales se pueden dividir en dos grandes grupos: metales ferrosos y no ferrosos.

Los metales ferrosos suelen tener un color gris oscuro, alta densidad (excepto los alcalinotérreos), alto punto de fusión, dureza relativamente alta. El metal más típico de este grupo es el hierro.

Los metales no ferrosos suelen tener un color característico: rojo, amarillo y blanco. Tienen alta plasticidad, baja dureza, punto de fusión relativamente bajo. El elemento más típico de este grupo es el cobre.

Los metales ferrosos, a su vez, se pueden subdividir de la siguiente manera:

1. Metales de hierro- hierro, cobalto, níquel (los llamados ferromagnetos) y manganeso con propiedades cercanas a ellos. Co, Ni, Mu se utilizan a menudo como aditivos para las aleaciones de hierro y también como base para las aleaciones correspondientes, similares en sus propiedades a los aceros de alta aleación.

2. Metales refractarios, cuyo punto de fusión es más alto que el del hierro (es decir, por encima de 1539C). Se utiliza como aditivo de aceros aleados, y también como base para las aleaciones correspondientes. Estos incluyen: Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Tc (tecnecio), Hf (hafio), Ta (tantalio), W, Re (renio).

3. Metales de uranio- actínidos, que se utilizan principalmente en aleaciones para ingeniería de energía nuclear. Estos incluyen: Ac (actinio), Th (torio), U (uranio), Np (neptunio), Pu (plutonio), Bk (berkelio), Cf (californio), Md (mendelevio), No (nobelio), etc. .

4. Metales de tierras raras(REM) - La(lantano), Ce(cerio), Nd(neodimio), Sm(sanarium), Eu(europio), Dy(disprosio), Lu(lutecio), Y(itrio), Sc(eslandio), etc. . ., unidos bajo el nombre de lantánidos. Estos metales tienen propiedades químicas muy similares, pero propiedades físicas bastante diferentes (típ., etc.). Se utilizan como aditivos para aleaciones de otros elementos. Bajo condiciones naturales, ocurren juntos y son difíciles de separar en elementos separados. Por lo general, se usa una aleación mixta: 40-45% Ce (cerio) y 40-45% de todos los demás REM.

5. Metales alcalinotérreos- en estado libre metálico no se utilizan, salvo casos especiales, por ejemplo, refrigerantes en reactores nucleares. Li(litio), Na, K(potasio), Rb(rubidio), Cs(cesio), Fr(francio), Ca(calcio), Sr(estroncio), Ba(bario), Ra(radio).

Los metales no ferrosos se dividen en:

1. Metales ligeros: Be (berilio), Mg (magnesio), Al (aluminio), que tienen una baja densidad.

2. Metales nobles: Ag (plata), Pt (platino), Au (oro), Pd (paladio), Os (osmio), Ir (iridio), etc. Cu es un metal semi-noble. Tienen alta resistencia a la corrosión.

3. Metales de bajo punto de fusión: Zn (zinc), Cd (cadmio), Hg (mercurio), Sn (estaño), Bi (bismuto), Sb (antimonio), Pb (plomo), As (arsénico), In (indio) ) y etc., y elementos con propiedades metálicas debilitadas: Ga (galio), Ge (germanio).

El uso de los metales comenzó con el cobre, la plata y el oro. Ya que se encuentran en la naturaleza en forma pura (nativa).

Más tarde, los metales comenzaron a restaurarse a partir de minerales: Sn, Pb, Fe, etc.

Los más utilizados en tecnología son las aleaciones de hierro con carbono: acero (0,025-2,14 % C), fundición (2,14-6,76 % C); La razón del uso generalizado de aleaciones de Fe-C se debe a una serie de razones: bajo costo, las mejores propiedades mecánicas, la posibilidad de producción en masa y la alta prevalencia de minerales de Fe en la naturaleza.

Más del 90% de los metales producidos son acero.

Producción de metales para 1980:

Hierro - 718,000 mil toneladas (en la URSS hasta 150 millones de toneladas por año)

Manganeso - > 10.000 mil toneladas

Aluminio - 17.000 mil toneladas

Cobre - 9.400 mil toneladas

Zinc - 6200 mil toneladas

Estaño - 5400 mil toneladas

Níquel - 760 mil toneladas

Magnesio - 370 mil toneladas

Oro - > 1,2 mil toneladas

El costo del metal es un factor en la posibilidad y conveniencia de su uso. La tabla muestra el costo relativo de diferentes metales (el costo del hierro, más precisamente, el acero al carbono simple, se toma como una unidad).

metales nobles:

Au, Ag, Pt y sus aleaciones.

Obtuvieron su nombre debido a su alta resistencia a la corrosión. Estos metales son plásticos. Tienen un alto costo.

Utilizado en joyería y odontología. No se utiliza oro puro por su suavidad. Para aumentar la dureza, se alea oro (se agregan otros elementos). Aleaciones ternarias de uso común: Au - Ag - Cu.

Las más comunes son las aleaciones de 375, 583, 750 y 916 muestras; esto significa que en estas aleaciones por 1000 g de la aleación hay 375, 583, 750 y 916 g de oro, y el resto es cobre, plata, la proporción de los cuales pueden ser varios.

Las aleaciones de la muestra 916 son más suaves, pero también más resistentes a la corrosión. A medida que disminuye el índice de muestra, disminuye la resistencia a la corrosión.

Las aleaciones de la muestra 583, con una proporción de Cu y Ag de aproximadamente 1:1, poseen la dureza más alta (y, por tanto, la resistencia al desgaste).

Las aleaciones de estas muestras tienen el color del oro.

Bulato indio

A fines del siglo IV a. C., las tropas de Alejandro Magno se encontraron por primera vez con acero indio inusual durante una campaña a través de Mesopotamia (Irak) y Afganistán hasta la India.

"Chakra": un pesado anillo de acero plano afilado como una cuchilla, girado en dos dedos y arrojado al enemigo. Giró a una velocidad terrible y cortó las cabezas de los macedonios como si fueran flores.

Parámetros de la espada:

longitud - 80-100 cm

ancho en el punto de mira - 5-6 cm

espesor - 4 mm

peso - 1.2-1.8 kg

Propiedades de la hoja:

Alta dureza, resistencia y al mismo tiempo alta elasticidad y viscosidad. Las cuchillas cortan libremente las uñas y al mismo tiempo se doblan fácilmente en un arco. Corta fácilmente pañuelos ligeros de gas.

Al evaluar la calidad de las armas de damasco, el dibujo en la hoja jugó un papel importante. En el patrón, la forma, el tamaño y el color del metal base (fondo) importaban.

La forma del patrón se divide en rayas, chorro, ondulado, malla y manivela. El acero de damasco acodado más valorado.

También se probó la elasticidad de la hoja de damasco: se colocó en la cabeza, después de lo cual se tiraron de ambos extremos hacia las orejas y se soltaron. Después de eso, no se observó ninguna deformación permanente.

El bulat real se fabricó forjando acero fundido con patrones naturales.

Soldadura de acero (falso)- obtenido mediante la forja de piezas de alambre torcidas en una cuerda con diferente contenido de carbono y, por lo tanto, diferente dureza. Después del grabado, apareció un patrón.

También forjaron acero de damasco a partir de láminas de chapa de acero, hasta 320 capas: o: esparcidas en diferentes niveles obtienen un patrón diferente.

Los cosacos del Don usaron armas de todo el mundo: las capturaron en batallas. Las armas fueron hechas principalmente por los artesanos del Cáucaso.

Báltico Bulat:

Inaugurado por el Prof. Ivanov G.P. y el almirante Makarov S.O. encontró una nueva aplicación: al probar placas de armadura

La placa se abrió paso fácilmente desde el lado suave con bajo contenido de carbono, luego se inventó un proyectil perforante con una punta blanda:

Por lo tanto, debido a esto, los viejos maestros herreros cosieron una tira suave en una hoja muy dura para perforar una placa de acero.

La producción de acero de damasco está asociada a tradiciones y secretos. Es muy difícil soldar tiras y varillas de diferente composición entre sí y proporcionar las propiedades requeridas: flexibilidad, dureza, nitidez de la cuchilla. Es necesario soportar la temperatura, la velocidad de fraguado, el orden de unión de las tiras, la eliminación de óxidos, la aplicación de fundentes.

Bulato japonés

El acero de damasco japonés era más duro y resistente que el acero de Damasco. Esto se debe a la presencia de molibdeno (Mo) en la composición del acero. El Mo es uno de los pocos elementos cuya adición al acero provoca un aumento de su tenacidad y dureza al mismo tiempo. Todos los demás elementos, al aumentar la resistencia y la dureza, aumentan la fragilidad.

Producción: el hierro fundido (con Mo) se forjaba en varillas y se endurecía durante 8-10 años en el suelo. En el proceso de corrosión, las partículas enriquecidas con impurezas nocivas se comieron del metal y se cayeron. Los espacios en blanco parecían queso con agujeros. Luego, las barras fueron carburadas y forjadas repetidamente. El número de las capas más delgadas alcanzó varias decenas de miles.

Los materiales, estructuras y piezas de acero deben tener una alta resistencia a la corrosión. Esto se ve facilitado por la presencia en la composición del acero: cobre, Cr, Ni, especialmente fósforo. (Ejemplo: el acero de construcción bajo en carbono resistente a la intemperie - "corten" - tiene un color noble debido a los óxidos de la superficie. Pero este acero tiene una mayor fragilidad, especialmente a bajas temperaturas).

La corrosión es el enemigo más peligroso de las estructuras de acero. Según los científicos, hasta la fecha, el hombre ha fundido al menos 20 mil millones de toneladas de hierro y acero, 14 mil millones de toneladas de este metal han sido “comidas” por el óxido y dispersadas en la biosfera…

Torre Eiffel - 1889 - se predijo que no duraría más de 25 años (Eiffel consideró 40 años para la fuerza). La torre ha estado en pie en París durante más de 100 años, pero eso es solo porque está constantemente cubierta con gruesas capas de pintura. Se necesitan 52 toneladas de pintura para pintar la torre. Su costo ha superado durante mucho tiempo el costo del edificio en sí.

Hay una gran cantidad de ejemplos de estructuras de acero y hierro que no se corroen con el tiempo: vigas en la iglesia de Katav-Ivanovsk, la barandilla de las escaleras del río Fontanka en Leningrado, una columna de hierro en Delhi (1500 años). La corrosión es resistida por óxidos superficiales y alto contenido de Cu y P, así como por aleaciones naturales.

Los metales no ferrosos incluyen todos los metales, excepto el hierro y las aleaciones a base de él: aceros y fundiciones, que se denominan ferrosos. Las aleaciones a base de metales no ferrosos se utilizan principalmente como materiales estructurales con propiedades especiales: resistentes a la corrosión, rodamientos (que tienen un bajo coeficiente de fricción), resistentes al calor y al calor, etc.

No existe un sistema único para marcar metales no ferrosos y aleaciones basado en ellos. En todos los casos se adopta un sistema alfanumérico. Las letras indican que las aleaciones pertenecen a un determinado grupo y los números en diferentes grupos de materiales tienen significados diferentes. En un caso indican el grado de pureza del metal (para metales puros), en el otro el número de elementos de aleación, y en el tercero indican el número de la aleación, que según el estado. el patrón debe cumplir con una determinada composición o propiedades.
Cobre y sus aleaciones
El cobre técnico está marcado con la letra M, después de lo cual hay números asociados con la cantidad de impurezas (muestran el grado de pureza del material). El cobre de grado M3 contiene más impurezas que el M000. Las letras al final de la marca significan: k - catódico, b - libre de oxígeno, p - desoxidado. La alta conductividad eléctrica del cobre determina su uso predominante en ingeniería eléctrica como material conductor. El cobre está bien deformado, bien soldado y soldado. Su desventaja es la mala maquinabilidad.
Las principales aleaciones a base de cobre son el latón y el bronce. En las aleaciones a base de cobre se adopta un sistema alfanumérico que caracteriza la composición química de la aleación. Los elementos de aleación se designan con la letra rusa correspondiente a la letra inicial del nombre del elemento. Además, a menudo estas letras no coinciden con la designación de los mismos elementos de aleación al marcar el acero. Aluminio - A; silicio - K; Manganeso - Mts; Cobre - M; níquel - H; titanio -T; fósforo - F; Cromo -X; Berilio - B; Hierro - F; Magnesio - Mg; estaño - O; Plomo - C; zinc-c
El procedimiento para marcar latón fundido y forjado es diferente.
El latón es una aleación de cobre y zinc (Zn del 5 al 45%). El latón con un contenido de 5 a 20% de zinc se llama rojo (tompac), con un contenido de 20-36% de Zn - amarillo. En la práctica, rara vez se utilizan latones, en los que la concentración de zinc supera el 45%. Por lo general, el latón se divide en:
- latón de dos componentes o simple, constituido únicamente por cobre, zinc y, en pequeñas cantidades, impurezas;
- latón multicomponente o especial - además del cobre y el zinc, existen elementos de aleación adicionales.
El latón deformable está marcado según GOST 15527-70.
La marca de latón simple consta de la letra "L", que indica el tipo de aleación: latón, y un número de dos dígitos que caracteriza el contenido promedio de cobre. Por ejemplo, el grado L80 es latón que contiene 80% Cu y 20% Zn. Todos los latones de dos componentes funcionan bien con presión. Se suministran en forma de tubos y tuberías de diversas formas de sección, láminas, tiras, cintas, alambres y barras de diversos perfiles. Los productos de latón con alta tensión interna (por ejemplo, trabajados duro) son propensos a agrietarse. Durante el almacenamiento a largo plazo en el aire, se forman grietas longitudinales y transversales en ellos. Para evitar esto, antes del almacenamiento a largo plazo, es necesario eliminar la tensión interna mediante recocido a baja temperatura a 200-300 C.
En los latones multicomponentes, después de la letra L, se escriben una serie de letras que indican qué elementos de aleación, además del zinc, están incluidos en este latón. Luego siguen números a través de guiones, el primero de los cuales caracteriza el contenido promedio de cobre en porcentaje, y los siguientes caracterizan cada uno de los elementos de aleación en la misma secuencia que en la parte de letras de la marca. El orden de las letras y los números se establece según el contenido del elemento correspondiente: primero viene el elemento, que es más, y luego desciende. El contenido de zinc se determina por la diferencia del 100%.
El latón se utiliza principalmente como material deformable resistente a la corrosión. De ellos se fabrican chapas, tubos, varillas, flejes y algunas piezas: tuercas, tornillos, casquillos, etc.
El latón fundido está marcado de acuerdo con GOST 1711-30. Al comienzo de la marca, también escriben la letra L (latón), luego escriben la letra C, que significa zinc, y un número que indica su contenido en porcentaje. En el latón aleado, además, se escriben letras correspondientes a los elementos de aleación introducidos, y los números que les siguen indican el porcentaje de estos elementos. El resto, faltando hasta el 100%, corresponde al contenido de cobre. El latón fundido se utiliza para la fabricación de accesorios y piezas para la construcción naval, casquillos, revestimientos y cojinetes.
Bronces (aleaciones de cobre con varios elementos, donde el zinc no es el principal). Ellos, como el latón, se dividen en fundición y forjado. El marcado de todos los bronces comienza con las letras Br, que significa bronce para abreviar.
En los bronces de fundición, después del Br, se escriben letras seguidas de números, que designan simbólicamente los elementos introducidos en la aleación (según la Tabla 1), y los números siguientes indican el porcentaje de estos elementos. El resto (hasta el 100%) es cobre. En ocasiones, en algunas marcas de bronces de fundición, se escribe al final la letra “L”, que significa fundición.
La mayoría de los bronces tienen buenas propiedades de fundición. Se utilizan para vaciados de varias formas. En la mayoría de los casos, se utilizan como material resistente a la corrosión y antifricción: accesorios, llantas, bujes, engranajes, asientos de válvulas, ruedas helicoidales, etc. Todas las aleaciones a base de cobre tienen una alta resistencia al frío.
Aluminio y aleaciones a base de él.
El aluminio se produce en forma de lingotes, lingotes, alambrón, etc. (aluminio primario) de acuerdo con GOST 11069-74 y en forma de producto semiacabado deformable (láminas, perfiles, varillas, etc.) de acuerdo con GOST 4784-74. Según el grado de contaminación, ambos aluminios se dividen en aluminio de pureza especial, alta pureza y pureza técnica. El aluminio primario según GOST 11069-74 está marcado con la letra A y un número por el cual se puede determinar el contenido de impurezas en el aluminio. El aluminio está bien deformado, pero mal procesado por corte. Se puede enrollar en papel de aluminio.

Las aleaciones a base de aluminio se dividen en fundidas y forjadas.
Las aleaciones de fundición a base de aluminio están marcadas según GOST 1583-93. La marca refleja la composición principal de la aleación. La mayoría de los grados de aleaciones de fundición comienzan con la letra A, que significa aleación de aluminio. Luego se escriben letras y números, reflejando la composición de la aleación. En algunos casos, las aleaciones de aluminio están marcadas con las letras AL (que significa aleación de aluminio fundido) y un número que indica el número de la aleación. La letra B al comienzo del grado indica que la aleación es de alta resistencia.
El uso del aluminio y las aleaciones a base de él es muy diverso. El aluminio técnico se utiliza principalmente en ingeniería eléctrica como conductor de corriente eléctrica, como sustituto del cobre. Las aleaciones de fundición a base de aluminio se utilizan ampliamente en las industrias de refrigeración y alimentos en la fabricación de piezas de formas complejas (mediante varios métodos de fundición) que requieren una mayor resistencia a la corrosión en combinación con una baja densidad, por ejemplo, algunos pistones de compresores, palancas y otras piezas. .
Las aleaciones forjadas a base de aluminio también se utilizan ampliamente en la tecnología de alimentos y refrigeración para la fabricación de varias piezas por tratamiento a presión, que también tienen mayores requisitos de resistencia a la corrosión y densidad: varios contenedores, remaches, etc. Una ventaja importante de todas las aleaciones a base de aluminio es su alta resistencia al frío.
Titanio y aleaciones a base de él.
El titanio y las aleaciones basadas en él están marcados de acuerdo con GOST 19807-74 según el sistema alfanumérico. Sin embargo, no hay un patrón en el etiquetado. La única característica es la presencia de la letra T en todas las marcas, que indica pertenencia al titanio. Los números en el grado indican el número condicional de la aleación.
El titanio técnico está marcado: VT1-00; VT1-0. Todos los demás grados se refieren a aleaciones con base de titanio (VT16, AT4, OT4, PT21, etc.). La principal ventaja del titanio y sus aleaciones es una buena combinación de propiedades: densidad relativamente baja, alta resistencia mecánica y muy alta resistencia a la corrosión (en muchos entornos agresivos). La principal desventaja es el alto costo y la escasez. Estas deficiencias dificultan su uso en la ingeniería de alimentos y refrigeración.

Las aleaciones de titanio se utilizan en cohetes, aviación, ingeniería química, construcción naval e ingeniería de transporte. Se pueden usar a temperaturas elevadas de hasta 500-550 grados. Los productos de aleaciones de titanio se fabrican mediante tratamiento a presión, pero también se pueden fabricar mediante fundición. La composición de las aleaciones fundidas suele corresponder a la composición de las aleaciones forjadas. Al final de la marca de aleación fundida está la letra L.
Magnesio y aleaciones a base de él
Debido a sus propiedades insatisfactorias, el magnesio técnico no se utiliza como material estructural. Aleaciones a base de magnesio de acuerdo con el estado. El estándar se divide en fundición y deformable.
Las aleaciones de magnesio fundidas de acuerdo con GOST 2856-79 están marcadas con las letras ML y un número que indica el número condicional de la aleación. A veces, las letras minúsculas se escriben después del número: pch: alta pureza; es de propósito general. Las aleaciones de magnesio deformables están marcadas de acuerdo con GOST 14957-76 con las letras MA y un número que indica el número condicional de la aleación. A veces, después del número puede haber letras minúsculas pch, lo que significa alta pureza.

Las aleaciones a base de magnesio, como las aleaciones a base de aluminio, tienen una buena combinación de propiedades: baja densidad, mayor resistencia a la corrosión, resistencia relativamente alta (especialmente específica) con buenas propiedades tecnológicas. Por lo tanto, tanto las piezas simples como las complejas están hechas de aleaciones de magnesio, que requieren una mayor resistencia a la corrosión: cuellos, tanques de gasolina, accesorios, carcasas de bombas, tambores de ruedas de freno, trusses, volantes y muchos otros productos.
Estaño, plomo y aleaciones a base de ellos
El plomo en su forma pura prácticamente no se usa en la ingeniería de alimentos y refrigeración. El estaño se utiliza en la industria alimentaria como revestimiento para el envasado de alimentos (por ejemplo, en el estañado de latas). El estaño está marcado de acuerdo con GOST 860-75. Hay grados O1pch; O1; O2; O3; O4. La letra O significa estaño y los números, un número condicional. A medida que aumenta el número, aumenta la cantidad de impurezas. Las letras pch al final de la marca significan - alta pureza. En la industria alimentaria, el estaño se usa con mayor frecuencia para estañar hojas de conservas de grados O1 y O2.
Las aleaciones a base de estaño y plomo, según la finalidad, se dividen en dos grandes grupos: babbits y soldaduras.
Los babbits son aleaciones complejas a base de estaño y plomo, que además contienen antimonio, cobre y otros aditivos. Están marcados según GOST 1320-74 con la letra B, que significa babbit, y un número que muestra el contenido de estaño en porcentaje. En ocasiones, además de la letra B, puede haber otra letra que indique aditivos especiales. Por ejemplo, la letra H denota la adición de níquel (níquel babbit), la letra C denota plomo babbit, etc. Debe tenerse en cuenta que es imposible determinar su composición química completa por la marca de babbit. En algunos casos, ni siquiera se indica el contenido de estaño, por ejemplo, en el grado BN, aunque aquí contiene alrededor del 10%. También hay babbits sin estaño (por ejemplo, plomo-calcio), que están marcados de acuerdo con GOST 1209-78 y no se estudian en este trabajo.

Los babbits son el mejor material antifricción y se utilizan principalmente en cojinetes lisos.
Las soldaduras según GOST 19248-73 se dividen en grupos según muchos criterios: según el método de fusión, según la temperatura de fusión, según el componente principal, etc. Según la temperatura de fusión, se dividen en 5 grupos :

1. Particularmente fusible (punto de fusión tmelt ≤ 145 °C);

2. Bajo punto de fusión (punto de fusión tmelt > 145 °С ≤ 450 °С);

3. Fusión media (punto de fusión tmelt > 450 °С ≤ 1100 °С);

4. Alto punto de fusión (punto de fusión tmelt > 1100 °С ≤ 1850 °С);

5. Refractario (punto de fusión tmelt > 1850 °C).

Los primeros dos grupos se utilizan para soldadura a baja temperatura (suave), el resto, para soldadura a alta temperatura (dura). Según el componente principal, las soldaduras se dividen en: galio, bismuto, estaño-plomo, estaño, cadmio, plomo, zinc, aluminio, germanio, magnesio, plata, cobre-zinc, cobre, cobalto, níquel, manganeso, oro, paladio , platino, titanio, hierro, circonio, niobio, molibdeno, vanadio.

El concepto de aleación, su clasificación y propiedades.

En ingeniería, todos los materiales metálicos se denominan metales. Estos incluyen metales simples y metales complejos: aleaciones.

Los metales simples consisten en un elemento básico y una pequeña cantidad de impurezas de otros elementos. Por ejemplo, el cobre comercialmente puro contiene de 0,1 a 1% de impurezas de plomo, bismuto, antimonio, hierro y otros elementos.

Aleaciones- estos son metales complejos, que representan una combinación de un metal simple (base de aleación) con otros metales o no metales. Por ejemplo, el latón es una aleación de cobre y zinc. Aquí la base de la aleación es el cobre.

Un elemento químico que forma parte de un metal o aleación se denomina componente. Además del componente principal que prevalece en la aleación, también existen componentes de aleación que se introducen en la composición de la aleación para obtener las propiedades requeridas. Entonces, para mejorar las propiedades mecánicas y la resistencia a la corrosión del latón, se le agrega aluminio, silicio, hierro, manganeso, estaño, plomo y otros componentes de aleación.

Según el número de componentes, las aleaciones se dividen en dos componentes (doble), tres componentes (triple), etc. Además de los componentes principales y de aleación, la aleación contiene impurezas de otros elementos.

La mayoría de las aleaciones se obtienen fusionando componentes en estado líquido. Otras formas de preparar aleaciones: sinterización, electrólisis, sublimación. En este caso, las sustancias se denominan pseudoaleaciones.

La capacidad de los metales para disolverse mutuamente crea buenas condiciones para obtener una gran cantidad de aleaciones con una amplia variedad de combinaciones de propiedades útiles que los metales simples no tienen.

Las aleaciones son superiores a los metales simples en resistencia, dureza, maquinabilidad, etc. Es por eso que se usan en tecnología mucho más ampliamente que los metales simples. Por ejemplo, el hierro es un metal blando, casi nunca se usa en su forma pura. Pero los más utilizados en tecnología son las aleaciones de hierro y carbono: aceros y hierros fundidos.

En la etapa actual de desarrollo de la tecnología, junto con un aumento en el número de aleaciones y la complicación de su composición, los metales de pureza especial son de gran importancia. El contenido del componente principal en dichos metales oscila entre 99,999 y 99,999999999%
y más. Los metales de alta pureza son necesarios para la ciencia espacial, la nuclear, la electrónica y otras nuevas ramas de la tecnología.

Dependiendo de la naturaleza de la interacción de los componentes, las aleaciones se distinguen:

1) mezclas mecánicas;

2) compuestos químicos;

3) soluciones sólidas.

1) mezcla mecanica dos componentes se forman cuando en estado sólido no se disuelven entre sí y no entran en interacción química. Las aleaciones: las mezclas mecánicas (por ejemplo, plomo - antimonio, estaño - zinc) tienen una estructura heterogénea y representan una mezcla de cristales de estos componentes. En este caso, los cristales de cada componente de la aleación conservan por completo sus propiedades individuales. Es por ello que las propiedades de tales aleaciones (por ejemplo, resistencia eléctrica, dureza, etc.) se definen como la media aritmética de la magnitud de las propiedades de ambos componentes.

2) Soluciones sólidas se caracterizan por la formación de una red cristalina espacial común por los átomos del metal base-solvente y los átomos del elemento soluble.
La estructura de tales aleaciones consiste en granos cristalinos homogéneos, como un metal puro. Hay soluciones sólidas de sustitución y soluciones sólidas intersticiales.

Tales aleaciones incluyen latón, cobre-níquel, hierro-cromo, etc.

Aleaciones: las soluciones sólidas son las más comunes. Sus propiedades difieren de las de los componentes constituyentes. Por ejemplo, la dureza y la resistencia eléctrica de las soluciones sólidas son mucho más altas que las de los componentes puros. Debido a su alta ductilidad, se prestan bien para la forja y otros tipos de tratamiento a presión. Las propiedades de fundición y la maquinabilidad de las soluciones sólidas son bajas.

3) Compuestos químicos, como las soluciones sólidas, son aleaciones homogéneas. Cuando se solidifican, se forma una red cristalina completamente nueva, que es diferente de las redes de los componentes que forman la aleación. Por tanto, las propiedades de un compuesto químico son independientes y no dependen de las propiedades de los componentes. Los compuestos químicos se forman en una relación cuantitativa estrictamente definida de los componentes aleados. La composición de la aleación de un compuesto químico se expresa mediante una fórmula química. Estas aleaciones suelen tener alta resistencia eléctrica, alta dureza y baja ductilidad. Entonces, el compuesto químico de hierro con carbono - cementita (Fe 3 C) es 10 veces más duro que el hierro puro.

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Institución educativa municipal escuela secundaria Gorodishchenskaya No. 2

Ensayo sobre química sobre el tema.

Trabajo completado

estudiante de secundaria #2

Yablochkina Ekaterina

Liquidación 2011

• Introducción
• Aleación
• Clasificación de aleación
• Propiedades de la aleación
• Propiedades físicas de las aleaciones
• Recepción de aleaciones
• ELEMENTOS QUÍMICAMENTE mi
• Aleaciones de oro
• Conclusión
• Literatura y sitios web usados
• Introducción
• Los antiguos artesanos del metal no dejaron descripciones de los métodos de procesamiento y las composiciones de las aleaciones utilizadas para fabricar diversos artículos. Tal literatura aparece solo en la Edad Media, pero en ella los nombres de las aleaciones y la terminología no siempre son descifrables, por lo que la fuente de información son exclusivamente las cosas mismas. Hay muchos trabajos dedicados a los resultados de la investigación sobre objetos antiguos. De ellos aprendemos que los arqueólogos atribuyen la primera aparición de productos de cobre al séptimo milenio antes de Cristo. Estos eran objetos forjados de cobre nativo. Luego aparecen el cobre metalúrgico y las aleaciones de cobre con otros metales. Durante varios milenios, varios artículos se fabricaron principalmente con cobre y sus aleaciones: herramientas, armas, joyas y espejos, platos, monedas. Las composiciones de las aleaciones antiguas son muy diversas, en la literatura se les llama condicionalmente bronce. Los bronces de arsénico y estaño pertenecen a los más antiguos. Además de estaño y arsénico, las aleaciones antiguas a menudo contienen plomo, zinc, antimonio, hierro y otros elementos en forma de microimpurezas que ingresaron al metal con el mineral. La composición de la aleación se seleccionó de manera muy racional, dependiendo del propósito funcional del objeto y la técnica de fabricación utilizada. Entonces, para fundir productos de arte, se eligió una receta para una aleación triple de cobre, estaño y plomo, que se usó en la antigua Grecia, en el Imperio Romano, en el Cercano y Medio Oriente, en India; en China, el bronce era una de las aleaciones más comunes. En los objetos fundidos hechos de este tipo de bronce, se desarrolla una hermosa pátina con el tiempo, que en algunos casos se conserva en los objetos arqueológicos.

Aleación

Aleaciones, sistemas homogéneos macroscópicos que consisten en dos o más metales (raramente metales y no metales) con propiedades metálicas características. En un sentido más amplio, las aleaciones son cualquier sistema homogéneo obtenido por fusión de metales, no metales, compuestos inorgánicos, etc. Muchas aleaciones (por ejemplo: bronce, acero, hierro fundido) se conocían en la antigüedad y ya entonces tenían una amplia aplicación práctica. . La importancia técnica de las aleaciones metálicas se explica por el hecho de que muchas de sus propiedades (resistencia, dureza, resistencia eléctrica) son muy superiores a las de sus metales puros.

Las aleaciones se nombran según el nombre del elemento que contienen en mayor cantidad (elemento principal, base), por ejemplo: aleación de hierro, aleación de aluminio. Los elementos que se introducen en la aleación para mejorar sus propiedades se denominan elementos de aleación y el proceso en sí se denomina aleación.

La aleación es el proceso de introducir elementos adicionales en la masa fundida que mejoran las propiedades mecánicas, físicas y químicas del material base. La aleación es un concepto general de una serie de procedimientos tecnológicos llevados a cabo en varias etapas de la obtención de un material metálico con el fin de mejorar la calidad de los productos metalúrgicos.

Clasificación de aleación

Según la naturaleza del metal base, existen aleaciones ferrosas (base - hierro (Fe), aleaciones no ferrosas (base - metales no ferrosos), aleaciones de metales raros, aleaciones de metales radiactivos.

b Según el número de componentes, las aleaciones se dividen en dobles, triples, etc.;

b en estructura: en homogéneo (homogéneo) y heterogéneo (mezclas), que consta de varios;

b según las propiedades características: en refractario, de bajo punto de fusión, de alta resistencia, resistente al calor, duro, antifricción, resistente a la corrosión;

l aleaciones con propiedades especiales y otras.

b Según la tecnología de producción, se distinguen las de fundición (para la fabricación de piezas por fundición) y las deformables (sometidas a forja, estampación, laminación, prensado y otros tipos de tratamiento a presión).

Propiedades de la aleación

Las propiedades de las aleaciones dependen no solo de la composición, sino también de los métodos de su procesamiento térmico y mecánico: endurecimiento, forja, etc. Hasta finales del siglo XIX, la búsqueda de nuevas aleaciones prácticas y útiles se llevó a cabo mediante pruebas y error. Solo a principios de los siglos XIX-XX. Como resultado de descubrimientos fundamentales en el campo de la química física, surgió una doctrina sobre la regularidad entre las propiedades de los metales y las propiedades de las aleaciones formadas a partir de ellos, sobre la influencia de influencias mecánicas, térmicas y de otro tipo sobre ellos.

Hay tres tipos de aleaciones en la ciencia del metal:

b solución sólida (si los átomos que componen la aleación de elementos difieren ligeramente en estructura y tamaño, pueden formar una red cristalina común);

b mezcla mecánica (si cada elemento de la aleación cristaliza independientemente);

b compuesto químico (si los elementos de la aleación interactúan químicamente, formando una nueva sustancia).

Propiedades físicas de las aleaciones

Propiedades mecánicas de metales y aleaciones.

Las principales propiedades mecánicas incluyen resistencia, tenacidad, ductilidad, dureza, resistencia, fluencia, resistencia al desgaste. Son las principales características de un metal o aleación.

Propiedades físicas de metales y aleaciones.

Las propiedades físicas de los metales y aleaciones están determinadas por la gravedad específica, para coeficientes de dilatación lineal y volumétrica, conductividad eléctrica, conductividad térmica, punto de fusión, etc.

Resistencia química de metales y aleaciones

La resistencia química de los metales y las aleaciones está determinada por su capacidad para resistir el ataque químico de diversos entornos agresivos. Estas propiedades son de gran importancia para la ingeniería mecánica y deben tenerse en cuenta al diseñar máquinas y piezas. La corrosión (oxidación de metales) es un ejemplo típico de la acción química de un medio.

La destrucción de los metales por corrosión provoca enormes daños a la industria, que se expresan en la pérdida anual de millones de toneladas de metal.

Para eliminar pérdidas tan grandes en la ingeniería mecánica, las piezas se recubren con barnices, pinturas, metales químicamente resistentes y películas de óxido.

En algunos casos, se utilizan varias aleaciones con alta resistencia química, por ejemplo, hierros fundidos inoxidables, aceros inoxidables y una serie de aleaciones químicamente resistentes a base de cobre y níquel. El titanio está comenzando a ser ampliamente utilizado.

Propiedades tecnológicas de los metales.

Las propiedades tecnológicas de los metales y aleaciones se caracterizan por su capacidad de sucumbir a varios métodos de trabajo en caliente y en frío (fácil de fundir y rellenar la forma, forjar, soldar, procesar con herramientas de corte, etc.). En este sentido, se dividen en fundición.

Propiedades de fundición de metales y aleaciones.

Las propiedades de fundición de metales y aleaciones están determinadas por la fluidez, la contracción y la tendencia a la segregación. Fluidez: la capacidad de la aleación para llenar el molde. La contracción se refiere a la reducción del volumen y las dimensiones del metal fundido durante la solidificación y el posterior enfriamiento. La segregación es el proceso de formación de heterogeneidad de la composición química de la aleación en diferentes partes de la fundición durante su solidificación.

maleabilidad del metal

Maleabilidad del metal: la capacidad de deformarse con la resistencia más baja. resistencia y tomar la forma necesaria bajo la influencia de fuerzas externas sin violar la integridad. Los metales pueden ser maleables tanto cuando están fríos como cuando se calientan. El acero tiene buena maleabilidad cuando se calienta. Las aleaciones monofásicas de latón y aluminio tienen buena ductilidad en frío. El bronce se caracteriza por una baja maleabilidad. Los hierros fundidos prácticamente no tienen maleabilidad.

Soldabilidad de metales

Soldabilidad del metal - la capacidad de crear conexiones sólidas de piezas metálicas mediante métodos de soldadura. El acero dulce está bien soldado, el hierro fundido, el cobre y las aleaciones de aluminio son mucho peores.

Recepción de aleaciones

Considere el proceso de obtención de aleaciones utilizando el ejemplo de hierro fundido y acero.

Producción de hierro y acero. El proceso tecnológico para la obtención de metales ferrosos incluye la fundición de hierro fundido a partir de minerales de hierro con su posterior transformación en acero.

El principal método de producción de arrabio es el alto horno. El proceso de alto horno consta de tres etapas: reducción del hierro a partir de los óxidos contenidos en el mineral, carburación del hierro y formación de escoria. Las materias primas son minerales de hierro, combustibles y fundentes.

Antes de la fundición, los minerales de hierro suelen someterse a una preparación preliminar: trituración, enriquecimiento y aglomeración. El mineral triturado a menudo se enriquece por separación magnética. Lave con agua para eliminar las partículas de arena y arcilla. Los minerales pequeños y limosos se aglomeran por aglomeración, mediante sinterización en rejillas de máquinas de sinterización o peletización en un granulador, seguido de secado y tostado. El principal combustible en la fundición de hierro fundido es el coque, que es una fuente de calor y está directamente involucrado en la reducción y carburación del hierro. Los fundentes (piedra caliza, dolomita o arenisca) se utilizan para reducir el punto de fusión de la roca estéril y unirla con cenizas de combustible para formar escoria.

El alto horno es un pozo vertical con una altura de hasta 35 m o más con paredes hechas de ladrillos refractarios encerrados en una carcasa de acero. Las materias primas preparadas se cargan en el horno desde arriba en capas. Como resultado de la combustión del coque, debido al oxígeno del aire inyectado en la parte inferior del horno, se forma monóxido de carbono, que reduce el hierro del mineral y puede interactuar con él, formando así carburo Fe3C - cementita.

Simultáneamente con la reducción de hierro, se reducen el silicio, el fósforo, el manganeso y otras impurezas.

Fundido a una temperatura de 1380--1420 ° C, el hierro fundido y la escoria se liberan a través de los grifos. El hierro fundido se vierte en moldes y la escoria se recicla. En los altos hornos, se funde arrabio, que se utiliza para transformarlo en acero, hierro de fundición, que se utiliza para producir una variedad de productos de hierro fundido, y hierros fundidos especiales (ferrosilicio, ferromanganeso), que se utilizan en la producción de acero como desoxidantes o aditivos de aleación.

El acero se obtiene a partir del arrabio por oxidación utilizando métodos de horno abierto, convertidor y electrofusión. El principal método de producción de acero en la URSS y otros países del mundo es el método de hogar abierto, pero en los últimos años se ha generalizado el método del convertidor de oxígeno, que tiene importantes ventajas técnicas y económicas.

Con el método de hogar abierto, el acero se obtiene en hornos de hogar abierto, en cuyo espacio de fusión se quema gas o fuel oil, y en cámaras especiales: regeneradores, el aire y el combustible gaseoso que ingresa al horno se preparan debido a la acumulación. calor de los productos de combustión de escape. El cargo incluye arrabio y chatarra - chatarra o arrabio líquido, chatarra y mineral de hierro. El proceso de obtención de acero consiste en la fusión de la carga, en la que se forma una gran cantidad de óxido ferroso, la oxidación del carbono y otras impurezas con óxido ferroso y la desoxidación: la reducción del hierro del óxido con la adición de ferrosilicio, ferromanganeso. o aluminio.

Elementos químicos

Muchos metales, como el magnesio, se producen con gran pureza, por lo que se puede conocer con precisión la composición de las aleaciones que se fabrican a partir de él. El número de aleaciones metálicas utilizadas hoy en día es muy grande y está en constante crecimiento. Por lo general, se dividen en dos grandes categorías: aleaciones a base de hierro y aleaciones no ferrosas. A continuación se enumeran las aleaciones más importantes de importancia industrial y se indican sus principales áreas de aplicación.

Acero. Las aleaciones de hierro con carbono que contienen hasta un 2% del mismo se denominan aceros. Los aceros aleados también contienen otros elementos: cromo, vanadio, níquel. Los aceros se producen mucho más que cualquier otro metal y aleaciones, y sería difícil enumerar todos los tipos de sus posibles aplicaciones. El acero dulce (menos del 0,25 % de carbono) se consume en grandes cantidades como material estructural, mientras que el acero con un mayor contenido de carbono (más del 0,55 %) se utiliza para fabricar herramientas de corte de baja velocidad, como hojas de afeitar y taladros. Los aceros aleados se utilizan en la ingeniería mecánica de todo tipo y en la producción de herramientas de alta velocidad.

Hierro fundido. El hierro fundido es una aleación de hierro con 2-4% de carbono. El silicio también es un componente importante del hierro fundido. Se puede fundir una amplia variedad de productos muy útiles a partir de hierro fundido, como tapas de alcantarilla, accesorios de tubería, bloques de motor. En fundiciones correctamente realizadas se consiguen buenas propiedades mecánicas del material.

Aleaciones a base de cobre. Básicamente es latón, es decir. aleaciones de cobre que contienen de 5 a 45% de zinc. El latón con un contenido de 5 a 20% de zinc se llama rojo (tompac), y con un contenido de 20-36% de Zn, amarillo (latón alfa). El latón se utiliza en la fabricación de varias piezas pequeñas donde se requiere una buena maquinabilidad y formabilidad. Las aleaciones de cobre con estaño, silicio, aluminio o berilio se denominan bronces. Por ejemplo, una aleación de cobre y silicio se llama bronce de silicio. El bronce fosforoso (cobre con 5% de estaño y pequeñas cantidades de fósforo) tiene una alta resistencia y se usa para fabricar resortes y membranas.

aleaciones de plomo La soldadura común (tretnik) es una aleación de aproximadamente una parte de plomo por dos partes de estaño. Es ampliamente utilizado para conectar (soldar) tuberías y cables eléctricos. Las fundas de los cables telefónicos y las placas de las baterías están hechas de aleaciones de plomo y antimonio. El peltre, a partir del cual se fundían previamente los cubiertos (tenedores, cuchillos, platos), contiene entre un 85 y un 90 % de estaño (el resto es plomo). Las aleaciones para rodamientos a base de plomo, llamadas babbits, suelen contener estaño, antimonio y arsénico.

aleaciones ligeras. La industria moderna necesita aleaciones ligeras de alta resistencia con buenas propiedades mecánicas a alta temperatura. Los principales metales de las aleaciones ligeras son el aluminio, el magnesio, el titanio y el berilio. Sin embargo, las aleaciones a base de aluminio y magnesio no se pueden utilizar en entornos agresivos y de alta temperatura.

aleaciones de aluminio Estos incluyen aleaciones de fundición (Al - Si), aleaciones de fundición a presión (Al - Mg) y aleaciones autoendurecibles de alta resistencia (Al - Cu). Las aleaciones de aluminio son económicas, fácilmente disponibles, resistentes a bajas temperaturas y fáciles de mecanizar (se forjan fácilmente, se estampan, son adecuadas para embutición profunda, embutición, fundición, se sueldan bien y se procesan en máquinas herramienta). Desafortunadamente, las propiedades mecánicas de todas las aleaciones de aluminio comienzan a deteriorarse notablemente a temperaturas superiores a los 175 ° C. Pero debido a la formación de una película protectora de óxido, exhiben una buena resistencia a la corrosión en los entornos corrosivos más comunes. Estas aleaciones conducen bien la electricidad y el calor, son altamente reflectantes, no magnéticas, inofensivas en contacto con los alimentos (porque los productos de corrosión son incoloros, insípidos y no tóxicos), a prueba de explosiones (porque no producen chispas) y absorben los golpes. carga bien. Debido a esta combinación de propiedades, las aleaciones de aluminio sirven como buenos materiales para pistones ligeros, se utilizan en la construcción de automóviles, automóviles y aviones, en la industria alimentaria, como materiales arquitectónicos y de acabado, en la producción de reflectores de iluminación, conductos de cables tecnológicos y domésticos. , al tender líneas eléctricas de alta tensión. La impureza del hierro, de la que es difícil deshacerse, aumenta la resistencia del aluminio a altas temperaturas, pero reduce la resistencia a la corrosión y la ductilidad a temperatura ambiente. El cobalto, el cromo y el manganeso debilitan el efecto de fragilización del hierro y aumentan la resistencia a la corrosión. Cuando se agrega litio al aluminio, aumentan el módulo de elasticidad y la resistencia, lo que hace que esta aleación sea muy atractiva para la industria aeroespacial. Desafortunadamente, con su excelente relación resistencia-peso (resistencia específica), las aleaciones de aluminio y litio tienen poca ductilidad.

aleaciones de magnesio. Las aleaciones de magnesio son ligeras, tienen una alta resistencia específica, buenas propiedades de fundición y excelente maquinabilidad. Por ello, se utilizan para la fabricación de piezas para motores de cohetes y aviones, carcasas para equipos de automoción, ruedas, depósitos de gasolina, mesas portátiles, etc. Algunas aleaciones de magnesio, que tienen un alto coeficiente de amortiguamiento viscoso, se utilizan en la fabricación de piezas móviles de máquinas y elementos estructurales que funcionan en condiciones de vibraciones no deseadas. Las aleaciones de magnesio son bastante blandas, resisten mal el desgaste y no son muy dúctiles. Se forman fácilmente a temperaturas elevadas, son adecuados para soldadura por arco, gas y resistencia, y también se pueden conectar mediante soldadura (dura), pernos, remaches y adhesivos. Tales aleaciones no son particularmente resistentes a la corrosión de la mayoría de los ácidos, agua dulce y salada, pero son estables en el aire. Por lo general, están protegidos contra la corrosión mediante un revestimiento superficial: grabado con cromo, tratamiento con dicromato, anodizado. Las aleaciones de magnesio también se pueden abrillantar o recubrir con cobre, níquel y cromo mediante un prerecubrimiento con inmersión en zinc fundido. El anodizado de aleaciones de magnesio aumenta la dureza superficial y la resistencia a la abrasión. El magnesio es un metal químicamente activo y, por lo tanto, es necesario tomar medidas para evitar la ignición de virutas y piezas soldadas hechas de aleaciones de magnesio.

aleaciones de titanio. Las aleaciones de titanio son superiores tanto al aluminio como al magnesio en términos de resistencia a la tracción y módulo de elasticidad. Su densidad es mayor que la de todas las demás aleaciones ligeras, pero en términos de resistencia específica solo son superadas por el berilio. Con un contenido suficientemente bajo de carbono, oxígeno y nitrógeno, son bastante plásticos. La conductividad eléctrica y la conductividad térmica de las aleaciones de titanio son bajas, son resistentes al desgaste y la abrasión, y su resistencia a la fatiga es mucho mayor que la de las aleaciones de magnesio. La resistencia a la fluencia de algunas aleaciones de titanio a esfuerzos moderados (del orden de 90 MPa) sigue siendo satisfactoria hasta unos 600 °C, que está muy por encima de la temperatura permitida para las aleaciones de aluminio y magnesio. Las aleaciones de titanio son suficientemente resistentes a la acción de los hidróxidos, soluciones salinas, nítrico y algunos otros ácidos activos, pero poco resistentes a la acción de los ácidos hidrohálico, sulfúrico y ortofosfórico. Forja de aleaciones de titanio hasta temperaturas en torno a los 1150 °C. Permiten la soldadura por arco en atmósfera de gas inerte (argón o helio), soldadura por puntos y por rodillos (costura). No son muy susceptibles al corte (agarre de la herramienta de corte). La fusión de las aleaciones de titanio debe realizarse en vacío o atmósfera controlada para evitar la contaminación con impurezas de oxígeno o nitrógeno que provocan la fragilización. Las aleaciones de titanio se utilizan en las industrias aeronáutica y espacial para la fabricación de piezas que funcionan a temperaturas elevadas (150-430 °C), así como en algunos aparatos químicos para fines especiales. Las aleaciones de titanio y vanadio se utilizan para fabricar armaduras ligeras para las cabinas de los aviones de combate. La aleación de titanio-aluminio-vanadio es la principal aleación de titanio para motores a reacción y fuselajes. En mesa. 3 muestra las características de las aleaciones especiales, y en la tabla. 4 muestra los principales elementos añadidos al aluminio, magnesio y titanio, indicando las propiedades resultantes.

aleaciones de berilio. Se puede obtener una aleación de berilio dúctil, por ejemplo, intercalando granos quebradizos de berilio en una matriz blanda y dúctil como la plata. Fue posible llevar la aleación de esta composición por laminación en frío a un espesor del 17% del original. El berilio supera a todos los metales conocidos en fuerza específica. Combinado con su baja densidad, esto hace que el berilio sea adecuado para dispositivos de guía de misiles. El módulo de elasticidad del berilio es mayor que el del acero, y los bronces de berilio se utilizan para fabricar resortes y contactos eléctricos. El berilio puro se utiliza como moderador de neutrones y reflector en reactores nucleares. Debido a la formación de capas protectoras de óxido, es estable en el aire a altas temperaturas. La principal dificultad asociada con el berilio es su toxicidad. Puede causar serios problemas respiratorios y dermatitis.

Aleaciones de oro

El oro es un metal amarillo noble, blando y bastante pesado. El oro se encuentra tanto en la corteza terrestre como en el agua, y aunque su contenido en la tierra es bastante bajo (3 µg/kg), existen muy numerosas zonas muy enriquecidas en este metal. Tales áreas, que son el principal depósito de oro, se denominan placeres.

De las propiedades físicas y químicas del oro, cabe destacar, en primer lugar, su excepcionalmente alta conductividad térmica y baja resistencia eléctrica. En condiciones normales, no interactúa con la mayoría de los ácidos y no forma óxidos, no se oxida en el aire y es resistente a la humedad, los álcalis y las sales, por lo que fue clasificado como un metal noble. El oro es muy maleable y dúctil. A partir de una pieza de oro que pesa un gramo, se puede estirar un alambre de tres kilómetros y medio de largo o hacer láminas de oro 500 veces más delgadas que un cabello humano. El oro es un metal muy pesado, lo cual es una gran ventaja en su extracción. Su densidad es alta: 19,3 g / cm3, dureza Brinell: 20. El oro también es el metal más inerte, pero cuando la capacidad del agua regia (una mezcla de ácido clorhídrico y nítrico en una proporción de 3/1) para disolver el oro fue descubierto, la confianza en su inercia fue sacudida. El metal se funde a una temperatura muy alta - 1063 ° C. Soluble en ácido selénico caliente. Estas propiedades físicas y químicas del oro son ampliamente utilizadas para su producción.

El oro se extrae con mayor frecuencia por lavado, que se basa en su alta densidad (otros metales, con una densidad menor que el oro, se lavan en una corriente de agua). Pero el oro natural rara vez es puro, contiene plata, cobre y muchos otros elementos, por lo tanto, después del lavado, todo el oro se somete a una limpieza profunda: refinación. En Rusia, la pureza del oro se mide por descomposición.

Hay aleaciones de oro que se están volviendo muy populares hoy en día.

Oro rosado

El oro rosa es una aleación de oro puro y cobre; aleación de joyería de un tono inusualmente delicado.

Las joyas de aleación rosa son cada vez más populares, los anillos y los colgantes son cada vez más comunes.

Oro verde (oliva)

El oro verde (oliva) se puede obtener como una aleación de oro y potasio.

Estos compuestos también se denominan metaluros.

En general, los metaluros son compuestos de oro con aluminio (oro púrpura), rubidio (verde oscuro), potasio (violeta y oliva), indio (oro azul). Tales aleaciones son muy hermosas y exóticas, pero al mismo tiempo son frágiles y poco dúctiles. Como metal precioso, no se pueden procesar. Pero a veces tales aleaciones de metal para joyería se usan como inserciones en joyería, como piedras.

Por cierto, a veces también se obtiene oro verde fusionando oro puro con plata. Una pequeña inclusión de plata en la composición de la aleación de joyería dará un color verdoso, una proporción ligeramente mayor hará que el oro se vuelva verde amarillento, aumentando aún más el contenido de plata, obtenemos un tinte amarillo-blanco y finalmente completamente blanco.

oro azul

Es una aleación de oro puro con indio. Pero tal aleación de joyería también es un metaluro, es inestable y no se puede usar como el oro común.

Solo como inserciones en joyería, es decir. como piedras

El oro también "se vuelve azul" si se cubre con rodio.

O si es una creación del joyero argentino Antoniassy. Todavía es un misterio cómo logró obtener una aleación azul con una finura de casi 958 (90% de oro puro en la aleación). El joyero no tiene prisa por revelar sus secretos.

oro azul

El oro azul es una aleación de oro con hierro y cromo. Al igual que el oro verde y el púrpura, el oro azul solo se puede usar como incrustaciones en joyería.

Por sí misma, la aleación azul es frágil y no funcionará para hacer una joya solo con ella.

oro purpura

De hecho, es una aleación de oro y aluminio. Dicho oro se puede "adjudicar" 750 muestras (el contenido de oro en la aleación es incluso más del 75%).

Otro tipo de oro púrpura es una aleación de oro y potasio.

La aleación de joyería púrpura es hermosa. Pero, desafortunadamente, es frágil y no plástico. A veces se puede encontrar en joyas en forma de inserciones, como si fuera una piedra preciosa y no un metal.

oro marron

Oro marrón: oro 585 o 750, con una mayor proporción de cobre en la ligadura (la adición de impurezas al oro puro en la aleación). Los joyeros someten dicho oro a un tratamiento químico especial.

oro negro

El oro negro es un metal inusualmente refinado con un color profundo y suave. Hay varias formas de conseguir oro negro.

Esta es una aleación con cobalto y cromo con oxidación a alta temperatura, y un recubrimiento con rodio negro o carbono amorfo...

aleación hierro fundido acero aleación oro

Conclusión

Los objetos metálicos que nos rodean rara vez consisten en metales puros. Solo las cacerolas de aluminio o el alambre de cobre tienen una pureza del 99,9 %. En la mayoría de los demás casos, las personas están tratando con aleaciones. Así, varios tipos de hierro y acero contienen, junto con aditivos metálicos, pequeñas cantidades de carbono, que tienen una influencia decisiva en el comportamiento mecánico y térmico de las aleaciones. Todas las aleaciones tienen una marca especial, porque. las aleaciones con el mismo nombre (por ejemplo, latón) pueden tener diferentes fracciones de masa de otros metales.

Literatura y sitios web usados

b Química para curiosos - E. Grosse.

b Diccionario enciclopédico soviético. - M.: Enciclopedia soviética, 1983.

o Breve Enciclopedia Química editada por I.A. Knuyants y otros Enciclopedia soviética, 1961-1967, Vol.2.

o Diccionario enciclopédico de un joven químico compilado por V.A. Kritzman y V.V. Stanzo Editorial "Pedagogía", 1982.

La gran enciclopedia del escolar moderno.

b Química general. Glinka N.L., URSS, 1985

o Sitio web de Wikipedia

b www.erudición.ru- informe "Aleaciones"

b dic.academic.ru - sitio "Akademik", tema "Aleaciones"

b www.chemport.ru aleaciones

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DEFINICIÓN

Aleaciones son mezclas de dos o más elementos, entre los cuales predominan los metales. Los metales incluidos en la aleación se denominan base. A menudo, los elementos no metálicos se agregan a la aleación, lo que les da propiedades especiales a las aleaciones, se denominan aditivos de aleación o modificadores. Entre las aleaciones, las aleaciones a base de hierro y aluminio son las de mayor importancia.

Clasificación de aleación

Hay varias formas de clasificar las aleaciones:

• según el método de fabricación (fundición y aleaciones en polvo);
• según el método de obtención del producto (fundición, forja y aleaciones en polvo);
• por composición (aleaciones homogéneas y heterogéneas);
• por la naturaleza del metal - bases (ferroso - base Fe, no ferroso - base de metales no ferrosos y aleaciones de metales raros - base de elementos radiactivos);
• por el número de componentes (dobles, triples, etc.);
• por propiedades características (refractario, de bajo punto de fusión, de alta resistencia, resistente al calor, duro, antifricción, resistente a la corrosión, etc.);
• por finalidad (estructural, instrumental y especial).

Propiedades de la aleación

Las propiedades de las aleaciones dependen de su estructura. Las aleaciones se caracterizan por tener propiedades estructuralmente insensibles (determinadas por la naturaleza y concentración de los elementos que componen las aleaciones) y sensibles a la estructura (dependiendo de las características de la base). Las propiedades estructuralmente insensibles de las aleaciones incluyen la densidad, el punto de fusión y el calor de vaporización. propiedades térmicas y elásticas, coeficiente de dilatación térmica.

Todas las aleaciones presentan propiedades características de los metales: brillo metálico, conductividad eléctrica y térmica, ductilidad, etc.

Además, todas las propiedades características de las aleaciones se pueden dividir en químicas (la relación entre las aleaciones y los efectos de los medios activos: agua, aire, ácidos, etc.) y mecánicas (la relación entre las aleaciones y los efectos de las fuerzas externas). Si las propiedades químicas de las aleaciones se determinan colocando la aleación en un entorno agresivo, se utilizan pruebas especiales para determinar las propiedades mecánicas. Entonces, para determinar la resistencia, dureza, elasticidad, plasticidad y otras propiedades mecánicas, se llevan a cabo pruebas de tracción, fluencia, resistencia al impacto, etc.

Principales tipos de aleaciones.

Diversos aceros, hierro fundido, aleaciones a base de cobre, plomo, aluminio, magnesio, así como aleaciones ligeras han encontrado una amplia aplicación entre diversas aleaciones.

Los aceros y las fundiciones son aleaciones de hierro con carbono, y el contenido de carbono en el acero es de hasta el 2% y en la fundición del 2-4%. Los aceros y los hierros fundidos contienen aditivos de aleación: aceros - Cr, V, Ni y hierro fundido - Si.

Existen diferentes tipos de aceros, por lo que, según su finalidad, se distinguen los aceros estructurales, inoxidables, de herramientas, resistentes al calor y criogénicos. Según la composición química se distinguen carbonados (bajo, medio y alto carbono) y aleados (bajo, medio y alto aleado). Según la estructura se distinguen los aceros austeníticos, ferríticos, martensíticos, perlíticos y bainíticos.

Los aceros han encontrado aplicación en muchos sectores de la economía nacional, como la construcción, la química, la petroquímica, la protección del medio ambiente, la energía del transporte y otras industrias.

Según la forma del contenido de carbono en el hierro fundido - cementita o grafito, así como su cantidad, se distinguen varios tipos de hierro fundido: blanco (color claro de la fractura debido a la presencia de carbono en forma de cementita), gris (color gris de la fractura debido a la presencia de carbono en forma de grafito), maleable y resistente al calor. Los hierros fundidos son aleaciones muy frágiles.

Las áreas de aplicación del hierro fundido son extensas: las decoraciones artísticas (cercas, puertas), las partes del cuerpo, los equipos de plomería, los artículos para el hogar (sartenes) están hechos de hierro fundido y se utilizan en la industria automotriz.

Las aleaciones a base de cobre se denominan latones, ya que contienen entre un 5 y un 45 % de zinc como aditivos. El latón con un contenido de 5 a 20% de zinc se llama rojo (tompac), y con un contenido de 20 a 36% de Zn, amarillo (latón alfa).

Entre las aleaciones a base de plomo, hay aleaciones de dos componentes (aleaciones de plomo con estaño o antimonio) y aleaciones de cuatro componentes (aleaciones de plomo con cadmio, estaño y bismuto, aleaciones de plomo con estaño, antimonio y arsénico) y (típicamente para aleaciones de dos componentes). aleaciones de componentes) con diferentes contenidos de los mismos componentes reciben diferentes aleaciones. Entonces, una aleación que contiene 1/3 de plomo y 2/3 de estaño - tretnik (soldadura común) se usa para soldar tuberías y cables eléctricos, y anteriormente se usaba una aleación que contenía 10-15% de plomo y 85-90% de estaño - peltre. para moldear cubiertos.

Las aleaciones a base de aluminio son de dos componentes: Al-Si, Al-Mg, Al-Cu. Estas aleaciones son fáciles de obtener y procesar. Poseen conductividad eléctrica y térmica, no magnéticos, inofensivos en contacto con alimentos, a prueba de explosiones. Las aleaciones a base de aluminio han encontrado aplicación para la fabricación de pistones ligeros, se utilizan en la construcción de automóviles, automóviles y aeronaves, la industria alimentaria, como materiales arquitectónicos y de acabado, en la producción de conductos de cables tecnológicos y domésticos, y en el tendido de alta tensión. líneas eléctricas.

Ejemplos de resolución de problemas

EJEMPLO 1

EJEMPLO 2

Ejercicio	Bajo la acción de un exceso de HCl sobre una mezcla de Al y Fe de 11 g de peso, se liberaron 8,96 litros de gas. Determine las fracciones de masa de los metales en la mezcla.
Solución	Ambos metales entran en una reacción de interacción, como resultado de lo cual se libera hidrógeno: 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2 Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2 Encuentre el número total de moles de hidrógeno liberados: v(H 2) \u003d V (H 2) / V m v (H 2 ) \u003d 8.96 / 22.4 \u003d 0.4 mol Sea x mol la cantidad de sustancia Al, y Fe - y mol. Luego, basándonos en las ecuaciones de reacción, podemos escribir una expresión para el número total de moles de hidrógeno: 1.5x + y = 0.4 Expresamos la masa de metales en la mezcla: Entonces, la masa de la mezcla se expresará mediante la ecuación: 27x + 56y = 11 Tenemos un sistema de ecuaciones: 1.5x + y = 0.4 27x + 56y = 11 Vamos a resolverlo: (56-18) y \u003d 11 - 7.2 v(Fe) = 0,1 mol x = 0,2 moles v(Al) = 0,2 moles Entonces, la masa de metales en la mezcla: m(Al) = 27×0,2 = 5,4 g m(Fe) \u003d 56 × 0,1 \u003d 5,6 g Encuentre las fracciones de masa de los metales en la mezcla: ώ =m(Me)/m suma ×100% ώ(Fe) \u003d 5.6 / 11 × 100% \u003d 50.91% ώ(Al) = 100 - 50,91 = 49,09%
Respuesta	Fracciones de masa de metales en la mezcla: 50,91%, 49,09%