Pojam legura, njihova klasifikacija i svojstva. Da bi se uklonili tako veliki gubici u strojogradnji, dijelovi se premazuju lakovima, bojama, kemijski otpornim metalima i oksidnim filmovima.

Metalno stanje se objašnjava elektronskom strukturom. Metalni elementi, stupajući u kemijsku reakciju s elementima koji su nemetali, daju im svoje vanjske, takozvane valentne elektrone. To je posljedica činjenice da su u metalima vanjski elektroni labavo vezani za jezgru; osim toga, malo je elektrona na vanjskim ljuskama (samo 1-2), dok nemetali imaju mnogo elektrona (5-8).

Svi elementi koji se nalaze lijevo od galindijuma i talija su metali, a desno od arsena, antimona i bizmuta su nemetali.

U tehnologiji se nemetal shvaća kao tvar koja ima "metalni sjaj" i plastičnost - karakteristična svojstva.

Osim toga, svi metali imaju visoku električnu i toplinsku vodljivost.

Osobitost strukture metalnih tvari je u tome što su sve građene uglavnom od lakih atoma, kod kojih su vanjski elektroni slabo vezani za jezgru. To određuje posebnu prirodu međudjelovanja metalnih atoma i metalnih svojstava. Metali su dobri vodiči električne struje.

Od 106 poznatih kemijskih elemenata (do 1985.), 83 su metali.

Klasifikacija metala

Svaki se metal razlikuje po strukturi i svojstvima od drugog, međutim, prema nekim karakteristikama mogu se spojiti u skupine.

Ovu klasifikaciju razvio je ruski znanstvenik A.P. Gulyaev. a ne mora se poklapati s općeprihvaćenim.

Svi se metali mogu podijeliti u dvije velike skupine - željezni i obojeni metali.

Željezni metali najčešće imaju tamno sivu boju, veliku gustoću (osim zemnoalkalijskih metala), visoko talište i relativno veliku tvrdoću. Najtipičniji metal u ovoj skupini je željezo.

Obojeni metali najčešće imaju karakterističnu boju: crvenu, žutu i bijelu. Imaju visoku plastičnost, nisku tvrdoću i relativno nisko talište. Najtipičniji element ove skupine je bakar.

Željezni metali se pak mogu podijeliti na sljedeći način:

1. Željezni metali- željezo, kobalt, nikal (tzv. feromagneti) i mangan, koji je sličan po svojstvima. Co, Ni, Mu često se koriste kao dodaci legurama željeza, a također i kao osnova za odgovarajuće legure, slične po svojstvima visokolegiranim čelicima.

2. Vatrostalni metali, čije je talište veće od tališta željeza (tj. iznad 1539C). Koriste se kao dodaci legiranim čelicima, a također i kao baza za odgovarajuće legure. Tu spadaju: Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Tc (tehnecij), Hf (hafij), Ta (tantal), W, Re (renij).

3. Metali urana- aktinodi, koji se prvenstveno koriste u legurama za nuklearnu energiju. Tu spadaju: Ac (aktinij), Th (torij), U (uran), Np (neptunij), Pu (plutonij), Bk (berkelij), Cf (kalifornij), Md (mendelevij), No (nobelij) itd. .

4. Rijetki zemni metali(REM) - La(lantan), Ce(cerij), Nd(neodim), Sm(sanarijum), Eu(europij), Dy(disprozij), Lu(lutecij), Y(itrij), Sc(slandij), itd. .., grupirani pod nazivom lantanidi. Ovi metali imaju vrlo slična kemijska svojstva, ali prilično različita fizikalna svojstva (tip., itd.). Koriste se kao dodaci legurama drugih elemenata. U prirodnim uvjetima pojavljuju se zajedno i teško ih je odvojiti u pojedinačne elemente. Obično se koristi mješovita legura - 40-45% Ce (cerija) i 40-45% svih ostalih metala rijetke zemlje.

5. Zemnoalkalijski metali- u slobodnom metalnom stanju se ne koriste, osim u posebnim slučajevima, na primjer, rashladne tekućine u nuklearnim reaktorima. Li (litij), Na, K (kalij), Rb (rubidij), Cs (cezij), Fr (francij), Ca (kalcij), Sr (stroncij), Ba (barij), Ra (radij).

Obojeni metali se dijele na:

1. Laki metali - Be (berilij), Mg (magnezij), Al (aluminij), koji imaju malu gustoću.

2. Plemeniti metali - Ag (srebro), Pt (platina), Au (zlato), Pd (paladij), Os (osmij), Ir (iridij) itd. Cu je poluplemeniti metal. Vrlo su otporni na koroziju.

3. Metali niskog tališta - Zn (cink), Cd (kadmij), Hg (živa), Sn (kositar), Bi (bizmut), Sb (antimon), Pb (olovo), As (arsen), In (indij) ) i dr., te elementi s oslabljenim metalnim svojstvima - Ga (galij), Ge (germanij).

Upotreba metala počela je s bakrom, srebrom i zlatom. Budući da se u prirodi nalaze u čistom (nativnom) obliku.

Kasnije su počeli dobivati ​​metale iz ruda - Sn, Pb, Fe itd.

U tehnici su najraširenije legure željeza i ugljika: čelik (0,025-2,14% C) lijevano željezo (2,14-6,76% C); Razlog za široku upotrebu Fe-C legura je niz razloga: niska cijena, najbolja mehanička svojstva, mogućnost masovne proizvodnje i velika rasprostranjenost Fe ruda u prirodi.

Više od 90% proizvedenih metala je čelik.

Proizvodnja metala za 1980. godinu:

Željezo - 718 000 tisuća tona (u SSSR-u do 150 milijuna tona godišnje)

Mangan - > 10.000 tisuća tona

Aluminij - 17.000 tisuća tona

Bakar - 9400 tisuća tona

Cink - 6200 tisuća tona

Kositar - 5400 tisuća tona

Nikal - 760 tisuća tona

Magnezij - 370 tisuća tona

Zlato - > 1,2 tisuće tona

Cijena metala je faktor u mogućnosti i izvedivosti njegove upotrebe. Tablica prikazuje relativnu cijenu različitih metala (cijena željeza, točnije jednostavnog ugljičnog čelika, uzeta je kao jedinica).

Plemeniti metali:

Au, Ag, Pt i njihove legure.

Ime su dobili zbog visoke otpornosti na koroziju. Ovi metali su duktilni. Imaju visoku cijenu.

Koristi se u nakitu i stomatologiji. Čisto zlato se ne koristi zbog njegove mekoće. Za povećanje tvrdoće zlato se legira (dodaju se drugi elementi). Obično se koriste ternarne legure: Au - Ag - Cu.

Najčešće legure su probe 375, 583, 750 i 916 - to znači da u ovim legurama na 1000 g legure ima 375, 583, 750 i 916 g zlata, a ostalo je bakar, srebro čiji omjer mogu biti razni.

Legure 916 su najmekše, ali i najotpornije na koroziju. Kako se indeks uzorka smanjuje, otpornost na koroziju se smanjuje.

Najveću tvrdoću (a time i otpornost na habanje) imaju legure 583. uzorka, s omjerom Cu i Ag od oko 1:1.

Legure ovih uzoraka imaju boju zlata.

Indijski damast čelik

Krajem 4. stoljeća prije Krista, trupe Aleksandra Velikog su se prvi put susrele s izvanrednim indijskim čelikom marširajući kroz Mezopotamiju (Irak) i Afganistan do Indije.

"Čakra" - teški plosnati čelični prsten naoštren poput oštrice, zavrtan na dva prsta i bačen na neprijatelja. Okretala se strahovitom brzinom i sjekla glave Makedonaca kao glavice cvijeća.

Parametri mača:

duljina - 80-100 cm

širina na križištu - 5-6 cm

debljina - 4 mm

težina - 1,2-1,8 kg

Svojstva oštrice:

Visoka tvrdoća, čvrstoća i istovremeno visoka elastičnost i viskoznost. Oštrice slobodno režu nokte i istovremeno se lako savijaju u luk. Lagani šalovi od gaze lako su se rezali.

Pri ocjenjivanju kvalitete oružja od damasta važnu ulogu igra dizajn oštrice. U uzorku su važni oblik, veličina i boja osnovnog metala (pozadine).

Prema obliku, uzorak se dijeli na prugasti, strujasti, valoviti, mrežasti i koljenasti. Najcjenjeniji predmet bio je koljenasti damast čelik.

Oštrici od damasta testirana je i elastičnost: stavljana je na glavu, nakon čega su se oba kraja privlačila do ušiju i otpuštala. Nakon toga nije primijećena zaostala deformacija.

Pravi damast čelik dobivao se kovanjem lijevanog čelika s prirodnim šarama.

Zavarivanje damast čelika (lažni)- dobiva se kovanjem komada žice umotanih u uže s različitim udjelom ugljika, a time i različite tvrdoće. Nakon jetkanja pojavio se uzorak.

Također su kovali damast čelik iz paketa čeličnog lima - do 320 slojeva: ili: razbacani na različitim razinama dobivaju drugačiji uzorak.

Donski kozaci koristili su oružje iz cijelog svijeta - zarobili su ga u bitkama. Oružje su izrađivali uglavnom majstori s Kavkaza.

Baltički damast čelik:

Otkrio je to prof. Ivanov G.P., i admiral Makarov S.O. našao novu primjenu: pri ispitivanju oklopnih ploča

Ploča se lako probila s meke strane s niskim udjelom ugljika, a zatim je izumljen projektil za probijanje oklopa s mekim vrhom:

Zbog toga su stari majstori kovači ušivali mekanu traku na vrlo tvrdu oštricu za probijanje čeličnog oklopa.

Proizvodnja damastnog čelika povezana je s tradicijom i tajnama. Vrlo je teško međusobno zavariti trake i šipke različitih sastava i osigurati potrebna svojstva: fleksibilnost, tvrdoću, oštrinu oštrice. Potrebno je održavati temperaturu, brzinu kovanja, redoslijed spajanja traka, uklanjanje oksida i korištenje topitelja.

Japanski damast čelik

Japanski damask čelik bio je tvrđi i jači od damask čelika. To je zbog prisutnosti molibdena (Mo) u sastavu čelika. Mo je jedan od rijetkih elemenata čiji dodatak čeliku uzrokuje povećanje njegove žilavosti i tvrdoće u isto vrijeme. Svi ostali elementi, dok povećavaju čvrstoću i tvrdoću, povećavaju i krhkost.

Proizvodnja: topljeno željezo (s Mo) kovano je u šipke i kaljeno u zemlju 8-10 godina. Tijekom procesa korozije dolazi do izjedanja metala i ispadanja čestica obogaćenih štetnim nečistoćama. Praznine su nalikovale siru s rupama. Zatim su šipke mnogo puta naugljičene i kovane. Broj najtanjih slojeva dosegnuo je nekoliko desetaka tisuća.

Čelični materijali, strukture, dijelovi moraju imati visoku otpornost na koroziju. To je olakšano prisutnošću u sastavu čelika: bakra, Cr, Ni, posebno fosfora. (Primjer: konstrukcijski čelik s niskim udjelom ugljika otporan na vremenske uvjete - "corten" - ima plemenitu boju zbog površinskih oksida. Ali ovaj čelik ima povećanu krtost, posebno na niskim temperaturama).

Korozija je najopasniji neprijatelj čeličnih konstrukcija. Prema znanstvenicima, do danas je čovjek istopio najmanje 20 milijardi tona željeza i čelika, 14 milijardi tona ovog metala “pojela” je hrđa i rasulo se u biosferi...

Eiffelov toranj - 1889. - predviđao je da neće trajati više od 25 godina (Eiffel je smatrao 40 godina za trajnost). Toranj stoji u Parizu više od 100 godina, ali to je samo zato što je stalno prekriven debelim slojem boje. Za farbanje tornja potrebno je 52 tone boje. Njegov trošak dugo je premašio cijenu same strukture.

Postoji velik broj primjera čeličnih i željeznih konstrukcija koje s vremenom ne korodiraju: grede u crkvi Katav-Ivanovsk, ograde stubišta rijeke Fontanke u Lenjingradu, željezni stup u Delhiju (1500 godina). Površinski oksidi i visok sadržaj Cu i P, kao i prirodne legure, otporni su na koroziju.

Obojeni metali uključuju sve metale osim željeza i legura na njegovoj osnovi - čelika i lijevanog željeza, koji se nazivaju željezni. Legure na bazi obojenih metala koriste se uglavnom kao konstrukcijski materijali s posebnim svojstvima: otporni na koroziju, nosivi (s niskim koeficijentom trenja), otporni na toplinu i toplinu itd.

Ne postoji jedinstveni sustav označavanja obojenih metala i legura na njihovoj osnovi. U svim slučajevima usvojen je alfanumerički sustav. Slova označavaju pripadnost legura određenoj skupini, a brojevi u različitim skupinama materijala imaju različito značenje. U jednom slučaju označavaju stupanj čistoće metala (za čiste metale), u drugom - broj legirajućih elemenata, au trećem označavaju broj legure, koji prema državi. standard mora zadovoljiti određeni sastav ili svojstva.
Bakar i njegove legure
Tehnički bakar označava se slovom M, a zatim brojevima povezanim s količinom nečistoća (koje označavaju stupanj čistoće materijala). Bakar razreda M3 sadrži više nečistoća od M000. Slova na kraju oznake znače: k - katodno, b - bez kisika, p - deoksidirano. Visoka električna vodljivost bakra određuje njegovu primarnu upotrebu u elektrotehnici kao materijala vodiča. Bakar se dobro deformira, dobro zavari i lemi. Nedostatak mu je slaba obradivost.
Glavne legure na bazi bakra uključuju mjed i broncu. U legurama na bazi bakra usvojen je alfanumerički sustav koji karakterizira kemijski sastav legure. Legirni elementi označeni su ruskim slovom koje odgovara početnom slovu naziva elementa. Štoviše, često se ta slova ne podudaraju s oznakom istih legirajućih elemenata pri označavanju čelika. Aluminij - A; Silicij - K; Mangan - Mts; Bakar - M; Nikal - N; Titan -T; Fosfor - F; Krom -X; Berilij - B; Željezo - F; magnezij - Mg; Kositar - O; Olovo - C; Cink - C.
Postupak označavanja lijevanog i kovanog mesinga je različit.
Mjed je legura bakra i cinka (Zn od 5 do 45%). Mjed sa sadržajem 5 do 20% cinka naziva se crvena (tompak), sa sadržajem 20-36% Zn - žuta. U praksi se rijetko koriste mjedi s koncentracijom cinka većom od 45%. Obično se mesing dijeli na:
- dvokomponentna mjed ili jednostavna, koja se sastoji samo od bakra, cinka i, u malim količinama, nečistoća;
- višekomponentna mjed ili posebna - osim bakra i cinka, postoje dodatni legirajući elementi.
Deformabilni mjedi označeni su prema GOST 15527-70.
Klasa jednostavnog mesinga sastoji se od slova "L", koje označava vrstu legure - mesinga, i dvoznamenkastog broja koji karakterizira prosječni sadržaj bakra. Na primjer, stupanj L80 je mjed koja sadrži 80% Cu i 20% Zn. Svi dvokomponentni mesingi mogu se visoko obraditi pod pritiskom. Isporučuju se u obliku cijevi različitih oblika presjeka, limova, traka, traka, žice i šipki različitih profila. Proizvodi od mesinga s velikim unutarnjim naprezanjem (na primjer, hladno obrađeni) osjetljivi su na pucanje. Pri dužem skladištenju na zraku na njima se stvaraju uzdužne i poprečne pukotine. Da bi se to izbjeglo, prije dugotrajnog skladištenja potrebno je smanjiti unutarnje naprezanje provođenjem niskotemperaturnog žarenja na 200-300 C.
Kod višekomponentnih mesinga iza slova L napisan je niz slova koji označavaju koji legirajući elementi, osim cinka, ulaze u ovaj mesing. Zatim brojevi slijede kroz crtice, od kojih prva karakterizira prosječni sadržaj bakra kao postotak, a sljedeće - svaki od legirajućih elemenata u istom slijedu kao u slovnom dijelu marke. Redoslijed slova i brojki određen je sadržajem odgovarajućeg elementa: prvi ide element koji ima više, a zatim silazni. Sadržaj cinka određen je razlikom od 100%.
Mesing se uglavnom koristi kao materijal koji se može deformirati, otporan na koroziju. Od njih se izrađuju limovi, cijevi, šipke, trake i neki dijelovi: matice, vijci, čahure itd.
Mjed za lijevanje označena je prema GOST 1711-30. Na početku marke također upisuju slovo L (mjed), nakon čega upisuju slovo C što znači cink i broj koji označava njegov postotni udio. Kod legiranih mjedi dodatno su ispisana slova koja odgovaraju unesenim legirnim elementima, a brojevi iza njih označavaju sadržaj tih elemenata u postocima. Ostatak koji nedostaje do 100% odgovara sadržaju bakra. Mjed za lijevanje koristi se za izradu armatura i dijelova za brodogradnju, čahura, košuljica i ležajeva.
Bronca (legure bakra s raznim elementima, gdje cink nije glavni). Oni su, poput mjedi, podijeljeni na lijevane i kovane. Sve bronce su označene slovima Br, što je skraćenica za bronca.
U lijevanoj bronci iza Br pišu se slova i brojevi koji simbolično označavaju elemente unesene u leguru (prema tablici 1), a sljedeći brojevi označavaju sadržaj tih elemenata u postocima. Ostatak (do 100%) znači bakar. Ponekad u nekim markama lijevane bronce na kraju piše slovo "L", što znači ljevaonica.
Većina bronci ima dobra svojstva lijevanja. Koriste se za odljevke raznih oblika. Najčešće se koriste kao materijali otporni na koroziju i trenje: fitinzi, naplatci, čahure, zupčanici, sjedišta ventila, pužni kotači itd. Sve legure na bazi bakra imaju visoku otpornost na hladnoću.
Aluminij i legure na njegovoj osnovi
Aluminij se proizvodi u obliku svinja, ingota, žica itd. (primarni aluminij) prema GOST 11069-74 i u obliku deformabilnog poluproizvoda (limovi, profili, šipke itd.) prema GOST 4784-74. Prema stupnju onečišćenja oba aluminija dijelimo na aluminij posebne čistoće, visoke čistoće i tehničke čistoće. Primarni aluminij prema GOST 11069-74 označen je slovom A i brojem kojim se može odrediti sadržaj nečistoća u aluminiju. Aluminij se dobro deformira, ali ga je teško rezati. Motanjem možete napraviti foliju.

Legure na bazi aluminija dijele se na lijevane i kovane.
Legure za lijevanje na bazi aluminija označene su prema GOST 1583-93. Kvaliteta odražava glavni sastav legure. Većina razreda legura za lijevanje počinje slovom A, što označava aluminijsku leguru. Zatim se pišu slova i brojevi koji odražavaju sastav legure. U nekim slučajevima aluminijske legure su označene slovima AL (što znači legura lijevanog aluminija) i brojem koji označava broj legure. Slovo B na početku oznake označava da je legura visoke čvrstoće.
Upotreba aluminija i legura na njegovoj osnovi vrlo je raznolika. Tehnički aluminij koristi se uglavnom u elektrotehnici kao vodič električne struje, kao zamjena za bakar. Legure za lijevanje na bazi aluminija naširoko se koriste u rashladnoj i prehrambenoj industriji u proizvodnji dijelova složenog oblika (koristeći različite metode lijevanja), koji zahtijevaju povećanu otpornost na koroziju u kombinaciji s niskom gustoćom, na primjer, neki klipovi kompresora, poluge i drugi dijelovi.
Kovane legure na bazi aluminija također se široko koriste u prehrambenoj i rashladnoj tehnici za izradu raznih dijelova obradom pod tlakom, koji također podliježu povećanim zahtjevima otpornosti na koroziju i gustoće: razne posude, zakovice itd. Važna prednost svih legura na bazi aluminija je njihova visoka otpornost na hladnoću.
Titan i legure na njegovoj osnovi
Titan i legure na njegovoj osnovi označeni su u skladu s GOST 19807-74 pomoću alfanumeričkog sustava. Međutim, u označavanju nema uzorka. Jedina posebnost je prisutnost u svim markama slova T, što ukazuje na njihovu pripadnost titanu. Brojevi u marki označavaju uvjetni broj legure.
Tehnički titan ima oznaku: VT1-00; VT1-0. Sve ostale kvalitete pripadaju legurama na bazi titana (VT16, AT4, OT4, PT21 itd.). Glavna prednost titana i njegovih legura je dobra kombinacija svojstava: relativno niske gustoće, visoke mehaničke čvrstoće i vrlo visoke otpornosti na koroziju (u mnogim agresivnim okruženjima). Glavni nedostatak je visoka cijena i nestašica. Ovi nedostaci sprječavaju njihovu upotrebu u prehrambenoj i rashladnoj opremi.

Legure titana koriste se u raketnoj i zrakoplovnoj tehnici, kemijskom inženjerstvu, brodogradnji i prometnom strojarstvu. Mogu se koristiti na povišenim temperaturama do 500-550 stupnjeva. Proizvodi od legura titana izrađuju se obradom pod tlakom, ali mogu biti izrađeni i lijevanjem. Sastav legura za lijevanje obično odgovara sastavu legura za preradu. Na kraju oznake legure za lijevanje stoji slovo L.
Magnezij i legure na njegovoj osnovi
Tehnički magnezij se zbog svojih nezadovoljavajućih svojstava ne koristi kao konstrukcijski materijal. Legure na bazi magnezija u skladu s državnim propisima. Standard je podijeljen na lijevanje i deformabilno.
Lijevane legure magnezija, u skladu s GOST 2856-79, označene su slovima ML i brojem koji označava konvencionalni broj legure. Ponekad se nakon broja pišu mala slova: pch - povećana čistoća; opće je namjene. Deformabilne legure magnezija označene su u skladu s GOST 14957-76 slovima MA i brojem koji označava konvencionalni broj legure. Ponekad iza broja mogu stajati mala slova pch, što znači povećanu čistoću.

Legure na bazi magnezija, kao i legure na bazi aluminija, imaju dobru kombinaciju svojstava: nisku gustoću, povećanu otpornost na koroziju, relativno visoku čvrstoću (osobito specifičnu čvrstoću) uz dobra tehnološka svojstva. Stoga se od legura magnezija izrađuju dijelovi i jednostavnih i složenih oblika koji zahtijevaju povećanu otpornost na koroziju: vratovi, spremnici za benzin, armature, kućišta pumpi, bubnjevi kočionih kotača, rešetke, upravljači i mnogi drugi proizvodi.
Kositar, olovo i njihove legure
Olovo se u svom čistom obliku praktički ne koristi u prehrambenoj i rashladnoj opremi. Kositar se koristi u prehrambenoj industriji kao premazi za posude za hranu (na primjer, kositrene limene ploče). Kositar je označen u skladu s GOST 860-75. Postoje marke O1pch; O1; O2; O3; O4. Slovo O označava kositar, a brojevi predstavljaju konvencionalni broj. Kako se broj povećava, povećava se i količina nečistoća. Slova pch na kraju marke znače povećanu čistoću. U prehrambenoj industriji za pokositrenje limenih ploča najčešće se koristi kositar razreda O1 i O2.
Legure na bazi kositra i olova, ovisno o namjeni, dijele se u dvije velike skupine: babiti i lemovi.
Babiti su složene legure na bazi kositra i olova, koje dodatno sadrže antimon, bakar i druge aditive. Označeni su prema GOST 1320-74 slovom B, što znači babbitt, i brojem koji pokazuje sadržaj kositra kao postotak. Ponekad, uz slovo B, može postojati još jedno slovo koje označava posebne aditive. Na primjer, slovo H označava dodatak nikla (nikl babbitt), slovo C - olovni babbitt itd. Treba imati na umu da marka babbitta ne može odrediti njegov puni kemijski sastav. U nekim slučajevima sadržaj kositra nije niti naznačen, npr. kod marke BN, iako ga ima oko 10%. Postoje i babiti bez kositra (na primjer, olovo-kalcij), koji su označeni prema GOST 1209-78 i nisu proučavani u ovom radu.

Babiti su najbolji antifrikcijski materijal i uglavnom se koriste u kliznim ležajevima.
Lemovi, u skladu s GOST 19248-73, podijeljeni su u skupine prema mnogim karakteristikama: prema načinu taljenja, prema temperaturi taljenja, prema glavnoj komponenti itd. Prema temperaturi taljenja dijele se na 5 grupa:

1. Posebno nisko talište (talište tmelt ≤ 145 °C);

2. Nisko talište (talište tmelt > 145 °C ≤ 450 °C);

3. Srednje talište (talište tmelt > 450 °C ≤ 1100 °C);

4. Visoko talište (talište tmelt > 1100 °C ≤ 1850 °C);

5. Vatrostalni (talište tmelt > 1850 °C).

Prve dvije skupine koriste se za niskotemperaturno (meko) lemljenje, ostale - za visokotemperaturno (tvrdo) lemljenje. Prema glavnoj komponenti lemovi se dijele na: galijeve, bizmutove, kositreno-olovne, kositrene, kadmijeve, olovne, cinkove, aluminijske, germanijske, magnezijeve, srebrne, bakreno-cinkove, bakrene, kobaltove, nikalne, manganove, zlatne, paladijeve , platina, titan, željezo, cirkonij, niobij, molibden, vanadij.

Pojam legura, njihova klasifikacija i svojstva.

U tehnici se svi metalni materijali nazivaju metalima. Tu spadaju jednostavni metali i složeni metali – legure.

Jednostavni metali sastoje se od jednog glavnog elementa i male količine nečistoća drugih elemenata. Na primjer, tehnički čisti bakar sadrži od 0,1 do 1% nečistoća olova, bizmuta, antimona, željeza i drugih elemenata.

legure- to su složeni metali, koji predstavljaju kombinaciju nekog jednostavnog metala (baze legura) s drugim metalima ili nemetalima. Na primjer, mjed je legura bakra i cinka. Ovdje je baza legure bakar.

Kemijski element koji je dio metala ili legure naziva se komponenta. Uz glavnu komponentu koja prevladava u leguri, postoje i legirne komponente koje se uvode u leguru radi dobivanja potrebnih svojstava. Stoga mu se za poboljšanje mehaničkih svojstava i otpornosti na koroziju dodaju mesing, aluminij, silicij, željezo, mangan, kositar, olovo i druge legure.

Prema broju komponenata legure se dijele na dvokomponentne (dvokomponentne), trokomponentne (ternarne) itd. Osim glavnih i legirajućih sastojaka, legura sadrži primjese drugih elemenata.

Većina legura se proizvodi taljenjem komponenti u tekućem stanju. Ostale metode pripreme legura: sinterovanje, elektroliza, sublimacija. U tom slučaju, tvari se nazivaju pseudolegure.

Sposobnost metala da se međusobno otapaju stvara dobre uvjete za proizvodnju velikog broja legura koje imaju najrazličitije kombinacije korisnih svojstava koje jednostavni metali nemaju.

Legure su superiornije u odnosu na jednostavne metale u čvrstoći, tvrdoći, obradivosti itd. Zato se u tehnici koriste mnogo šire od jednostavnih metala. Na primjer, željezo je mekani metal koji se gotovo nikada ne koristi u svom čistom obliku. No, u tehnologiji se najviše koriste legure željeza i ugljika - čelik i lijevano željezo.

Na sadašnjem stupnju tehnološkog razvoja, uz povećanje broja legura i usložnjavanje njihovog sastava, veliku važnost dobivaju metali posebne čistoće. Sadržaj glavne komponente u takvim metalima kreće se od 99,999 do 99,999999999%
i više. Metali posebne čistoće potrebni su u raketnoj znanosti, nuklearnoj elektrani, elektronici i drugim novim granama tehnike.

Ovisno o prirodi interakcije komponenata, razlikuju se legure:

1) mehaničke smjese;

2) kemijski spojevi;

3) čvrste otopine.

1) Mehanička smjesa dvije komponente nastaju kada se u čvrstom stanju ne otapaju jedna u drugoj i ne stupaju u kemijsku interakciju. Legure su mehaničke smjese (na primjer, olovo - antimon, kositar - cink) heterogene su strukture i predstavljaju mješavinu kristala ovih komponenti. U tom slučaju kristali svake komponente u leguri u potpunosti zadržavaju svoja individualna svojstva. Zato se svojstva takvih legura (npr. električni otpor, tvrdoća itd.) određuju kao aritmetički prosjek svojstava obiju komponenti.

2) Čvrste otopine karakterizirana stvaranjem zajedničke prostorne kristalne rešetke atoma glavnog metala otapala i atoma topljivog elementa.
Struktura takvih legura sastoji se od homogenih kristalnih zrna, poput čistog metala. Postoje supstitucijske čvrste otopine i intersticijske čvrste otopine.

Takve legure uključuju mjed, bakar-nikal, željezo-krom itd.

Legure – krute otopine su najčešće. Njihova svojstva razlikuju se od svojstava sastavnih komponenti. Na primjer, tvrdoća i električni otpor krutih otopina puno su veći od onih čistih komponenti. Zbog svoje visoke duktilnosti, dobro su podložni kovanju i drugim vrstama oblikovanja. Svojstva lijevanja i obradivost čvrstih otopina su niske.

3) Kemijski spojevi, kao i čvrste otopine, su homogene legure. Kada se skrućuju, nastaje potpuno nova kristalna rešetka, drugačija od rešetki komponenti koje čine leguru. Stoga su svojstva kemijskog spoja neovisna i ne ovise o svojstvima komponenti. Kemijski spojevi nastaju u strogo određenom kvantitativnom omjeru spojenih komponenti. Sastav legure kemijskog spoja izražava se njegovom kemijskom formulom. Ove legure obično imaju visoku električnu otpornost, visoku tvrdoću i nisku duktilnost. Tako je kemijski spoj željeza i ugljika – cementit (Fe 3 C) 10 puta tvrđi od čistog željeza.

Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja jednostavno je. Koristite obrazac u nastavku

Studenti, diplomanti, mladi znanstvenici koji koriste bazu znanja u svom studiju i radu bit će vam vrlo zahvalni.

Objavljeno na http://www.allbest.ru/

Objavljeno na http://www.allbest.ru/

Općinska obrazovna ustanova Srednja škola u Gorodishcheu br. 2

Esej iz kemije na tu temu

Posao završen

učenica srednje škole br.2

Yablochkina Ekaterina

Nagodba 2011

• Uvod
• Legura
• Klasifikacija legura
• Svojstva legura
• Fizikalna svojstva legura
• Priprema legura
• ELEMENTI KEMIJSKI E
• Zlatne legure
• Zaključak
• Korištena literatura i stranice
• Uvod
• Drevni metalski obrtnici nisu ostavili opise tehnika obrade i sastava legura od kojih su se izrađivali razni predmeti. Takva se literatura javlja tek u srednjem vijeku, ali u njoj nazivi legura i terminologija nisu uvijek dešifrirani, pa su izvor informacija isključivo same stvari. Brojni su radovi posvećeni rezultatima istraživanja antičkih predmeta. Iz njih doznajemo da arheolozi prvu pojavu bakrenih proizvoda datiraju u 7. tisućljeće pr. Bili su to kovani predmeti od samorodnog bakra. Tada se javlja metalurški bakar i legure bakra s drugim metalima. Nekoliko tisućljeća izrađivani su razni predmeti uglavnom od bakra i njegovih legura: alati, oružje, nakit i ogledala, posuđe, novčići. Sastav drevnih legura vrlo je raznolik, u literaturi se konvencionalno nazivaju broncom. Najranije uključuju arsensku i kositrenu broncu. Osim kositra i arsena, stare legure često sadrže olovo, cink, antimon, željezo i druge elemente u obliku mikronečistoća koje su ušle u metal s rudom. Sastav legure odabran je vrlo racionalno ovisno o funkcionalnoj namjeni predmeta i korištenoj tehnici izrade. Tako je za lijevanje umjetničkih proizvoda odabrana receptura ternarne legure bakar-kositar-olovo koja se koristila u staroj Grčkoj, Rimskom Carstvu, Bliskom i Srednjem Istoku i Indiji; U Kini je bronca bila jedna od najčešćih legura. Lijevani predmeti izrađeni od takve bronce s vremenom razvijaju lijepu patinu, koja se u nekim slučajevima očuva na arheološkim predmetima.

Legura

Legure, makroskopski homogeni sustavi koji se sastoje od dva ili više metala (rjeđe metala i nemetala) s karakterističnim metalnim svojstvima. U širem smislu, legure su svi homogeni sustavi dobiveni taljenjem metala, nemetala, anorganskih spojeva itd. Mnoge legure (primjerice: bronca, čelik, lijevano željezo) bile su poznate u antičko doba i već tada su imale široku praktičnu primjenu. Tehnička važnost metalnih legura objašnjava se činjenicom da su mnoga njihova svojstva (čvrstoća, tvrdoća, električni otpor) mnogo veća od svojstava čistih metala koji ih čine.

Legure se nazivaju prema nazivu elementa koji se u njima nalazi u najvećoj količini (glavni element, baza), na primjer: legura željeza, legura aluminija. Elementi koji se unose u leguru radi poboljšanja njezinih svojstava nazivaju se legiranjem, a sam proces naziva se legiranjem.

Legiranje je postupak unošenja dodatnih elemenata u talinu koji poboljšavaju mehanička, fizikalna i kemijska svojstva osnovnog materijala. Legiranje je opći pojam niza tehnoloških postupaka koji se provode u različitim fazama dobivanja metalnog materijala s ciljem poboljšanja kakvoće metalurških proizvoda.

Klasifikacija legura

Prema prirodi osnovnog metala razlikuju se legure željeza (baza - željezo (Fe), legure obojenih metala (baza - obojeni metali), legure rijetkih metala, legure radioaktivnih metala.

b Prema broju sastavnih dijelova legure se dijele na dvostruke, trostruke itd.;

b po strukturi - na homogene (homogene) i heterogene (smjese), koje se sastoje od nekoliko;

b prema karakterističnim svojstvima - vatrostalni, nisko taljivi, visoke čvrstoće, otporni na toplinu, tvrdi, protiv trenja, otporni na koroziju;

b legure s posebnim svojstvima i dr.

b Prema proizvodnoj tehnologiji razlikuju se ljevaonice (za izradu dijelova lijevanjem) i deformabilne (podvrgnute kovanju, štancanju, valjanju, prešanju i drugim vrstama obrade pod pritiskom).

Svojstva legura

Svojstva legura ovise ne samo o sastavu, već i o metodama njihove toplinske i mehaničke obrade: kaljenju, kovanju itd. Sve do kraja 19. stoljeća traganje za novim praktično korisnim legurama odvijalo se pokusnim i greška. Tek na prijelazu iz XIX-XX stoljeća. Kao rezultat temeljnih otkrića u području fizikalne kemije, nastala je doktrina o pravilnosti između svojstava metala i svojstava legura nastalih od njih, o utjecaju mehaničkih, toplinskih i drugih utjecaja na njih.

U metalurgiji se razlikuju tri vrste legura:

b čvrsta otopina (ako se atomi koji čine leguru elemenata malo razlikuju u strukturi i veličini, mogu tvoriti zajedničku kristalnu rešetku);

b mehanička smjesa (ako svaki element legure kristalizira samostalno);

b kemijski spoj (ako elementi legure međusobno kemijski tvore novu tvar).

Fizikalna svojstva legura

Mehanička svojstva metala i legura

Glavna mehanička svojstva uključuju čvrstoću, žilavost, duktilnost, tvrdoću, izdržljivost, puzanje, otpornost na habanje. To su glavne karakteristike metala ili legure.

Fizikalna svojstva metala i legura

Fizička svojstva metala i legura određena su njihovom specifičnom težinom, koeficijenti linearnog i volumetrijskog širenja, električna vodljivost, toplinska vodljivost, talište itd.

Kemijska otpornost metala i legura

Kemijska otpornost metala i legura određena je njihovom sposobnošću da se odupru kemijskim učincima različitih agresivnih okruženja. Ova svojstva su od velike važnosti za strojarstvo i moraju se uzeti u obzir pri projektiranju strojeva i dijelova. Tipičan primjer kemijskog utjecaja okoline je korozija (oksidacija metala).

Razaranje metala od korozije uzrokuje ogromne štete u industriji, izražene u godišnjem gubitku milijuna tona metala.

Da bi se uklonili tako veliki gubici u strojogradnji, dijelovi se premazuju lakovima, bojama, kemijski otpornim metalima i oksidnim filmovima.

U nekim slučajevima koriste se različite legure visoke kemijske otpornosti, na primjer nehrđajuće lijevano željezo, nehrđajući čelik i niz kemijski otpornih legura na bazi bakra i nikla. Titan počinje nalaziti široku primjenu.

Tehnološka svojstva metala

Tehnološka svojstva metala i legura karakterizirana su njihovim načinom Lako podložna različitim metodama tople i hladne obrade (lako se tali i puni u kalupe, kuje, vari, obrađuje alatima za rezanje itd.). S tim u vezi dijele se na ljevaonice

Svojstva lijevanja metala i legura

Svojstva lijevanja metala i legura određena su fluidnošću, skupljanjem i sklonošću segregaciji. Fluidnost - sposobnost legure da ispuni kalup za lijevanje. Skupljanje znači smanjenje volumena i veličine metala za lijevanje tijekom skrućivanja i kasnijeg hlađenja. Likvacija je proces stvaranja heterogenosti u kemijskom sastavu legure u različitim dijelovima odljevka tijekom njegovog skrućivanja.

Savitljivost metala

Savitljivost metala - sposobnost deformiranja uz najmanji otpor otpornost i pod utjecajem vanjskih sila poprima željeni oblik bez narušavanja njegove cjelovitosti. Metali mogu biti savitljivi i kada su hladni i kada su zagrijani. Čelik ima dobru savitljivost kada se zagrije. Jednofazni mjed i legure aluminija imaju dobru duktilnost na hladnom. Broncu karakterizira smanjena savitljivost. Lijevano željezo nema praktički nikakvu savitljivost.

Zavarljivost metala

Zavarljivost metala - sposobnost stvaranja jakih veza između metalnih dijelova pomoću metoda zavarivanja. Čelik s niskim udjelom ugljika dobro zavaruje, mnogo lošije legure od lijevanog željeza, bakra i aluminija.

Priprema legura

Razmotrimo proces proizvodnje legura na primjeru lijevanog željeza i čelika.

Proizvodnja lijevanog željeza i čelika. Tehnološki proces proizvodnje željeznih metala uključuje taljenje lijevanog željeza iz željezne rude i njegovu naknadnu preradu u čelik.

Glavni način proizvodnje lijevanog željeza je visoka peć. Proces u visokoj peći sastoji se od tri faze: redukcija željeza iz oksida sadržanih u rudi, pougljičenje željeza i stvaranje troske. Sirovine su željezne rude, goriva i topilice.

Prije taljenja željezne rude obično se podvrgavaju prethodnoj pripremi: drobljenju, obogaćivanju i aglomeraciji. Drobljena ruda često se obogaćuje magnetskom separacijom. Da biste uklonili čestice pijeska i gline, operite vodom. Aglomeracija sitnih i prašinastih ruda provodi se aglomeracijom - sinteriranjem na rešetkama strojeva za sinteriranje ili valjanjem u granulatoru, nakon čega slijedi sušenje i prženje. Glavno gorivo pri taljenju lijevanog željeza je koks, koji je izvor topline i izravno sudjeluje u redukciji i karburizaciji željeza. Talitelji (vapnenci, dolomiti ili pješčenjaci) koriste se za smanjenje tališta jalovine i njeno vezivanje s pepelom goriva u trosku.

Visoka peć je okomito okno visine do 35 m ili više sa zidovima od vatrostalne opeke zatvoreno u čelično kućište. Pripremljene sirovine ubacuju se u peć sloj po sloj odozgo. Kao rezultat izgaranja koksa, zbog kisika u zraku koji se upumpava u donji dio ložišta, nastaje ugljični monoksid koji reducira željezo iz rude i može s njim u interakciji nastati Fe3C karbid - cementit.

Istovremeno s redukcijom željeza smanjuju se silicij, fosfor, mangan i druge nečistoće.

Lijevano željezo i troska, rastaljeni na temperaturi od 1380-1420 °C, ispuštaju se kroz slavine. Lijevano željezo se izlijeva u kalupe, a troska se reciklira. U visokim pećima tali se sirovo željezo za preradu u čelik, lijevano željezo se koristi za proizvodnju raznih proizvoda od lijevanog željeza, a specijalni ljevovi (ferosilicij, feromangan) koriste se u proizvodnji čelika kao deoksidansi ili dodaci legiranju.

Čelik se proizvodi od sirovog željeza oksidacijom otvorenim ognjištem, konvertorskim i električnim metodama taljenja. Glavna metoda proizvodnje čelika u SSSR-u i drugim zemljama svijeta je metoda otvorenog ognjišta, ali posljednjih godina postala je raširena metoda pretvarača kisika, koja ima značajne tehničke i ekonomske prednosti.

Metodom otvorenog ložišta čelik se proizvodi u otvorenim pećima, u čijem se talioniku izgara plin ili loživo ulje, au posebnim komorama - regeneratorima - zrak i plinovito gorivo koji ulaze u peć pripremaju se pomoću akumulirane topline. produkata izgaranja otpada. Naknada uključuje sirovo željezo i metalni otpad - otpad ili tekuće željezo, otpad i željeznu rudu. Proces proizvodnje čelika sastoji se od taljenja šarže pri čemu nastaje velika količina željeznog oksida, oksidacije ugljika i drugih nečistoća željeznim oksidom i dezoksidacije - redukcije željeza iz oksida dodatkom ferosilicija, feromangana ili aluminija. .

Kemijski elementi

Mnogi metali, poput magnezija, proizvode se u visokoj čistoći tako da se sastav legura izrađenih od njih može točno znati. Broj metalnih legura koje se danas koriste vrlo je velik i stalno raste. Obično se dijele u dvije velike kategorije: legure na bazi željeza i legure obojenih metala. Dolje su navedene najvažnije legure od industrijskog značaja i naznačena su njihova glavna područja primjene.

Željezo. Legure željeza i ugljika koje sadrže do 2% nazivaju se čelici. Legirani čelici također sadrže druge elemente - krom, vanadij, nikal. Proizvodi se mnogo više čelika nego bilo kojih drugih metala i legura, a teško bi bilo nabrojati sve njihove moguće namjene. Čelik s niskim udjelom ugljika (manje od 0,25% ugljika) koristi se u velikim količinama kao konstrukcijski materijal, dok se čelik s višim udjelom ugljika (više od 0,55%) koristi za izradu alata za rezanje malih brzina kao što su žileti i svrdla. Legirani čelici koriste se u strojogradnji svih vrsta iu proizvodnji brzoreznih alata.

Lijevano željezo. Lijevano željezo je legura željeza sa 2-4% ugljika. Silicij je također važna komponenta lijevanog željeza. Veliki izbor vrlo korisnih proizvoda može se izliti od lijevanog željeza, kao što su poklopci šahtova, priključci cjevovoda i blokovi cilindara motora. Pravilno izvedenim odljevcima postižu se dobra mehanička svojstva materijala.

Legure na bazi bakra. To su uglavnom mesingani, t.j. bakrene legure koje sadrže od 5 do 45% cinka. Mjed koja sadrži 5 do 20% cinka naziva se crvena (tompak), a mjed koja sadrži 20-36% Zn naziva se žuta (alfa mjed). Mjed se koristi u proizvodnji raznih malih dijelova gdje se zahtijeva dobra obradivost i sposobnost oblikovanja. Slitine bakra s kositrom, silicijem, aluminijem ili berilijem nazivaju se bronce. Na primjer, legura bakra i silicija naziva se silicijska bronca. Fosforna bronca (bakar s 5% kositra i fosfora u tragovima) ima veliku čvrstoću i koristi se za izradu opruga i membrana.

Legure olova. Konvencionalni lem (tercijarni) legura je približno jednog dijela olova i dva dijela kositra. Široko se koristi za spajanje (lemljenje) cjevovoda i električnih žica. Legure antimona i olova koriste se za izradu omotača telefonskih kabela i baterijskih ploča. Kositar, od kojeg se prethodno lijevao pribor za jelo (vilice, noževi, tanjuri), sadrži 85-90% kositra (ostatak je olovo). Legure na bazi olova, koje se nazivaju babiti, obično sadrže kositar, antimon i arsen.

Lake legure. Moderna industrija treba lake legure visoke čvrstoće s dobrim mehaničkim svojstvima pri visokim temperaturama. Glavni metali lakih legura su aluminij, magnezij, titan i berilij. Međutim, legure na bazi aluminija i magnezija ne mogu se koristiti na visokim temperaturama iu agresivnom okruženju.

Aluminijske legure. To uključuje legure za lijevanje (Al - Si), legure za tlačni lijev (Al - Mg) i samostvrdnjavajuće legure visoke čvrstoće (Al - Cu). Aluminijske legure su ekonomične, lako dostupne, čvrste na niskim temperaturama i lake za obradu (lako se kuju, štancaju, pogodne su za duboko izvlačenje, izvlačenje, lijevanje, dobro se zavaruju i obrađuju na strojevima za rezanje metala). Nažalost, mehanička svojstva svih aluminijskih legura počinju se osjetno pogoršavati na temperaturama iznad približno 175° C. Međutim, zbog stvaranja zaštitnog oksidnog filma, one pokazuju dobru otpornost na koroziju u većini uobičajenih agresivnih okruženja. Ove legure dobro provode struju i toplinu, visoko su reflektirajuće, nemagnetske, bezopasne u dodiru s hranom (budući da su produkti korozije bezbojni, bez okusa i neotrovni), otporne na eksploziju (budući da ne proizvode iskre) i apsorbiraju udarce dobro opterećuje. Zahvaljujući ovoj kombinaciji svojstava, aluminijske legure služe kao dobri materijali za lagane klipove, koriste se u konstrukciji kočija, automobila i zrakoplova, u prehrambenoj industriji, kao arhitektonski i završni materijali, u proizvodnji rasvjetnih reflektora, tehnoloških i kućanskih kabela. kanalima, te pri polaganju visokonaponskih vodova. Primjesa željeza, koje se teško riješiti, povećava čvrstoću aluminija na visokim temperaturama, ali smanjuje otpornost na koroziju i duktilnost na sobnoj temperaturi. Kobalt, krom i mangan slabe učinak željeza na krhkost i povećavaju otpornost na koroziju. Kada se aluminiju doda litij, modul elastičnosti i čvrstoća se povećavaju, čineći leguru vrlo privlačnom za zrakoplovnu industriju. Nažalost, unatoč izvrsnom omjeru čvrstoće i težine (specifična čvrstoća), aluminij-litijeve legure imaju nisku duktilnost.

Magnezijeve legure. Magnezijeve legure su lagane, karakterizirane visokom specifičnom čvrstoćom, kao i dobrim svojstvima lijevanja i izvrsnim svojstvima rezanja. Stoga se od njih izrađuju dijelovi raketnih i zrakoplovnih motora, kućišta karoserija automobila, kotača, spremnika plina, prijenosnih stolova itd. Neke legure magnezija, koje imaju visok viskozni koeficijent prigušenja, koriste se za izradu pokretnih dijelova strojeva i konstrukcijskih elemenata koji rade u uvjetima neželjenih vibracija. Magnezijeve legure su prilično mekane, imaju slabu otpornost na habanje i nisu jako duktilne. Lako se oblikuju na povišenim temperaturama, pogodni su za elektrolučno, plinsko i otporno zavarivanje, a mogu se spajati i lemljenjem (lemljenjem), vijcima, zakovicama i ljepilom. Takve legure nisu posebno otporne na koroziju prema većini kiselina, slatkoj i slanoj vodi, ali su postojane na zraku. Obično se štite od korozije površinskim premazom - kromiranjem, obradom dikromatom, eloksiranjem. Magnezijevim legurama također se može dati sjajna površina ili obložiti bakrom, niklom i kromom nakon uranjanja u rastaljeni cink. Anodiziranje magnezijevih legura povećava njihovu površinsku tvrdoću i otpornost na habanje. Magnezij je kemijski aktivan metal, pa je potrebno poduzeti mjere za sprječavanje paljenja strugotine i zavarenih dijelova od magnezijevih legura.

Legure titana. Legure titana superiornije su i od legura aluminija i magnezija u pogledu vlačne čvrstoće i modula elastičnosti. Njihova gustoća je veća od gustoće svih ostalih lakih legura, ali su po specifičnoj čvrstoći odmah iza berilija. Uz prilično nizak udio ugljika, kisika i dušika, prilično su plastični. Električna vodljivost i toplinska vodljivost legura titana su niske, otporne su na habanje i habanje, a njihova čvrstoća na zamor mnogo je veća nego kod legura magnezija. Granica puzanja nekih legura titana pri umjerenim naprezanjima (oko 90 MPa) ostaje zadovoljavajuća do oko 600 °C, što je znatno više od temperature dopuštene i za aluminijske i za magnezijeve legure. Legure titana prilično su otporne na djelovanje hidroksida, otopina soli, dušične i nekih drugih aktivnih kiselina, ali nisu vrlo otporne na djelovanje halogenovodične, sumporne i ortofosforne kiseline. Legure titana kuju se do temperatura od oko 1150° C. Omogućuju elektrolučno zavarivanje u atmosferi inertnog plina (argon ili helij), točkasto i valjkasto (šavno) zavarivanje. Nisu baš podložni rezanju (hvatanje alata za rezanje). Taljenje titanovih legura mora se obavljati u vakuumu ili kontroliranoj atmosferi kako bi se izbjegla kontaminacija kisikom ili dušikom koji uzrokuju krtost. Legure titana koriste se u zrakoplovnoj i svemirskoj industriji za izradu dijelova koji rade na povišenim temperaturama (150-430° C), kao iu nekim kemijskim aparatima posebne namjene. Laki oklop za kokpit borbenih zrakoplova izrađen je od legura titan-vanadija. Legura titan-aluminij-vanadij primarna je legura titana za mlazne motore i konstrukcije zrakoplova. U tablici Tablica 3 prikazuje karakteristike specijalnih legura, a tablica. Slika 4 prikazuje glavne elemente dodane aluminiju, magneziju i titanu, pokazujući rezultirajuća svojstva.

Legure berilija. Duktilna legura berilija može se proizvesti, na primjer, ugradnjom krhkih zrnaca berilija u mekanu duktilnu matricu kao što je srebro. Legura ovog sastava je hladnim valjanjem dovedena do debljine od 17% izvorne. Berilij premašuje sve poznate metale specifičnom čvrstoćom. U kombinaciji s njegovom niskom gustoćom, to čini berilij pogodnim za sustave za navođenje projektila. Modul elastičnosti berilija veći je od modula čelika, a berilijeve bronce koriste se za izradu opruga i električnih kontakata. Čisti berilij koristi se kao moderator neutrona i reflektor u nuklearnim reaktorima. Zbog stvaranja zaštitnih oksidnih slojeva postojan je na zraku pri visokim temperaturama. Glavna poteškoća s berilijem je njegova toksičnost. Može uzrokovati ozbiljne respiratorne probleme i dermatitis.

Zlatne legure

Zlato je plemeniti metal žute boje, mekan i prilično težak. Zlato se nalazi iu zemljinoj kori iu vodi, a iako je njegov sadržaj u zemlji dosta nizak (3 μg/kg), postoje vrlo brojna područja koja su visoko obogaćena ovim metalom. Takva područja, koja su primarna ležišta zlata, nazivaju se placeri.

Od fizikalnih i kemijskih svojstava zlata treba prije svega istaknuti njegovu iznimno visoku toplinsku vodljivost i mali električni otpor. U normalnim uvjetima ne stupa u interakciju s većinom kiselina i ne stvara okside, ne oksidira na zraku i otporan je na vlagu, lužine i soli, zbog čega je svrstan u plemenite metale. Zlato je vrlo podatno i rastegljivo. Od komada zlata teškog jedan gram možete razvući žicu dugu tri i pol kilometra ili napraviti zlatnu foliju 500 puta tanju od ljudske vlasi. Zlato je vrlo težak metal, što je veliki plus u njegovom iskopavanju. Njegova gustoća je visoka - 19,3 g/cm3, tvrdoća po Brinellu - 20. Zlato je također najinertniji metal, ali kada je sposobnost aqua regia (mješavine klorovodične i dušične kiseline u omjeru 3/1) da otapa zlato bila smanjena. otkrivena, poljuljano je povjerenje u njegovu inertnost. Metal se tali na vrlo visokoj temperaturi - 1063°C. Otapa se u vrućoj selenskoj kiselini. Ova fizikalna i kemijska svojstva zlata naširoko se koriste za njegovu proizvodnju.

Zlato se najčešće vadi ispiranjem, što se temelji na njegovoj visokoj gustoći (ostali metali gustoće manje od zlata ispiraju se u struji vode). Ali prirodno zlato je rijetko čisto; sadrži srebro, bakar i mnoge druge elemente, pa nakon pranja sve zlato prolazi dubinsko čišćenje - rafinaciju. U Rusiji se čistoća zlata mjeri njegovom finoćom.

Postoje legure zlata koje su danas vrlo popularne.

Ružičasto zlato

Ružičasto zlato je legura čistog zlata i bakra; legura za nakit neobično nježne nijanse.

Nakit od ružičaste legure postaje sve popularniji, prstenje i privjesci sve češći.

Zeleno (maslinasto) zlato

Zeleno (maslinasto) zlato se može dobiti kao legura zlata i kalija.

Takvi spojevi se također nazivaju metalidi.

Općenito, metalidi su spojevi zlata s aluminijem (ljubičasto zlato), rubidijem (tamnozeleno), kalijem (ljubičasto i maslinasto), indijem (plavo zlato). Takve legure su vrlo lijepe i egzotične, ali u isto vrijeme su krhke i nisu duktilne. Ne mogu se obraditi kao plemeniti metal. Ali ponekad se takve metalne legure za nakit koriste kao umetci u nakitu, poput kamenja.

Usput, ponekad se zeleno zlato dobiva i legiranjem čistog zlata sa srebrom. Mali udio srebra u leguri nakita dat će zelenkastu boju, malo veći udio će zlato učiniti žućkasto-zelenim, daljnjim povećanjem udjela srebra dobit će žućkasto-bijelu nijansu i, na kraju, potpuno bijelu boju.

Plavo zlato

To je legura čistog zlata i indija. Ali takva legura za nakit također je metalni metal; nestabilna je i ne može se koristiti kao obično zlato.

Samo kao umetci u ukrase, t.j. poput kamenja.

Zlato također postaje plavo ako je presvučeno rodijem.

Ili ako je to zamisao argentinskog draguljara Antoniassija. Još uvijek je misterij kako je uspio dobiti plavu leguru čistoće gotovo 958 (legura sadrži 90% čistog zlata). Zlatar ne žuri otkriti svoje tajne.

Plavo zlato

Plavo zlato je legura zlata sa željezom i kromom. Kao i zeleno i ljubičasto, plavo zlato može se koristiti samo kao umeci za nakit.

Sama plava legura je krhka i neće biti moguće napraviti dragulj samo od nje.

Ljubičasto zlato

U biti to je legura zlata i aluminija. Takvo zlato može biti “nagrađeno” finoćom 750 (sadržaj zlata u leguri je čak i više od 75%).

Druga vrsta ljubičastog zlata je legura zlata i kalija.

Ljubičasta legura za nakit je lijepa. Ali, nažalost, krhak je i nije plastičan. Ponekad se može naći u nakitu u obliku umetaka, kao da se radi o dragom kamenu, a ne o metalu.

Smeđe zlato

Smeđe zlato - zlato finoće 585 ili 750, s većim udjelom bakra u leguri (dodatak nečistoća čistom zlatu u leguri). Zlatari ovo zlato podvrgavaju posebnoj kemijskoj obradi.

Crno zlato

Crno zlato je nevjerojatno profinjen metal duboke i meke boje. Postoji nekoliko načina za dobivanje crnog zlata.

To uključuje legiranje kobaltom i kromom uz oksidaciju na visokim temperaturama, te presvlačenje crnim rodijem ili amorfnim ugljikom...

legura lijevano željezo čelik legura gold

Zaključak

Metalni predmeti oko nas rijetko se sastoje od čistih metala. Samo aluminijske posude ili bakrena žica imaju čistoću od oko 99,9%. U većini drugih slučajeva ljudi se bave legurama. Tako razne vrste željeza i čelika sadrže, uz metalne dodatke, male količine ugljika, koji odlučujuće utječu na mehaničko i toplinsko ponašanje legura. Sve legure imaju posebne oznake, jer... slitine s istim imenom (na primjer, mjed) mogu imati različite masene udjele drugih metala.

Korištena literatura i web stranice

b Kemija za znatiželjne - E. Grosse.

ʹ Sovjetski enciklopedijski rječnik. - M.: Sovjetska enciklopedija, 1983.

o Sažeta kemijska enciklopedija koju je uredio I.A. Knuyants i dr. Sovjetska enciklopedija, 1961.-1967., T.2.

o Enciklopedijski rječnik mladog kemičara, sastavili V.A. Kritsman i V.V. Stanzo. Izdavačka kuća "Pedagogija", 1982.

ʹ Velika enciklopedija suvremenog školarca.

ʹ Opća kemija. Glinka N.L., SSSR, 1985

o web stranica Wikipedije

b www.erudition.ru- izvješće "Legura"

ʹ dic.academic.ru - web stranica “Akademik”, tema “Legura”

b www.chemport.ru- legure

Objavljeno na Allbest.ru

Slični dokumenti

Povijest legura. Otpornost na koroziju, svojstva lijevanja, toplinska i električna otpornost legura. Osnovna svojstva legura. Otopina jednog metala u drugom i mehanička mješavina metala. Podjela i skupine legura.

prezentacija, dodano 30.09.2011


Fizikalna svojstva metala i legura. Kemijska svojstva metala i legura. legure. Zahtjevi za legure i vrste legura. Metode ispitivanja legura za tiskanje. Metali i legure korišteni u tiskarstvu.

sažetak, dodan 06.09.2006


Podjela i opće karakteristike legura bakra i nikla, utjecaj nečistoća na njihova svojstva. Korozijsko ponašanje legura bakra i nikla. Termodinamičko modeliranje svojstava čvrstih metalnih otopina. Energetski parametri teorije.

diplomski rad, dodan 13.03.2011


Osnovne kovane legure aluminija. Mehanička svojstva silumina. Označavanje lijevanih aluminijskih legura. Silicij kao glavni legirajući element u siluminima od lijevanog aluminija. Tipična mehanička svojstva termički nestvrdnjavajućih legura.

sažetak, dodan 01.08.2010


Smanjenje brzine korozije kao metoda antikorozivne zaštite metala i legura. Podjela zaštitnih prevlaka (metalne, galvanske, raspršene metalizacije, nemetalne prevlake, organske, inhibitorne, kisikove i druge).

kolegij, dodan 16.11.2009


Anodna oksidacija aluminija i njegovih legura. Zakonitosti anodnog ponašanja aluminija i njegovih legura u kiselim otopinama u početnim fazama stvaranja AOP i sekundarnim procesima koji utječu na strukturu i svojstva nastalog oksidnog sloja.

Kristalna struktura niobija, zlata i njihovih legura; broj i položaj internodija. Nb-V dijagram stanja sustava; graf ovisnosti perioda kristalne rešetke o sastavu legure; stereografske projekcije; kristalografski proračuni.

kolegij, dodan 09.05.2013


Općenito razumijevanje korozije metala. Ponašanje titana i njegovih legura u raznim agresivnim sredinama. Utjecaj legirajućih elemenata u titanu na otpornost na koroziju. Elektrokemijska korozija. Značajke interakcije titana sa zrakom.

sažetak, dodan 03.12.2006


Kemijska svojstva i svojstva metala, njihov položaj u periodnom sustavu elemenata. Klasifikacija metala prema različitim kriterijima. Trošak metala kao čimbenik mogućnosti i izvedivosti njegove uporabe. Najčešće legure.

test, dodan 20.08.2009


Opće karakteristike i svojstva bakra. Razmatranje glavnih metoda dobivanja bakra iz ruda i minerala. Definicija pojma legura. Proučavanje vanjskih karakteristika, kao i glavnih karakteristika mjedi, bronce, legura bakra i nikla, kupronikla.

DEFINICIJA

legure- To su smjese dvaju ili više elemenata među kojima prevladavaju metali. Metali uključeni u leguru nazivaju se baza. Često se leguri dodaju nemetalni elementi koji legurama daju posebna svojstva; oni se nazivaju legirajućim ili modificirajućim aditivima. Među legurama najvažnije su one na bazi željeza i aluminija.

Klasifikacija legura

Postoji nekoliko načina za klasifikaciju legura:

• po načinu izrade (lijevane i praškaste legure);
• po načinu dobivanja proizvoda (lijevane, gnječene i praškaste legure);
• po sastavu (homogene i heterogene legure);
• prema prirodi metala - baza (željezni - Fe baza, neželjezni - baza, obojeni metali i legure rijetkih metala - radioaktivni elementi baza);
• po broju komponenti (dvostruko, trostruko, itd.);
• prema karakterističnim svojstvima (vatrostalni, nisko taljivi, visoke čvrstoće, otporni na toplinu, tvrdi, otporni na trenje, otporni na koroziju itd.);
• prema namjeni (konstruktivni, instrumentalni i posebni).

Svojstva legura

Svojstva legura ovise o njihovoj strukturi. Legure karakteriziraju strukturno neosjetljiva (određena prirodom i koncentracijom elemenata koji čine legure) i strukturno osjetljiva svojstva (ovisno o karakteristikama baze). Strukturno neosjetljiva svojstva legura uključuju gustoću, talište i toplinu isparavanja. toplinska i elastična svojstva, koeficijent toplinskog rastezanja.

Sve legure pokazuju svojstva karakteristična za metale: metalni sjaj, električnu i toplinsku vodljivost, duktilnost itd.

Također, sva svojstva karakteristična za legure mogu se podijeliti na kemijska (odnos legura prema djelovanju aktivnih medija – voda, zrak, kiseline itd.) i mehanička (odnos legura prema djelovanju vanjskih sila). Ako se kemijska svojstva legura određuju stavljanjem legure u agresivnu okolinu, tada se posebnim ispitivanjima određuju mehanička svojstva. Dakle, radi utvrđivanja čvrstoće, tvrdoće, elastičnosti, duktilnosti i drugih mehaničkih svojstava provode se ispitivanja vlačne čvrstoće, puzanja, udarne čvrstoće itd.

Glavne vrste legura

Među svim vrstama legura naširoko se koriste razni čelici, lijevano željezo, legure na bazi bakra, olova, aluminija, magnezija, kao i lake legure.

Čelici i lijevano željezo su legure željeza i ugljika, s udjelom ugljika u čeliku do 2%, a u lijevanom željezu 2-4%. Čelici i lijevano željezo sadrže legirajuće dodatke: čelici – Cr, V, Ni, a lijevano željezo – Si.

Postoje različite vrste čelika, na primjer, prema namjeni razlikuju se konstrukcijski, nehrđajući, alatni, otporni na toplinu i kriogeni čelici. Prema kemijskom sastavu dijele se na ugljične (nisko-, srednje- i visoko-ugljične) i legirane (nisko-, srednje- i visokolegirane). Ovisno o strukturi razlikuju se austenitni, feritni, martenzitni, perlitni i bainitni čelici.

Čelici su našli primjenu u mnogim sektorima nacionalnog gospodarstva, kao što su građevinska, kemijska, petrokemijska, zaštita okoliša, prometna energija i druge industrije.

Ovisno o obliku sadržaja ugljika u lijevanom željezu - cementitu ili grafitu, kao i njihovoj količini, razlikuju se nekoliko vrsta lijevanog željeza: bijeli (svijetla boja loma zbog prisutnosti ugljika u obliku cementita), sivi (siva boja loma zbog prisutnosti ugljika u obliku grafita), kovak i otporan na toplinu. Lijevano željezo su vrlo krte legure.

Područja primjene lijevanog željeza su velika - od lijevanog željeza izrađuju se umjetnički ukrasi (ograde, kapije), dijelovi ormara, vodoinstalaterska oprema, predmeti za kućanstvo (tave), a koristi se u automobilskoj industriji.

Legure na bazi bakra nazivaju se mjedi, sadrže od 5 do 45% cinka kao aditiva. Mjed koja sadrži 5 do 20% cinka naziva se crvena (tompak), a mjed koja sadrži 20-36% Zn naziva se žuta (alfa mjed).

Među legurama na bazi olova razlikuju se dvokomponentne (legure olova s ​​kositrom ili antimonom) i četverokomponentne (legure olova s ​​kadmijem, kositrom i bizmutom, legure olova s ​​kositrom, antimonom i arsenom) i (tipične dvokomponentnih legura) s različitim sadržajem istih komponenti dobivaju se različite legure. Tako se za lemljenje cijevi i električnih žica koristi legura koja sadrži 1/3 olova i 2/3 kositra - tercijar (obični lem), a prije se koristila legura koja sadrži 10-15% olova i 85-90% kositra - kositar. za lijevanje pribora za jelo.

Dvokomponentne legure na bazi aluminija – Al-Si, Al-Mg, Al-Cu. Ove se legure lako proizvode i prerađuju. Imaju električnu i toplinsku vodljivost, nemagnetski su, bezopasni u dodiru s hranom i protueksplozivni. Legure na bazi aluminija koriste se za izradu lakih klipova, koriste se u konstrukciji kočija, automobila i zrakoplova, prehrambenoj industriji, kao arhitektonski i završni materijali, u proizvodnji tehnoloških i kućanskih kabelskih kanala, te u polaganju visokih -naponski vodovi.

Primjeri rješavanja problema

PRIMJER 1

PRIMJER 2

Vježbajte	Kada je smjesa Al i Fe mase 11 g bila izložena suvišku HCl, oslobođeno je 8,96 litara plina. Odredite masene udjele metala u smjesi.
Riješenje	Oba metala reagiraju, što rezultira oslobađanjem vodika: 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2 Fe + 2HCl = FeCl2 + H2 Nađimo ukupan broj molova oslobođenog vodika: v(H2)=V(H2)/Vm v(H2) = 8,96/22,4 = 0,4 mol Neka je količina tvari Al x mol, a Fe y mol. Zatim, na temelju reakcijskih jednadžbi, možemo napisati izraz za ukupni broj molova vodika: 1,5x + y = 0,4 Izrazimo masu metala u smjesi: Tada će se masa smjese izraziti jednadžbom: 27x + 56y = 11 Dobili smo sustav jednadžbi: 1,5x + y = 0,4 27x + 56y = 11 Riješimo to: (56-18)y = 11 – 7,2 v(Fe) = 0,1 mol x = 0,2 mol v(Al) = 0,2 mol Tada je masa metala u smjesi: m(Al) = 27×0,2 = 5,4 g m(Fe) = 56×0,1 = 5,6 g Nađimo masene udjele metala u smjesi: ώ =m(Me)/m zbroj ×100% ώ(Fe) = 5,6/11 ×100%= 50,91% ώ(Al) = 100 – 50,91 = 49,09%
Odgovor	Maseni udjeli metala u smjesi: 50,91%, 49,09%