Podjela aluminijskih legura. Istodobno s redukcijom željeza, silicija, fosfora, mangana i drugih nečistoća se smanjuju

Podjela svojstava metala i legura

Svojstva metala i legura podijeljena su u 4 glavne skupine:

1. fizički,
2. kemijski,
3. mehanički,
4. tehnološkog.

Fizikalna svojstva metala i legura.

Fizička svojstva metala i legura uključuju boju, gustoću (specifičnu težinu), topljivost, toplinsko širenje, toplinsku vodljivost, toplinski kapacitet, električnu vodljivost i njihovu sposobnost magnetiziranja. Ta se svojstva nazivaju fizikalnim jer se nalaze u pojavama koje nisu popraćene promjenom kemijskog sastava tvari, tj. metali i legure ostaju nepromijenjeni u sastavu kada se zagrijavaju, struja ili toplina prolaze kroz njih, kao i kada su magnetizirana i otopljena. Mnoga od ovih fizičkih svojstava uspostavila su mjerne jedinice prema kojima se procjenjuju svojstva metala.

Boja.

Metali i legure nisu prozirni. Čak i tanki slojevi metala i legura nisu sposobni propuštati zrake, ali imaju vanjski sjaj u reflektiranoj svjetlosti, a svaki od metala i legura ima svoju posebnu nijansu sjaja ili, kako se kaže, boju. Na primjer, bakar je ružičasto-crven, cink je siv, kositar je sjajno bijel itd.

Specifična gravitacija - ovo je težina 1 cm 3 metal, legura ili bilo koja druga tvar u gramima. Na primjer, specifična težina čistog željeza je 7,88 g/cm3 .

Topljenje- sposobnost metala i legura da prijeđu iz čvrstog u tekuće stanje karakterizirana je talištem. Metali koji imaju visoko talište nazivaju se vatrostalni (volfram, platina, krom itd.). Metali s niskim talištem nazivaju se topljivi (kositar, olovo itd.).

Toplinska ekspanzija - svojstvo metala i legura da povećavaju volumen kada se zagrijavaju, karakterizirano linearnim i volumetrijskim koeficijentima širenja. Koeficijent linearne ekspanzije - omjer prirasta u duljini metalnog uzorka kada se zagrije na 1° na izvornu duljinu uzorka. Koeficijent ekspanzije volumena - omjer povećanja volumena metala kada se zagrije na 1° na izvorni volumen. Volumetrijski koeficijent uzima se jednak trostrukom koeficijentu linearnog širenja. Različiti metali imaju različite koeficijente linearnog širenja. Na primjer, koeficijent linearnog širenja čelika jednak je 0,000012 , bakar - 0,000017 , aluminij- 0,000023 . Poznavajući koeficijent linearnog širenja metala, možete odrediti njegovu vrijednost istezanja:

1. Odredimo koliko će se duljina čeličnog cjevovoda produljiti 5000 m kada se zagrije do 20°S :

5000 0,000012 20 = 1,2 m

1. Odredimo koliko će se produžiti duljina bakrenog cjevovoda 5000 m kada se zagrije do 20°S :

5000·0,000017·20= 1,7 m

1. Odredimo koliko će se produžiti duljina aluminijskog cjevovoda 5000 m kada se zagrije do 20°S :

5000·0,000023·20=2,3 m

(U sva tri proračuna nije uzet u obzir koeficijent trenja zbog vlastite težine.) Na temelju gornjih proračuna, obojeni metali šire se u većoj mjeri kada se zagrijavaju od čelika, što se mora uzeti u obzir tijekom postupak zavarivanja.

Toplinska vodljivost -sposobnost metala i legura da provode toplinu. Što je veća toplinska vodljivost, toplina se brže širi kroz metal ili leguru kada se zagrijava. Kad se ohlade, metali i legure s visokom toplinskom vodljivošću brže otpuštaju toplinu. Toplinska vodljivost crvenog bakra u 6 puta veća od toplinske vodljivosti željeza. Kod zavarivanja metala i legura s visokom toplinskom vodljivošću potrebno je prethodno, a ponekad i popratno zagrijavanje.

Toplinski kapacitet - količina topline potrebna za zagrijavanje jedinice težine po 1°. Specifični toplinski kapacitet - količina topline u kcal(kilokalorija) potrebnih za grijanje 1 kg tvari na 1°. Platina i olovo imaju nisku specifičnu toplinu. Specifični toplinski kapacitet čelika i lijevanog željeza je približno 4 puta veća od specifične topline olova.

Električna provodljivost - sposobnost metala i legura da provode električnu struju. Bakar, aluminij i njihove legure imaju dobru električnu vodljivost.

Magnetska svojstva - sposobnost metala da se magnetiziraju, koja se očituje u tome da magnetizirani metal privlači metale koji imaju magnetska svojstva.

Kemijska svojstva metala i legura.

Kemijska svojstva metala i legura znače njihovu sposobnost spajanja s različitim tvarima, prvenstveno s kisikom. Kemijska svojstva metala i legura uključuju:

1. otpornost na koroziju na zraku,
2. otpornost na kiseline,
3. otpornost na alkalije,
4. otpornost na toplinu.

Otpornost metala i legura na zrak zove se sposobnost potonjeg da se odupre razornim učincima kisika u zraku.

Otpornost na kiseline naziva se sposobnost metala i legura da se odupru destruktivnom djelovanju kiselina. Na primjer, klorovodična kiselina uništava aluminij i cink, ali ne uništava olovo; sumporna kiselina uništava cink i željezo, ali nema gotovo nikakav učinak na olovo, aluminij i bakar.

Otpornost na alkalije metali i legure nazivaju se sposobnošću odupiranja razornom učinku lužina. Alkalije su posebno destruktivne za aluminij, kositar i olovo.

Otpornost na toplinu naziva se sposobnost metala i legura da se odupru razaranju kisikom pri zagrijavanju. Da bi se povećala otpornost na toplinu, u metal se uvode posebne nečistoće, kao što su krom, vanadij, volfram itd.

Starenje metala - promjena svojstava metala tijekom vremena uslijed unutarnjih procesa, koja se obično odvija sporije na sobnoj temperaturi, a intenzivnije na povišenoj temperaturi. Starenje čelika uzrokovano je taloženjem karbida i nitrida duž granica zrna, što dovodi do povećanja čvrstoće i smanjenja duktilnosti čelika. Elementi koji smanjuju sklonost čelika starenju uključuju aluminij i silicij, dok elementi koji potiču starenje uključuju dušik i ugljik.

Mehanička svojstva metala i legura.

Riža. 1

Glavna mehanička svojstva metala i legura uključuju

1. snaga,
2. tvrdoća,
3. elastičnost,
4. plastika,
5. snaga udarca,
6. puzati,
7. umor.

Izdržljivost zove se otpornost metala ili legure na deformaciju i razaranje pod utjecajem mehaničkih opterećenja. Opterećenja mogu biti tlačna, vlačna, torzijska, posmična i savijanje ( riža. 1 ).

Tvrdoća je sposobnost metala ili legure da se odupre prodoru drugog tvrđeg tijela u njega.

Riža. 2

U tehnici se najviše koriste sljedeće metode ispitivanja tvrdoće metala i legura:

1. 2,5 ; 5 I 10 mm- ispitivanje tvrdoće prema Brinell (riža. 2,a );
2. pritiskanje čelične kuglice promjera 1.588 mm ili dijamantni konus – ispitivanje tvrdoće prema Rockwell (riža. 2, b )
3. utiskivanje pravilne tetraedarske dijamantne piramide u materijal – ispitivanje prema Vickers (riža. 2, u ).

Riža. 3

Elastičnost je sposobnost metala ili legure da promijeni svoj izvorni oblik pod utjecajem vanjskog opterećenja i vrati ga nakon uklanjanja opterećenja ( riža. 3 ).

Plastičnost je sposobnost metala ili legure da, bez loma, promijeni oblik pod utjecajem opterećenja i zadrži taj oblik nakon uklanjanja. Plastičnost karakterizira relativno izduživanje i relativno skupljanje.

Gdje Δ l = l 1 -l 0 - apsolutno istezanje uzorka do prekida;

δ - relativno proširenje;

l 1 - duljina uzorka u trenutku puknuća;

l 0 - početna duljina uzorka;

Gdje Ψ -relativno suženje kod rupture;

F 0- početna površina poprečnog presjeka uzorka;

F- područje uzorka nakon rupture

Slika 4

Snaga udarca odnosi se na sposobnost metala ili legure da izdrži udarna opterećenja. Ispitivanja se provode na vatri njihala ( riža. 4). Prije ispitivanja njihala 1 uvučeni na kut elevacije α , u ovom su položaju osigurani zasunom. Strelka 2 , postavljen na os njihanja njihala, uvlači se dok se ne zaustavi 3 nalazi se na nultom podjelu ljestvice 4 . Visak, oslobođen iz zasuna, pada, uništavajući uzorak 5 i, (nastavljajući se kretati zatim inercijom, diže se na drugu stranu kreveta, pod određenim kutom β . Kada se njihalo kreće unatrag, strelica 2 odstupa od nultog podjeljka i kod njihala u okomitom položaju pokazuje vrijednost β - najveći kut elevacije njihala nakon razaranja uzorka. Kutna razlika α-β karakterizira rad loma uzorka.

Da biste odredili snagu udara, prvo izračunajte rad A, koji se troši opterećenjem njihala na razaranje uzorka

A = P (N - h) kgf m

Gdje N - visina njihala prije udara m

h -visina njihala nakon udara m

R - sila udarca.

Zatim se određuje udarna čvrstoća

Gdje a n - udarna čvrstoća u kgf m/cm 2

F - površina poprečnog presjeka uzorka u cm 2 .

jeza naziva svojstvo metala ili legure da se pod utjecajem stalnog opterećenja (osobito pri povišenim temperaturama) polako i kontinuirano plastično deformira.

Umor naziva se postupno uništavanje metala ili legure pod velikim brojem opetovano promjenjivih opterećenja, a sposobnost podnošenja tih opterećenja naziva se izdržljivost.

Ispitivanje vlačne čvrstoće uzoraka metala i legura provodi se na niskim, normalnim i povišenim temperaturama. Ispitivanja na niskim temperaturama provode se u skladu s GOST 11150-65 0 -100°S a na vrelištu tehničkog tekućeg dušika. Ispitivanja na normalnim temperaturama provode se prema G OST 1497-61 na temperaturi 20±10°S .

Ispitivanja na povišenim temperaturama provode se prema GOST 9651-61 na temperaturama do 1200°S .

Kod ispitivanja uzoraka na vlačnu čvrstoću određuje se krajnja čvrstoća - σ in , granica razvlačenja (fizička) - σ t , konvencionalna (tehnička) granica razvlačenja - σ o,2 , prava vlačna čvrstoća - S do i relativno izduženje - δ .

Riža. 5

Da biste razumjeli gornje vrijednosti, razmotrite dijagram prikazan u riža. 5. Okomita os 0-P računati primijenjeno opterećenje R u kilogramima (što je viša točka duž osi, to je veće opterećenje), a duž horizontalne osi apsolutno istezanje je Δ l .

Pogledajmo dijelove dijagrama:

1. početni ravni dio 0-P kom, na kojem se održava proporcionalnost između istezanja materijala i opterećenja ( R kom-opterećenje na proporcionalnoj granici)
2. oštra točka infleksije R't naziva se opterećenje pri gornjoj granici tečenja
3. zemljište R' t - R t, paralelno s vodoravnom osi 0-Δ l (plato popuštanja), unutar kojeg dolazi do istezanja uzorka pod stalnim opterećenjem R t, zove se opterećenje na granici tečenja
4. točka R in, što označava najveću vlačnu silu - opterećenje pri krajnjoj čvrstoći
5. točka R k-sila u trenutku razaranja uzorka.

Vlačna čvrstoća pod naponom (privremeni otpor) σ in- naprezanje koje odgovara najvećem opterećenju koje je prethodilo razaranju uzorka:

Gdje F 0- površina poprečnog presjeka uzorka prije ispitivanja mm 2

P in- najveća vlačna sila u kgf .

Čvrstoća popuštanja (fizički) σ t- najmanji napon pri kojem se ispitni uzorak deformira bez povećanja opterećenja (opterećenje se ne povećava, ali se uzorak izdužuje),

Uvjetna granica razvlačenja (tehnička) σ o,2- naprezanje kod kojeg doseže zaostala deformacija uzorka 0,2% :

Granica proporcionalnosti σ kom- uvjetno naprezanje, pri kojem odstupanje od linearnog odnosa između naprezanja i deformacija doseže određeni stupanj utvrđen tehničkim uvjetima:

Prava otpornost na trganje S do- naprezanje u vratu vlačnog uzorka, definirano kao omjer vlačne sile koja djeluje na uzorak neposredno prije njegovog puknuća i površine poprečnog presjeka vrata ( F ):

Tehnološka svojstva metala i legura.

Tehnološka svojstva metala i legura uključuju:

• obradivost,
• rastezljivost,
• fluidnost,
• skupljanje,
• zavarljivost,
• otvrdljivost itd. .

Obradivost odnosi se na sposobnost metala i legura da se obrađuju alatima za rezanje.

Poslušnost sposobnost metala i legura da pod utjecajem vanjskih sila poprime željeni oblik, kako u hladnom tako iu vrućem stanju.

Fluidnost nazivamo sposobnost metala i legura da ispune kalupe za ljevanje. Fosforno lijevano željezo ima visoku fluidnost.

Skupljanje je sposobnost metala i legura da smanjuju svoj volumen hlađenjem tijekom skrućivanja iz tekućeg stanja, hlađenja, sinteriranja komprimiranih prahova ili sušenja.

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 označene su 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 tehnologiji.

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 ljevačkih legura obično odgovara sastavu gnječenih legura. 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.

Moderna industrija koristi ogromnu količinu materijala. Plastika i kompoziti, grafit i druge tvari... Ali metal uvijek ostaje relevantan. Od njega se izrađuju divovske građevinske konstrukcije, a koristi se za izradu raznih strojeva i druge opreme.

Stoga klasifikacija metala igra važnu ulogu u industriji i znanosti, jer, poznavajući to, možete odabrati najprikladniju vrstu materijala za određenu svrhu. Ovaj je članak posvećen ovoj temi.

Opća definicija

Metali su jednostavne tvari koje u normalnim uvjetima karakteriziraju prisutnost nekoliko karakterističnih svojstava: visoka toplinska vodljivost i električna vodljivost, kao i kovnost. Plastični. U čvrstom stanju karakteriziraju kristalna struktura na atomskoj razini, pa stoga imaju visoke pokazatelje čvrstoće. Ali postoje i legure koje su njihovi derivati. Što je?

Ovo je naziv za materijale dobivene od dvije ili više tvari zagrijavanjem iznad njihove točke tališta. Imajte na umu da postoje metalne i nemetalne legure. U prvom slučaju, sastav mora sadržavati najmanje 50% metala.

Ipak, nemojmo skrenuti s teme članka. Dakle, koja je klasifikacija metala? Općenito, podjela je prilično jednostavna:

1. Crni metali.
2. Obojeni metali.

Prva kategorija uključuje željezo i sve legure na njegovoj osnovi. Svi ostali metali su obojeni, kao i njihovi spojevi. Potrebno je detaljnije razmotriti svaku kategoriju: unatoč izuzetno dosadnoj općoj klasifikaciji, u stvarnosti je sve mnogo kompliciranije. A ako se sjetite da postoje i plemeniti metali... I oni su također različiti. Međutim, klasifikacija plemenitih metala još je jednostavnija. Ukupno ih je osam: zlato i srebro, platina, paladij, rutenij, osmij, kao i rodij i iridij. Najvrjedniji su metali platinske skupine.

Zapravo, klasifikacija je još dosadnija. Ovo je naziv (u nakitu) za isto srebro, zlato i platinu. No, dosta o “visokim stvarima”. Vrijeme je da razgovaramo o uobičajenijim i popularnijim materijalima.

Počet ćemo s pregledom različitih vrsta čelika, koji je upravo derivat najpopularnijeg željeznog metala - željeza.

Što je čelik?

Željezo i neki dodaci, koji ne sadrži više od 2,14% atomskog ugljika. Klasifikacija ovih materijala je izuzetno opsežna, a uzima u obzir: kemijski sastav i metode proizvodnje, prisutnost ili odsutnost štetnih nečistoća, kao i strukturu. Međutim, najvažnija značajka je kemijski sastav, jer utječe na ocjenu i naziv čelika.

Ugljične sorte

Ovi materijali uopće ne sadrže aditive za legiranje, ali tehnologija njihove proizvodnje dopušta određenu količinu drugih nečistoća (obično mangana). Budući da se sadržaj ovih tvari kreće od 0,8-1%, one nemaju utjecaja na čvrstoću, mehanička i kemijska svojstva čelika. Ova kategorija se koristi u građevinarstvu i proizvodnji raznih alata. Naravno, klasifikacija metala je daleko od potpune.

Konstrukcijski ugljični čelici

Najčešće se koriste za izgradnju raznih objekata za industrijske, vojne ili kućanske svrhe, ali se često koriste i za izradu alata i mehanizama. U ovom slučaju sadržaj ugljika ni u kojem slučaju ne smije biti veći od 0,5-0,6%. Moraju imati izuzetno visoku čvrstoću, koja se utvrđuje čitavom kohortom testova certificiranih od međunarodnih agencija (σB, σ0.2, δ, ψ, KCU, HB, HRC). Postoje dvije vrste:

• Obični.
• Visoka kvaliteta.

Kao što možete pogoditi, prvi se koriste za izgradnju raznih inženjerskih građevina. Visokokvalitetni se koriste isključivo za izradu pouzdanih alata koji se koriste u strojogradnji i drugim industrijama.

Što se tiče ovih materijala, na njihovoj površini dopuštena je korozija metala. Klasifikacija čelika drugih vrsta predviđa prisutnost mnogo strožih zahtjeva za njih.

Alatni ugljični čelici

Njihovo područje je precizno inženjerstvo, proizvodnja instrumenata za znanstveno područje i medicinu, kao i druge industrijske grane koje zahtijevaju povećanu snagu i preciznost. Njihov sadržaj ugljika može se kretati od 0,7 do 1,5%. Takav materijal mora imati vrlo visoku čvrstoću, biti otporan na faktore trošenja i ekstremno visoke temperature.

Legirani čelici

Ovo je naziv za materijale koji osim prirodnih primjesa sadrže znatnu količinu umjetno dodanih aditiva za legiranje. To uključuje krom, nikal, molibden. Osim toga, legirani čelici također mogu sadržavati mangan i silicij, čiji sadržaj najčešće ne prelazi 0,8-1,2%.

U ovom slučaju, klasifikacija metala podrazumijeva njihovu podjelu u dvije vrste:

• Čelici s niskim sadržajem aditiva. Ukupno nema više od 2,5%.
• Legirano. Sadrže aditive od 2,5 do 10%.
• Materijali s visokim udjelom aditiva (više od 10%).

Ove vrste su također podijeljene na podvrste, kao u prethodnom slučaju.

Legirani konstrukcijski čelik

Kao i sve druge sorte, aktivno se koriste u strojarstvu, izgradnji zgrada i drugih objekata, kao iu industriji. Ako ih usporedimo s vrstama ugljika, onda takvi materijali pobjeđuju u omjeru karakteristika čvrstoće, duktilnosti i viskoznosti. Osim toga, vrlo su otporni na ekstremno niske temperature. Koriste se za izradu mostova, aviona, raketa i alata za industriju visoke preciznosti.

Legirani alatni čelici

U principu, karakteristike su vrlo slične tipu koji je gore razmotren. Može se koristiti u sljedeće svrhe:

• Proizvodnja reznih i visokopreciznih mjernih instrumenata i alata. Konkretno, alati za tokarenje metala izrađeni su od ovog materijala, čija klasifikacija izravno ovisi o čeliku: njegova je ocjena nužno utisnuta na proizvod.
• Koriste se i za izradu matrica za hladno i toplo valjanje.

posebne namjene

Kao što naziv sugerira, ovi materijali imaju neke specifične karakteristike. Na primjer, postoje vrste otporne na toplinu i otporne na toplinu, kao i dobro poznati nehrđajući čelik. Sukladno tome, njihov opseg primjene uključuje proizvodnju strojeva i alata koji će raditi u posebno teškim uvjetima: turbine za motore, peći za taljenje metala itd.

Konstrukcijski čelici

Čelici sa srednjim sadržajem ugljika. Koriste se za proizvodnju širokog spektra različitih građevinskih materijala. Konkretno, koriste se za izradu profila (oblika i lima), cijevi, kutova itd. Očito, pri odabiru određene kategorije metala, posebna se pozornost posvećuje karakteristikama čvrstoće čelika.

Osim toga, puno prije izgradnje, sve karakteristike se više puta izračunavaju pomoću matematičkih modela, tako da se u većini slučajeva ova ili ona vrsta valjanog proizvoda može proizvesti prema individualnim zahtjevima kupca.

Čelici za armiranje

Kao što ste vjerojatno pogodili, njihov opseg primjene je armiranje blokova i gotovih konstrukcija od armiranog betona. Proizvode se u obliku šipki ili žice velikog promjera. Materijal je ili ugljik ili čelik s niskim sadržajem aditiva za legiranje. Postoje dvije vrste:

• Vruće valjani.
• Termički i mehanički ojačan.

Kotlovnice čelične

Koriste se za proizvodnju kotlova i cilindara, kao i drugih posuda i armatura koje moraju raditi u uvjetima visokog tlaka pri različitim temperaturnim uvjetima. Debljina dijelova u ovom slučaju može varirati od 4 do 160 mm.

Automatski čelici

Ovo je naziv za materijale koji se mogu dobro obraditi rezanjem. Također imaju visoku obradivost. Sve to čini takav čelik idealnim materijalom za automatizirane proizvodne linije kojih je iz godine u godinu sve više.

Čelici za ležajeve

Ove vrste po svojoj vrsti pripadaju strukturnim varijetetima, ali su po sastavu slične instrumentalnim. Odlikuju se visokim karakteristikama čvrstoće i velikom otpornošću na trošenje (abraziju).

Ispitali smo osnovna svojstva i klasifikaciju metala ove klase. Sljedeći na redu je još češći i poznatiji lijevano željezo.

Lijevano željezo: klasifikacija i svojstva

Tako se zove materijal koji je legura željeza i ugljika (kao i nekih drugih dodataka), a sadržaj C se kreće od 2,14 do 6,67%. Lijevano željezo, kao i čelik, razlikuje se po svom kemijskom sastavu, načinu proizvodnje i količini ugljika koje sadrži, kao i po područjima primjene u svakodnevnom životu i industriji. Ako lijevano željezo nema aditiva, naziva se nelegiranim. Inače - dopingiran.

Klasifikacija prema namjeni

1. Postoje ograničavajući, koji se gotovo uvijek koriste za naknadnu preradu u čelik.
2. Ljevačke sorte koje se koriste za lijevanje proizvoda različitih konfiguracija i složenosti.
3. Poseban, sličan čelicima.

Klasifikacija prema vrsti kemijskih dodataka

• Bijelo lijevano željezo. Karakterizira ga činjenica da je ugljik u svojoj strukturi gotovo potpuno vezan, a nalazi se u sastavu raznih karbida. Vrlo ga je lako razlikovati: kada se slomi, bijel je i sjajan, karakteriziran najvećom tvrdoćom, ali je istovremeno izuzetno krhak i može se vrlo teško obraditi.
• Napola izbijeljena. U gornjim slojevima odljevka ne razlikuje se od bijelog lijeva, dok mu je jezgra siva i u svojoj strukturi sadrži veliku količinu slobodnog grafita. Općenito, kombinira karakteristike obje vrste. Prilično je izdržljiv, ali u isto vrijeme puno ga je lakše obraditi, a stvari su puno bolje s krhkošću.
• Sivo. Sadrži puno grafita. Izdržljiv, prilično otporan na habanje, jednostavan za obradu.

Nije slučajnost što se fokusiramo na grafit. Činjenica je da klasifikacija metala i legura u pojedinom slučaju ovisi o njegovom sadržaju i prostornoj strukturi. Ovisno o tim karakteristikama dijele se na perlitne, ferit-perlitne i feritne.

Sam grafit u svakom od njih može biti prisutan u četiri različita oblika:

• Ako je predstavljen pločama i "laticama", onda pripada lamelarnoj sorti.
• Ako materijal sadrži inkluzije koje izgledom nalikuju crvima, tada govorimo o vermikularnom grafitu.
• Sukladno tome, različiti plosnati, neravni uključci ukazuju da se radi o flokulentnoj sorti.
• Sferni, hemisferični elementi karakteriziraju sferni oblik.

Ali čak iu ovom slučaju, klasifikacija metala i legura je još uvijek nepotpuna! Činjenica je da ove nečistoće, koliko god se čudno činile, izravno utječu na čvrstoću materijala. Dakle, ovisno o obliku i prostornom položaju uključaka, lijevano željezo podijeljeno je u sljedeće kategorije:

• Ako materijal sadrži uključke lamelarnog grafita, onda je to obični sivi lijev (SG).
• Po analogiji s nazivom "aditivi", prisutnost vermikularnih čestica karakterizira vermikularni materijal (CVG).
• Tempirani lijev (DC) sadrži uključke nalik na pahuljice.
• Sferično "punilo" karakterizira lijevano željezo (DC) visoke čvrstoće.

Predstavili smo vam kratku klasifikaciju i svojstva metala koji pripadaju "crnoj" kategoriji. Kao što vidite, unatoč raširenoj zabludi, oni su vrlo raznoliki, uvelike se razlikuju po svojoj strukturi i fizičkim svojstvima. Čini se da je lijevano željezo običan i široko rasprostranjen materijal, ali... Čak ga ima nekoliko potpuno različitih vrsta, a neke od njih se međusobno razlikuju koliko i samo lijevano željezo i čelični lim!

Otpad se pretvara u prihod!

Postoji li klasifikacija? Uostalom, svake godine milijuni tona najrazličitijih materijala odlaze na odlagališta. Šalju li se doista masovno na topljenje bez ikakvog sortiranja ili provjere? Naravno da ne. Postoji ukupno devet kategorija:

• 3A. Standardni otpad od željeznih metala, uključujući velike i posebno velike komade. Težina svakog fragmenta je najmanje kilogram. U pravilu, debljina komada ne prelazi šest milimetara.
• 5A. U ovom slučaju, otpad je predimenzioniran. Debljina komada je veća od šest milimetara.
• 12A. Ova kategorija podrazumijeva mješavinu dviju gore opisanih sorti.
• 17A. Otpad od lijevanog željeza, dimenzijski. Težina svakog komada je najmanje pola kilograma, ali ne više od 20 kg.
• 19A. Slično prethodnoj klasi, ali je otpad prevelik. Osim toga, dopušten je određeni sadržaj fosfora u materijalu.
• 20A. Otpad od lijevanog željeza, najveća kategorija. Dopušteni su komadi teški pet tona. Obično to uključuje rastavljenu, stavljenu izvan upotrebe industrijsku i vojnu opremu. Kao što vidite, klasifikacija i svojstva metala u ovoj kategoriji prilično su slični.
• 22A. I opet preveliki otpad od lijevanog željeza. Razlika je u tome što u ovom slučaju u kategoriju otpada ulazi rabljena i odbačena vodovodna oprema.
• Miješati. Mješoviti otpad. Važno! Sljedeće vrste sadržaja nisu dopuštene: metalna žica, kao i pocinčani dijelovi.
• Galvanizacija. Kao što naziv implicira, ovo uključuje sav otpad koji sadrži pocinčane fragmente.

Ovo je bila klasifikacija željeznih metala. A sada ćemo razgovarati o njihovim obojenim "kolegama", koji igraju veliku ulogu u cijeloj modernoj industriji i proizvodnji.

Obojeni metali

Tako se nazivaju svi ostali elementi koji imaju metalnu strukturu atoma, a ne pripadaju željezu i njegovim derivatima. U literaturi na engleskom jeziku možete pronaći pojam “non-iron metal”, što je sinonim za pojam. Koja je klasifikacija obojenih metala?

Postoje sljedeće skupine, čija se podjela temelji na nekoliko kriterija odjednom: lagane i teške, plemenite, raspršene i vatrostalne, radioaktivne i rijetke zemlje. Mnogi od obojenih metala općenito spadaju u kategoriju rijetkih, budući da je njihova ukupna količina na našem planetu relativno mala.

Koriste se za izradu dijelova i uređaja koji moraju raditi u uvjetima agresivne okoline, trenja ili po potrebi (senzori, na primjer) imati visok stupanj toplinske ili električne vodljivosti. Osim toga, traženi su u vojnoj, svemirskoj i zrakoplovnoj industriji, gdje je potrebna maksimalna čvrstoća uz relativno malu težinu.

Imajte na umu da je klasifikacija teških metala posebna. No, on kao takav ne postoji, već u ovu skupinu spadaju bakar, nikal, kobalt, te cink, kadmij, živa i olovo. Od njih se samo Cu i Zn koriste u industrijskim razmjerima, što ćemo kasnije spomenuti.

Aluminij i legure na njegovoj osnovi

Aluminij, "metal s krilima". Postoje tri vrste (ovisno o stupnju kemijske čistoće):

• Najviši standard (specijalna čistoća) (99,999%).
• Visoka čistoća.
• Tehnički test.

Potonji tip dostupan je na tržištu u obliku limova, raznih profila i žica različitih presjeka. U trgovini se označava kao AD0 i AD1. Imajte na umu da čak i visokokvalitetni aluminij često sadrži uključke Fe, Si, Gu, Mn, Zn.

legure

Koja je klasifikacija obojenih metala u ovom slučaju? U principu, ništa komplicirano. postoji:

• Duraluminij.
• Aviali.

Duraluminij su legure kojima se dodaju bakar i magnezij. Osim toga, postoje materijali u kojima se kao aditivi koriste bakar i magnezij. Legure se također nazivaju legure, ali sadrže mnogo više aditiva. Glavni su magnezij i silicij, kao i željezo, bakar, pa čak i titan.

U principu, ovo pitanje se mnogo detaljnije razmatra u znanosti o materijalima. Klasifikacija metala ne završava s aluminijem i njegovim vrstama.

Bakar

Danas razlikuju (udio čiste tvari 97,97%) i posebno čisti, vakuum (99,99%). Za razliku od ostalih obojenih metala, na mehanička i kemijska svojstva bakra izuzetno snažno utječu i najmanje primjese nekih dodataka.

legure

Dijele se u dvije velike skupine. Ovi su materijali, usput, poznati čovječanstvu tisućama godina:

• Mjed. Ovo je naziv spoja bakra i cinka.
• bronca. Legura bakra koja više ne sadrži cink, već kositar. No, postoje i bronce koje sadrže i do deset aditiva.

Titanij

Ovaj metal je rijedak i vrlo skup. Karakterizira ga mala težina, nevjerojatna čvrstoća, niska viskoznost. Imajte na umu da je podijeljen u nekoliko vrsta: VT1-00 (u ovom materijalu količina nečistoća je ≤ 0,10%), VT1-0 (količina aditiva ≤ 0,30%). Ako je ukupna količina stranih nečistoća ≤ 0,093%, tada se takav materijal u proizvodnji naziva titanijev jodid.

Legure titana

Legure ovog materijala podijeljene su u dvije vrste: deformabilne i linearne. Osim toga, postoje posebne podvrste: otporne na toplinu, povećane plastičnosti. Postoje i otvrdnute i neotvrdnute varijante (ovisno o toplinskoj obradi).

Zapravo, u potpunosti smo pregledali klasifikaciju obojenih metala i legura. Nadamo se da vam je članak bio koristan.

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.

Ljudi su metale koristili tisućljećima. Definirajuće ere ljudskog razvoja nazvane su po imenima metala: brončano doba, željezno doba, doba lijevanog željeza itd. Niti jedan metalni proizvod oko nas se ne sastoji 100% od željeza, bakra, zlata ili drugog metala. Svaki sadrži aditive koje je osoba namjerno unijela i štetne nečistoće unesene protiv volje osobe.

Apsolutno čisti metal može se dobiti samo u svemirskom laboratoriju. Svi ostali metali u stvarnom životu su legure - čvrsti spojevi dva ili više metala (i nemetala), namjenski dobiveni u procesu metalurške proizvodnje.

Klasifikacija

Metalurzi klasificiraju metalne legure prema nekoliko kriterija:

Metali i legure na njihovoj osnovi imaju različita fizikalna i kemijska svojstva.

Metal s najvećim masenim udjelom naziva se baza.

Svojstva legura

Svojstva metalnih legura dijele se na:

Za kvantitativno izražavanje ovih svojstava uvode se posebne fizikalne veličine i konstante, kao što su granica elastičnosti, Hookeov modul, koeficijent viskoznosti i druge.

Glavne vrste legura

Najbrojnije vrste metalnih legura izrađuju se na bazi željeza. To su čelici, lijevano željezo i ferit.

Čelik je tvar na bazi željeza koja ne sadrži više od 2,4% ugljika, a koristi se za izradu dijelova i kućišta za industrijske instalacije i kućanske aparate, vodeni, kopneni i zračni promet, alate i uređaje. Čelici imaju širok raspon svojstava. Zajednički su čvrstoća i elastičnost. Individualne karakteristike pojedinih vrsta čelika određene su sastavom aditiva za legiranje koji se unose tijekom taljenja. Polovica periodnog sustava se koristi kao aditivi, kako metali tako i nemetali. Najčešći od njih su krom, vanadij, nikal, bor, mangan, fosfor.

Ako je sadržaj ugljika veći od 2,4%, takva se tvar naziva lijevano željezo. Lijevano željezo je lomljivije od čelika. Koriste se tamo gdje je potrebno izdržati velika statička opterećenja s malim dinamičkim. Lijevano željezo koristi se u izradi okvira za velike alatne strojeve i tehnološku opremu, postolja za radne stolove, te u lijevanju ograda, rešetki i ukrasnih predmeta. U 19. i ranom 20. stoljeću lijevano željezo bilo je široko korišteno u građevinskim konstrukcijama. Mostovi od lijevanog željeza preživjeli su do danas u Engleskoj.

Tvari s visokim sadržajem ugljika i izraženim magnetskim svojstvima nazivaju se feritima. Koriste se u proizvodnji transformatora i induktora.

Metalne legure na bazi bakra koje sadrže od 5 do 45% cinka obično se nazivaju mesing. Mjed je malo osjetljiv na koroziju i naširoko se koristi kao konstrukcijski materijal u strojogradnji.

Dodate li bakru kositar umjesto cinka, dobit ćete broncu. Ovo je možda prva legura koju su naši preci namjerno dobili prije nekoliko tisuća godina. Bronca je mnogo jača i od kositra i od bakra i po snazi ​​je druga iza dobro kovanog čelika.

Tvari na bazi olova naširoko se koriste za lemljenje žica i cijevi, kao i u elektrokemijskim proizvodima, prvenstveno baterijama i akumulatorima.

Dvokomponentni materijali na bazi aluminija, koji sadrže silicij, magnezij ili bakar, karakterizirani su niskom specifičnom težinom i visokom obradivošću. Koriste se u industriji motora, zrakoplovnoj industriji te industriji električnih komponenti i uređaja.

Cinkove legure

Legure na bazi cinka odlikuju se niskim talištem, otpornošću na koroziju i izvrsnom obradivošću. Koriste se u strojogradnji, proizvodnji računala i kućanskih aparata te u izdavaštvu. Dobra svojstva protiv trenja omogućuju upotrebu legura cinka za školjke ležaja.

Legure titana

Titan nije najpovoljniji metal, teško ga je proizvesti i obraditi. Ovi nedostaci kompenziraju se jedinstvenim svojstvima legura titana: visoka čvrstoća, niska specifična težina, otpornost na visoke temperature i agresivna okruženja. Ovi materijali se teško obrađuju, ali im se svojstva mogu poboljšati toplinskom obradom.

Legiranje s aluminijem i malim količinama drugih metala povećava čvrstoću i otpornost na toplinu. Kako bi se poboljšala otpornost na habanje, dušik se dodaje materijalu ili cementira.

Metalne legure na bazi titana koriste se u sljedećim područjima:

1. 1. • zrakoplovstvo;
      • kemijski;
      • atomski;
      • kriogeni;
      • brodogradnja;
      • protetika.

Aluminijske legure

Ako je prva polovica 20. stoljeća bila stoljeće čelika, onda je druga s pravom nazvana stoljećem aluminija.

Teško je imenovati granu ljudskog života u kojoj se ne bi našli proizvodi ili dijelovi od ovog lakog metala.

Aluminijske legure dijelimo na:

1. 1. • Ljevaonica (sa silicijem). Koristi se za proizvodnju konvencionalnih odljevaka.
      • Za injekcijsko prešanje (s manganom).
      • Povećana čvrstoća, sa sposobnošću samootvrdnjavanja (s bakrom).

Glavne prednosti aluminijevih spojeva:

1. 1. • Dostupnost.
      • Niska specifična težina.
      • Izdržljivost.
      • Otpornost na hladnoću.
      • Dobra obradivost.
      • Električna provodljivost.

Glavni nedostatak materijala od legura je niska otpornost na toplinu. Pri dostizanju 175°C dolazi do naglog pogoršanja mehaničkih svojstava.

Drugo područje primjene je proizvodnja oružja. Tvari na bazi aluminija ne iskre pri jakom trenju i sudarima. Koriste se za proizvodnju laganih oklopa za vojnu opremu na kotačima i za letenje.

Materijali od aluminijskih legura naširoko se koriste u elektrotehnici i elektronici. Visoka vodljivost i vrlo niska magnetizabilnost čine ih idealnima za proizvodnju kućišta za razne radio i komunikacijske uređaje, računala i pametne telefone.

Prisutnost čak i malog udjela željeza značajno povećava čvrstoću materijala, ali i smanjuje njegovu otpornost na koroziju i duktilnost. Kompromis o sadržaju željeza nalazi se ovisno o zahtjevima za materijal. Negativan učinak željeza kompenzira se dodavanjem metala poput kobalta, mangana ili kroma u sastav legure.

Materijali na bazi magnezija konkuriraju aluminijskim legurama, ali se zbog više cijene koriste samo u najkritičnijim proizvodima.

Bakrene legure

Obično se legure bakra odnose na različite vrste mjedi. S udjelom cinka od 5-45% mjed se smatra crvenom (tombac), a s udjelom cinka od 20-35% žutom.

Zahvaljujući izvrsnoj obradivosti rezanjem, lijevanjem i štancanjem, mesing je idealan materijal za izradu malih dijelova koji zahtijevaju visoku preciznost. Zupčanici mnogih poznatih švicarskih kronometara izrađeni su od mesinga.

Mesing je mješavina bakra i cinka

Malo poznata legura bakra i silicija naziva se silicijska bronca. Vrlo je postojan. Prema nekim izvorima, legendarni Spartanci kovali su svoje mačeve od silikonske bronce. Ako umjesto silicija dodate fosfor, dobivate odličan materijal za izradu membrana i lisnatih opruga.

Tvrde legure

To su otporni na habanje i vrlo tvrdi materijali na bazi željeza, koji svoja svojstva zadržavaju i na visokim temperaturama do 1100 o C.

Krom, titan i volfram karbidi koriste se kao glavni aditiv; nikal, kobalt, rubidij, rutenij ili molibden su pomoćni.

Glavna područja primjene su:

1. 1. • Alati za rezanje (glodala, svrdla, nareznici, matrice, rezači itd.).
      • Mjerni alati i pribor (ravnala, ugaonici, pomična mjerila; radne površine posebne ravnosti i stabilnosti).
      • Žigovi, matrice i bušilice.
      • Rolne valjaonica i papirnih strojeva.
      • Rudarska oprema (drobilice, rezači, bagerske žlice).
      • Dijelovi i sklopovi nuklearnih i kemijskih reaktora.
      • Visoko opterećeni dijelovi vozila, industrijska oprema i jedinstvene građevinske strukture, poput tornja Burj u Dubaiju.

Postoje i druga područja primjene karbidnih tvari.