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, na vanjskim ljuskama ima malo elektrona (samo 1-2), dok nemetali imaju puno elektrona (5-8).

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

U tehnici se pod nemetalom podrazumijevaju tvari koje imaju "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 uzrokuje posebnu prirodu međudjelovanja metalnih atoma i metalnih svojstava. Metali su dobri vodiči električne struje.

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

Klasifikacija metala

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

Ovu klasifikaciju razvio je ruski znanstvenik Gulyaev A.P. a ne moraju 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 zemnoalkalnih), visoko talište, relativno visoku tvrdoću. Najtipičniji metal ove skupine je željezo.

Obojeni metali najčešće imaju karakterističnu boju: crvenu, žutu i bijelu. Imaju visoku plastičnost, nisku tvrdoću, 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 njima bliski mangan 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 metaličija je točka taljenja viša od one željeza (tj. iznad 1539C). Koristi se kao dodatak 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- aktinidi, koji se uglavnom koriste u legurama za nuklearnu energetiku. 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. .., objedinjeni pod nazivom lantanoidi. 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 zasebne elemente. Obično se koristi miješana legura - 40-45% Ce (cerija) i 40-45% svih ostalih REM-ova.

5. Zemnoalkalijski metali- u slobodnom metalnom stanju se ne koriste, osim u posebnim slučajevima, na primjer, rashladna sredstva 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. Imaju visoku otpornost 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 se metali počeli obnavljati iz ruda - Sn, Pb, Fe itd.

U tehnologiji se najviše koriste legure željeza s ugljikom: 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

Trošak metala je faktor u mogućnosti i svrsishodnosti njegove upotrebe. Tablica prikazuje relativnu cijenu različitih metala (cijena željeza, točnije jednostavnog ugljičnog čelika, uzima se kao jedinica).

plemeniti metali:

Au, Ag, Pt i njihove legure.

Ime su dobili zbog visoke otpornosti na koroziju. Ovi metali su plastični. 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). Uobičajeno korištene ternarne legure: Au - Ag - Cu.

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

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

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

Legure ovih uzoraka imaju boju zlata.

Indijanac Bulat

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

"Čakra" - teški plosnati čelični prsten naoštren poput oštrice, vrtio se na dva prsta i bacao 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. Jednostavno rezanje plinskih laganih rupčića.

Pri ocjenjivanju kvalitete oružja od damasta važnu ulogu igrao je crtež na oštrici. U uzorku su važni oblik, veličina i boja osnovnog metala (pozadine).

Oblik uzorka podijeljen je na prugaste, mlazne, valovite, mrežaste i koljenaste. Najcjenjeniji 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 uočena trajna deformacija.

Pravi bulat izrađivan je kovanjem od čeličnog lijeva s prirodnim šarama.

Čelik za zavarivanje (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 od 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 uglavnom izrađivali zanatlije Kavkaza.

baltički bulat:

Otvorio 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 na vrlo tvrdu oštricu prišivali meku traku za probijanje čelične ploče.

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

Japanski Bulat

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, povećavajući snagu i tvrdoću, povećavaju krhkost.

Proizvodnja: topljeno željezo (s Mo) kovalo se u šipke i kalilo 8-10 godina u zemlji. U procesu korozije, čestice obogaćene štetnim nečistoćama izjedale su iz metala, ispadale. Praznine su izgledale poput sira s rupama. Zatim su šipke više 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: niskougljični građevni čelik 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 je “pojela” hrđa i raspršila se u biosferi…

Eiffelov toranj - 1889. - predviđalo se da neće stajati više od 25 godina (Eiffel je smatrao 40 godina za snagu). Toranj stoji u Parizu više od 100 godina, ali to je samo zato što je stalno prekriven debelim slojevima boje. Za farbanje tornja potrebno je 52 tone boje. Njegov trošak odavno je premašio cijenu same zgrade.

Postoji velik broj primjera čeličnih i željeznih konstrukcija koje s vremenom ne korodiraju: grede u crkvi Katav-Ivanovsk, ograda stubišta rijeke Fontanke u Lenjingradu, željezni stup u Delhiju (star 1500 godina). Korozija je otporna površinskim oksidima i visokim sadržajem Cu i P, kao i prirodnim legiranjem.

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 uglavnom se koriste 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 drugome broj legirajućih elemenata, a u trećem označavaju broj legure, koji prema drž. standard mora odgovarati određenom sastavu ili svojstvima.
Bakar i njegove legure
Tehnički bakar označava se slovom M, nakon čega slijede brojevi koji označavaju količinu nečistoća (pokazuju stupanj čistoće materijala). Vrsta bakra M3 sadrži više nečistoća od M000. Slova na kraju marke znače: k - katodno, b - bez kisika, p - deoksidirano. Visoka električna vodljivost bakra uvjetuje njegovu dominantnu upotrebu u elektrotehnici kao materijala vodiča. Bakar je dobro deformiran, dobro zavaren i lemljen. Nedostatak mu je slaba obradivost.
Glavne legure na bazi bakra su mjed i bronca. 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 - H; 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 (tompac), sa sadržajem 20-36% Zn - žuta. U praksi se rijetko koriste mesingi u kojima koncentracija cinka prelazi 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 mesing označeni su prema GOST 15527-70.
Marka jednostavnog mesinga sastoji se od slova "L", što 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 mjedi dobro rade s pritiskom. Isporučuju se u obliku cijevi različitih oblika, limova, traka, traka, žica i šipki različitih profila. Proizvodi od mesinga s velikim unutarnjim naprezanjem (na primjer, teško obrađeni) skloni su pucanju. Tijekom dugotrajnog skladištenja na zraku na njima nastaju uzdužne i poprečne pukotine. Da bi se to izbjeglo, prije dugotrajnog skladištenja potrebno je ukloniti unutarnje naprezanje niskotemperaturnim žarenjem na 200-300 C.
Kod višekomponentnih mesinga iza slova L ispisan je niz slova koji označavaju koji legirajući elementi, osim cinka, ulaze u ovaj mesing. Zatim slijede brojevi kroz crtice, od kojih prva karakterizira prosječni sadržaj bakra u postocima, a sljedeći karakteriziraju svaki od legirajućih elemenata u istom slijedu kao u slovnom dijelu marke. Redoslijed slova i brojeva utvrđuje se prema sadržaju odgovarajućeg elementa: prvi dolazi element koji je veći, a zatim silazni. Sadržaj cinka određen je razlikom od 100%.
Mjed se uglavnom koristi kao deformabilni materijal otporan na koroziju. Od njih se izrađuju limovi, cijevi, šipke, trake i neki dijelovi: matice, vijci, čahure itd.
Lijevani mjed označeni su prema GOST 1711-30. Na početku brenda također pišu slovo L (mjed), nakon čega pišu slovo C što znači cink i broj koji označava njegov udio u postocima. U legiranoj mjedi dodatno su ispisana slova koja odgovaraju uvedenim legirajućim elementima, a brojevi koji slijede iza njih označavaju postotak tih elemenata. Ostatak, koji nedostaje do 100%, odgovara sadržaju bakra. Lijevani mjed koristi se za izradu armatura i dijelova za brodogradnju, čahura, košuljica i ležajeva.
Bronce (slitine bakra s raznim elementima, gdje cink nije glavni). Oni, poput mjedi, dijele se na ljevaonice i kovane. Označavanje svih bronci počinje slovima Br, što skraćeno znači bronca.
U ljevaoničkim broncama iza Br pišu se slova i brojevi koji simbolično označavaju elemente koji se unose u leguru (prema tablici 1), a sljedeći brojevi označavaju postotak tih elemenata. Ostatak (do 100%) je bakar. Ponekad se kod nekih marki ljevaoničke 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 ingota, ingota, žičane šipke itd. (primarni aluminij) u skladu s GOST 11069-74 i u obliku deformabilnog poluproizvoda (limovi, profili, šipke itd.) u skladu s 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 je dobro deformiran, ali slabo obrađen rezanjem. Može se zarolati u foliju.

Legure na bazi aluminija dijele se na lijevane i kovane.
Legure za lijevanje na bazi aluminija označene su prema GOST 1583-93. Marka odražava glavni sastav legure. Većina razreda legura za ljevanje 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 lijevana aluminijska legura) i brojem koji označava broj legure. Slovo B na početku razreda označava da je legura visoke čvrstoće.
Upotreba aluminija i legura na njegovoj osnovi vrlo je raznolika. Tehnički aluminij uglavnom se koristi 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 složenih oblika (različitim metodama 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 imaju povećane zahtjeve za korozijsku otpornost i gustoću: 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 prema alfanumeričkom sustavu. Međutim, u označavanju nema uzorka. Jedina značajka je prisutnost slova T u svim markama, što ukazuje na pripadnost titanu. Brojevi u ocjeni označavaju uvjetni broj legure.
Tehnički titan ima oznaku: VT1-00; VT1-0. Sve ostale kvalitete odnose se na legure 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 tehnici.

Legure titana koriste se u raketnom, zrakoplovnom, kemijskom inženjerstvu, brodogradnji i prometnom inženjerstvu. Mogu se koristiti na povišenim temperaturama do 500-550 stupnjeva. Proizvodi od legura titana izrađuju se obradom pod pritiskom, ali mogu biti izrađeni i lijevanjem. Sastav lijevanih legura obično odgovara sastavu prerađenih legura. Na kraju marke lijevane legure nalazi se 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 državom. Standard je podijeljen na ljevaonicu i deformabilnu.
Lijevane legure magnezija u skladu s GOST 2856-79 označene su slovima ML i brojem koji označava uvjetni broj legure. Ponekad se nakon broja pišu mala slova: pch - visoka čistoća; opće je namjene. Kovane legure magnezija označene su u skladu s GOST 14957-76 slovima MA i brojem koji označava uvjetni broj legure. Ponekad iza broja mogu stajati mala slova pch, što znači visoku 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) uz dobra tehnološka svojstva. Stoga se i jednostavni i složeni dijelovi izrađuju od magnezijevih legura, za koje je potrebna povećana 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 tehnici. Kositar se koristi u prehrambenoj industriji kao premaz za pakiranje hrane (primjerice, konzerviranje konzervi). Kositar je označen u skladu s GOST 860-75. Postoje stupnjevi O1pch; O1; O2; O3; O4. Slovo O označava kositar, a brojevi - uvjetni broj. Kako se broj povećava, povećava se i količina nečistoća. Slova pch na kraju marke znače - visoka čistoća. U prehrambenoj industriji kositar se najčešće koristi za konzerviranje limova za konzerviranje 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 babbit, 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 babit), slovo C označava olovni babit, itd. Treba imati na umu da je po marki babita nemoguće odrediti njegov potpuni kemijski sastav. U nekim slučajevima sadržaj kositra nije niti naznačen, na primjer, u BN stupnju, iako ga ovdje sadrži 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 kriterijima: prema načinu taljenja, prema temperaturi taljenja, prema glavnoj komponenti itd. Prema temperaturi taljenja podijeljeni su u 5 skupina :

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

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

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

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

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 osnovnog elementa i male količine primjesa drugih elemenata. Na primjer, komercijalno čisti bakar sadrži od 0,1 do 1% nečistoća olova, bizmuta, antimona, željeza i drugih elemenata.

legure- to su složeni metali, koji predstavljaju kombinaciju jednostavnog metala (baze legure) s drugim metalima ili nemetalima. Na primjer, mjed je legura bakra i cinka. Ovdje je osnova 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 sastav legure radi dobivanja potrebnih svojstava. Dakle, da bi se poboljšala mehanička svojstva i otpornost na koroziju mesinga, dodaju se aluminij, silicij, željezo, mangan, kositar, olovo i druge legure.

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

Većina legura dobiva se taljenjem komponenti u tekućem stanju. Ostali načini pripreme legura: sinterovanje, elektroliza, sublimacija. U tom slučaju, tvari se nazivaju pseudolegure.

Sposobnost metala da se međusobno otapavaju stvara dobre uvjete za dobivanje velikog broja legura sa širokim izborom kombinacija korisnih svojstava koje jednostavni metali nemaju.

Legure su superiornije u odnosu na jednostavne metale u čvrstoći, tvrdoći, obradivosti itd. Zbog toga 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 - čelici i lijevano željezo.

U sadašnjem stupnju razvoja tehnologije, uz povećanje broja legura i kompliciranje njihovog sastava, metali posebne čistoće imaju veliku važnost. Sadržaj glavne komponente u takvim metalima kreće se od 99,999 do 99,999999999%
i više. Metali visoke čistoće potrebni su raketnoj znanosti, nuklearnoj, elektroničkoj i drugim novim granama tehnologije.

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 krutom stanju ne otapaju jedna u drugoj i ne stupaju u kemijsku interakciju. Legure - mehaničke smjese (na primjer, olovo - antimon, kositar - cink) su heterogene 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.) definiraju kao aritmetička sredina veličine svojstava obje komponente.

2) Čvrste otopine karakterizirani su stvaranjem zajedničke prostorne kristalne rešetke atoma osnovnog 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 čvrstih otopina mnogo su veći od onih čistih komponenti. Zbog svoje visoke duktilnosti, dobro su podložni kovanju i drugim vrstama obrade tlakom. 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, koja se razlikuje 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 legiranih komponenti. Sastav legure kemijskog spoja izražava se kemijskom formulom. Ove legure obično imaju visoku električnu otpornost, visoku tvrdoću i nisku duktilnost. Dakle, kemijski spoj željeza s ugljikom - cementit (Fe 3 C) je 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/

Gradska obrazovna ustanova Srednja škola u Gorodishchenskaya br. 2

Esej o kemiji na temu

Posao završen

srednjoškolac broj 2

Yablochkina Ekaterina

Nagodba 2011

• Uvod
• Legura
• Klasifikacija legura
• Svojstva legure
• Fizikalna svojstva legura
• Primanje legura
• ELEMENTI KEMIJSKI E
• Legure zlata
• Zaključak
• Korištena literatura i web stranice
• Uvod
• Drevni metalski obrtnici nisu ostavili opise metoda obrade i sastava legura korištenih za izradu raznih predmeta. 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 pripisuju 7. tisućljeću pr. Bili su to kovani predmeti od samorodnog bakra. Tada se pojavljuju 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 uvjetno nazivaju broncom. Bronce od arsena i kositra spadaju u najranije. 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. Dakle, za lijevanje umjetničkih proizvoda odabran je recept za trostruku leguru bakar-kositar-olovo, koja se koristila u staroj Grčkoj, u Rimskom Carstvu, na Bliskom i Srednjem Istoku, u Indiji; u Kini je bronca bila jedna od najčešćih legura. Na lijevanim predmetima od takve bronce s vremenom se razvija lijepa patina, koja se u nekim slučajevima očuvala i 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 još u antičko doba i već tada su imale široku praktičnu primjenu. . Tehničko značenje metalnih legura objašnjava se činjenicom da su mnoga njihova svojstva (čvrstoća, tvrdoća, električni otpor) mnogo veća od svojstava njihovih čistih metala.

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 legirajućim elementima, 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 radi poboljšanja kvalitete metalurških proizvoda.

Klasifikacija legura

Prema prirodi osnovnog metala razlikuju se legure željeza (osnova je željezo (Fe), legure obojenih metala (osnova su obojeni metali), legure rijetkih metala, legure radioaktivnih metala.

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

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

b prema karakterističnim svojstvima - u vatrostalne, nisko taljive, visoke čvrstoće, otporne na toplinu, tvrde, protiv trenja, otporne na koroziju;

l legure s posebnim svojstvima i dr.

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

Svojstva legure

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 znanosti o metalima postoje 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 kemijski međusobno djeluju, tvoreći 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 specifičnom težinom, tj koeficijenti linearnog i volumenskog rastezanja, električna vodljivost, toplinska vodljivost, talište itd.

Kemijska otpornost metala i legura

Kemijska otpornost metala i legura određena je njihovom sposobnošću da se odupru kemijskom napadu raznih agresivnih sredina. Ova svojstva su od velike važnosti za strojarstvo i moraju se uzeti u obzir pri projektiranju strojeva i dijelova. Korozija (oksidacija metala) tipičan je primjer kemijskog djelovanja medija.

Razaranje metala od korozije uzrokuje ogromne štete industriji, koje se izražavaju godišnjim gubicima 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 čelici i niz kemijski otpornih legura na bazi bakra i nikla. Titan se počinje široko koristiti.

Tehnološka svojstva metala

Tehnološka svojstva metala i legura karakterizirana su njihovim sposobnost podlijeganja raznim metodama toplog i hladnog rada (lako se otapa i puni kalup, kovati, variti, obraditi 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. Skupljanje se odnosi na smanjenje volumena i dimenzija metala za lijevanje tijekom skrućivanja i kasnijeg hlađenja. Segregacija je proces stvaranja heterogenosti kemijskog sastava legure u različitim dijelovima odljevka tijekom njegovog skrućivanja.

Savitljivost metala

Savitljivost metala - sposobnost deformiranja pri najnižem otporu otpor i poprimaju potrebni oblik pod utjecajem vanjskih sila bez narušavanja 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 niska savitljivost. Lijevano željezo praktički nema kovanja.

Zavarljivost metala

Zavarljivost metala - sposobnost stvaranja jakih veza metalnih dijelova metodama zavarivanja. Blagi čelik je dobro zavaren, lijevano željezo, bakar i aluminijske legure su mnogo lošije.

Primanje legura

Razmotrite postupak dobivanja legura na primjeru lijevanog željeza i čelika.

Proizvodnja željeza i čelika. Tehnološki proces dobivanja željeznih metala uključuje taljenje lijevanog željeza iz željezne rude s njegovom naknadnom preradom u čelik.

Glavni način proizvodnje sirovog 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. Usitnjena ruda se često obogaćuje magnetskom separacijom. Operite vodom kako biste uklonili čestice pijeska i gline. Sitne i muljevite rude aglomeriraju se aglomeracijom - sinteriranjem na rešetkama strojeva za sinteriranje ili ozrnjavanjem u granulatoru, nakon čega slijedi sušenje i prženje. Glavno gorivo u topljenju lijevanog željeza je koks, koji je izvor topline i izravno sudjeluje u redukciji i karburizaciji željeza. Talitelji (vapnenac, dolomit ili pješčenjak) koriste se za snižavanje tališta otpadne stijene i njeno vezivanje pepelom goriva u trosku.

Visoka peć je okomito okno visine do 35 m ili više sa zidovima od vatrostalne opeke zatvorene u čelično kućište. Pripremljene sirovine ubacuju se u peć odozgo u slojevima. Uslijed izgaranja koksa, zbog kisika zraka ubrizganog 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.

Otopljeni na temperaturi od 1380--1420 ° C, lijevano željezo i troska ispuštaju se kroz slavine. Lijevano željezo se ulijeva u kalupe, a troska se reciklira. U visokim pećima se tali sirovo željezo koje se koristi za preradu u čelik, ljevaoničko željezo, od kojeg se proizvode razni proizvodi od lijevanog željeza, te specijalni ljevovi (ferosilicij, feromangan), koji se koriste u proizvodnji čelika kao deoksidansi ili dodaci legiranju.

Čelik se dobiva iz sirovog željeza oksidacijom otvorenim ognjištem, konverterom i elektrotaljenjem. 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 dobiva u otvorenim pećima u čijem se talioniku izgara plin ili loživo ulje, au posebnim komorama – regeneratorima pripremaju se zrak i plinovito gorivo koji ulaze u peć zbog nakupljenog toplina produkata izgaranja ispušnih plinova. Naknada uključuje sirovo željezo i metalni otpad - otpadno ili tekuće sirovo željezo, otpad i željeznu rudu. Proces dobivanja čelika sastoji se u topljenju šarže, pri čemu nastaje velika količina željeznog oksida, oksidaciji ugljika i drugih nečistoća željeznim oksidom i dezoksidaciji - redukciji željeza iz oksida dodatkom ferosilicija, feromangana. odnosno aluminija.

Kemijski elementi

Mnogi metali, poput magnezija, proizvode se u visokoj čistoći tako da se sastav legura izrađenih od njih može precizno znati. Broj metalnih legura koje se danas koriste vrlo je velik i stalno raste. Obično se dijele u dvije široke 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 s do 2% ugljika nazivaju se čelici. Legirani čelici također sadrže druge elemente - krom, vanadij, nikal. Čelici se proizvode puno više od bilo kojih drugih metala i legura, te bi bilo teško nabrojati sve vrste njihove moguće primjene. Blagi čelik (manje od 0,25% ugljika) troši se u velikim količinama kao konstrukcijski materijal, dok se čelik s višim udjelom ugljika (više od 0,55%) koristi za izradu alata za rezanje male brzine 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. Širok izbor vrlo korisnih proizvoda može se izliti od lijevanog željeza, kao što su poklopci šahtova, spojevi za cijevi, blokovi motora. U pravilno izrađenim odljevcima postižu se dobra mehanička svojstva materijala.

Legure na bazi bakra. U osnovi to je mjed, t.j. bakrene legure koje sadrže od 5 do 45% cinka. Mjed sa sadržajem 5 do 20% cinka naziva se crvena (tompac), a sa sadržajem 20-36% Zn - 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.

olovne legure. Obični lem (tretnik) je legura od otprilike jednog dijela olova i dva dijela kositra. Široko se koristi za spajanje (lemljenje) cjevovoda i električnih žica. Plaštevi telefonskih kabela i ploče baterija izrađeni su od legura antimona i olova. 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 u visokotemperaturnim i agresivnim okruženjima.

aluminijske legure. To uključuje lijevane legure (Al - Si), legure za tlačni lijev (Al - Mg) i samootvrdnjavajuće legure visoke čvrstoće (Al - Cu). Aluminijske legure su ekonomične, lako dostupne, čvrste na niskim temperaturama i lako se obrađuju (lako se kovaju, štancaju, pogodne su za duboko izvlačenje, izvlačenje, lijevanje, dobro se zavaruju i obrađuju na alatnim strojevima). Nažalost, mehanička svojstva svih aluminijskih legura počinju se značajno pogoršavati na temperaturama iznad oko 175 ° C. Ali zbog stvaranja zaštitnog oksidnog filma, one pokazuju dobru otpornost na koroziju u većini uobičajenih korozivnih okruženja. Ove legure dobro provode struju i toplinu, imaju visoku refleksiju, nemagnetiziraju se, bezopasne su u dodiru s hranom (jer su produkti korozije bezbojni, bez okusa i neotrovni), otporne su na eksploziju (jer ne stvaraju iskre) i apsorbiraju udarce dobro opterećuje. Zbog ove kombinacije svojstava, aluminijske legure služe kao dobri materijali za lake klipove, koriste se u automobilskoj, automobilskoj i zrakoplovnoj konstrukciji, u prehrambenoj industriji, kao arhitektonski i završni materijali, u proizvodnji rasvjetnih reflektora, tehnoloških i kućanskih kabelskih kanala. , prilikom postavljanja visokonaponskih vodova. Nečistoća 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 krtosti željeza i povećavaju otpornost na koroziju. Kada se aluminiju doda litij, povećava se modul elastičnosti i čvrstoća, što takvu leguru čini vrlo privlačnom za zrakoplovnu industriju. Nažalost, unatoč izvrsnom omjeru čvrstoće i težine (specifična čvrstoća), aluminij-litijeve legure imaju lošu duktilnost.

legure magnezija. Magnezijeve legure su lagane, imaju visoku specifičnu čvrstoću, dobra svojstva lijevanja i izvrsnu obradivost. Stoga se koriste za izradu dijelova za raketne i zrakoplovne motore, kućišta za automobilsku opremu, kotače, plinske spremnike, prijenosne stolove itd. Neke legure magnezija, koje imaju visok koeficijent viskoznog prigušenja, koriste se u proizvodnji pokretnih dijelova strojeva i konstrukcijskih elemenata koji rade u uvjetima neželjenih vibracija. Magnezijeve legure prilično su mekane, slabo se odupiru habanju i nisu vrlo rastegljive. Lako se oblikuju na povišenim temperaturama, pogodni su za elektrolučno, plinsko i otporno zavarivanje, a mogu se spajati i lemljenjem (tvrdim), 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. Magnezijeve legure također se mogu posvijetliti ili obložiti bakrom, niklom i kromom prethodnim nanošenjem uranjanjem 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 aluminija i od magnezija u pogledu vlačne čvrstoće i modula elastičnosti. Gustoća im je veća od svih ostalih lakih legura, ali po specifičnoj čvrstoći zaostaju samo za berilijem. Uz dovoljno 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. Čvrstoća puzanja nekih legura titana pri umjerenim naprezanjima (reda 90 MPa) ostaje zadovoljavajuća do oko 600°C, što je znatno iznad temperature dopuštene i za aluminijske i za magnezijeve legure. Legure titana dovoljno 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 kuje se do temperatura 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 provoditi 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. Legure titan-vanadija koriste se za izradu lakih oklopa za kabine borbenih zrakoplova. Legura titan-aluminij-vanadij glavna je legura titana za mlazne motore i konstrukcije zrakoplova. U tablici. 3 prikazane su karakteristike specijalnih legura, a u tablici. Slika 4 prikazuje glavne elemente dodane aluminiju, magneziju i titanu, pokazujući rezultirajuća svojstva.

legure berilija. Duktilna legura berilija može se dobiti, na primjer, umetanjem krhkih zrnaca berilija u meku, duktilnu matricu kao što je srebro. Bilo je moguće dovesti leguru ovog sastava hladnim valjanjem do debljine od 17% od izvorne. Berilij premašuje sve poznate metale specifičnom čvrstoćom. U kombinaciji s njegovom niskom gustoćom, to čini berilij pogodnim za uređaje za navođenje projektila. Modul elastičnosti berilija veći je od 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 povezana s berilijem je njegova toksičnost. Može uzrokovati ozbiljne respiratorne probleme i dermatitis.

Legure zlata

Zlato je plemeniti žuti metal, mekan i prilično težak. Zlato se nalazi iu zemljinoj kori iu vodi, a iako je njegov sadržaj u zemlji prilično nizak (3 µg/kg), postoje vrlo brojna područja koja su visoko obogaćena ovim metalom. Takva područja, koja su primarno ležište 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, Brinellova tvrdoća - 20. Zlato je također najinertniji metal, ali kada je sposobnost aqua regia (mješavine klorovodične i dušične kiseline u omjeru 3/1) da otopi zlato bila smanjena. otkrivena, poljuljano je povjerenje u njegovu inertnost. Metal se topi na vrlo visokoj temperaturi - 1063 ° C. Topljiv 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 (drugi metali, manje gustoće od zlata, ispiru se u struji vode). Ali prirodno zlato je rijetko čisto, sadrži srebro, bakar i mnoge druge elemente, stoga se svo zlato nakon pranja podvrgava dubinskom čišćenju - rafiniranju. U Rusiji se čistoća zlata mjeri prolomom.

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 s kalijem.

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. Kao plemeniti metal, ne mogu se obrađivati. Ali ponekad se takve metalne legure za nakit koriste kao umetci u nakitu, poput kamenja.

Usput, ponekad se zeleno zlato dobiva i stapanjem čistog zlata sa srebrom. Mali udio srebra u sastavu legure nakita dat će zelenkastu boju, nešto veći udio će zlato učiniti žućkastozelenim, čime se sadržaj srebra još više povećava, dobivamo žuto-bijelu nijansu, a na kraju potpuno bijelu.

plavo zlato

To je legura čistog zlata s indijem. Ali takva legura za nakit također je metalid, nestabilna je i ne može se koristiti kao obično zlato.

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

Zlato također "postaje plavo" ako je prekriveno rodijem.

Ili ako je to zamisao argentinskog draguljara Antoniassyja. Još uvijek je misterij kako je uspio dobiti plavu leguru finoće gotovo 958 (90% čistog zlata u leguri). Zlatar ne žuri otkriti svoje tajne.

plavo zlato

Plavo zlato je legura zlata sa željezom i kromom. Poput zelenog i ljubičastog zlata, plavo zlato se može koristiti samo kao umetci u nakitu.

Sama po sebi, plava legura je krhka i neće uspjeti napraviti dragulj samo od nje.

ljubičasto zlato

Zapravo, to je legura zlata i aluminija. Takvo zlato može biti "nagrađeno" sa 750 uzoraka (udio 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 je dragi kamen, a ne metal.

smeđe zlato

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

crno zlato

Crno zlato je neobično profinjen metal duboke i nježne boje. Postoji nekoliko načina kako doći do crnog zlata.

To je legiranje s kobaltom i kromom uz oksidaciju na visokoj temperaturi, te premazivanje crnim rodijem ili amorfnim ugljikom ...

legura lijevano željezo čelik legiranje zlata

Zaključak

Metalni predmeti oko nas rijetko se sastoje od čistih metala. Samo aluminijske tave ili bakrena žica imaju oko 99,9% čistoće. 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 posebnu oznaku, 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.

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

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

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

Velika enciklopedija suvremenog školarca.

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

o web stranica Wikipedije

b www.erudition.ru- izvješće "Legura"

b dic.academic.ru - stranica "Akademik", tema "Legura"

b www.chemport.ru legure

Domaćin na Allbest.ru

Slični dokumenti

Povijest nastanka 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 poligrafskih legura. 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 za lijevanje aluminija. Tipična mehanička svojstva termički očvrsljivih legura.

sažetak, dodan 01.08.2010


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

seminarski rad, dodan 16.11.2009


Anodna oksidacija aluminija i njegovih legura. Pravilnosti anodnog ponašanja aluminija i njegovih legura u kiselim otopinama u početnim fazama stvaranja AOF i sekundarnim procesima koji utječu na strukturu i svojstva oksidnog sloja koji se stvara.

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

seminarski rad, dodan 09.05.2013


Opći koncept korozije metala. Ponašanje titana i njegovih legura u različitim agresivnim medijima. 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 faktor mogućnosti i svrsishodnosti njegove upotrebe. 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 značajki mjedi, bronce, legura bakra i nikla, kupronikla.

DEFINICIJA

legure 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, nazivaju se legirajućim ili modificirajućim dodacima. Među legurama najveću važnost imaju legure na bazi željeza i aluminija.

Klasifikacija legura

Postoji nekoliko načina za klasifikaciju legura:

• prema načinu izrade (lijevane i praškaste legure);
• prema načinu dobivanja proizvoda (lijevane, kovane i praškaste legure);
• po sastavu (homogene i heterogene legure);
• po prirodi metala - baze (željezni - baza Fe, neželjezni - bazni obojeni metali i legure rijetkih metala - bazni radioaktivni elementi);
• 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 legure

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 učincima aktivnih medija – voda, zrak, kiseline itd.) i mehanička (odnos legura prema učincima 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, plastičnosti i drugih mehaničkih svojstava provode se ispitivanja vlačne čvrstoće, puzanja, udarne čvrstoće itd.

Glavne vrste legura

Široku primjenu među raznim legurama našli su razni čelici, lijevano željezo, legure na bazi bakra, olova, aluminija, magnezija, kao i lake legure.

Čelici i lijevano željezo su legure željeza s ugljikom, a sadržaj ugljika u čeliku iznosi 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, pa se prema namjeni razlikuju konstrukcijski, nehrđajući, alatni, toplinski postojani i kriogeni čelici. Prema kemijskom sastavu razlikuju se ugljični (nisko, srednje i visokolegirani) i legirani (nisko, srednje i visokolegirani). 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, vrata), dijelovi tijela, oprema za vodoinstalaterske instalacije, predmeti za kućanstvo (tave), koristi se u automobilskoj industriji.

Legure na bazi bakra nazivaju se mjedi, jer kao dodatke sadrže od 5 do 45% cinka. Mjed s udjelom 5 do 20% cinka naziva se crvena (tompac), a s udjelom 20–36% Zn - žuta (alfa-mjed).

Među legurama na bazi olova postoje dvokomponentne (legure olova s ​​kositrom ili antimonom) i četverokomponentne legure (legure olova s ​​kadmijem, kositrom i bizmutom, legure olova s ​​kositrom, antimonom i arsenom), te (tipično za dvo- component alloys) s različitim sadržajem istih komponenata dobivaju se različite legure. Dakle, za lemljenje cijevi i električnih žica koristi se legura koja sadrži 1/3 olova i 2/3 kositra - tretnik (obični lem), a prije se koristila legura koja sadrži 10-15% olova i 85-90% kositra - kositar. za lijevanje pribora za jelo.

Legure na bazi aluminija su dvokomponentne - Al-Si, Al-Mg, Al-Cu. Ove se legure lako dobivaju i prerađuju. Imaju električnu i toplinsku vodljivost, nemagnetski, bezopasni u dodiru s hranom, otporni na eksploziju. Legure na bazi aluminija pronašle su primjenu za izradu lakih klipova, koriste se u konstrukciji automobila, automobila i zrakoplova, prehrambenoj industriji, kao arhitektonski i završni materijali, u proizvodnji tehnoloških i kućanskih kabelskih kanala, te pri polaganju visokog napona električni vodovi.

Primjeri rješavanja problema

PRIMJER 1

PRIMJER 2

Vježbajte	Pod djelovanjem viška HCl na smjesu Al i Fe mase 11 g oslobodilo se 8,96 litara plina. Odredite masene udjele metala u smjesi.
Riješenje	Oba metala stupaju u reakciju interakcije, pri čemu se oslobađa vodik: 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H 2 Fe + 2HCl \u003d FeCl2 + H2 Nađite ukupni broj molova oslobođenog vodika: v(H 2) \u003d V (H 2) / V m v (H 2) \u003d 8,96 / 22,4 \u003d 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 Masu metala u smjesi izražavamo: 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 \u003d 11 - 7.2 v(Fe) = 0,1 mol x = 0,2 mol v(Al) = 0,2 mol Zatim, masa metala u smjesi: m(Al) = 27×0,2 = 5,4 g m(Fe) \u003d 56 × 0,1 \u003d 5,6 g Odredite masene udjele metala u smjesi: ώ =m(Me)/m zbroj ×100% ώ(Fe) \u003d 5,6 / 11 × 100% \u003d 50,91% ώ(Al) = 100 - 50,91 = 49,09%
Odgovor	Maseni udjeli metala u smjesi: 50,91%, 49,09%