Az ötvözet fogalma, osztályozása és tulajdonságai. A gépgyártás ilyen nagy veszteségeinek kiküszöbölése érdekében az alkatrészeket lakkkal, festékekkel, vegyszerálló fémekkel és oxidfilmekkel vonják be.

A fémes állapotot az elektronikus szerkezet magyarázza. A fémelemek, amelyek kémiai reakcióba lépnek olyan elemekkel, amelyek nem fémek, adják nekik külső, úgynevezett vegyértékelektronjaikat. Ez annak a következménye, hogy a fémekben a külső elektronok lazán kötődnek az atommaghoz; ráadásul a külső héjakon kevés elektron található (csak 1-2), míg a nemfémeknél sok az elektron (5-8).

A galliindiumtól és a talliumtól balra található összes elem fém, az arzéntól, az antimontól és a bizmuttól jobbra pedig nem fém.

A technológiában nem fém alatt olyan anyagot értünk, amelynek „fémes fénye” és plaszticitása - jellemző tulajdonságai vannak.

Ezenkívül minden fém magas elektromos és hővezető képességgel rendelkezik.

A fémes anyagok szerkezetének sajátossága, hogy mindegyik főként könnyű atomokból épül fel, amelyekben a külső elektronok gyengén kötődnek az atommaghoz. Ez határozza meg a fématomok és a fémtulajdonságok kölcsönhatásának sajátos jellegét. A fémek jó elektromos áramvezetők.

Az (1985-ig) ismert 106 kémiai elem közül 83 fém.

Fémek osztályozása

Mindegyik fém szerkezetében és tulajdonságaiban különbözik a másiktól, azonban bizonyos jellemzőik szerint csoportokba vonhatók.

Ezt az osztályozást A. P. Gulyaev orosz tudós dolgozta ki. és nem feltétlenül esik egybe az általánosan elfogadottal.

Minden fém két nagy csoportra osztható - vas- és színesfémekre.

A vasfémek leggyakrabban sötétszürke színűek, nagy sűrűséggel (az alkáliföldfémek kivételével), magas olvadásponttal és viszonylag nagy keménységgel rendelkeznek. A legjellemzőbb fém ebben a csoportban a vas.

A színesfémeknek leggyakrabban jellegzetes színük van: piros, sárga és fehér. Nagy plaszticitásuk, alacsony keménységük és viszonylag alacsony olvadáspontjuk van. Ennek a csoportnak a legjellemzőbb eleme a réz.

A vasfémek viszont a következőképpen oszthatók fel:

1. Vasfémek- vas, kobalt, nikkel (az úgynevezett ferromágnesek) és mangán, amely hasonló tulajdonságokkal rendelkezik. A Co-t, Ni-t, Mu-t gyakran használják vasötvözetek adalékaként, valamint a megfelelő ötvözetek alapjaként, tulajdonságaikban hasonlóak az erősen ötvözött acélokhoz.

2. Tűzálló fémek, amelynek olvadáspontja magasabb, mint a vasé (azaz 1539 C felett). Ötvözött acélok adalékaként, valamint a megfelelő ötvözetek alapjaként használják. Ide tartoznak: Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Tc (technécium), Hf (hafium), Ta (tantál), W, Re (rénium).

3. Uránfémek- aktinidák, amelyeket elsősorban atomenergia-ötvözetekben használnak. Ide tartoznak: Ac (aktinium), Th (tórium), U (urán), Np (neptunium), Pu (plutónium), Bk (berkélium), Cf (californium), Md (mendelevium), No (nobélium) stb. .

4. Ritkaföldfémek(REM) - La (lantán), Ce (cérium), Nd (neodímium), Sm (szanarium), Eu (europium), Dy (diszprozium), Lu (lutécium), Y (itrium), Sc (szlandium) stb. .., lantanidák néven csoportosítva. Ezek a fémek nagyon hasonló kémiai tulajdonságokkal rendelkeznek, de egészen eltérő fizikai tulajdonságokkal rendelkeznek (Típus stb.). Más elemek ötvözeteinek adalékanyagaként használják. Természetes körülmények között együtt fordulnak elő, és nehezen különíthetők el egyedi elemekre. Általában vegyes ötvözetet használnak - 40-45% Ce (cérium) és 40-45% minden egyéb ritkaföldfém.

5. Alkáliföldfémek- szabad fémes állapotban nem használják, kivéve különleges eseteket, például hűtőközegeket az atomreaktorokban. Li (lítium), Na, K (kálium), Rb (rubídium), Cs (cézium), Fr (francium), Ca (kalcium), Sr (stroncium), Ba (bárium), Ra (rádium).

A színesfémeket a következőkre osztják:

1. Könnyűfémek - Be (berilium), Mg (magnézium), Al (alumínium), amelyek alacsony sűrűségűek.

2. Nemesfémek - Ag (ezüst), Pt (platina), Au (arany), Pd (palládium), Os (ozmium), Ir (iridium) stb. A Cu félnemes fém. Nagyon ellenállóak a korrózióval szemben.

3. Alacsony olvadáspontú fémek - Zn (cink), Cd (kadmium), Hg (higany), Sn (ón), Bi (bizmut), Sb (antimon), Pb (ólom), As (arzén), In (indium) ) és stb., valamint gyengített fémes tulajdonságú elemek - Ga (gallium), Ge (germánium).

A fémek használata a rézzel, ezüsttel és arannyal kezdődött. Mivel a természetben tiszta (natív) formában találhatók meg.

Később elkezdtek fémeket nyerni az ércekből - Sn, Pb, Fe stb.

A technológiában a legelterjedtebbek a vas és szén ötvözetei: acél (0,025-2,14% C) öntöttvas (2,14-6,76% C); A Fe-C ötvözetek széleskörű elterjedésének oka számos ok: az alacsony költség, a legjobb mechanikai tulajdonságok, a tömeggyártás lehetősége és a Fe-ércek nagy elterjedtsége a természetben.

Az előállított fémek több mint 90%-a acél.

Fémgyártás 1980-ban:

Vas - 718 000 ezer tonna (a Szovjetunióban akár 150 millió tonna évente)

Mangán - > 10 000 ezer tonna

Alumínium - 17 000 ezer tonna

Réz - 9400 ezer tonna

Cink - 6200 ezer tonna

Ón - 5400 ezer tonna

Nikkel - 760 ezer tonna

Magnézium - 370 ezer tonna

Arany - > 1,2 ezer tonna

A fém költsége befolyásolja a felhasználás lehetőségét és megvalósíthatóságát. A táblázat a különböző fémek relatív költségét mutatja (a vas, pontosabban az egyszerű szénacél költségét egységnek vesszük).

Nemesfémek:

Au, Ag, Pt és ötvözeteik.

Nevüket nagy korrózióállóságuk miatt kapták. Ezek a fémek képlékenyek. Magas költségük van.

Ékszerben és fogászatban használják. A tiszta aranyat puhasága miatt nem használják. A keménység növelése érdekében az aranyat ötvözik (más elemeket is hozzáadnak). Általában háromkomponensű ötvözeteket használnak: Au - Ag - Cu.

A leggyakoribb ötvözetek a 375, 583, 750 és 916 minta - ez azt jelenti, hogy ezekben az ötvözetekben 1000 g ötvözetre számítva 375, 583, 750 és 916 g arany van, a többi pedig réz, ezüst, amelyek aránya többféle lehet.

A 916-os ötvözetek a legpuhábbak, de egyben a legkorrózióállóbbak is. A minta indexének csökkenésével a korrózióállóság csökken.

Az 583. minta ötvözetei a legnagyobb keménységgel (és ezért kopásállósággal) rendelkeznek, a Cu és az Ag aránya körülbelül 1:1.

Ezen minták ötvözetei arany színűek.

Indiai damaszt acél

Az ie 4. század végén Nagy Sándor csapatai először találkoztak rendkívüli indiai acéllal, miközben Mezopotámián (Irak) és Afganisztánon át Indiába vonultak.

„Csakra” - egy nehéz lapos acélgyűrű, amelyet pengeszerűen éleztek, két ujjon megpörgetik, és az ellenségre dobják. Iszonyatos sebességgel forgott, és virágfejként vágta le a macedónok fejét.

A kard paraméterei:

hossza - 80-100 cm

szélesség a szálkeresztnél - 5-6 cm

vastagság - 4 mm

súly - 1,2-1,8 kg

A penge tulajdonságai:

Nagy keménység, szilárdság és ugyanakkor nagy rugalmasság és viszkozitás. A pengék szabadon vágják át a szögeket, és ugyanakkor könnyen ívbe hajlottak. A könnyű gézsálakat könnyen levágták.

A damaszt fegyverek minőségének értékelése során fontos szerepet játszott a penge kialakítása. A mintában az alapfém (háttér) formája, mérete és színe számított.

A forma szerint a minta csíkosra, patakozottra, hullámosra, hálóra és hajlítottra oszlik. A legértékesebb tárgy a hajtókaros damaszt acél volt.

A damaszt pengét is tesztelték rugalmasság szempontjából: a fejre helyezték, majd mindkét végét a fülekhez húzták és elengedték. Ezt követően nem észleltünk maradó alakváltozást.

Az igazi damaszt acél öntött acél kovácsolásával készült, természetes mintákkal.

Hegesztő damaszt acél (hamis)- eltérő széntartalmú, ezért eltérő keménységű kötéllé csavart huzaldarabok kovácsolásával nyerik. A maratás után egy minta jelent meg.

Damasztacélt is kovácsoltak acéllemez csomagokból - akár 320 rétegig: vagy: különböző szinteken szétszórva más mintát kapnak.

A doni kozákok a világ minden tájáról származó fegyvereket használtak – csatákban elfogták őket. A fegyvereket főleg a kaukázusi kézművesek készítették.

Balti damaszt acél:

Ezt Prof. Ivanov G.P. és Makarov admirális S.O. új alkalmazást talált: páncéllemezek tesztelésekor

A puha, alacsony széntartalmú oldalról könnyen áthatoltak a lemezen, majd feltaláltak egy puha hegyű páncéltörő lövedéket:

Emiatt a régi kovácsmesterek puha csíkot varrtak egy nagyon kemény pengére, hogy átlyukadjanak az acélpáncélon.

A damaszt acél gyártása hagyományokhoz és titkokhoz kötődik. Nagyon nehéz a különböző összetételű szalagokat és rudakat összehegeszteni és biztosítani a szükséges tulajdonságokat: rugalmasság, keménység, pengeélesség. Fenn kell tartani a hőmérsékletet, a kovácsolási sebességet, a szalagok összeillesztési sorrendjét, az oxidok eltávolítását, a folyasztószer alkalmazását.

Japán damaszt acél

A japán damaszt acél keményebb és erősebb volt, mint a damaszkuszi acél. Ez a molibdén (Mo) jelenlétének köszönhető az acél összetételében. A Mo azon kevés elemek közé tartozik, amelyek acélhoz való hozzáadása egyszerre növeli a szívósságát és keménységét. Az összes többi elem növeli a szilárdságot és a keménységet, de növeli a törékenységet is.

Gyártás: olvasztott vasat (Mo-val) rudakká kovácsoltak és 8-10 évig talajba edzték. A korróziós folyamat során a fém elfogyott, és a káros szennyeződésekkel dúsított részecskék kihullottak. A nyersdarabok lyukas sajthoz hasonlítottak. Aztán a rudakat sokszor karburizálták és kovácsolták. A legvékonyabb rétegek száma elérte a több tízezret.

Az acél anyagoknak, szerkezeteknek, alkatrészeknek magas korrózióállósággal kell rendelkezniük. Ezt elősegíti az acél összetételében való jelenléte: réz, Cr, Ni, különösen a foszfor. (Példa: az időjárásálló, alacsony szén-dioxid-kibocsátású építőacél – „corten” – a felületi oxidok miatt nemes színű. Ennek az acélnak azonban fokozott a ridegsége, különösen alacsony hőmérsékleten).

A korrózió az acélszerkezetek legveszélyesebb ellensége. A tudósok szerint a mai napig az ember legalább 20 milliárd tonna vasat és acélt olvasztott meg, ebből a fémből 14 milliárd tonnát „esz meg” a rozsda és szétszóródik a bioszférában...

Az Eiffel-torony 1889-ben azt jósolta, hogy legfeljebb 25 évig fog tartani (Eiffel 40 évet tartott a tartósság szempontjából). A torony több mint 100 éve áll Párizsban, de ez csak azért van így, mert állandóan vastag festékréteg borítja. A torony festéséhez 52 tonna festékre van szükség. Költsége már régóta meghaladta magának a szerkezetnek a költségét.

Számos példa van olyan acél- és vasszerkezetekre, amelyek nem korrodálódnak az idő múlásával: gerendák a Katav-Ivanovsk templomban, a Fontanka-folyó lépcsőjének korlátai Leningrádban, egy vasoszlop Delhiben (1500 év). A felületi oxidok és a magas réz- és foszfortartalom, valamint a természetes ötvözet ellenáll a korróziónak.

A színesfémek közé tartozik az összes fém, kivéve a vasat és az azon alapuló ötvözetek - acélokat és öntöttvasakat, amelyeket vasfémeknek neveznek. A színesfém alapú ötvözetek elsősorban speciális tulajdonságokkal rendelkező szerkezeti anyagokként használatosak: korrózióálló, csapágyas (alacsony súrlódási együtthatójú), hő- és hőálló stb.

A színesfémek és ezek alapján készült ötvözetek jelölésére nincs egységes rendszer. Minden esetben az alfanumerikus rendszert alkalmazzuk. A betűk azt jelzik, hogy az ötvözetek egy meghatározott csoporthoz tartoznak, és a különböző anyagcsoportokban szereplő számok eltérő jelentéssel bírnak. Az egyik esetben a fém tisztasági fokát (tiszta fémek esetén), a másikban az ötvözőelemek számát, a harmadikban pedig az ötvözet számát jelzik, amely az állapot szerint. a szabványnak meg kell felelnie egy bizonyos összetételnek vagy tulajdonságoknak.
Réz és ötvözetei
A műszaki rezet M betű jelöli, amelyet a szennyeződések mennyiségéhez kapcsolódó számok követnek (az anyag tisztasági fokát jelzik). Az M3 minőségű réz több szennyeződést tartalmaz, mint az M000. A jel végén lévő betűk jelentése: k - katódos, b - oxigénmentes, p - deoxidált. A réz nagy elektromos vezetőképessége határozza meg elsődlegesen az elektrotechnikában, mint vezetőanyagot. A réz jól deformálódik, jól hegeszt és forraszt. Hátránya a rossz megmunkálhatóság.
A főbb rézalapú ötvözetek közé tartozik a sárgaréz és a bronz. A rézalapú ötvözetekben alfanumerikus rendszert alkalmaznak, amely jellemzi az ötvözet kémiai összetételét. Az ötvöző elemeket egy orosz betű jelöli, amely megfelel az elem nevének kezdőbetűjének. Ezenkívül ezek a betűk gyakran nem esnek egybe ugyanazon ötvözőelemek megjelölésével az acél jelölésénél. Alumínium - A; Szilícium - K; Mangán - Mts; Réz - M; Nikkel - N; Titan -T; foszfor - F; Chrome -X; berillium - B; vas - F; Magnézium - Mg; Ón - O; Ólom - C; Cink - C.
Az öntött és a kovácsolt sárgaréz jelölési eljárása eltérő.
A sárgaréz réz és cink ötvözete (Zn 5-45%). Az 5-20% cinktartalmú sárgaréz vörösnek (tompak), a 20-36% cinktartalmú sárgaréznek nevezik. A gyakorlatban ritkán használnak olyan sárgarézeket, amelyek cinkkoncentrációja meghaladja a 45%-ot. A sárgaréz általában a következőkre oszlik:
- kétkomponensű sárgaréz vagy egyszerű, amely csak rézből, cinkből és kis mennyiségben szennyeződésekből áll;
- többkomponensű sárgaréz vagy speciális - a réz és a cink mellett további ötvöző elemek is vannak.
A deformálható sárgarézeket a GOST 15527-70 szerint jelölik.
Az egyszerű sárgaréz minősége az „L” betűből áll, amely jelzi az ötvözet típusát - sárgaréz, és egy kétjegyű számból, amely az átlagos réztartalmat jellemzi. Például az L80 minőségű sárgaréz, amely 80% Cu-t és 20% cinket tartalmaz. Minden kétkomponensű sárgaréz erősen nyomással kezelhető. Különféle keresztmetszeti formájú csövek, lemezek, szalagok, szalagok, huzalok és különféle profilú rudak formájában szállítják őket. A nagy belső igénybevétellel rendelkező sárgaréz termékek (például hidegen megmunkálva) hajlamosak a repedésre. Hosszabb ideig levegőn tárolva hosszanti és keresztirányú repedések keletkeznek rajtuk. Ennek elkerülése érdekében a hosszú távú tárolás előtt a belső feszültséget 200-300 C-on alacsony hőmérsékletű izzítással kell enyhíteni.
A többkomponensű sárgarézeknél az L betű után egy sor betűt írnak, amely jelzi, hogy a cink kivételével mely ötvözőelemek találhatók ebben a sárgarézben. Ezután a számok kötőjeleken keresztül következnek, amelyek közül az első az átlagos réztartalmat jellemzi százalékban, a következő pedig - az ötvözőelemek mindegyike ugyanabban a sorrendben, mint a márka betűrészében. A betűk és számok sorrendjét a megfelelő elem tartalma határozza meg: először az az elem következik, amelyikben több van, majd csökkenő. A cinktartalmat a 100%-tól való eltérés határozza meg.
A sárgarézeket elsősorban deformálható, korrózióálló anyagként használják. Lemezeket, csöveket, rudakat, szalagokat és egyes alkatrészeket készítenek belőlük: anyákat, csavarokat, perselyeket stb.
Az öntött sárgarézeket a GOST 1711-30 szerint jelölik. A bélyeg elejére írják az L (sárgaréz) betűt is, amely után a cinket jelentő C betűt és annak százalékos tartalmát jelző számot írnak. Az ötvözött sárgarézeknél a beírt ötvözőelemeknek megfelelő betűket is írnak, és az őket követő számok százalékos arányban jelzik ezen elemek tartalmát. A 100%-ig hiányzó maradék a réztartalomnak felel meg. Az öntött sárgarézből hajóépítési szerelvényeket és alkatrészeket, perselyeket, béléseket és csapágyakat gyártanak.
Bronz (rézötvözetek különféle elemekkel, ahol nem a cink a fő). A sárgarézhez hasonlóan öntött és kovácsolt. Minden bronzot Br betűkkel jelölnek, ami a bronz rövidítése.
Az öntött bronzokban a Br után betűket, majd számokat írnak, amelyek szimbolikusan jelzik az ötvözetbe bevitt elemeket (1. táblázat szerint), a következő számok pedig ezen elemek százalékos tartalmát jelzik. A többi (legfeljebb 100%) rezet jelent. Néha egyes márkájú öntött bronzoknál az „L” betűt írják a végére, ami öntödést jelent.
A legtöbb bronz jó öntési tulajdonságokkal rendelkezik. Különféle alakú öntvényekhez használják. Leggyakrabban korrózióálló és súrlódásgátló anyagként használják őket: szerelvények, felnik, perselyek, fogaskerekek, szelepülések, csigakerekek stb. Minden réz alapú ötvözet nagy hidegállósággal rendelkezik.
Alumínium és az arra épülő ötvözetek
Az alumíniumot sertés, ingot, huzalrudak stb. formájában állítják elő. (elsődleges alumínium) a GOST 11069-74 szerint és deformálható félkész termék formájában (lemezek, profilok, rudak stb.) a GOST 4784-74 szerint. A szennyezettség mértéke szerint mindkét alumíniumot különleges tisztaságú, nagy tisztaságú és műszaki tisztaságú alumíniumra osztják. A GOST 11069-74 szerinti elsődleges alumíniumot A betű és egy szám jelöli, amellyel meghatározható az alumínium szennyezőanyag-tartalma. Az alumínium jól deformálódik, de nehezen vágható. Tekeréssel fóliát készíthetünk.

Az alumínium alapú ötvözetek öntött és kovácsolt.
Az alumínium alapú öntvényötvözetek a GOST 1583-93 szerint vannak jelölve. A minőség az ötvözet fő összetételét tükrözi. A legtöbb öntvény ötvözet minősége A betűvel kezdődik, ami az alumíniumötvözetet jelenti. Ezután betűket és számokat írnak, amelyek tükrözik az ötvözet összetételét. Egyes esetekben az alumíniumötvözeteket AL betűkkel (ami öntött alumíniumötvözetet jelent) és az ötvözet számát jelző számmal jelölik. A jelölés elején lévő B betű azt jelzi, hogy az ötvözet nagy szilárdságú.
Az alumínium és az azon alapuló ötvözetek felhasználása igen változatos. A műszaki alumíniumot elsősorban az elektrotechnikában használják elektromos áram vezetőként, a réz helyettesítőjeként. Az alumínium alapú öntvényötvözetek széles körben használatosak a hűtő- és élelmiszeriparban összetett alakú alkatrészek gyártására (különböző öntési módszerekkel), amelyek megnövelt korrózióállóságot igényelnek alacsony sűrűséggel kombinálva, például egyes kompresszordugattyúk, karok és egyéb alkatrészek.
Az alumínium alapú kovácsolt ötvözetek széles körben használatosak az élelmiszer- és hűtéstechnológiában is különféle alkatrészek nyomásos megmunkálással történő gyártására, amelyekre a korrózióállóság és a sűrűség tekintetében is fokozott követelmények vonatkoznak: különféle tartályok, szegecsek stb. Az összes alumínium alapú ötvözet fontos előnye a nagy hidegállóság.
Titán és az arra épülő ötvözetek
A titánt és az azon alapuló ötvözeteket a GOST 19807-74 szerint alfanumerikus rendszerrel jelölik. A címkézésben azonban nincs minta. Az egyetlen sajátosság az, hogy minden márkában megtalálható a T betű, ami azt jelzi, hogy a titánhoz tartoznak. A márkában szereplő számok az ötvözet feltételes számát jelzik.
A műszaki titán jelölése: VT1-00; VT1-0. Az összes többi minőség a titán alapú ötvözetekhez tartozik (VT16, AT4, OT4, PT21 stb.). A titán és ötvözeteinek fő előnye a tulajdonságok jó kombinációja: viszonylag alacsony sűrűség, nagy mechanikai szilárdság és nagyon magas korrózióállóság (sok agresszív környezetben). A fő hátrány a magas költségek és a szűkösség. Ezek a hátrányok akadályozzák az élelmiszer- és hűtéstechnológiában való alkalmazásukat.

A titánötvözeteket rakéta- és légiközlekedés-technológiában, vegyiparban, hajógyártásban és közlekedéstechnikában használják. Emelt hőmérsékleten, akár 500-550 fokig használhatók. A titánötvözetekből készült termékek nyomáskezeléssel készülnek, de készülhetnek öntéssel is. Az öntvényötvözetek összetétele általában megfelel a kovácsolt ötvözetek összetételének. Az öntvény ötvözet minőségének végén az L betű található.
Magnézium és az arra épülő ötvözetek
A műszaki magnézium nem kielégítő tulajdonságai miatt szerkezeti anyagként nem használatos. Magnézium alapú ötvözetek az állami előírásoknak megfelelően. A szabvány öntvényre és deformálhatóra oszlik.
Az öntött magnéziumötvözetek, a GOST 2856-79 szerint, ML betűkkel és egy számmal vannak jelölve, amely az ötvözet hagyományos számát jelzi. Néha kisbetűket írnak a szám után: pch - fokozott tisztaság; ez általános cél. A deformálható magnéziumötvözetek a GOST 14957-76 szerint MA betűkkel és az ötvözet hagyományos számát jelző számmal vannak jelölve. Néha a szám után kisbetűk is lehetnek pch, ami fokozott tisztaságot jelent.

A magnézium alapú ötvözetek az alumínium alapú ötvözetekhez hasonlóan jó tulajdonságkombinációval rendelkeznek: alacsony sűrűség, fokozott korrózióállóság, viszonylag nagy szilárdság (különösen fajlagos szilárdság), jó technológiai tulajdonságokkal. Ezért a fokozott korrózióállóságot igénylő egyszerű és összetett formájú alkatrészek is készülnek magnéziumötvözetekből: nyakak, benzintartályok, szerelvények, szivattyúházak, fékkerékdobok, rácsos tartókerekek, kormánykerekek és sok más termék.
Ón, ólom és ezeken alapuló ötvözetek
Az ólmot tiszta formájában gyakorlatilag nem használják élelmiszerekben és hűtőberendezésekben. Az ónt az élelmiszeriparban élelmiszer-tárolóedények bevonataként használják (például bádoglemezek ónozására). Az ón a GOST 860-75 szerint van megjelölve. Vannak O1pch márkák; O1; O2; O3; O4. Az O betű az ónt jelöli, a számok pedig egy hagyományos számot jelentenek. A szám növekedésével a szennyeződések mennyisége nő. A pch betűk a márka végén fokozott tisztaságot jelentenek. Az élelmiszeriparban leggyakrabban az O1 és O2 minőségű ónt használják bádoglemezek bádogozására.
Az ón és ólom alapú ötvözetek rendeltetésüktől függően két nagy csoportra oszthatók: babbitokra és forraszanyagokra.
A Babbitts ón- és ólomalapú összetett ötvözetek, amelyek antimont, rezet és egyéb adalékanyagokat is tartalmaznak. A GOST 1320-74 szerint B betűvel vannak jelölve, ami babbitt jelent, és egy számmal, amely az óntartalmat mutatja százalékban. Néha a B betűn kívül egy másik betű is lehet, amely speciális adalékanyagokat jelöl. Például a H betű nikkel hozzáadását jelöli (nikkel babbitt), a C betű - ólom babbitt stb. Nem szabad megfeledkezni arról, hogy a babbit márkája nem tudja meghatározni annak teljes kémiai összetételét. Egyes esetekben az óntartalom nincs is feltüntetve, például a BN márkánál, pedig körülbelül 10%-ot tartalmaz. Vannak ónmentes babbitok is (például ólom-kalcium), amelyeket a GOST 1209-78 szerint jelöltek, és ebben a munkában nem vizsgálják.

A Babbitts a legjobb súrlódásgátló anyag, és főként siklócsapágyakban használják.
A forraszanyagok a GOST 19248-73 szerint számos jellemző szerint csoportokra vannak osztva: az olvasztási módszer szerint, az olvadási hőmérséklet szerint, a főkomponens szerint stb. Az olvadási hőmérséklet szerint felosztják őket: 5 csoport:

1. Különösen alacsony olvadáspontú (olvadáspont, tolvadáspont ≤ 145 °C);

2. Alacsony olvadáspontú (olvadáspont tolvad > 145 °C ≤ 450 °C);

3. Közepes olvadáspont (olvadáspont tolvad > 450 °C ≤ 1100 °C);

4. Magas olvadáspontú (olvadáspont tolvadás > 1100 °C ≤ 1850 °C);

5. Tűzálló (olvadáspont tolvad > 1850 °C).

Az első két csoportot alacsony hőmérsékletű (lágy) forrasztáshoz használják, a többit magas hőmérsékletű (kemény) forrasztáshoz. A fő komponens szerint a forraszanyagok a következőkre oszthatók: gallium, bizmut, ón-ólom, ón, kadmium, ólom, cink, alumínium, germánium, magnézium, ezüst, réz-cink, réz, kobalt, nikkel, mangán, arany, palládium , platina, titán, vas, cirkónium, nióbium, molibdén, vanádium.

Az ötvözet fogalma, osztályozása és tulajdonságai.

A gépészetben minden fémes anyagot fémnek neveznek. Ide tartoznak az egyszerű fémek és az összetett fémek - ötvözetek.

Az egyszerű fémek egy fő elemből és más elemek kis mennyiségű szennyeződéséből állnak. Például a műszakilag tiszta réz 0,1-1% ólmot, bizmutot, antimont, vasat és egyéb elemeket tartalmaz.

Ötvözetek- ezek összetett fémek, amelyek néhány egyszerű fém (alapötvözet) és más fémek vagy nemfémek kombinációját képviselik. Például a sárgaréz a réz és a cink ötvözete. Itt az ötvözet alapja réz.

A fém vagy ötvözet részét képező kémiai elemet komponensnek nevezzük. Az ötvözetben túlsúlyban lévő fő komponensen kívül ötvöző komponenseket is bevezetnek az ötvözetbe a kívánt tulajdonságok elérése érdekében. Így a sárgaréz mechanikai tulajdonságainak és korrózióállóságának javítása érdekében alumíniumot, szilíciumot, vasat, mangánt, ónt, ólmot és egyéb ötvöző komponenseket adnak hozzá.

Az összetevők száma szerint az ötvözeteket kétkomponensűre (kettős), háromkomponensűre (háromkomponensűre) osztják. A fő- és ötvözőkomponenseken kívül az ötvözet más elemek szennyeződéseit is tartalmazza.

A legtöbb ötvözetet az alkatrészek folyékony halmazállapotú olvasztásával állítják elő. Az ötvözetek előállításának egyéb módszerei: szinterezés, elektrolízis, szublimáció. Ebben az esetben az anyagokat pszeudoötvözeteknek nevezzük.

A fémek kölcsönös oldódási képessége jó feltételeket teremt számos olyan ötvözetek előállításához, amelyek számos olyan hasznos tulajdonsággal rendelkeznek, amelyekkel az egyszerű fémek nem rendelkeznek.

Az ötvözetek szilárdságban, keménységben, megmunkálhatóságban stb. felülmúlják az egyszerű fémeket. Éppen ezért a technológiában sokkal szélesebb körben használják őket, mint az egyszerű fémeket. Például a vas egy puha fém, amelyet szinte soha nem használnak tiszta formájában. De a technológiában legszélesebb körben használt vas- és szénötvözetek - acél és öntöttvas.

A technológiai fejlődés jelenlegi szakaszában az ötvözetek számának növekedésével és összetételük bonyolításával a különleges tisztaságú fémek egyre nagyobb jelentőséggel bírnak. A főkomponens tartalma az ilyen fémekben 99,999-99,999999999%
és több. Különleges tisztaságú fémekre van szükség a rakétatudományban, az atomenergiában, az elektronikában és más új technológiai ágakban.

Az összetevők kölcsönhatásának természetétől függően az ötvözetek megkülönböztethetők:

1) mechanikai keverékek;

2) kémiai vegyületek;

3) szilárd oldatok.

1) Mechanikus keverék két komponens akkor keletkezik, ha szilárd állapotban nem oldódnak fel egymásban és nem lépnek kémiai kölcsönhatásba. Az ötvözetek mechanikai keverékek (például ólom-antimon, ón-cink), szerkezetükben heterogének, és ezen komponensek kristályainak keverékét képviselik. Ebben az esetben az ötvözetben lévő egyes komponensek kristályai teljesen megőrzik egyedi tulajdonságaikat. Éppen ezért az ilyen ötvözetek tulajdonságait (például elektromos ellenállás, keménység stb.) mindkét komponens tulajdonságainak számtani átlagaként határozzák meg.

2) Szilárd megoldások azzal jellemezve, hogy a fő oldószerfém atomjai és az oldható elem atomjai közös térbeli kristályrácsot képeznek.
Az ilyen ötvözetek szerkezete homogén kristályos szemcsékből áll, mint a tiszta fém. Léteznek helyettesítő szilárd oldatok és intersticiális szilárd oldatok.

Ilyen ötvözetek a sárgaréz, réz-nikkel, vas-króm stb.

Az ötvözetek – a szilárd oldatok a leggyakoribbak. Tulajdonságaik eltérnek az alkotóelemek tulajdonságaitól. Például a szilárd oldatok keménysége és elektromos ellenállása sokkal nagyobb, mint a tiszta komponenseké. Magas hajlékonyságuk miatt jól alkalmazhatók kovácsolásra és egyéb formázásra. A szilárd oldatok öntési tulajdonságai és megmunkálhatósága alacsony.

3) Kémiai vegyületek A szilárd oldatokhoz hasonlóan homogén ötvözetek. Amikor megszilárdulnak, teljesen új kristályrács képződik, amely különbözik az ötvözetet alkotó komponensek rácsától. Ezért a kémiai vegyület tulajdonságai függetlenek, és nem függnek az összetevők tulajdonságaitól. A kémiai vegyületek az összeolvadt komponensek szigorúan meghatározott mennyiségi arányában képződnek. Egy kémiai vegyület ötvözet-összetételét egy kémiai képlet fejezi ki. Ezek az ötvözetek általában nagy elektromos ellenállással, nagy keménységgel és alacsony hajlékonysággal rendelkeznek. Így a vas és a szén kémiai vegyülete - cementit (Fe 3 C) 10-szer keményebb, mint a tiszta vas.

Küldje el a jó munkát a tudásbázis egyszerű. Használja az alábbi űrlapot

Diákok, végzős hallgatók, fiatal tudósok, akik a tudásbázist tanulmányaikban és munkájukban használják, nagyon hálásak lesznek Önnek.

közzétett http://www.allbest.ru/

közzétett http://www.allbest.ru/

Önkormányzati oktatási intézmény középfokú Gorodishche 2. számú iskola

Kémiai esszé a témában

A munka befejeződött

középiskolás 2. sz

Yablochkina Ekaterina

Elszámolás 2011

• Bevezetés
• Ötvözet
• Ötvözet osztályozás
• Az ötvözetek tulajdonságai
• Az ötvözetek fizikai tulajdonságai
• Ötvözetek előkészítése
• ELEMEK KÉMIAI ALATT E
• Aranyötvözetek
• Következtetés
• Felhasznált irodalom és oldalak
• Bevezetés
• Az ókori fémiparosok nem hagytak leírást a feldolgozási technikákról és a különféle tárgyak készítéséhez használt ötvözetek összetételéről. Ilyen irodalom csak a középkorban jelenik meg, de benne az ötvözetek és a terminológia nem mindig megfejthető, így az információforrás kizárólag maguk a dolgok. Számos munka foglalkozik az ókori tárgyak kutatásának eredményeivel. Tőlük megtudjuk, hogy a régészek a réztermékek első megjelenését a Kr.e. 7. évezredre datálják. Őshonos rézből készült kovácsolt tárgyak voltak ezek. Ekkor megjelenik a kohászati ​​réz és a réz más fémekkel alkotott ötvözete. Több évezreden át főleg rézből és ötvözeteiből készültek különféle tárgyak: szerszámok, fegyverek, ékszerek és tükrök, edények, érmék. Az ókori ötvözetek összetétele nagyon változatos, az irodalomban hagyományosan bronznak nevezik őket. A legkorábbiak az arzén és az ónbronzok. Az ón és az arzén mellett az ősi ötvözetek gyakran tartalmaznak ólmot, cinket, antimont, vasat és egyéb elemeket mikroszennyeződések formájában, amelyek ércekkel kerültek a fémbe. Az ötvözet összetételét nagyon racionálisan választották ki, az elem funkcionális rendeltetésétől és az alkalmazott gyártási technikától függően. Így a művészi termékek öntéséhez a réz-ón-ólom háromkomponensű ötvözetének receptjét választották, amelyet az ókori Görögországban, a Római Birodalomban, a Közel- és Közel-Keleten, valamint Indiában használtak; Kínában a bronz volt az egyik leggyakoribb ötvözet. Az ilyen bronzból készült öntött tárgyak idővel gyönyörű patinát fejlesztenek ki, amely bizonyos esetekben a régészeti tárgyakon is megőrződik.

Ötvözet

Jellegzetes fémes tulajdonságokkal rendelkező ötvözetek, makroszkopikus homogén rendszerek, amelyek két vagy több fémből (ritkán fémből és nemfémből) állnak. Tágabb értelemben az ötvözetek bármely homogén rendszer, amelyet fémek, nemfémek, szervetlen vegyületek stb. olvasztásával kapnak. Számos ötvözet (például bronz, acél, öntöttvas) már az ókorban ismert volt, és már akkor is széleskörű gyakorlati alkalmazási területük volt. A fémötvözetek műszaki jelentőségét az magyarázza, hogy számos tulajdonságuk (szilárdság, keménység, elektromos ellenállás) jóval magasabb, mint az őket alkotó tiszta fémeké.

Az ötvözetek elnevezése a bennük legnagyobb mennyiségben található elem (főelem, alap) neve alapján történik, például: vasötvözet, alumíniumötvözet. Az ötvözetbe tulajdonságaik javítása érdekében bevitt elemeket ötvözésnek, magát a folyamatot pedig ötvözésnek nevezzük.

Az ötvözés az a folyamat, amikor az olvadékba további elemeket visznek be, amelyek javítják az alapanyag mechanikai, fizikai és kémiai tulajdonságait. Az ötvözés a fémanyag megszerzésének különböző szakaszaiban végrehajtott számos technológiai eljárás általános fogalma a kohászati ​​termékek minőségének javítása céljából.

Ötvözet osztályozás

Az alapfém jellege szerint megkülönböztetik a vasötvözeteket (alap - vas (Fe), a színesfém ötvözeteket (alap - színesfémek), a ritka fémek ötvözeteit, a radioaktív fémek ötvözeteit.

b Az alkatrészek száma szerint az ötvözetek kettős, hármas stb.

b szerkezet szerint - homogénre (homogén) és heterogénre (keverékekre), amelyek többből állnak;

b jellemző tulajdonságok szerint - tűzálló, alacsony olvadáspontú, nagy szilárdságú, hőálló, kemény, súrlódásgátló, korrózióálló;

b különleges tulajdonságokkal rendelkező ötvözetek és mások.

b A gyártástechnológia szerint megkülönböztetünk öntödei (alkatrészek öntéssel történő gyártásához) és deformálható (kovácsolás, sajtolás, hengerlés, préselés és egyéb nyomáskezelés alatt álló) típusokat.

Az ötvözetek tulajdonságai

Az ötvözetek tulajdonságai nemcsak az összetételtől függnek, hanem a termikus és mechanikai megmunkálásuk módszereitől is: keményítés, kovácsolás stb.. A 19. század végéig az új, praktikusan hasznos ötvözetek felkutatása próba-, ill. hiba. Csak a XIX-XX század fordulóján. A fizikai kémia területén végzett alapvető felfedezések eredményeként kialakult egy doktrína a fémek tulajdonságai és a belőlük képződött ötvözetek tulajdonságai közötti szabályosságról, a mechanikai, termikus és egyéb hatások rájuk gyakorolt ​​hatásáról.

A kohászatban háromféle ötvözetet különböztetnek meg:

b szilárd oldat (ha az elemek ötvözetét alkotó atomok szerkezetükben és méretükben kissé eltérnek, közös kristályrácsot alkothatnak);

b mechanikai keverék (ha az ötvözet minden eleme egymástól függetlenül kristályosodik);

b kémiai vegyület (ha az ötvözet elemei kémiai kölcsönhatásba lépve új anyagot képeznek).

Az ötvözetek fizikai tulajdonságai

Fémek és ötvözetek mechanikai tulajdonságai

A fő mechanikai tulajdonságok közé tartozik a szilárdság, szívósság, hajlékonyság, keménység, tartósság, kúszás, kopásállóság. Ezek a fémek vagy ötvözetek fő jellemzői.

Fémek és ötvözetek fizikai tulajdonságai

A fémek és ötvözetek fizikai tulajdonságait fajsúlyuk határozza meg, lineáris és térfogati tágulási együtthatók, elektromos vezetőképesség, hővezető képesség, olvadáspont stb.

Fémek és ötvözetek vegyi ellenállása

A fémek és ötvözetek vegyszerállóságát az határozza meg, hogy képesek ellenállni a különféle agresszív környezetek kémiai hatásainak. Ezek a tulajdonságok nagy jelentőséggel bírnak a gépészet számára, és ezeket figyelembe kell venni a gépek és alkatrészek tervezésénél. A környezet kémiai hatásának tipikus példája a korrózió (a fémek oxidációja).

A fémek korróziós megsemmisülése óriási károkat okoz az iparban, ami több millió tonna fémveszteségben fejeződik ki.

A gépgyártás ilyen nagy veszteségeinek kiküszöbölése érdekében az alkatrészeket lakkkal, festékekkel, vegyszerálló fémekkel és oxidfilmekkel vonják be.

Egyes esetekben különféle, nagy vegyszerállóságú ötvözeteket használnak, például rozsdamentes öntöttvasat, rozsdamentes acélt és számos vegyileg ellenálló réz- és nikkelötvözetet. A titánt kezdik széles körben elterjedni.

A fémek technológiai tulajdonságai

A fémek és ötvözetek technológiai tulajdonságait a módjuk jellemzi Könnyen alkalmazható különféle meleg- és hidegmegmunkálási módszerekre (könnyen megolvasztható és formába tölthető, kovácsolható, hegeszthető, vágószerszámokkal megmunkálható stb.). E tekintetben öntödékre oszlanak

Fémek és ötvözetek öntési tulajdonságai

A fémek és ötvözetek öntési tulajdonságait a folyékonyság, a zsugorodás és a szegregációra való hajlam határozza meg. Folyékonyság - az ötvözet azon képessége, hogy kitöltse az öntőformát. A zsugorodás az öntőfém térfogatának és méretének csökkenését jelenti a megszilárdulás és az azt követő hűtés során. A feloldódás az a folyamat, amikor az ötvözet kémiai összetételében heterogenitás keletkezik az öntvény különböző részein a megszilárdulása során.

Fém alakíthatósága

A fém alakíthatósága - az a képesség, hogy a legkisebb ellenállással deformálódjon ellenállást, és külső erők hatására felvegye a kívánt formát anélkül, hogy megsértené annak integritását. A fémek hidegen és melegen is képlékenyek lehetnek. Az acél melegítés közben jó alakíthatósággal rendelkezik. Az egyfázisú sárgaréz és alumíniumötvözetek jó hidegen alakíthatóak. A bronzot csökkentett alakíthatóság jellemzi. Az öntöttvas gyakorlatilag nem alakítható.

Fém hegeszthetőség

Fém hegeszthetősége - az a képesség, hogy hegesztési módszerekkel erős kapcsolatokat hozzon létre a fém alkatrészek között. Az alacsony széntartalmú acél jól hegeszt, az öntöttvas, réz és alumíniumötvözetek sokkal rosszabbak.

Ötvözetek előkészítése

Tekintsük az ötvözetek előállításának folyamatát öntöttvas és acél példáján.

Öntöttvas és acél gyártása. A vasfémek előállításának technológiai folyamata magában foglalja az öntöttvas vasércekből történő olvasztását, majd acéllá történő feldolgozását.

Az öntöttvas előállításának fő módja a nagyolvasztó. A nagyolvasztó eljárás három szakaszból áll: a vas redukciója az ércben lévő oxidokból, a vas karburálása és salakképződés. A nyersanyagok vasércek, üzemanyagok és folyasztószerek.

Az olvasztás előtt a vasérceket általában előzetes előkészítésnek vetik alá: aprítást, dúsítást és agglomerálást. A zúzott ércet gyakran mágneses elválasztással dúsítják. A homok- és agyagrészecskék eltávolításához mossa le vízzel. A finom és poros ércek agglomerálása agglomerálással - szinterezőgépek rostélyain történő szinterezéssel vagy granulátorban hengerléssel, majd szárítással és pörköléssel történik. Az öntöttvas olvasztásakor a fő tüzelőanyag a koksz, amely hőforrás, és közvetlenül részt vesz a vas redukciójában és karburálásában. Folyasztószereket (mészkövek, dolomitok vagy homokkő) használnak a hulladékkő olvadáspontjának csökkentésére, és az üzemanyag hamuval salakká kötik.

A nagyolvasztó kemence legfeljebb 35 m magas, vagy annál magasabb függőleges akna, amelynek falai tűzálló téglából készültek, acél burkolatba zárva. Az előkészített alapanyagokat felülről rétegenként töltik be a kemencébe. A koksz égetése következtében a kemence alsó részébe szivattyúzott levegő oxigén hatására szén-monoxid képződik, amely redukálja az ércből a vasat és kölcsönhatásba léphet vele, ezáltal Fe3C karbid - cementit keletkezik.

A vas redukciójával egyidejűleg csökken a szilícium, a foszfor, a mangán és egyéb szennyeződések mennyisége.

Az 1380-1420°C hőmérsékleten megolvadt öntöttvas és salak csapokon keresztül szabadul fel. Az öntöttvasat formákba öntik, a salakot pedig újrahasznosítják. A nagyolvasztókban a nyersvasat acéllá való feldolgozáshoz olvasztják, az öntödei öntöttvasból különféle öntöttvas termékeket állítanak elő, a speciális öntöttvasakat (ferroszilícium, ferromangán) pedig az acélgyártásban dezoxidálóként vagy ötvöző adalékként használják.

Az acélt nyersvasból oxidációval állítják elő nyitott kandallós, konverteres és elektromos olvasztási módszerekkel. A Szovjetunióban és a világ más országaiban az acélgyártás fő módja a nyitott kandallós módszer, de az utóbbi években elterjedt a jelentős műszaki és gazdasági előnyökkel bíró oxigénátalakító módszer.

A nyitott kandallós módszerrel az acélt nyitott kandallós kemencékben állítják elő, amelyek olvasztóterében gázt vagy fűtőolajat égetnek, és speciális kamrákban - regenerátorokban - a felhalmozott hő felhasználásával készítik elő a kemencébe kerülő levegőt és gáznemű tüzelőanyagot. hulladék égéstermékeinek. A díj magában foglalja a nyersvas és fémhulladékot - ócskavas vagy folyékony vas, hulladék és vasérc. Az acélgyártás folyamata a töltet megolvasztása, amely nagy mennyiségű vas-oxidot eredményez, a szén és egyéb szennyeződések vas-oxiddal történő oxidációja, valamint a deoxidáció - a vas redukciója az oxidból ferroszilícium, ferromangán vagy alumínium hozzáadásával. .

Kémiai elemek

Számos fémet, például magnéziumot, nagy tisztasággal állítanak elő, így a belőle készült ötvözetek összetétele pontosan megismerhető. A ma használt fémötvözetek száma nagyon nagy és folyamatosan növekszik. Általában két nagy kategóriába sorolják őket: vasalapú ötvözetek és színesfém ötvözetek. Az alábbiakban felsoroljuk a legfontosabb ipari jelentőségű ötvözeteket, és feltüntetjük főbb alkalmazási területeiket.

Acél. A legfeljebb 2%-ot tartalmazó vas- és szénötvözeteket acéloknak nevezzük. Az ötvözött acélok más elemeket is tartalmaznak - krómot, vanádiumot, nikkelt. Sokkal több acélt gyártanak, mint bármely más fémet és ötvözetet, és nehéz lenne felsorolni az összes lehetséges felhasználást. Az alacsony széntartalmú acélt (kevesebb mint 0,25% szén) nagy mennyiségben fogyasztják szerkezeti anyagként, míg a magasabb széntartalmú acélt (több mint 0,55%) alacsony fordulatszámú vágószerszámok, például borotvapengék és fúrók készítésére használják. Az ötvözött acélokat minden típusú gépészetben és nagysebességű szerszámok gyártásában használják.

Öntöttvas. Az öntöttvas vas ötvözete 2-4% széntartalommal. A szilícium az öntöttvas fontos alkotóeleme is. Öntöttvasból nagyon hasznos termékek széles választéka önthető, például aknafedelek, csőszerelvények és motorhengerblokkok. A megfelelően kivitelezett öntvények jó mechanikai tulajdonságokat biztosítanak az anyagnak.

Réz alapú ötvözetek. Ezek főként sárgaréz, i.e. 5-45% cinket tartalmazó rézötvözetek. Az 5-20% cinket tartalmazó sárgarézeket vörösnek (tompak), a 20-36% cinket tartalmazó sárgarézeket sárgának (alfa sárgaréz) nevezik. A sárgarézeket különféle apró alkatrészek gyártására használják, ahol jó megmunkálhatóság és alakíthatóság szükséges. A réz ónnal, szilíciummal, alumíniummal vagy berilliummal készült ötvözeteit bronznak nevezik. Például a réz és a szilícium ötvözetét szilíciumbronznak nevezik. A foszforbronz (réz 5% ónnal és nyomokban foszforral) nagy szilárdságú, rugók és membránok készítésére használják.

Ólomötvözetek. A hagyományos forrasztóanyag (tercier) körülbelül egy rész ólom és két rész ón ötvözete. Széles körben használják csővezetékek és elektromos vezetékek összekötésére (forrasztására). Az antimon-ólom ötvözeteket telefonkábelek és akkumulátorlemezek héjának készítésére használják. Az ón, amelyből korábban evőeszközöket (villákat, késeket, tányérokat) öntöttek, 85-90% ónt tartalmaz (a többi ólom). Az ólomalapú csapágyötvözetek, az úgynevezett babbitt, jellemzően ónt, antimont és arzént tartalmaznak.

Könnyű ötvözetek. A modern iparnak nagy szilárdságú könnyűötvözetekre van szüksége, amelyek jó magas hőmérsékletű mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek. A könnyűötvözetek fő fémei az alumínium, a magnézium, a titán és a berillium. Az alumínium és magnézium alapú ötvözetek azonban nem használhatók magas hőmérsékleten és agresszív környezetben.

Alumíniumötvözetek. Ide tartoznak az öntvényötvözetek (Al-Si), a présöntvény-ötvözetek (Al-Mg) és az önkeményedő, nagy szilárdságú ötvözetek (Al-Cu). Az alumíniumötvözetek gazdaságosak, könnyen hozzáférhetőek, alacsony hőmérsékleten erősek és könnyen feldolgozhatók (könnyen kovácsolhatók, bélyegezhetők, alkalmasak mélyhúzásra, húzásra, öntésre, jól hegeszthetők és fémvágó gépeken megmunkálhatók). Sajnos az összes alumíniumötvözet mechanikai tulajdonságai észrevehetően romlani kezdenek körülbelül 175 °C feletti hőmérsékleten. A védő oxidfilm képződése miatt azonban jó korrózióállóságot mutatnak a leggyakoribb agresszív környezetben. Ezek az ötvözetek jól vezetik az áramot és a hőt, erősen visszaverődnek, nem mágnesesek, élelmiszerrel érintkezve ártalmatlanok (mivel a korróziós termékek színtelenek, íztelenek és nem mérgezőek), robbanásbiztosak (mivel nem termelnek szikrát) és elnyelik az ütést jól terhel. Ennek a tulajdonságkombinációnak köszönhetően az alumíniumötvözetek jó anyagként szolgálnak könnyű dugattyúkhoz, kocsi-, autó- és repülőgépgyártásban, élelmiszeriparban, építészeti és befejező anyagként, világítási reflektorok, technológiai és háztartási kábelek gyártásában. vezetékek, valamint a nagyfeszültségű vezetékek fektetésében. A nehezen eltávolítható vasszennyeződés magas hőmérsékleten növeli az alumínium szilárdságát, de szobahőmérsékleten csökkenti a korrózióállóságot és a hajlékonyságot. A kobalt, a króm és a mangán gyengíti a vas ridegítő hatását és növeli a korrózióállóságot. Ha lítiumot adnak az alumíniumhoz, nő a rugalmassági modulus és a szilárdság, ami nagyon vonzóvá teszi az ötvözetet a repülőgépipar számára. Sajnos a kiváló szilárdság/tömeg arány (fajlagos szilárdság) ellenére az alumínium-lítium ötvözetek rugalmassága alacsony.

Magnéziumötvözetek. A magnéziumötvözetek könnyűek, nagy fajlagos szilárdsággal, valamint jó öntési tulajdonságokkal és kiváló vágási tulajdonságokkal jellemezhetők. Ezért rakéták és repülőgép-hajtóművek alkatrészeit, autókarosszéria-házakat, kerekeket, gáztartályokat, hordozható asztalokat stb. Egyes magnéziumötvözeteket, amelyek magas viszkózus csillapítási együtthatóval rendelkeznek, mozgó gépalkatrészek és nemkívánatos rezgések mellett működő szerkezeti elemek gyártására használnak. A magnéziumötvözetek meglehetősen puhák, csekély kopásállóságúak és nem túl képlékenyek. Könnyen alakíthatók megemelt hőmérsékleten, ív-, gáz- és ellenálláshegesztésre alkalmasak, valamint forrasztással (forraszanyaggal), csavarokkal, szegecsekkel és ragasztókkal is összekapcsolhatók. Az ilyen ötvözetek nem különösebben ellenállnak a korróziónak a legtöbb savval, édesvízzel és sós vízzel szemben, de levegőn stabilak. Általában felületi bevonattal - krómmaratással, dikromátkezeléssel, eloxálással - védik őket a korróziótól. A magnéziumötvözetek fényes felületet is kaphatnak, vagy bevonhatók rézzel, nikkellel és krómmal, miután olvadt cinkbe mártották őket. A magnéziumötvözetek eloxálása növeli felületük keménységét és kopásállóságát. A magnézium kémiailag aktív fém, ezért intézkedéseket kell hozni a magnéziumötvözetekből készült forgácsok és hegesztett alkatrészek begyulladásának megakadályozására.

Titán ötvözetek. A titánötvözetek szakítószilárdság és rugalmassági modulus tekintetében felülmúlják az alumíniumot és a magnéziumötvözeteket. Sűrűségük nagyobb, mint az összes többi könnyűötvözeté, de fajlagos szilárdságukat tekintve csak a berillium mögött állnak. Meglehetősen alacsony szén-, oxigén- és nitrogéntartalommal meglehetősen képlékenyek. A titánötvözetek elektromos vezetőképessége és hővezető képessége alacsony, kopásállóak, kopásállóak, kifáradási szilárdságuk jóval nagyobb, mint a magnéziumötvöké. Egyes titánötvözetek kúszási határa mérsékelt feszültségeknél (körülbelül 90 MPa) körülbelül 600 °C-ig kielégítő marad, ami lényegesen magasabb, mint az alumínium- és magnéziumötvözeteknél megengedett hőmérséklet. A titánötvözetek meglehetősen ellenállóak a hidroxidok, sóoldatok, salétromsav és néhány más aktív sav hatásával szemben, de nem túl ellenállóak a hidrogén-halogenid-, kén- és ortofoszforsavakkal szemben. A titánötvözeteket körülbelül 1150°C-os hőmérsékletig kovácsolják. Lehetővé teszik az elektromos ívhegesztést inert gázatmoszférában (argon vagy hélium), ponthegesztést és hengeres (varrat) hegesztést. Nem nagyon alkalmasak a vágásra (a vágószerszám befogására). A titánötvözetek olvasztását vákuumban vagy ellenőrzött atmoszférában kell végezni, hogy elkerüljük a ridegséget okozó oxigén- vagy nitrogénszennyeződésekkel való szennyeződést. A titánötvözeteket a repülés- és űriparban használják magas hőmérsékleten (150-430°C) működő alkatrészek gyártására, valamint egyes speciális célú vegyi berendezésekben. A harci repülőgépek pilótafülkéihez való könnyű páncélzat titán-vanádium ötvözetből készül. A titán-alumínium-vanádium ötvözet a sugárhajtóművek és repülőgépvázak elsődleges titánötvözete. táblázatban A 3. táblázat mutatja a speciális ötvözetek jellemzőit, és táblázat. A 4. ábra az alumíniumhoz, magnéziumhoz és titánhoz hozzáadott fő elemeket mutatja, jelezve a kapott tulajdonságokat.

Berillium ötvözetek. Képlékeny berilliumötvözet előállítható például úgy, hogy törékeny berilliumszemcséket ágyaznak be egy lágy képlékeny mátrixba, például ezüstbe. Ennek az összetételnek az ötvözetét hideghengerléssel az eredeti vastagságának 17%-ára hozták. A berillium fajlagos szilárdságában minden ismert fémet felülmúl. Ez alacsony sűrűségével kombinálva alkalmassá teszi a berilliumot rakétairányító rendszerekben. A berillium rugalmassági modulusa nagyobb, mint az acélé, a berilliumbronzokat pedig rugók és elektromos érintkezők készítésére használják. A tiszta berilliumot neutronmoderátorként és reflektorként használják az atomreaktorokban. Védő oxidrétegek képződésének köszönhetően levegőben, magas hőmérsékleten is stabil. A berillium fő nehézsége a toxicitása. Súlyos légúti problémákat és dermatitiszt okozhat.

Aranyötvözetek

Az arany sárga színű, puha és meglehetősen nehéz nemesfém. Az arany a földkéregben és a vízben egyaránt megtalálható, és bár a földben a tartalma meglehetősen alacsony (3 μg/kg), nagyon sok olyan terület van, ahol erősen dúsított ez a fém. Az ilyen területeket, amelyek az elsődleges aranylelőhelyek, helyezőknek nevezzük.

Az arany fizikai és kémiai tulajdonságai közül mindenekelőtt kiemelkedően magas hővezető képességét és alacsony elektromos ellenállását kell megjegyezni. Normál körülmények között nem lép kölcsönhatásba a legtöbb savval és nem képez oxidokat, nem oxidálódik a levegőben, és ellenáll a nedvességnek, lúgoknak és sóknak, ami miatt nemesfémek közé sorolták. Az arany nagyon képlékeny és rugalmas. Egy gramm súlyú aranydarabból három és fél kilométer hosszú drótot lehet kifeszíteni, vagy az emberi hajszálnál 500-szor vékonyabb aranyfóliát készíteni. Az arany nagyon nehézfém, ami bányászatában nagy előny. Sűrűsége nagy - 19,3 g/cm3, Brinell keménysége - 20. Az arany szintén a leginertebb fém, de amikor az aqua regia (sósav és salétromsav 3/1 arányú keveréke) aranyat oldó képessége volt felfedezték, megrendült a tehetetlenségébe vetett bizalom. A fém nagyon magas hőmérsékleten – 1063°C-on – megolvad. Forró szelénsavban oldódik. Az arany ezen fizikai és kémiai tulajdonságait széles körben használják az arany előállításához.

Az aranyat leggyakrabban mosással bányászják, ami a nagy sűrűségen alapul (az aranynál kisebb sűrűségű egyéb fémeket vízsugárban mossák ki). A természetes arany azonban ritkán tiszta, ezüstöt, rezet és sok más elemet tartalmaz, így mosás után minden arany mélytisztításon - finomításon esik át. Oroszországban az arany tisztaságát a finomságával mérik.

Vannak aranyötvözetek, amelyek manapság nagyon népszerűek.

Rózsaszín arany

A rózsa arany tiszta arany és réz ötvözete; szokatlanul finom árnyalatú ékszerötvözet.

Egyre népszerűbbek a rózsaszín ötvözetből készült ékszerek, egyre elterjedtebbek a gyűrűk, medálok.

Zöld (olíva) arany

A zöld (olíva) arany arany és kálium ötvözeteként nyerhető.

Az ilyen vegyületeket fémeknek is nevezik.

Általában a fémek az arany vegyületei alumíniummal (ibolya arany), rubídiummal (sötétzöld), káliummal (ibolya és olíva), indiummal (kék arany). Az ilyen ötvözetek nagyon szépek és egzotikusak, ugyanakkor törékenyek és nem képlékenyek. Nem dolgozhatók fel nemesfémként. De néha az ilyen ékszer-fémötvözeteket ékszerek betétjeként használják, mint például a kövek.

A zöld aranyat egyébként olykor úgy is nyerik, hogy a tiszta aranyat ötvözik ezüsttel. Ha az ékszerötvözetbe kis mennyiségű ezüstöt teszünk, zöldes színt kapunk, valamivel nagyobb arányban sárgászöld lesz az arany, az ezüsttartalom további növelésével sárgásfehér árnyalatot, végül teljesen fehér színt kapunk.

Kék arany

Tiszta arany és indium ötvözete. De egy ilyen ékszerötvözet is fémes fém, instabil, és nem használható úgy, mint a közönséges arany.

Csak dekorációkba betétként, pl. mint a kövek.

Az arany is kék színűvé válik, ha ródiummal vonják be.

Vagy ha ez az argentin ékszerész, Antoniassi ötlete. Máig rejtély, hogyan sikerült majdnem 958-as tisztaságú kék ötvözetet előállítania (az ötvözet 90%-ban tiszta aranyat tartalmaz). Az ékszerész nem siet felfedni titkait.

Kék arany

A kék arany arany ötvözete vassal és krómmal. Akárcsak a zöld és a lila, a kék arany is csak ékszerbetétként használható.

Maga a kék ötvözet törékeny, ebből önmagában nem lehet ékszert készíteni.

Lila arany

Lényegében arany és alumínium ötvözete. Az ilyen aranyat 750-es finomságban lehet „jutalmazni” (az ötvözet aranytartalma még több mint 75%).

A lila arany másik fajtája az arany és a kálium ötvözete.

A lila ékszerötvözet gyönyörű. De sajnos törékeny és nem műanyag. Néha az ékszerekben betét formájában is megtalálható, mintha nem fém, hanem drágakő lenne.

Barna arany

Barna arany - arany 585 vagy 750, nagyobb réztartalommal az ötvözetben (szennyeződések hozzáadása az ötvözet tiszta aranyához). Az ékszerészek ezt az aranyat speciális vegyi kezelésnek vetik alá.

Fekete arany

A fekete arany egy hihetetlenül kifinomult fém, mély és lágy színnel. A fekete arany beszerzésének többféle módja van.

Ez magában foglalja a kobalttal és krómmal való ötvözést magas hőmérsékleten történő oxidációval, valamint a fekete ródiummal vagy amorf szénnel való bevonást...

ötvözött öntöttvas acél ötvözet arany

Következtetés

A körülöttünk lévő fémtárgyak ritkán állnak tiszta fémekből. Csak az alumínium serpenyők vagy a rézhuzal tisztasága körülbelül 99,9%. A legtöbb esetben az emberek ötvözetekkel foglalkoznak. Így a különféle vas- és acélfajták a fémadalékokkal együtt kis mennyiségű szenet is tartalmaznak, amelyek döntően befolyásolják az ötvözetek mechanikai és termikus viselkedését. Minden ötvözet speciális jelöléssel rendelkezik, mert... Az azonos nevű ötvözetek (például sárgaréz) más fémek tömegarányai eltérőek lehetnek.

Felhasznált irodalom és weboldalak

b Kémia a kíváncsiskodóknak - E. Grosse.

ь Szovjet enciklopédikus szótár. - M.: Szovjet Enciklopédia, 1983.

o Tömör kémiai enciklopédiát szerkesztett I.A. Knuyants et al., Soviet Encyclopedia, 1961-1967, T.2.

o Egy fiatal kémikus enciklopédikus szótára, V.A. Kritsman és V.V. Stanzo összeállította. "Pedagógia" kiadó, 1982.

ь A modern iskolások nagyszerű enciklopédiája.

ь Általános kémia. Glinka N.L., Szovjetunió, 1985

o Wikipédia weboldal

b www.erudition.ru- jelentés "Alloys"

ь dic.academic.ru - „Akadémikus” webhely, „Övözetek” téma

b www.chemport.ru-ötvözetek

Közzétéve az Allbest.ru oldalon

Hasonló dokumentumok

Az ötvözetek története. Az ötvözetek korrózióállósága, öntési tulajdonságai, hőállósága és elektromos ellenállása. Az ötvözetek alapvető tulajdonságai. Egyik fém oldata egy másikban és fémek mechanikus keveréke. Az ötvözetek osztályozása és csoportjai.

bemutató, hozzáadva 2011.09.30


Fémek és ötvözetek fizikai tulajdonságai. Fémek és ötvözetek kémiai tulajdonságai. Ötvözetek. Ötvözetekre és ötvözetek típusaira vonatkozó követelmények. Vizsgálati módszerek ötvözetek nyomtatására. Nyomtatásban használt fémek és ötvözetek.

absztrakt, hozzáadva: 2006.06.09


A réz-nikkel ötvözetek osztályozása és általános jellemzői, a szennyeződések hatása tulajdonságaikra. Réz-nikkel ötvözetek korróziós viselkedése. Szilárd fémoldatok tulajdonságainak termodinamikai modellezése. Az elmélet energetikai paraméterei.

szakdolgozat, hozzáadva: 2011.03.13


Alapvető kovácsolt alumíniumötvözetek. Sziluminok mechanikai tulajdonságai. Öntött alumíniumötvözetek jelölése. A szilícium, mint az öntött alumínium sziluminok fő ötvözőeleme. A termikusan nem keményedő ötvözetek jellemző mechanikai tulajdonságai.

absztrakt, hozzáadva: 2010.08.01


A korróziós sebesség csökkentése, mint fémek és ötvözetek korrózió elleni védelmének módszere. A védőbevonatok osztályozása (fémes, galvanikus, szórt fémezés, nemfémes bevonatok, szerves, gátló, oxigén és mások).

tanfolyami munka, hozzáadva 2009.11.16


Alumínium és ötvözeteinek anódos oxidációja. Az alumínium és ötvözetei anódos viselkedésének szabályszerűségei savas oldatokban az AOP képződésének kezdeti szakaszában és a másodlagos folyamatokban, amelyek befolyásolják a képződő oxidréteg szerkezetét és tulajdonságait.

Nióbium, arany és ötvözeteik kristályszerkezete; internódiumok száma és helyzete. Nb-V rendszerállapot diagram; a kristályrács periódusának az ötvözet összetételétől való függésének grafikonja; sztereográfiai vetítések; krisztallográfiai számítások.

tanfolyami munka, hozzáadva 2013.09.05


A fémkorrózió általános ismerete. A titán és ötvözeteinek viselkedése különféle agresszív környezetben. A titánban lévő ötvözőelemek hatása a korrózióállóságra. Elektrokémiai korrózió. A titán és a levegő kölcsönhatásának jellemzői.

absztrakt, hozzáadva: 2006.12.03


Fémek kémiai jellemzői, tulajdonságai, elhelyezkedésük az elemek periódusos rendszerében. A fémek osztályozása különféle kritériumok szerint. A fém költsége, mint a felhasználás lehetőségének és megvalósíthatóságának tényezője. A leggyakoribb ötvözetek.

teszt, hozzáadva: 2009.08.20


A réz általános jellemzői és tulajdonságai. A réz ércekből és ásványokból történő kinyerésének főbb módszereinek áttekintése. Az ötvözetek fogalmának meghatározása. A sárgaréz, bronz, réz-nikkel ötvözetek, réz-nikkel külső jellemzőinek, valamint főbb jellemzőinek tanulmányozása.

MEGHATÁROZÁS

Ötvözetek- Ezek két vagy több elem keverékei, amelyek között a fémek vannak túlsúlyban. Az ötvözetben lévő fémeket alapnak nevezzük. Az ötvözethez gyakran nemfémes elemeket adnak, amelyek különleges tulajdonságokat adnak az ötvözeteknek; ezeket ötvöző vagy módosító adalékanyagoknak nevezik. Az ötvözetek közül a legfontosabbak a vas és alumínium alapúak.

Ötvözet osztályozás

Az ötvözetek osztályozásának többféle módja van:

• gyártási módszer szerint (öntvény- és porötvözetek);
• a termék előállítási módszerével (öntés, kovácsolt és porötvözetek);
• összetétel szerint (homogén és heterogén ötvözetek);
• a fém jellege szerint - bázis (vas - Fe bázis, színesfém - bázis, színesfémek és ritka fémek ötvözetei - radioaktív elemek alap);
• az összetevők száma szerint (dupla, hármas stb.);
• jellemző tulajdonságok szerint (tűzálló, alacsony olvadáspontú, nagy szilárdságú, hőálló, kemény, súrlódásgátló, korrózióálló stb.);
• cél szerint (strukturális, instrumentális és speciális).

Az ötvözetek tulajdonságai

Az ötvözetek tulajdonságai szerkezetüktől függenek. Az ötvözetek szerkezetére érzéketlen (az ötvözeteket alkotó elemek jellege és koncentrációja határozza meg) és szerkezetérzékeny tulajdonságok (az alap jellemzőitől függően). Az ötvözetek szerkezetileg érzéketlen tulajdonságai közé tartozik a sűrűség, az olvadáspont és a párolgási hő. termikus és rugalmas tulajdonságok, hőtágulási együttható.

Minden ötvözet rendelkezik a fémekre jellemző tulajdonságokkal: fémes csillogás, elektromos és hővezető képesség, hajlékonyság stb.

Valamint az ötvözetekre jellemző összes tulajdonság felosztható kémiaira (az ötvözetek kapcsolata az aktív közegek – víz, levegő, savak stb.) hatásaival és mechanikusra (az ötvözetek kapcsolata a külső erőhatásokkal). Ha az ötvözetek kémiai tulajdonságait úgy határozzák meg, hogy az ötvözetet agresszív környezetbe helyezik, akkor speciális vizsgálatokat alkalmaznak a mechanikai tulajdonságok meghatározására. Tehát a szilárdság, keménység, rugalmasság, hajlékonyság és egyéb mechanikai tulajdonságok meghatározásához szakító-, kúszási-, ütőszilárdsági stb. vizsgálatokat végeznek.

Az ötvözetek fő típusai

A különféle acélok, öntöttvas, réz-, ólom-, alumínium-, magnézium-alapú ötvözetek, valamint könnyűötvözetek széles körben használatosak mindenféle ötvözet között.

Az acélok és öntöttvasak vas és szén ötvözetei, az acél széntartalma legfeljebb 2%, az öntöttvasban pedig 2-4%. Az acélok és öntöttvasak ötvöző adalékokat tartalmaznak: acélok - Cr, V, Ni és öntöttvas - Si.

Különböző típusú acélok léteznek, például szerkezeti, rozsdamentes, szerszám-, hőálló és kriogén acélokat különböztetünk meg rendeltetésük szerint. Kémiai összetételük alapján szénre (alacsony, közepes és magas széntartalmú) és ötvözöttre (alacsony, közepes és erősen ötvözött) osztják őket. Szerkezettől függően ausztenites, ferrites, martenzites, perlites és bainites acélokat különböztetnek meg.

Az acélok a nemzetgazdaság számos ágazatában találtak alkalmazásra, például az építőiparban, a vegyiparban, a petrolkémiai iparban, a környezetvédelemben, a közlekedési energetikában és más iparágakban.

Az öntöttvas - cementit vagy grafit széntartalmának formájától, valamint mennyiségüktől függően az öntöttvas többféle típusát különböztetik meg: fehér (a törés világos színe a cementit formájában lévő szén jelenléte miatt), szürke (a törés szürke színe a grafit formájú szén jelenléte miatt), képlékeny és hőálló. Az öntöttvasak nagyon törékeny ötvözetek.

Az öntöttvas felhasználási területei széleskörűek - öntöttvasból készülnek művészi dekorációk (kerítések, kapuk), szekrényelemek, vízvezeték-berendezések, háztartási cikkek (serpenyők), és az autóiparban használják.

A rézalapú ötvözeteket sárgaréznek nevezik, ezek adalékanyagként 5-45% cinket tartalmaznak. Az 5-20% cinket tartalmazó sárgarézeket vörösnek (tompak), a 20-36% cinket tartalmazó sárgarézeket sárgának (alfa sárgaréz) nevezik.

Az ólomalapú ötvözetek közül megkülönböztetünk kétkomponensű (ólomötvözetek ónnal vagy antimonnal) és négykomponensű ötvözetek (ólomötvözetek kadmiummal, ónnal és bizmuttal, ólomötvözetek ónnal, antimonnal és arzénnel), és (jellemzően a két- alkatrészötvözetek) ugyanazon komponensek eltérő tartalommal különböző ötvözeteket kapunk. Így csövek és elektromos vezetékek forrasztásához 1/3 ólmot és 2/3 ónt tartalmazó ötvözetet (közönséges forraszanyag), korábban pedig 10-15% ólmot és 85-90% ónt - ónt tartalmazó ötvözetet használtak. evőeszközök öntéséhez.

Alumínium alapú kétkomponensű ötvözetek – Al-Si, Al-Mg, Al-Cu. Ezek az ötvözetek könnyen előállíthatók és feldolgozhatók. Elektromos és hővezető képességgel rendelkeznek, nem mágnesesek, élelmiszerrel érintkezve ártalmatlanok és robbanásbiztosak. Az alumínium alapú ötvözetek könnyű dugattyúk gyártására szolgálnak, kocsi-, autó- és repülőgépgyártásban, élelmiszeriparban, építészeti és befejező anyagként, technológiai és háztartási kábelcsatornák gyártásában, magas vezetékek fektetésében. - feszültségű vezetékek.

Példák problémamegoldásra

1. PÉLDA

2. PÉLDA

Gyakorlat	Amikor egy 11 g tömegű Al és Fe keveréket feleslegben lévő sósavnak tesszük ki, 8,96 liter gáz szabadult fel. Határozza meg a keverékben lévő fémek tömeghányadát!
Megoldás	Mindkét fém reakcióba lép, ami hidrogén felszabadulását eredményezi: 2Al + 6HCl = 2AICl3 + 3H2 Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2 Nézzük meg a felszabaduló hidrogénmólok teljes számát: v(H2) =V(H2)/V m v(H2)=8,96/22,4=0,4 mol Legyen az Al anyag mennyisége x mol, a Fe pedig y mol. Ezután a reakcióegyenletek alapján felírhatjuk a hidrogénmólok teljes számának kifejezését: 1,5x + y = 0,4 Adjuk meg a keverékben lévő fémek tömegét: Ezután a keverék tömegét a következő egyenlet fejezi ki: 27x + 56y = 11 Kaptunk egy egyenletrendszert: 1,5x + y = 0,4 27x + 56y = 11 Oldjuk meg: (56-18)y = 11 – 7,2 v(Fe) = 0,1 mol x = 0,2 mol v(Al) = 0,2 mol Ezután a keverékben lévő fémek tömege: m(Al) = 27 × 0,2 = 5,4 g m(Fe) = 56 × 0,1 = 5,6 g Keressük meg a fémek tömegrészeit a keverékben: ώ =m(Me)/m összeg × 100% ώ(Fe) = 5,6/11 × 100% = 50,91% ώ(Al) = 100 – 50,91 = 49,09%
Válasz	Fémek tömeghányada a keverékben: 50,91%, 49,09%