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

Fémek és ötvözetek tulajdonságainak osztályozása

A fémek és ötvözetek tulajdonságai 4 fő csoportra oszthatók:

1. fizikai,
2. kémiai,
3. mechanikai,
4. technikai.

Fémek és ötvözetek fizikai tulajdonságai.

A fémek és ötvözetek fizikai tulajdonságai közé tartozik a szín, a sűrűség (fajsúly), az olvaszthatóság, a hőtágulás, a hővezető képesség, a hőkapacitás, az elektromos vezetőképesség és a mágnesezhetőség. Ezeket a tulajdonságokat nevezzük fizikainak, mert olyan jelenségekben fordulnak elő, amelyek nem járnak együtt az anyag kémiai összetételének változásával, azaz a fémek és ötvözetek összetétele változatlan marad hevítéskor, áram vagy hő áthaladásakor, valamint mágnesezett és megolvadt. E fizikai tulajdonságok közül sok olyan mértékegységet határoz meg, amely alapján a fém tulajdonságait megítélik.

Szín.

A fémek és ötvözetek nem átlátszóak. A fémek és ötvözetek vékony rétegei sem képesek a sugarak áteresztésére, de a visszavert fényben külső fényük van, és mindegyik fémnek és ötvözetnek megvan a maga különleges fényes árnyalata vagy, ahogy mondani szokás, színe. Például a réz rózsaszín-piros, a cink szürke, az ón fényes fehér stb.

Fajsúly - ez a súly 1 cm 3 fém, ötvözet vagy bármely más anyag grammban. Például a tiszta vas fajsúlya az 7,88 g/cm3 .

Olvasztó- a fémek és ötvözetek szilárdból folyékonyvá alakuló képességét az olvadáspontjuk jellemzi. A magas olvadáspontú fémeket tűzállónak nevezik (volfrám, platina, króm stb.). Az alacsony olvadáspontú fémeket olvaszthatónak nevezzük (ón, ólom stb.).

Hőtágulás - a fémek és ötvözetek azon tulajdonsága, hogy hevítéskor térfogatot növelnek, lineáris és térfogati tágulási együtthatóval jellemezve. Lineáris tágulási együttható - a fémminta hossznövekedésének aránya melegítéskor 1° az eredeti mintahosszra. Térfogattágulási együttható - a fém térfogatának növekedésének aránya melegítéskor 1° az eredeti kötetre. A térfogati együtthatót a lineáris tágulási együttható háromszorosának tekintjük. A különböző fémeknek eltérő a lineáris tágulási együtthatója. Például az acél lineáris tágulási együtthatója egyenlő 0,000012 , réz - 0,000017 , alumínium- 0,000023 . A fém lineáris tágulási együtthatójának ismeretében meghatározhatja a nyúlási értékét:

1. Határozzuk meg, hogy az acélcsővezeték mennyivel hosszabbodik meg 5000 m ig melegítve 20°С :

5000 0,000012 20 = 1,2 m

1. Határozzuk meg, mennyivel nyúlik meg a rézcsővezeték hossza 5000 m ig melegítve 20°С :

5000·0,000017·20= 1,7 m

1. Határozzuk meg, mennyivel nyúlik meg az alumínium csővezeték hossza 5000 m ig melegítve 20°С :

5000·0,000023·20=2,3 m

(Mindhárom számításnál nem vettük figyelembe a saját tömegéből adódó súrlódási együtthatót.) A fenti számítások alapján a színesfémek hevítéskor nagyobb mértékben tágulnak, mint az acél, amit az acélnál is figyelembe kell venni. hegesztési folyamat.

Hővezető -a fémek és ötvözetek hővezető képessége. Minél nagyobb a hővezető képesség, annál gyorsabban terjed a hő a fémen vagy az ötvözeten keresztül hevítéskor. Lehűléskor a nagy hővezető képességű fémek és ötvözetek gyorsabban adják le a hőt. A vörösréz hővezető képessége in 6 alkalommal nagyobb, mint a vas hővezető képessége. Nagy hővezető képességű fémek és ötvözetek hegesztésekor előzetes és néha kísérő melegítésre van szükség.

Hőkapacitás - a súlyegység felfűtéséhez szükséges hőmennyiség per 1°. Fajlagos hőkapacitás - a bevitt hőmennyiség kcal(kilókalória) szükséges a fűtéshez 1 kg anyagok be 1°. A platina és az ólom alacsony fajhővel rendelkezik. Az acél és az öntöttvas fajlagos hőkapacitása kb 4 alkalommal magasabb, mint az ólom fajhője.

Elektromos vezetőképesség - a fémek és ötvözetek elektromos áramvezetési képessége. A réz, alumínium és ötvözeteik jó elektromos vezetőképességgel rendelkeznek.

Mágneses tulajdonságok - a fémek mágnesezhetősége, ami abban nyilvánul meg, hogy a mágnesezett fém vonzza a mágneses tulajdonságokkal rendelkező fémeket.

Fémek és ötvözetek kémiai tulajdonságai.

A fémek és ötvözetek kémiai tulajdonságai azt jelentik, hogy képesek különböző anyagokkal, elsősorban oxigénnel kombinálódni. A fémek és ötvözetek kémiai tulajdonságai a következők:

1. levegőben lévő korrózióállóság,
2. savállóság,
3. lúgállóság,
4. hőellenállás.

Fémek és ötvözetek levegőállósága az utóbbiak azon képességét, hogy ellenálljanak a levegő oxigénjének pusztító hatásainak.

Savállóság a fémek és ötvözetek azon képességét, hogy ellenálljanak a savak romboló hatásának. Például a sósav elpusztítja az alumíniumot és a cinket, de nem pusztítja el az ólmot; a kénsav tönkreteszi a cinket és a vasat, de szinte nincs hatással az ólomra, alumíniumra és rézre.

Lúgállóság fémeket és ötvözeteket a lúgok pusztító hatásának ellenálló képességének nevezik. A lúgok különösen károsak az alumíniumra, ónra és ólomra.

Hőellenállás a fémek és ötvözetek azon képességét, hogy ellenállnak az oxigén általi roncsolásnak hevítés közben. A hőállóság növelése érdekében speciális szennyeződéseket visznek be a fémbe, például krómot, vanádiumot, volfrámot stb.

Fémek öregedése - a fémek tulajdonságainak időbeli változása belső folyamatok következtében, szobahőmérsékleten általában lassabban, magasabb hőmérsékleten pedig intenzívebben megy végbe. Az acél öregedését a karbidok és nitridek kicsapódása okozza a szemcsehatárok mentén, ami az acél szilárdságának növekedéséhez és hajlékonyságának csökkenéséhez vezet. Az acél öregedési hajlamát csökkentő elemek közé tartozik az alumínium és a szilícium, míg az öregedést elősegítő elemek a nitrogén és a szén.

Fémek és ötvözetek mechanikai tulajdonságai.

Rizs. 1

A fémek és ötvözetek fő mechanikai tulajdonságai közé tartozik

1. erő,
2. keménység,
3. rugalmasság,
4. műanyag,
5. ütési szilárdság,
6. kúszás,
7. fáradtság.

Tartósság fém vagy ötvözet deformációval és roncsolással szembeni ellenállásának nevezik mechanikai terhelés hatására. A terhelés lehet nyomó, húzó, torziós, nyíró és hajlító ( rizs. 1 ).

Keménység egy fém vagy ötvözet azon képessége, hogy ellenálljon egy másik keményebb test behatolásának.

Rizs. 2

A technológiában a fémek és ötvözetek keménységének vizsgálatára a következő módszereket használják a legszélesebb körben:

1. 2,5 ; 5 És 10 mm- keménységi vizsgálat szerint Brinell (rizs. 2,a );
2. átmérőjű acélgolyót préselünk 1,588 mm vagy gyémántkúp - keménységi vizsgálat szerint Rockwell (rizs. 2, b )
3. szabályos tetraéderes gyémánt piramis préselése az anyagba - teszt szerint Vickers (rizs. 2, be ).

Rizs. 3

Rugalmasság egy fém vagy ötvözet azon képessége, hogy külső terhelés hatására megváltoztassa eredeti alakját, és a terhelés eltávolítása után visszaállítsa azt ( rizs. 3 ).

Plasztikusság egy fémnek vagy ötvözetnek az a képessége, hogy törés nélkül alakját terhelés hatására megváltoztatja, és az eltávolítás után is megtartja alakját. A plaszticitást a relatív megnyúlás és relatív összehúzódás jellemzi.

Ahol Δ l = l 1 -l 0 - a minta abszolút nyúlása szakadáskor;

δ - relatív kiterjedés;

l 1 - a minta hossza a szakadás pillanatában;

l 0 - a minta kezdeti hossza;

Ahol Ψ -relatív szűkület szakadáskor;

F 0- a minta kezdeti keresztmetszete;

F- szakadás utáni mintaterület

4. ábra

Ütésszilárdság egy fém vagy ötvözet ütésálló képességére utal. A vizsgálatokat ingatűzön végzik ( rizs. 4). Az inga tesztelése előtt 1 emelkedési szögbe visszahúzva α , ebben a helyzetben retesszel vannak rögzítve. Strelka 2 , az inga lengéstengelyére szerelt, ütközésig visszahúzódik 3 a nulla skálaosztásnál található 4 . A reteszből kiengedett inga leesik, és tönkreteszi a mintát 5 és (folytatva a mozgást, majd tehetetlenséggel felemelkedik az ágy másik oldalára, egy bizonyos szögben β . Amikor az inga hátrafelé mozog, a nyíl 2 eltér a nulla osztástól, és az ingával függőleges helyzetben jelzi az értéket β - az inga legnagyobb emelkedési szöge a minta megsemmisítése után. Szögkülönbség α-β mintatörés munkáját jellemzi.

Az ütési szilárdság meghatározásához először számítsa ki a munkát A, amelyet az ingaterhelés a minta megsemmisítésére fordít

A = P (N - h) kgf m

Ahol N - az inga ütközés előtti magassága m

h - az inga magassága ütközés után m

R - becsapódási erő.

Ezután meghatározzák az ütési szilárdságot

Ahol a n - ütési szilárdság be kgf m/cm2

F - a minta keresztmetszeti területe cm 2 .

Kúszás a fém vagy ötvözet azon tulajdonságának nevezzük, hogy állandó terhelés hatására (főleg magasabb hőmérsékleten) lassan és folyamatosan plasztikusan deformálódik.

Fáradtság Ezt a fém vagy ötvözet fokozatos tönkremenetelének nevezik nagyszámú, többször változó terhelés hatására, és az ilyen terhelések ellenálló képességét tartósságnak nevezik.

Fém- és ötvözetminták szakítóvizsgálata alacsony, normál és emelt hőmérsékleten végezzük. Az alacsony hőmérsékleten végzett vizsgálatokat a GOST 11150-65 0 -100°С és a technikai folyékony nitrogén forráspontján. A normál hőmérsékleten végzett vizsgálatokat a G OST 1497-61 hőmérsékleten 20±10°С .

A megemelt hőmérsékleten végzett vizsgálatokat a GOST 9651-61 -ig terjedő hőmérsékleten 1200°С .

A minták szakítószilárdságának vizsgálatakor a végső szilárdságot meghatározzák: σ be , folyáshatár (fizikai) - σ t , hagyományos (műszaki) folyáshatár - σ о,2 , valódi szakítószilárdság - S to és relatív nyúlás - δ .

Rizs. 5

A fenti értékek megértéséhez vegye figyelembe az alábbi ábrát rizs. 5. Függőleges tengely 0-P számolja meg az alkalmazott terhelést R kilogrammban (minél magasabb a pont a tengely mentén, annál nagyobb a terhelés), a vízszintes tengely mentén pedig az abszolút nyúlás Δ l .

Nézzük a diagram szakaszait:

1. kezdeti egyenes szakasz 0-P db, amelyen az anyag nyúlása és a terhelés aránya megmarad ( R pc- terhelés arányos határon)
2. éles inflexiós pont R't terhelésnek nevezzük a felső folyáshatáron
3. cselekmény R't - R t, párhuzamos a vízszintes tengellyel 0-Δ l (hozamplató), amelyen belül állandó terhelés mellett a minta megnyúlása következik be R t, az úgynevezett terhelés a folyáshatáron
4. pont R be, jelzi a legnagyobb húzóerőt - terhelést a végső szilárdságnál
5. pont R k-erő a minta megsemmisítésének pillanatában.

Szakítószilárdság feszültség alatt (átmeneti ellenállás) σ be- a minta megsemmisítését megelőző legnagyobb terhelésnek megfelelő feszültség:

Ahol F 0- a minta keresztmetszete a vizsgálat előtt mm 2

P be- a legnagyobb húzóerő kgf .

Folyáshatár (fizikai) σ t- az a legkisebb feszültség, amelynél a vizsgálati minta a terhelés növelése nélkül deformálódik (a terhelés nem növekszik, de a minta megnyúlik),

Feltételes folyáshatár (műszaki) σ о,2- feszültség, amelynél a minta maradó alakváltozása eléri 0,2% :

Arányossági határ σ pc- feltételes feszültség, amelynél a feszültségek és alakváltozások lineáris kapcsolatától való eltérés elér egy, a műszaki feltételek által meghatározott mértéket:

Valódi szakadásállóság S to- feszültség a húzóminta nyakában, amelyet a mintára közvetlenül a szakadás előtt ható húzóerő és a nyak keresztmetszeti területének arányaként határoznak meg ( F ):

Fémek és ötvözetek technológiai tulajdonságai.

A fémek és ötvözetek technológiai tulajdonságai a következők:

• megmunkálhatóság,
• hajlékonyság,
• folyékonyság,
• zsugorodás,
• hegeszthetőség,
• edzhetőség stb. .

Megmunkálhatóság a fémek és ötvözetek forgácsolószerszámokkal való megmunkálhatóságára utal.

Képlékenység nevezzük a fémek és ötvözetek azon képességét, hogy külső erők hatására felvegyék a kívánt alakot, hideg és meleg állapotban egyaránt.

Folyékonyság nevezzük a fémek és ötvözetek öntödei formák kitöltésére való képességét. A foszforos öntöttvas nagy folyékonysággal rendelkezik.

Zsugorodás a fémek és ötvözetek azon képessége, hogy csökkentsék térfogatukat hűtéskor folyékony halmazállapotból történő megszilárdulás, hűtés, préselt porok szinterezése vagy szárítás során.

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.

A modern ipar hatalmas mennyiségű anyagot használ fel. Műanyag és kompozitok, grafit és egyéb anyagok... De a fém mindig releváns marad. Óriási épületszerkezetek készülnek belőle, különféle gépek és egyéb berendezések készítésére szolgál.

Ezért a fém osztályozása fontos szerepet játszik az iparban és a tudományban, mivel ennek ismeretében kiválaszthatja az adott célra legmegfelelőbb anyagot. Ezt a cikket ennek a témának szentelték.

Általános meghatározás

A fémek egyszerű anyagok, amelyeket normál körülmények között számos megkülönböztető tulajdonság jelenléte jellemez: magas hővezető- és elektromos vezetőképesség, valamint képlékenység. Műanyag. Szilárd állapotban atomi szinten kristályos szerkezet jellemzi őket, ezért nagy szilárdsági mutatókkal rendelkeznek. De vannak olyan ötvözetek is, amelyek ezek származékai. Ami?

Így nevezik azokat az anyagokat, amelyeket két vagy több anyagból olvadáspontjuk fölé hevítve nyernek. Kérjük, vegye figyelembe, hogy vannak fémes és nem fémes ötvözetek. Az első esetben a készítménynek legalább 50% fémet kell tartalmaznia.

Azonban ne térjünk el a cikk témájától. Tehát mi a fém osztályozása? Általában a felosztás meglehetősen egyszerű:

1. Fekete fémek.
2. Színesfémek.

Az első kategóriába tartozik a vas és az összes azon alapuló ötvözet. Az összes többi fém színesfém, akárcsak vegyületeik. Minden kategóriát részletesebben meg kell vizsgálni: a rendkívül unalmas általános besorolás ellenére a valóságban minden sokkal bonyolultabb. És ha eszedbe jut, hogy vannak nemesfémek is... És ezek is mások. A nemesfémek osztályozása azonban még egyszerűbb. Összesen nyolc van belőlük: arany és ezüst, platina, palládium, ruténium, ozmium, valamint ródium és irídium. A legértékesebbek a platina csoportba tartozó fémek.

Valójában az osztályozás még unalmasabb. Ez a neve (ékszerekben) ugyanannak az ezüstnek, aranynak és platinának. Azonban elég a „magas ügyekről”. Ideje beszélni a gyakoribb és népszerűbb anyagokról.

Kezdjük a különböző minőségű acélok áttekintésével, amelyek pontosan a legnépszerűbb vasfém - a vas - származékai.

Mi az acél?

Vas és néhány adalékanyag, amely legfeljebb 2,14% atomos szenet tartalmaz. Ezen anyagok osztályozása rendkívül kiterjedt, és figyelembe veszi: a kémiai összetételt és a gyártási módszereket, a káros szennyeződések jelenlétét vagy hiányát, valamint a szerkezetet. A legfontosabb jellemző azonban a kémiai összetétel, mivel ez befolyásolja az acél minőségét és nevét.

Szénfajták

Ezek az anyagok egyáltalán nem tartalmaznak ötvöző adalékanyagokat, de gyártási technológiájuk bizonyos mennyiségű egyéb szennyeződést (általában mangánt) lehetővé tesz. Mivel ezeknek az anyagoknak a tartalma 0,8-1% között mozog, nincs hatással az acél szilárdságára, mechanikai és kémiai tulajdonságaira. Ezt a kategóriát az építőiparban és különféle szerszámok gyártásában használják. Természetesen a fém osztályozása még korántsem teljes.

Szerkezeti szénacélok

Leggyakrabban különféle szerkezetek építésére használják ipari, katonai vagy háztartási célokra, de gyakran használják szerszámok és mechanizmusok előállítására. Ebben az esetben a széntartalom semmi esetre sem haladhatja meg a 0,5-0,6%-ot. Rendkívül nagy szilárdságúaknak kell lenniük, amelyet nemzetközi ügynökségek által hitelesített tesztek egész csoportja határoz meg (σB, σ0.2, δ, ψ, KCU, HB, HRC). Két típusa van:

• Rendes.
• Jó minőség.

Ahogy sejtheti, az elsőket különféle mérnöki szerkezetek építésére használják. A kiváló minőségű eszközöket kizárólag a gépiparban és más iparágakban használt megbízható szerszámok gyártásához használják.

Ami ezeket az anyagokat illeti, a felületükön megengedett a fémkorrózió. A más típusú acélok osztályozása sokkal szigorúbb követelményeket ír elő rájuk.

Szerszám szénacélok

Területük a precíziós mérnöki munka, a tudományterület és az orvostudomány műszergyártása, valamint más ipari ágazatok, amelyek fokozott szilárdságot és pontosságot igényelnek. Széntartalmuk 0,7-1,5% között mozoghat. Az ilyen anyagnak nagyon nagy szilárdságúnak kell lennie, ellenállónak kell lennie a kopási tényezőkkel és a rendkívül magas hőmérsékletekkel szemben.

Ötvözött acélok

Így nevezik azokat az anyagokat, amelyek a természetes szennyeződéseken kívül jelentős mennyiségű mesterségesen hozzáadott ötvöző adalékanyagot is tartalmaznak. Ezek közé tartozik a króm, nikkel, molibdén. Ezenkívül az ötvözött acélok mangánt és szilíciumot is tartalmazhatnak, amelyek tartalma leggyakrabban nem haladja meg a 0,8-1,2% -ot.

Ebben az esetben a fémek osztályozása két típusra oszlik:

• Alacsony adalékanyag tartalmú acélok. Összesen nem több, mint 2,5%.
• Ötvözött. 2,5-10% adalékanyagot tartalmaznak.
• Magas adalékanyag-tartalmú anyagok (több mint 10%).

Ezek a típusok is altípusokra oszlanak, mint az előző esetben.

Ötvözött szerkezeti acél

Mint minden más fajtát, aktívan használják a gépészetben, az épületek és egyéb építmények építésében, valamint az iparban. Ha összehasonlítjuk őket a szénfajtákkal, akkor az ilyen anyagok nyernek a szilárdsági jellemzők, a rugalmasság és a viszkozitás arányában. Ezenkívül rendkívül alacsony hőmérsékletekkel szemben is rendkívül ellenállóak. Hidak, repülőgépek, rakéták és nagy pontosságú iparhoz szükséges szerszámok készítésére használják őket.

Ötvözött szerszámacélok

A jellemzők elvileg nagyon hasonlóak a fent tárgyalt típushoz. A következő célokra használható:

• Vágó és nagy pontosságú mérőműszerek, szerszámok gyártása. Ebből az anyagból különösen fémesztergáló szerszámok készülnek, amelyek besorolása közvetlenül az acéltól függ: minősége szükségszerűen rá van nyomtatva a termékre.
• Hideg- és meleghengerlési szerszámok készítésére is használják.

speciális célú

Ahogy a neve is sugallja, ezeknek az anyagoknak van néhány sajátos jellemzője. Vannak például hőálló és hőálló típusok, valamint a jól ismert rozsdamentes acél. Ennek megfelelően alkalmazási körükbe olyan gépek és szerszámok gyártása tartozik, amelyek különösen nehéz körülmények között működnek: motorturbinák, fémolvasztó kemencék stb.

Építési acélok

Közepes széntartalmú acélok. Különféle építőanyagok széles skálájának előállítására használják őket. Különösen profilok (formázott és lemez), csövek, szögek stb. készítésére használják őket. Nyilvánvalóan egy bizonyos fémkategória kiválasztásakor különös figyelmet fordítanak az acél szilárdsági jellemzőire.

Ezenkívül jóval az építés előtt minden jellemzőt ismételten matematikai modellekkel számítanak ki, így a legtöbb esetben ez vagy az a típusú hengerelt termék az ügyfél egyéni igényei szerint gyártható.

Megerősítő acélok

Amint azt valószínűleg kitalálta, alkalmazási területük vasbetonból készült blokkok és kész szerkezetek megerősítése. Nagy átmérőjű rudak vagy huzalok formájában készülnek. Anyaga szén vagy acél, alacsony ötvöző adalékanyag-tartalommal. Két típusa van:

• Melegen hengerelt.
• Termikusan és mechanikailag erősített.

Kazánházak acél

Ezeket kazánok és hengerek, valamint egyéb edények és szerelvények gyártására használják, amelyeknek magas nyomású körülmények között, különböző hőmérsékleti feltételek mellett kell működniük. Az alkatrészek vastagsága ebben az esetben 4 és 160 mm között változhat.

Automata acélok

Így nevezik azokat az anyagokat, amelyek vágással jól feldolgozhatók. Nagy a megmunkálhatóságuk is. Mindez az ilyen acélt ideális anyaggá teszi az automatizált gyártósorokhoz, amelyekből évről évre egyre több van.

Csapágyacélok

Ezek a típusok típusuk szerint a szerkezeti változatok közé tartoznak, de összetételük miatt hasonlítanak a hangszeresekhez. Nagy szilárdsági jellemzőkkel és nagy kopásállósággal (kopásállósággal) különböztethetők meg.

Megvizsgáltuk az ebbe az osztályba tartozó fémek alapvető tulajdonságait és osztályozását. A sorban a még elterjedtebb és ismertebb öntöttvas következik.

Öntöttvasak: osztályozás és tulajdonságok

Így nevezik azt az anyagot, amely vas és szén (valamint néhány egyéb adalékanyag) ötvözete, és a C-tartalom 2,14 és 6,67% között mozog. Az öntöttvas, az acélhoz hasonlóan, kémiai összetétele, gyártási módja és széntartalma, valamint a mindennapi életben és az iparban való felhasználási területei révén különbözik meg. Ha az öntöttvas nem tartalmaz adalékokat, akkor ötvözetlennek nevezzük. Ellenkező esetben - doppingolt.

Cél szerinti osztályozás

1. Vannak korlátozások, amelyeket szinte mindig a későbbi acélfeldolgozáshoz használnak.
2. Különféle konfigurációjú és összetettségű termékek öntésére használt öntödei fajták.
3. Speciális, hasonló az acélokhoz.

Osztályozás a kémiai adalékanyagok típusa szerint

• Fehér öntöttvas. Jellemzője, hogy szerkezetében a szén szinte teljesen megkötött, jelen van a különböző karbidok összetételében. Nagyon könnyű megkülönböztetni: törve fehér és fényes, a legnagyobb keménység jellemzi, ugyanakkor rendkívül sérülékeny és nagy nehezen megmunkálható.
• Félig fehérített. Az öntvény felső rétegeiben megkülönböztethetetlen a fehér öntöttvastól, magja szürke, szerkezetében nagy mennyiségű szabad grafitot tartalmaz. Általában mindkét típus jellemzőit egyesíti. Elég strapabíró, ugyanakkor sokkal könnyebben feldolgozható, és a törékenységgel sokkal jobb a helyzet.
• Szürke. Sok grafitot tartalmaz. Tartós, meglehetősen kopásálló, könnyen feldolgozható.

Nem véletlen, hogy a grafitra helyezzük a hangsúlyt. A tény az, hogy a fémek és ötvözetek osztályozása egy adott esetben a tartalomtól és a térszerkezettől függ. Ezektől a jellemzőktől függően perlitre, ferrit-perlitre és ferritre osztják őket.

Maga a grafit ezek mindegyikében négy különböző formában lehet jelen:

• Ha lemezek és „szirmok” képviselik, akkor a lamellás fajtához tartozik.
• Ha az anyag olyan zárványokat tartalmaz, amelyek megjelenésükben férgekre hasonlítanak, akkor vermikuláris grafitról beszélünk.
• Ennek megfelelően különböző lapos, egyenetlen zárványok jelzik, hogy ez egy pelyhes fajta.
• Gömb alakú, félgömb alakú elemek jellemzik a gömb alakú formát.

De még ebben az esetben is hiányos a fémek és ötvözetek osztályozása! Az a tény, hogy ezek a szennyeződések, bármennyire furcsának is tűnnek, közvetlenül befolyásolják az anyag szilárdságát. Tehát a zárványok alakjától és térbeli helyzetétől függően az öntöttvas a következő kategóriákba sorolható:

• Ha az anyag lamellás grafit zárványokat tartalmaz, akkor közönséges szürkeöntvény (SG).
• Az „adalékanyagok” elnevezéshez hasonlóan a vermikuláris részecskék jelenléte jellemzi a vermikuláris anyagot (CVG).
• A temperöntvény (DC) pehelyszerű zárványokat tartalmaz.
• A gömb alakú „töltőanyag” a nagy szilárdságú öntöttvasat (DC) jellemzi.

Bemutattuk figyelmébe a „fekete” kategóriába tartozó fémek rövid osztályozását és tulajdonságait. Mint látható, a széles körben elterjedt tévhit ellenére nagyon változatosak, szerkezetükben és fizikai tulajdonságaikban nagyon különböznek egymástól. Úgy tűnik, hogy az öntöttvas egy közönséges és elterjedt anyag, de... Még ennek is több teljesen különböző típusa van, és némelyik annyira különbözik egymástól, mint maga az öntöttvas és az acéllemez!

A hulladékból bevétel lesz!

Végül is évente több millió tonna sokféle anyag kerül hulladéklerakókba. Tényleg tömegesen küldik beolvasztani, anélkül, hogy válogatáson, átvilágításon mennének keresztül? Természetesen nem. Összesen kilenc kategória van:

• 3A. Szabványos vasfém hulladék, beleértve a nagy és különösen nagy darabokat. Minden töredék súlya legalább egy kilogramm. A darabok vastagsága általában nem haladja meg a hat millimétert.
• 5A. Ebben az esetben a selejt túlméretezett. A darabok vastagsága több mint hat milliméter.
• 12A. Ez a kategória a fent leírt két fajta keverékét jelenti.
• 17A. Öntöttvas törmelék, méretes. Minden darab súlya legalább fél kilogramm, de legfeljebb 20 kg.
• 19A. Hasonló az előző osztályhoz, de a hulladék túlméretezett. Ezenkívül az anyag bizonyos foszfortartalma megengedett.
• 20A. Öntöttvas hulladék, a legtúlméretesebb kategória. Öt tonnás darabok megengedettek. Jellemzően ide tartoznak a leszerelt, leszerelt ipari és katonai berendezések. Mint látható, a fémek osztályozása és tulajdonságai ebben a kategóriában meglehetősen hasonlóak.
• 22A. És megint túlméretezett öntöttvas hulladék. A különbség az, hogy ebben az esetben a hulladék kategóriába a használt és a kiselejtezett vízvezeték-berendezések tartoznak.
• Keverd össze. Vegyes hulladék. Fontos! A következő típusú tartalom nem megengedett: fémhuzal, valamint horganyzott alkatrészek.
• Galvanizálás. Ahogy a név is sugallja, ez magában foglalja az összes horganyzott törmeléket tartalmazó hulladékot.

Ez volt a vasfémek osztályozása. És most megvitatjuk színes bőrű „kollégáikat”, akik óriási szerepet játszanak a modern iparban és termelésben.

Színesfémek

Így nevezik az összes többi fémes atomi szerkezetű elemet, amely azonban nem tartozik a vashoz és származékaihoz. Az angol nyelvű szakirodalomban megtalálható a „nem vas fém” kifejezés, amely szinonim fogalom. Mi a színesfémek osztályozása?

A következő csoportok vannak, amelyek felosztása egyszerre több szempont alapján történik: könnyű és nehéz, nemes, szórt és tűzálló, radioaktív és ritkaföldfém fajták. A színesfémek közül sok általában a ritka kategóriába tartozik, mivel ezek összmennyisége bolygónkon viszonylag kicsi.

Olyan alkatrészek és eszközök gyártására szolgálnak, amelyeknek agresszív környezetben, súrlódási körülmények között kell működniük, vagy szükség esetén (például érzékelők) magas hővezető- vagy elektromos vezetőképességgel kell rendelkezniük. Ezen túlmenően a katonai, űr- és repülési iparban is keresettek, ahol viszonylag kis súly mellett maximális erőre van szükség.

Vegye figyelembe, hogy a nehézfémek osztályozása eltér egymástól. Önmagában azonban nem létezik, de ebbe a csoportba tartozik a réz, nikkel, kobalt, valamint cink, kadmium, higany és ólom. Ezek közül csak a réz és a cink használatos ipari méretekben, amiről később még szó lesz.

Alumínium és az arra épülő ötvözetek

Alumínium, a „szárnyas fém”. Három típusa van (a kémiai tisztaság mértékétől függően):

• Legmagasabb szabvány (különleges tisztaság) (99,999%).
• Nagy tisztaságú.
• Műszaki vizsga.

Ez utóbbi típus lapok, különféle profilok és különböző keresztmetszetű huzalok formájában kapható a piacon. A kereskedelemben AD0 és AD1 jelöléssel. Felhívjuk figyelmét, hogy még a kiváló minőségű alumínium is gyakran tartalmaz Fe, Si, Gu, Mn, Zn zárványokat.

Ötvözetek

Mi ebben az esetben a színesfémek osztályozása? Elvileg semmi bonyolult. Létezik:

• Duralumíniumok.
• Aviali.

A duralumínium ötvözetek, amelyekhez rezet és magnéziumot adnak. Ezen kívül vannak olyan anyagok, ahol adalékként rezet és magnéziumot használnak. Az ötvözeteket ötvözetnek is nevezik, de sokkal több adalékanyagot tartalmaznak. A főbbek a magnézium és a szilícium, valamint a vas, a réz és még a titán is.

Ezzel a kérdéssel elvileg sokkal részletesebben foglalkozik az anyagtudomány. A fémek osztályozása nem ér véget az alumíniummal és annak típusaival.

Réz

Ma megkülönböztetnek (tiszta anyagtartalom 97,97%) és különösen tiszta, vákuum (99,99%). Más színesfémekkel ellentétben a réz mechanikai és kémiai tulajdonságait rendkívül erősen befolyásolják egyes adalékanyagok legkisebb szennyeződései is.

Ötvözetek

Két nagy csoportra oszthatók. Ezeket az anyagokat egyébként évezredek óta ismeri az emberiség:

• Sárgaréz. Ez a neve a réz és cink vegyületének.
• Bronz. Rézötvözet, amely már nem cinket, hanem ónt tartalmaz. Vannak azonban olyan bronzok is, amelyek legfeljebb tíz adalékanyagot tartalmaznak.

Titán

Ez a fém ritka és nagyon drága. Alacsony súly, hihetetlen szilárdság, alacsony viszkozitás jellemzi. Vegye figyelembe, hogy több típusra oszlik: VT1-00 (ebben az anyagban a szennyeződések mennyisége ≤ 0,10%), VT1-0 (az adalékanyagok mennyisége ≤ 0,30%). Ha az idegen szennyeződések teljes mennyisége ≤ 0,093%, akkor az ilyen anyagot a gyártás során titán-jodidnak nevezik.

Titánötvözetek

Ennek az anyagnak az ötvözeteit két típusra osztják: deformálható és lineáris. Ezen kívül vannak speciális altípusok: hőálló, fokozott plaszticitás. Vannak edzett és nem edzett fajták is (hőkezeléstől függően).

Valójában teljesen áttekintettük a színesfémek és ötvözetek osztályozását. Reméljük, hogy a cikk hasznos volt az Ön számára.

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 a kémiai képlete 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.

A fémeket az emberek évezredek óta használják. Az emberiség fejlődésének meghatározó korszakait a fémek neveiről nevezték el: a bronzkor, a vaskor, az öntöttvas korszaka stb. Egyetlen fémtermék sem áll körülöttünk 100%-ban vasból, rézből, aranyból vagy más fémből. Mindegyik személy által szándékosan bevitt adalékanyagokat és egy személy akarata ellenére bevitt káros szennyeződéseket tartalmaz.

Teljesen tiszta fémet csak űrlaboratóriumban lehet beszerezni. Az összes többi fém a való életben ötvözetek – két vagy több fém (és nemfém) szilárd vegyületei, amelyeket célirányosan a kohászati ​​gyártás során nyernek.

Osztályozás

A kohászok a fémötvözeteket több kritérium szerint osztályozzák:

A fémek és az ezeken alapuló ötvözetek eltérő fizikai és kémiai tulajdonságokkal rendelkeznek.

A legnagyobb tömeghányaddal rendelkező fémet alapnak nevezzük.

Az ötvözetek tulajdonságai

A fémötvözetek tulajdonságai a következőkre oszthatók:

Ezen tulajdonságok kvantitatív kifejezésére speciális fizikai mennyiségeket és állandókat vezetnek be, mint például a rugalmassági határ, a Hooke-modulus, a viszkozitási együttható és mások.

Az ötvözetek fő típusai

A legtöbbféle fémötvözet vas alapú. Ezek acélok, öntöttvasak és ferritek.

Az acél egy legfeljebb 2,4% szenet tartalmazó vasalapú anyag, amelyet ipari berendezések és háztartási készülékek alkatrészeinek és házainak, vízi, szárazföldi és légi közlekedési eszközök, szerszámok és eszközök gyártásához használnak. Az acélok sokféle tulajdonsággal rendelkeznek. A közös jellemzők az erő és a rugalmasság. Az egyes acélminőségek egyedi jellemzőit az olvasztás során bevitt ötvöző adalékok összetétele határozza meg. A periódusos rendszer felét adalékanyagként használják, fémeket és nemfémeket egyaránt. Ezek közül a leggyakoribb a króm, vanádium, nikkel, bór, mangán, foszfor.

Ha a széntartalom több mint 2,4%, az ilyen anyagot öntöttvasnak nevezik. Az öntöttvas törékenyebb, mint az acél. Ott használatosak, ahol nagy statikus terhelésnek kell ellenállni kis dinamikus terhelésekkel. Az öntöttvasat nagyméretű szerszámgépek és technológiai berendezések kereteinek, munkaasztal-talpainak gyártásához, kerítések, rácsok, dísztárgyak öntéséhez használják. A 19. században és a 20. század elején az öntöttvasat széles körben használták épületszerkezetekben. Angliában a mai napig fennmaradtak öntöttvas hidak.

A magas széntartalmú és kifejezett mágneses tulajdonságokkal rendelkező anyagokat ferriteknek nevezzük. Transzformátorok és induktorok gyártásához használják őket.

Az 5-45% cinket tartalmazó rézalapú fémötvözeteket általában sárgaréznek nevezik. A sárgaréz enyhén érzékeny a korrózióra, és széles körben használják szerkezeti anyagként a gépészetben.

Ha cink helyett ónt adunk a rézhez, bronzot kapunk. Talán ez az első ötvözet, amelyet őseink több ezer évvel ezelőtt szándékosan szereztek be. A bronz sokkal erősebb, mint az ón és a réz, és erőssége csak a jól kovácsolt acél mögött áll.

Az ólomalapú anyagokat széles körben használják vezetékek és csövek forrasztásához, valamint elektrokémiai termékekben, elsősorban akkumulátorokban és akkumulátorokban.

A szilíciumot, magnéziumot vagy rezet tartalmazó kétkomponensű alumínium alapú anyagokat alacsony fajsúly ​​és jó megmunkálhatóság jellemzi. A motor-, repülőgépiparban, valamint az elektromos alkatrész- és készülékiparban használják.

Cink ötvözetek

A cink alapú ötvözeteket alacsony olvadáspont, korrózióállóság és kiváló megmunkálhatóság jellemzi. Felhasználják a gépészetben, a számítógépek és háztartási gépek gyártásában, valamint a könyvkiadásban. A jó súrlódásgátló tulajdonságok lehetővé teszik a cinkötvözetek használatát a csapágyhéjakhoz.

Titánötvözetek

A titán nem a legolcsóbb fém, nehéz előállítani és nehéz feldolgozni. Ezeket a hiányosságokat a titánötvözetek egyedi tulajdonságai kompenzálják: nagy szilárdság, alacsony fajsúly, magas hőmérséklettel és agresszív környezettel szembeni ellenállás. Ezeket az anyagokat nehéz megmunkálni, de hőkezeléssel javíthatók tulajdonságaik.

Alumíniummal és kis mennyiségű egyéb fémekkel való ötvözés növeli a szilárdságot és a hőállóságot. A kopásállóság javítása érdekében nitrogént adnak az anyaghoz vagy cementálják.

A titán alapú fémötvözeteket a következő területeken használják:

1. 1. • űrrepülés;
      • kémiai;
      • atom;
      • kriogén;
      • hajógyártás;
      • protézisek.

Alumíniumötvözetek

Ha a 20. század első fele az acél évszázada volt, akkor a másodikat joggal nevezték az alumínium évszázadának.

Nehéz megnevezni az emberi életnek azt a ágát, amelyben ne lennének megtalálhatók ebből a könnyűfémből készült termékek vagy alkatrészek.

Az alumíniumötvözetek a következőkre oszthatók:

1. 1. • Öntöde (szilíciummal). Hagyományos öntvények előállítására használják.
      • Fröccsöntéshez (mangánnal).
      • Fokozott szilárdság, önkeményedő képességgel (rézzel).

Az alumíniumvegyületek fő előnyei:

1. 1. • Elérhetőség.
      • Alacsony fajsúly.
      • Tartósság.
      • Hidegállóság.
      • Jó megmunkálhatóság.
      • Elektromos vezetőképesség.

Az ötvözött anyagok fő hátránya az alacsony hőállóság. A 175°C elérésekor a mechanikai tulajdonságok éles romlása következik be.

Egy másik alkalmazási terület a fegyverek gyártása. Az alumínium alapú anyagok nem szikráznak erős súrlódás és ütközés esetén. Kerekes és repülő katonai felszerelések könnyű páncélzatának gyártására használják őket.

Az alumíniumötvözet anyagokat széles körben használják az elektrotechnikában és az elektronikában. A nagy vezetőképesség és a nagyon alacsony mágnesezhetőség ideálissá teszi őket különféle rádió- és kommunikációs eszközök, számítógépek és okostelefonok házainak gyártásához.

Már kis mennyiségű vas jelenléte is jelentősen növeli az anyag szilárdságát, de csökkenti a korrózióállóságát és a rugalmasságát is. A vastartalom tekintetében kompromisszumot találunk az anyagra vonatkozó követelmények függvényében. A vas negatív hatását fémek, például kobalt, mangán vagy króm hozzáadásával kompenzálják az ötvözet összetételéhez.

A magnézium alapú anyagok versenyeznek az alumíniumötvözetekkel, de magasabb áruk miatt csak a legkritikusabb termékekben használják őket.

Rézötvözetek

A rézötvözetek jellemzően különböző minőségű sárgarézekre vonatkoznak. A sárgaréz 5-45%-os cinktartalommal vörösnek (tombak), 20-35%-os cinktartalommal sárgának számít.

Vágással, öntéssel és bélyegzéssel történő kiváló megmunkálhatóságának köszönhetően a sárgaréz ideális anyag a nagy pontosságot igénylő apró alkatrészek gyártásához. Számos híres svájci kronométer fogaskerekei sárgarézből készülnek.

A sárgaréz réz és cink keveréke

A réz és a szilícium egy kevéssé ismert ötvözete a szilíciumbronz. Rendkívül tartós. Egyes források szerint a legendás spártaiak szilíciumbronzból kovácsolták kardjukat. Ha szilícium helyett foszfort adunk hozzá, kiváló anyagot kapunk membránok és laprugók előállításához.

Kemény ötvözetek

Kopásálló és erősen kemény vas alapú anyagokról van szó, amelyek magas hőmérsékleten, akár 1100 o C-ig is megőrzik tulajdonságaikat.

Fő adalékanyagként a króm-, titán- és volfrám-karbidokat, segédanyagként pedig nikkelt, kobaltot, rubídiumot, ruténiumot vagy molibdént használnak.

A fő alkalmazási területek a következők:

1. 1. • Vágószerszámok (marók, fúrók, menetfúrók, matricák, marók stb.).
      • Mérőeszközök és berendezések (vonalzók, négyzetek, féknyergek; különleges egyenletességű és stabilitású munkafelületek).
      • Bélyegek, matricák és ütések.
      • Hengerművek és papírgépek tekercsei.
      • Bányászati ​​felszerelések (zúzógépek, vágógépek, kotrógépek).
      • Atom- és vegyi reaktorok alkatrészei és szerelvényei.
      • Erősen terhelt járművek részei, ipari berendezések és egyedi épületszerkezetek, mint például a dubai Burj Tower.

A karbid anyagoknak más alkalmazási területei is vannak.