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 kevés elektron van a külső héjakon (csak 1-2), míg a nemfémeknél sok az elektron (5-8).

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

A technológiában nem fém alatt olyan anyagokat értünk, amelyek "fémes fényű" és plaszticitás - jellemző tulajdonságokkal rendelkeznek.

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 a fématomok és a fémtulajdonságok kölcsönhatásának sajátos jellegét okozza. A fémek jó elektromos vezetők.

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

Fémek osztályozása

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

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

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

A vasfémek leggyakrabban sötétszürke színűek, nagy sűrűségűek (kivéve az alkáliföldfémet), magas olvadásponttal és viszonylag nagy keménységgel rendelkeznek. A csoport legjellemzőbb fémje a vas.

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

A vasfémek viszont a következőképpen oszthatók fel:

1. Vas fémek- vas, kobalt, nikkel (ún. ferromágnesek) és a hozzájuk jellemző mangán. A Co-t, Ni-t, Mu-t gyakran használják vasötvözetek adalékanyagaként, 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 főként az atomenergia-technika ötvözeteiben 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. .., egyesülve lantanidák néven. Ezeknek a fémeknek nagyon hasonlóak a kémiai tulajdonságai, de meglehetősen eltérőek a fizikai tulajdonságai (Típus stb.). Más elemek ötvözeteinek adalékanyagaként használják. Természetes körülmények között együtt fordulnak elő, és nehezen választhatók szét külön elemekre. Általában vegyes ötvözetet használnak - 40-45% Ce (cérium) és 40-45% az összes többi REM-ből.

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 (berillium), Mg (magnézium), Al (alumínium), amelyeknek alacsony a sűrűsége.

2. Nemesfémek - Ag (ezüst), Pt (platina), Au (arany), Pd (palládium), Os (ozmium), Ir (iridium) stb. A Cu félnemes fém. Magas korrózióállósággal rendelkeznek.

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 a fémeket kezdték helyreállítani az ércekből - Sn, Pb, Fe stb.

A technológiában legelterjedtebbek a vas és szén ötvözetei: acél (0,025-2,14% C), öntöttvas (2,14-6,76% C); A Fe-C ötvözetek széles körű 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-ra:

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 felhasználásának lehetőségét és célszerűségét. 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 műanyagok. Magas költségük van.

Ékszerben és fogászatban használják. A tiszta aranyat puhasága miatt nem használják. A keménység növelése érdekében aranyat ötvöznek (más elemeket adnak hozzá). Általánosan használt háromkomponensű ötvözetek: Au - Ag - Cu.

A legelterjedtebbek a 375, 583, 750 és 916 mintából álló ötvözetek - ez azt jelenti, hogy ezekben az ötvözetekben 1000 g ötvözetben 375, 583, 750 és 916 g arany van, a többi pedig réz, ezüst, az arány amelyek közül sokféle lehet.

A 916. minta ötvözetei a legpuhábbak, de egyben a legkorrózióállóbbak is. A minta indexének csökkenésével a korrózióállóság csökken.

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

Ezen minták ötvözetei arany színűek.

indiai Bulat

Az ie 4. század végén Nagy Sándor csapatai először találkoztak szokatlan indiai acéllal a Mezopotámián (Irak) és Afganisztánon át Indiába vezető hadjárat során.

"Csakra" - egy nehéz lapos acélgyűrű, amelyet pengeként 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 a körmöket, ugyanakkor könnyen ívbe hajlíthatók. Könnyen vágható gázkönnyű zsebkendő.

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

A minta formája csíkos, sugárzó, hullámos, hálós és hajtós. A legértékesebb hajtókaros damaszt acél.

A damaszt pengét is tesztelték rugalmasság szempontjából: a fejre helyezték, majd mindkét végét a fülekhez húzták és elengedték. Ezt követően maradandó deformációt nem észleltek.

Az igazi bulat öntött acélból kovácsolással készült, természetes mintákkal.

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

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

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

Balti Bulat:

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

A lemez a puha, alacsony széntartalmú oldalról könnyedén utat tört magának, majd feltaláltak egy puha hegyű páncéltörő lövedéket:

Emiatt a régi kovácsmesterek egy nagyon kemény pengére puha csíkot varrtak az acéllemez átszúrására.

A damaszt acél gyártása hagyományokhoz és titkokhoz kötődik. Nagyon nehéz a különböző összetételű szalagokat és rudakat egymáshoz hegeszteni, és biztosítani a szükséges tulajdonságokat: rugalmasság, keménység, a penge élessége. El kell viselni a hőmérsékletet, a kovácsolási sebességet, a szalagok összeillesztésének sorrendjét, az oxidok eltávolítását, a folyasztószer felvitelét.

Japán Bulat

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, növelve az erőt és a keménységet, növeli a törékenységet.

Gyártás: olvasztott vasat (Mo-val) rudakká kovácsoltak és 8-10 évig edzettek a földben. A korrózió során a káros szennyeződésekkel dúsított részecskék kifogytak a fémből, kihullottak. A nyersdarabok úgy néztek ki, mint egy lyukas sajt. Ezután a rudakat karburizálták és többször megkovácsolták. A legvékonyabb rétegek száma elérte a több tízezret.

Az acél anyagoknak, szerkezeteknek, alkatrészeknek magas korrózióállósággal kell rendelkezniük. Ezt megkönnyíti 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. De ez az acél fokozott ridegséggel rendelkezik, 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 „megevett” a rozsda, és szétszóródott a bioszférában…

Az Eiffel-torony - 1889 - az előrejelzések szerint legfeljebb 25 évig fog állni (Eiffel 40 évet tartott erősnek). A torony több mint 100 éve áll Párizsban, de ez csak azért van, mert folyamatosan vastag festékrétegek borítják. A torony festéséhez 52 tonna festékre van szükség. Költsége már régóta meghaladta magának az épületnek a költségét.

Számos példa van olyan acél- és vasszerkezetekre, amelyek idővel nem korrodálódnak: gerendák a Katav-Ivanovsk templomban, a Fontanka-folyó lépcsőjének korlátja Leningrádban, egy vasoszlop Delhiben (1500 éves). A korróziónak ellenáll a felületi oxidok és a magas réz- és foszfortartalom, valamint a természetes ötvözés.

A színesfémek közé tartozik az összes fém, kivéve a vasat és az azon alapuló ötvözeteket - az 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 alfanumerikus rendszert alkalmazunk. A betűk azt jelzik, hogy az ötvözetek egy bizonyos csoporthoz tartoznak, és a különböző anyagcsoportokban szereplő számok eltérő jelentéssel bírnak. Az egyik esetben a fém tisztasági fokát (tiszta fémeknél), a másikban az ötvözőelemek számát, a harmadikban pedig az ötvözet számát jelzik, amely állapot szerint. a szabványnak meg kell felelnie egy bizonyos összetételnek vagy tulajdonságoknak.
Réz és ötvözetei
A műszaki réz M betűvel van jelölve, amely után a szennyeződések mennyiségéhez kapcsolódó számok vannak (az anyag tisztasági foka). Az M3 minőségű réz több szennyeződést tartalmaz, mint az M000. A márka végén található betűk jelentése: k - katódos, b - oxigénmentes, p - deoxidált. A réz nagy elektromos vezetőképessége határozza meg, hogy vezető anyagként használják túlnyomórészt az elektrotechnikában. A réz jól deformálódott, jól hegeszthető és forrasztható. Hátránya a rossz megmunkálhatóság.
A főbb rézalapú ötvözetek a sárgaréz és a bronz. A réz alapú ötvözetekben alfanumerikus rendszert alkalmaznak, amely jellemzi az ötvözet kémiai összetételét. Az ötvöző elemeket az elem nevének kezdőbetűjének megfelelő orosz betű jelöli. Ezenkívül ezek a betűk gyakran nem esnek egybe ugyanazon ötvözőelemek megjelölésével az acél jelölésénél. Alumínium - A; Szilícium - K; Mangán - Mts; Réz - M; Nikkel - H; Titán -T; foszfor - F; Chrome -X; berillium - B; vas - F; Magnézium - Mg; Ón - O; Ólom - C; Cink - C.
Az öntött és a kovácsolt sárgaréz jelölésének eljárása eltérő.
A sárgaréz réz és cink ötvözete (Zn 5-45%). Az 5-20% cinktartalmú sárgaréz vörösnek (tompac), 20-36% Zn-tartalommal sárgának nevezik. A gyakorlatban ritkán használnak sárgarézeket, amelyekben a cink koncentrációja 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 sárgaréz a GOST 15527-70 szerint van jelölve.
Az egyszerű sárgaréz márka az "L" betűből áll, amely az ötvözet típusát - sárgaréz - jelzi, és egy kétjegyű szám, amely az átlagos réztartalmat jellemzi. Például az L80 minőségű sárgaréz, amely 80% Cu-t és 20% cinket tartalmaz. Minden kétkomponensű sárgaréz jól működik nyomással. Különböző profilú csövek, lemezek, szalagok, szalagok, huzalok és különféle profilú rudak formájában szállítják őket. A nagy belső feszültséggel rendelkező sárgaréz termékek (például keményen megmunkált) hajlamosak a repedésre. Levegőn történő hosszú távú tárolás során hosszanti és keresztirányú repedések keletkeznek rajtuk. Ennek elkerülésére a hosszú távú tárolás előtt a belső feszültséget 200-300 C-on alacsony hőmérsékletű izzítással kell megszüntetni.
A többkomponensű sárgarézeknél az L betű után számos betű van írva, amelyek jelzik, hogy a cinken kívül mely ötvözőelemek találhatók ebben a sárgarézben. Ezután kötőjeleken keresztül számok következnek, amelyek közül az első az átlagos réztartalmat jellemzi százalékban, a továbbiak pedig az egyes ötvözőelemeket a márka betűrészében szereplő sorrendben. A betűk és számok sorrendjét a megfelelő elem tartalma szerint alakítjuk ki: először az elem következik, amelyik több, majd csökkenő. A cinktartalmat a 100%-tól való eltérés határozza meg.
A sárgaréz elsősorban deformálható korrózióálló anyagként használatos. Lemezeket, csöveket, rudakat, szalagokat és egyes alkatrészeket készítenek belőlük: anyákat, csavarokat, perselyeket stb.
Az öntött sárgaréz a GOST 1711-30 szerint van jelölve. A márka elejére írják az L (sárgaréz) betűt is, amely után a cinket jelentő C betűt és a tartalmát százalékban jelző számot írnak. Az ötvözött sárgarézben a bevezetett ötvözőelemeknek megfelelő betűket is írnak, és az őket követő számok ezen elemek százalékos arányát jelzik. A többi, 100%-ig hiányzó rész a réztartalomnak felel meg. Az öntött sárgarézből hajóépítési szerelvényeket és alkatrészeket, perselyeket, béléseket és csapágyakat gyártanak.
Bronzok (különféle elemeket tartalmazó rézötvözetek, ahol nem a cink a fő). A sárgarézhez hasonlóan öntödei és kovácsolt. Az összes bronz jelölése Br betűkkel kezdődik, ami röviden bronzot jelent.
Az öntödei bronzokban a Br után betűket és számokat írnak, amelyek szimbolikusan jelölik az ötvözetbe bevitt elemeket (1. táblázat szerint), a következő számok pedig ezen elemek százalékos arányát jelzik. A többi (legfeljebb 100%) réz. Néha egyes öntödei bronzmárkáknál az „L” betű a végére kerül, ami öntödet 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 ingot, ingot, huzalrúd 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 vágással rosszul feldolgozható. Fóliába tekerhető.

Az alumínium alapú ötvözetek öntött és kovácsolt.
Az alumínium alapú öntvényötvözetek a GOST 1583-93 szerint vannak jelölve. A márka tükrözi az ötvözet fő összetételét. Az öntödei ötvözetek többsége 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. Az osztály 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 olyan összetett alakú alkatrészek (különböző öntési módszerekkel) gyártására, amelyek megnövelt korrózióállóságot igényelnek kis sűrűséggel kombinálva, például egyes kompresszordugattyúk, karok és egyéb alkatrészek. .
Az alumínium alapú kovácsolt ötvözetek széles körben használatosak az élelmiszer- és hűtéstechnológiában is különféle alkatrészek nyomáskezeléssel történő gyártásához, amelyeknél a korrózióállóság és a sűrűség tekintetében is megnövekedett követelmények vannak: 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 ötvözetek a GOST 19807-74 szabványnak megfelelően alfanumerikus rendszer szerint vannak jelölve. A címkézésben azonban nincs minta. Az egyetlen jellemző a T betű jelenléte minden márkában, ami a titánhoz való tartozást jelzi. A minőségben szereplő számok az ötvözet feltételes számát jelzik.
A műszaki titán jelölése: VT1-00; VT1-0. Az összes többi minőség titán alapú ötvözetekre vonatkozik (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 hiányosságok akadályozzák az élelmiszer- és hűtéstechnikában való alkalmazásukat.

A titánötvözeteket rakéta-, repülés-, vegyészmérnöki, hajó- és közlekedéstechnikában használják. Emelt hőmérsékleten, akár 500-550 fokig használhatók. A titánötvözetekből készült termékek nyomáskezeléssel készülnek, de készülhetnek öntéssel is. Az öntött ötvözetek összetétele általában megfelel a megmunkált ötvözetek összetételének. Az öntöttötvözet márka végén az L betű található.
Magnézium és az arra épülő ötvözetek
A műszaki magnézium nem kielégítő tulajdonságai miatt szerkezeti anyagként nem használatos. Az állapotnak megfelelő magnézium alapú ötvözetek. A szabvány öntödei és deformálható.
Az öntött magnéziumötvözetek a GOST 2856-79 szerint ML betűkkel és egy számmal vannak jelölve, amely az ötvözet feltételes számát jelzi. Néha kisbetűket írnak a szám után: pch - nagy tisztaságú; ez általános cél. A kovácsolt magnéziumötvözetek a GOST 14957-76 szerint MA betűkkel és az ötvözet feltételes számát jelző számmal vannak megjelölve. Néha a szám után kisbetűk is lehetnek pch, ami nagy tisztaságot jelent.

A magnézium alapú ötvözetek, hasonlóan az alumínium alapú ötvözetekhez, a tulajdonságok jó kombinációjával rendelkeznek: alacsony sűrűség, fokozott korrózióállóság, viszonylag nagy szilárdság (különösen specifikus), jó technológiai tulajdonságokkal. Ezért magnéziumötvözetekből készülnek egyszerű és összetett alkatrészek is, amelyek fokozott korrózióállóságot igényelnek: nyakak, benzintartályok, szerelvények, szivattyúházak, fékkerékdobok, tartókerekek, kormánykerekek és sok más termék.
Ón, ólom és ezeken alapuló ötvözetek
Az ólmot tiszta formájában gyakorlatilag nem használják az élelmiszer- és hűtéstechnikában. Az ónt az élelmiszeriparban élelmiszer-csomagolások bevonására használják (például konzervdobozok ónozásánál). Az ón a GOST 860-75 szerint van megjelölve. Vannak O1pch fokozatok; O1; O2; O3; O4. Az O betű ónt jelent, a számok pedig feltételes számot. A szám növekedésével a szennyeződések mennyisége nő. A márka végén található pch betűk nagy tisztaságot jelentenek. Az élelmiszeriparban az ónt leggyakrabban O1 és O2 minőségű konzervlapok ónozására használják.
Az ón és ólom alapú ötvözetek a céltól függően két nagy csoportra oszthatók: babbitekre és forraszanyagokra.
A babbitok ón- és ólomalapú összetett ötvözetek, amelyek antimont, rezet és egyéb adalékanyagokat is tartalmaznak. A GOST 1320-74 szerint a B betűvel vannak jelölve, ami babbit, 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 (nikkel babbit), a C betű ólom babbit stb. Egyes esetekben még az óntartalom sincs feltüntetve, például a BN fokozatnál, pedig itt 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 Babbit a legjobb súrlódásgátló anyag, és főleg siklócsapágyakban használják.
A GOST 19248-73 szerinti forrasztóanyagokat számos kritérium szerint csoportokra osztják: az olvasztási módszer szerint, az olvadási hőmérséklet szerint, a főkomponens szerint stb. Az olvadási hőmérséklet szerint 5 csoportra osztják őket. :

1. Különösen olvadó (olvadáspont, olvadáspont ≤ 145 °C);

2. Alacsony olvadáspontú (olvadáspont tmelt > 145 °С ≤ 450 °С);

3. Közepes olvadáspontú (olvadáspont tmelt > 450 °С ≤ 1100 °С);

4. Magas olvadáspontú (olvadáspont tmelt > 1100 °С ≤ 1850 °С);

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 alapelemből és más elemek kis mennyiségű szennyeződéséből állnak. Például a kereskedelmileg tiszta réz 0,1-1% ólmot, bizmutot, antimont, vasat és egyéb elemeket tartalmaz.

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

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

Az alkatrészek száma szerint az ötvözeteket kétkomponensűre (kettős), háromkomponensűre (hármasra) 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 módjai: szinterezés, elektrolízis, szublimáció. Ebben az esetben az anyagokat pszeudoötvözeteknek nevezzük.

A fémek kölcsönös oldódási képessége jó feltételeket teremt nagyszámú ötvözetek előállításához, amelyekben az egyszerű fémek nem rendelkeznek a hasznos tulajdonságok sokféle kombinációjával.

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 puha fém, tiszta formájában szinte soha nem használják. De a technológiában legszélesebb körben használt vas-szén ötvözetek - acélok és öntöttvasak.

A technológia fejlődésének jelenlegi szakaszában az ötvözetek számának növekedése és összetételük bonyolítása mellett a különleges tisztaságú fémek nagy jelentőséggel bírnak. A főkomponens tartalma az ilyen fémekben 99,999-99,999999999%
és több. A nagy tisztaságú fémekre a rakétatudománynak, a nukleáris, az elektronikai és más új technológiai ágaknak van szükségük.

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 nagyságának számtani középértékeként határozzuk meg.

2) Szilárd megoldások Jellemzőjük, hogy a nem nemesfém oldószer atomjai és az oldható elem atomjai közös térbeli kristályrácsot képeznek.
Az ilyen ötvözetek szerkezete homogén kristályos szemcsékből áll, mint egy 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 alkotóelemeitől. Például a szilárd oldatok keménysége és elektromos ellenállása sokkal nagyobb, mint a tiszta komponenseké. Nagy rugalmasságuk miatt jól alkalmazhatók kovácsolásra és más típusú nyomáskezelésre. A szilárd oldatok öntési tulajdonságai és megmunkálhatósága alacsony.

3) Kémiai vegyületek A szilárd oldatokhoz hasonlóan homogén ötvözetek. Amikor megszilárdulnak, teljesen új kristályrács keletkezik, amely különbözik az ötvözetet alkotó komponensek rácsától. Ezért a kémiai vegyület tulajdonságai függetlenek, és nem függnek az összetevők tulajdonságaitól. A kémiai vegyületek az ötvözött 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. Tehát a vas kémiai vegyülete szénnel - cementittel (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/

Városi oktatási intézmény középfokú Gorodishchenskaya 2. számú iskola

Esszé a kémiáról a témában

A munka befejeződött

középiskolás diák #2

Yablochkina Ekaterina

Elszámolás 2011

• Bevezetés
• Ötvözet
• Ötvözet osztályozás
• Az ötvözet tulajdonságai
• Az ötvözetek fizikai tulajdonságai
• Ötvözetek fogadása
• ELEMEK KÉMIAI ALATT E
• Aranyötvözetek
• Következtetés
• Használt irodalom és weboldalak
• Bevezetés
• Az ókori fémiparosok nem hagytak leírást a feldolgozási módszerekről 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 ősi tárgyakkal kapcsolatos kutatások eredményeinek. Tőlük megtudjuk, hogy a régészek a réztermékek első megjelenését a Kr.e. 7. évezrednek tulajdonítják. Ezek natív rézből kovácsolt tárgyak voltak. Ekkor megjelennek a kohászati ​​réz és más fémekkel alkotott rézötvözetek. 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 feltételesen bronznak nevezik őket. Az arzén- és ónbronzok a legkorábbiak közé tartoznak. 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, a tárgy funkcionális céljától és az alkalmazott gyártási technikától függően. Tehát a művészeti termékek öntéséhez egy háromszoros réz-ón-ólom ötvözet receptjét választották, amelyet az ókori Görögországban, a Római Birodalomban, a Közel- és Közel-Keleten, Indiában használtak; Kínában a bronz volt az egyik legelterjedtebb ötvözet. Az ilyen bronzból készült öntött tárgyakon idővel gyönyörű patina alakul ki, amely esetenként a régészeti tárgyakon is megmarad.

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, nem fémek, szervetlen vegyületek stb. olvasztásával kapnak. Számos ötvözet (például bronz, acél, öntöttvas) már az ókorban ismert volt, és már akkor is széles körben alkalmazható volt a gyakorlatban. . A fémötvözetek műszaki jelentőségét az magyarázza, hogy számos tulajdonságuk (szilárdság, keménység, elektromos ellenállás) jóval magasabb, mint a 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 ötvözőelemeknek, 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 fémes anyag előállításának különböző szakaszaiban végrehajtott számos technológiai eljárás általános fogalma a kohászati ​​termékek minőségének javítása érdekében.

Ötvözet osztályozás

Az alapfém jellege szerint vannak vasötvözetek (alap a vas (Fe), színesfémötvözetek (alap színesfém), ritkafémötvözetek, radioaktív fémek ötvözetei.

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

b szerkezetében - többből álló homogén (homogén) és heterogén (keverékek);

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

l különleges tulajdonságokkal rendelkező ötvözetek és mások.

b A gyártástechnológia szerint megkülönböztetünk öntödei (alkatrészek öntéssel történő gyártására) és deformálható (kovácsolásnak, sajtolásnak, hengerlésnek, préselésnek és egyéb nyomáskezelésnek alávetett) típusait.

Az ötvözet 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 gyakorlati 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 fémtudományban háromféle ötvözet létezik:

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 lépnek, új anyagot képezve).

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 a fajsúly ​​határozza meg, to lineáris és térfogattágulási 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 támadásainak. Ezek a tulajdonságok nagy jelentőséggel bírnak a gépészet számára, és ezeket figyelembe kell venni a gépek és alkatrészek tervezésénél. A korrózió (a fémek oxidációja) a közeg kémiai hatásának tipikus példája.

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 használni.

A fémek technológiai tulajdonságai

A fémek és ötvözetek technológiai tulajdonságait az jellemzi a meleg és hideg megmunkálás különféle módszereinek behódolása (könnyű olvasztás és öntőforma kitöltése, kovácsolás, hegesztés, forgácsolószerszámokkal történő megmunkálás 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 a formát. A zsugorodás az öntött fém térfogatának és méreteinek csökkenését jelenti a megszilárdulás és az azt követő lehűlés során. A szegregáció az ötvözet kémiai összetételének heterogenitásának kialakulását jelenti az öntvény különböző részein annak megszilárdulása során.

Fém alakíthatósága

A fém alakíthatósága - a legkisebb ellenállás melletti deformálódás képessége ellenállást, és a szükséges formát külső erők hatására az integritás megsértése nélkül felveszik. 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 alacsony alakíthatóság jellemzi. Az öntöttvas gyakorlatilag nem alakítható.

Fém hegeszthetőség

Fém hegeszthetőség - a fémrészek hegesztési módszerekkel történő erős kapcsolatainak létrehozásának képessége. Az enyhe acél jól hegeszthető, az öntöttvas, a réz és az alumíniumötvözetek sokkal rosszabbak.

Ötvözetek fogadása

Tekintsük az ötvözetek előállításának folyamatát öntöttvas és acél példáján.

Vas- és acélgyártás. A vasfémek előállításának technológiai folyamata magában foglalja az öntöttvas vasércekből történő olvasztását, majd acéllá történő feldolgozását.

A nyersvas 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. Mossa le vízzel, hogy eltávolítsa a homok- és agyagrészecskéket. A kisméretű és iszapos érceket agglomerálással agglomerálják - szinterezőgép rostélyain szinterezve vagy granulátorban pelletizálva, majd szárítással és pörköléssel. Az öntöttvas olvasztásának fő tüzelőanyaga a koksz, amely hőforrás, és közvetlenül részt vesz a vas redukciójában és karburálásában. Folyasztószereket (mészkő, dolomit vagy homokkő) használnak a meddőkő olvadáspontjának csökkentésére, és a tüzelőanyag-hamuval salakká kötik.

A nagyolvasztó kemence legfeljebb 35 m magasságú függőleges akna, amelynek falai tűzálló téglából készültek, acél burkolatba zárva. Az előkészített nyersanyagokat felülről rétegesen töltik be a kemencébe. A koksz égése következtében a kemence alsó részébe fecskendezett levegő oxigénje következtében szén-monoxid keletkezik, amely redukálja az ércből a vasat és kölcsönhatásba léphet vele, így Fe3C karbid - cementit keletkezik.

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

1380-1420 ° C-on megolvadva öntöttvas és salak szabadul fel a csapnyílásokon keresztül. Az öntöttvasat formákba öntik, és a salakot újrahasznosítják. A kohókban a nyersvas olvasztása történik, amelyet acéllá, öntödei vasvá, különféle öntöttvas termékek előállításához használnak, valamint speciális öntöttvasak (ferroszilícium, ferromangán), amelyeket az acélgyártásban dezoxidálószerként vagy ötvöző adalékként használnak.

Az acélt nyersvasból oxidációval nyerik ki nyitott kandallós, konverteres és elektrosolvasztó 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 nyerik, amelyek olvasztóterében gázt vagy fűtőolajat égetnek, és speciális kamrákban - regenerátorokban - a felhalmozódott levegő és gáznemű tüzelőanyag előkészítése a kemencébe kerül. a kipufogógáz égéstermékeinek hője. A díj magában foglalja a nyersvasat és fémhulladékot - ócskavas vagy folyékony nyersvas, ócskavas és vasérc. Az acél előállítási folyamata a töltet megolvasztása, amelyben nagy mennyiségű vas-oxid képződik, a szén és más szennyeződések vas-oxiddal történő oxidációja és deoxidációja - a vas redukálása oxidból ferroszilícium, ferromangán hozzáadásával vagy alumínium.

Kémiai elemek

Sok fémet, például magnéziumot, nagy tisztasággal állítanak elő, így pontosan megismerhető a belőle készült ötvözetek összetétele. 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% széntartalmú vasötvözeteket acéloknak nevezzük. Az ötvözött acélok más elemeket is tartalmaznak - krómot, vanádiumot, nikkelt. Az acélt sokkal többet gyártják, mint bármely más fémet és ötvözetet, és nehéz lenne felsorolni mindenféle lehetséges alkalmazást. A lágyacélt (kevesebb, mint 0,25% széntartalmú) 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 mindenféle gépiparban és nagysebességű szerszámok gyártásában használják.

Öntöttvas. Az öntöttvas vas ötvözete 2-4% széntartalommal. A szilícium az öntöttvas fontos alkotóeleme is. Öntöttvasból sokféle nagyon hasznos termék önthető, mint például aknafedelek, csőszerelvények, motorblokkok. A helyesen elkészített öntvényeknél az anyag jó mechanikai tulajdonságai érhetők el.

Réz alapú ötvözetek. Alapvetően sárgaréz, i.e. 5-45% cinket tartalmazó rézötvözetek. Az 5-20% cinktartalmú sárgaréz vörösnek (tompac), a 20-36% Zn tartalmú sárgaréznek (alfa sárgaréz) nevezhető. A sárgaréz különféle apró alkatrészek gyártására szolgál, 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 közönséges forrasztóanyag (tretnik) körülbelül egy rész ólom és két rész ón ötvözete. Széles körben használják csővezetékek és elektromos vezetékek összekötésére (forrasztására). A telefonkábelek és akkumulátorlemezek köpenyei antimon-ólom ötvözetből készülnek. Az ón, amelyből az evőeszközöket (villa, kés, tányér) korábban öntötték, 85-90% ónt tartalmaz (a többi ólom). Az ólomalapú csapágyötvözetek, az úgynevezett babbitok, 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 öntött ötvözetek (Al-Si), a présöntvény-ötvözetek (Al-Mg) és a nagy szilárdságú önkeményedő ötvözetek (Al-Cu). Az alumíniumötvözetek gazdaságosak, könnyen beszerezhetők, alacsony hőmérsékleten erősek és könnyen megmunkálhatók (könnyen kovácsolhatók, bélyegezhetők, alkalmasak mélyhúzásra, húzásra, öntésre, jól hegeszthetők és szerszámgépeken megmunkálhatók). Sajnos az összes alumíniumötvözet mechanikai tulajdonságai észrevehetően romlani kezdenek 175 °C feletti hőmérsékleten, de a védő oxidfilm képződése miatt jó korrózióállóságot mutatnak a legtöbb korrozív környezetben. Ezek az ötvözetek jól vezetik az áramot és a hőt, erősen tükröződnek, nem mágnesesek, élelmiszerrel érintkezve ártalmatlanok (mivel a korróziós termékek színtelenek, íztelenek és nem mérgezőek), robbanásbiztosak (mert nem termelnek szikrát), és elnyelik az ütést jól terhel. Ennek a tulajdonságkombinációnak köszönhetően az alumíniumötvözetek jó anyagként szolgálnak könnyű dugattyúkhoz, használják az autó-, autó- és repülőgépgyártásban, az élelmiszeriparban, építészeti és befejező anyagként, világítási reflektorok, technológiai és háztartási kábelcsatornák gyártásában. , nagyfeszültségű vezetékek fektetésekor. A nehezen eltávolítható vas szennyeződése 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, megnő a rugalmassági és szilárdsági modulus, ami nagyon vonzóvá teszi az ilyen ötvözetet a repülőgépipar számára. Sajnos a kiváló szilárdság/tömeg arány (fajlagos szilárdság) ellenére az alumínium-lítium ötvözetek rugalmassága gyenge.

magnéziumötvözetek. A magnéziumötvözetek könnyűek, nagy fajszilárdságúak, jó öntési tulajdonságokkal és kiváló megmunkálhatósággal rendelkeznek. Ezért rakéták és repülőgép-hajtóművek alkatrészeinek, autóipari berendezések házainak, kerekeinek, gáztartályainak, hordozható asztalainak stb. gyártásához használják őket. Egyes magnéziumötvözeteket, amelyek magas viszkózus csillapítási együtthatóval rendelkeznek, a nem kívánt rezgések körülményei között működő gépek mozgó alkatrészeinek és szerkezeti elemeinek gyártásához használnak. A magnéziumötvözetek meglehetősen puhák, gyengén ellenállnak a kopásnak és nem túl képlékenyek. Emelt hőmérsékleten könnyen alakíthatók, ív-, gáz- és ellenálláshegesztésre is alkalmasak, valamint forrasztással (kemény), 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 fényesíthetők vagy bevonhatók rézzel, nikkellel és krómmal is olvadt cinkbemártással történő előbevonással. 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.

titánötvözetek. A titánötvözetek szakítószilárdságuk és rugalmassági modulusuk tekintetében felülmúlják az alumíniumot és a magnéziumot. Sűrűségük nagyobb, mint az összes többi könnyűötvözeté, de fajlagos szilárdságukat tekintve csak a berillium mögött állnak. Kellően 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 szilárdsága mérsékelt (90 MPa nagyságrendű) igénybevétel mellett körülbelül 600 °C-ig kielégítő marad, ami jóval meghaladja az alumínium- és magnéziumötvözeteknél megengedett hőmérsékletet. A titánötvözetek kellően ellenállóak a hidroxidok, sóoldatok, salétromsav és néhány más aktív sav hatásával szemben, de nem túl ellenállóak a hidrogén-halogenid-, kén- és ortofoszforsavakkal szemben. Titánötvözetek kovácsolása 1150 °C körüli hőmérsékletig. Lehetővé teszik az ívhegesztést inert gázatmoszférában (argon vagy hélium), ponthegesztést és görgős (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 titán-vanádium ötvözetekből könnyű páncélt készítenek a harci repülőgépek pilótafülkéihez. A titán-alumínium-vanádium ötvözet a sugárhajtóművek és repülőgépvázak fő titánötvözete. táblázatban. A 3. ábra a speciális ötvözetek jellemzőit mutatja, és táblázatban. A 4. ábra az alumíniumhoz, magnéziumhoz és titánhoz hozzáadott fő elemeket mutatja, jelezve a kapott tulajdonságokat.

berilliumötvözetek. Képlékeny berilliumötvözet állítható elő például úgy, hogy törékeny berilliumszemcséket egy lágy, képlékeny mátrixba, például ezüstbe keverünk. Ennek az összetételnek az ötvözetét hideghengerléssel az eredeti 17%-os vastagságára lehetett elérni. A berillium fajlagos szilárdságában minden ismert fémet felülmúl. Ez alacsony sűrűségével kombinálva alkalmassá teszi a berilliumot rakétairányító eszközökhöz. 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 berilliummal kapcsolatos fő nehézség a toxicitása. Súlyos légúti problémákat és dermatitiszt okozhat.

Aranyötvözetek

Az arany nemes sárga fém, puha és meglehetősen nehéz. 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 ez a fém nagyon dús. Az ilyen területeket, amelyek az elsődleges aranylelőhely, 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 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 fémeket vízsugárban mossák ki). De a természetes arany ritkán tiszta, ezüstöt, rezet és sok más elemet tartalmaz, ezért mosás után minden arany mély tisztításon - finomításon esik át. Oroszországban az arany tisztaságát bontással 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 metalidok arany vegyületei alumíniummal (lila arany), rubídiummal (sötétzöld), káliummal (ibolya és olajbogyó), indiummal (kék arany). Az ilyen ötvözetek nagyon szépek és egzotikusak, ugyanakkor törékenyek és nem képlékenyek. Nemesfémként nem feldolgozhatók. De néha az ilyen ékszer-fémötvözeteket ékszerek betétjeként használják, mint például a kövek.

A zöld aranyat egyébként olykor a tiszta arany ezüsttel való olvasztásával is nyerik. Az ékszerötvözet összetételében az ezüst kismértékű bevonása zöldes színt ad, valamivel nagyobb arányban sárgászöld lesz az arany, tovább növelve az ezüsttartalmat, sárga-fehér árnyalatot kapunk, végül teljesen fehéret.

kék arany

Ez egy tiszta arany ötvözete indiummal. De egy ilyen ékszerötvözet is fém, instabil és nem használható, mint a közönséges arany.

Csak betétként az ékszerekben, pl. mint a kövek.

Az arany is "kék lesz", ha ródium borítja.

Vagy ha ez az argentin ékszerész, Antoniassy ötlete. Máig rejtély, hogyan sikerült majdnem 958-as finomságú kék ötvözetet szereznie (90%-os tisztaságú arany az ötvözetben). Az ékszerész nem siet felfedni titkait.

kék arany

A kék arany arany ötvözete vassal és krómmal. A zöld és a lila aranyhoz hasonlóan a kék arany is csak ékszerintarziaként használható.

A kék ötvözet önmagában sérülékeny, és csak abból nem megy ékszert készíteni.

lila arany

Valójában arany és alumínium ötvözete. Az ilyen arany 750 mintát "díjazhat" (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 megtalálható az ékszerekben betétek formájában, mintha drágakő lenne és nem fém.

barna arany

Barna arany - arany 585 vagy 750, nagyobb arányú rézzel a ligatúrában (szennyeződések hozzáadása az ötvözetben lévő tiszta aranyhoz). Az ékszerészek az ilyen aranyat speciális vegyi kezelésnek vetik alá.

fekete arany

A fekete arany szokatlanul finomított fém, mély és lágy színű. Számos módja van a fekete arany beszerzésének.

Ezt kobalttal és krómmal ötvözik magas hőmérsékleten oxidálva, és fekete ródiummal vagy amorf szénnel vonják be ...

ötvözött öntöttvas acél ötvöző arany

Következtetés

A körülöttünk lévő fémtárgyak ritkán állnak tiszta fémekből. Csak az alumínium serpenyők vagy a rézhuzal körülbelül 99,9%-os tisztaságú. 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.

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

o Brief Chemical Encyclopedia szerkesztette I.A. Knuyants et al., Soviet Encyclopedia, 1961-1967, 2. kötet.

o Egy fiatal kémikus enciklopédikus szótára, amelyet V. A. Kritzman és V. V. Stanzo állított össze "Pedagógia" kiadó, 1982.

A modern iskolás nagy enciklopédiája.

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

o Wikipédia weboldal

b www.erudition.ru- jelentés "Alloys"

b dic.academic.ru - "Akademik" webhely, "Övözetek" téma

b www.chemport.ruötvözetek

Az Allbest.ru oldalon található

Hasonló dokumentumok

Az ötvözetek megjelenésének 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. Poligrafikus ötvözetek vizsgálati módszerei. 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 alumíniumöntvény sziluminok fő ötvözőeleme. A termikusan edzhető ötvözetek jellemző mechanikai tulajdonságai.

absztrakt, hozzáadva: 2010.08.01


A korrózió sebességének csökkentése, mint fémek és ötvözetek korrózió elleni védelmének módszere. A védőbevonatok osztályozása (fém, galvanikus, porlasztó, nem fémes bevonatok, szerves, gátló, oxigén és mások).

szakdolgozat, hozzáadva 2009.11.16


Alumínium és ötvözeteinek anódos oxidációja. Az alumínium és ötvözetei anódos viselkedésének szabályszerűségei savas oldatokban az AOF képződésének kezdeti szakaszában és a kialakuló oxidréteg szerkezetét és tulajdonságait befolyásoló másodlagos folyamatokban.

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

szakdolgozat, hozzáadva 2013.09.05


Általános elképzelés a fémek korróziójáról. A titán és ötvözeteinek viselkedése különböző agresszív közegekben. A titánban lévő ötvözőelemek hatása a korrózióállóságra. elektrokémiai korrózió. A titán és a levegő kölcsönhatásának jellemzői.

absztrakt, hozzáadva: 2006.12.03


A fémek kémiai jellemzői, tulajdonságai, elhelyezkedésük az elemek periodikus rendszerében. A fémek osztályozása különféle kritériumok szerint. A fém költsége, mint a felhasználás lehetőségének és célszerűségének 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 külső jellemzők, valamint a sárgaréz, bronz, réz-nikkel ötvözetek, réz-nikkel főbb jellemzőinek tanulmányozása.

MEGHATÁROZÁS

Ötvözetek 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 adalékoknak nevezik. Az ötvözetek közül a vas- és alumíniumalapú ötvözetek a legnagyobb jelentőséggel bírnak.

Ötvözet osztályozás

Az ötvözetek osztályozásának többféle módja van:

• a gyártási módszer szerint (öntvény- és porötvözetek);
• a termék előállítási módja szerint (öntvény, kovácsolt és porötvözetek);
• összetétel szerint (homogén és heterogén ötvözetek);
• a fém jellege szerint - bázisok (vas - vas alap, színesfém - nem nem vastartalmú fémek és ritka fémek ötvözetei - alap radioaktív elemek);
• 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 ötvözet tulajdonságai

Az ötvözetek tulajdonságai szerkezetüktől függenek. Az ötvözetek szerkezetileg 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 aránya az aktív közegek - víz, levegő, savak stb. - hatásaihoz) és mechanikusra (az ötvözetek aránya a külső erők hatásaihoz). 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, plaszticitás és egyéb mechanikai tulajdonságok meghatározásához szakító-, kúszási-, ütőszilárdsági stb. vizsgálatokat végeznek.

Az ötvözetek fő típusai

Különféle acélok, öntöttvas, réz-, ólom-, alumínium-, magnézium-alapú ötvözetek, valamint könnyűötvözetek széles körben alkalmazhatók a különféle ötvözetek között.

Az acélok és az öntöttvasak vas ötvözetei szénnel, a széntartalom az acélban 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, ezért rendeltetésük szerint megkülönböztetünk szerkezeti, rozsdamentes, szerszám-, hőálló és kriogén acélokat. A kémiai összetétel szerint megkülönböztetünk szenet (alacsony, közepes és magas széntartalmú) és ötvözöttet (alacsony, közepesen és erősen ötvözött). 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 kiterjedtek - művészi díszítések (kerítések, kapuk), karosszériaelemek, vízvezeték-berendezések, háztartási cikkek (serpenyők) öntöttvasból készülnek, az autóiparban használják.

A rézalapú ötvözeteket sárgaréznek nevezik, mivel adalékanyagként 5-45% cinket tartalmaznak. Az 5–20% cinktartalmú sárgaréz vörösnek (tompac), a 20–36% cinktartalmú sárgaréz (alfa sárgaréz) pedig sárgának nevezhető.

Az ólomalapú ötvözetek között vannak kétkomponensű (ólomötvözetek ónnal vagy antimonnal) és négykomponensű ötvözetek (ólomötvözetek kadmiummal, ónnal és bizmuttal, ólomötvözetek ónnal, antimonnal és arzénnel) és (jellemzően két- alkatrészötvözetek) az azonos komponensekből eltérő tartalmúak különböző ötvözeteket kapnak. Tehát 1/3 ólmot és 2/3 ónt tartalmazó ötvözetet - tretnik (közönséges forrasztás) használnak csövek és elektromos vezetékek forrasztásához, és korábban 10-15% ólmot és 85-90% ónt - ónt tartalmazó ötvözetet használtak. evőeszközök öntéséhez.

Az alumínium alapú ötvözetek kétkomponensűek - Al-Si, Al-Mg, Al-Cu. Ezek az ötvözetek könnyen beszerezhetők és feldolgozhatók. Elektromos és hővezető képességgel rendelkeznek, nem mágnesesek, élelmiszerrel érintkezve ártalmatlanok, robbanásbiztosak. Az alumínium alapú ötvözetek alkalmazásra találtak könnyű dugattyúk gyártásában, autó-, autó- és repülőgépgyártásban, élelmiszeriparban, építészeti és befejező anyagként, technológiai és háztartási kábelcsatornák gyártásában, valamint nagyfeszültségű fektetésnél. távvezetékek.

Példák problémamegoldásra

1. PÉLDA

2. PÉLDA

Gyakorlat	A 11 g tömegű Al és Fe keveréken feleslegben lévő HCl hatására 8,96 liter gáz szabadult fel. Határozza meg a keverékben lévő fémek tömeghányadát!
Megoldás	Mindkét fém kölcsönhatási reakcióba lép, melynek eredményeként hidrogén szabadul fel: 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H 2 Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2 Határozza meg a felszabaduló hidrogén móljainak teljes számát: v(H 2) \u003d V (H 2) / V m v (H 2) \u003d 8,96 / 22,4 \u003d 0,4 mol Legyen az Al anyag mennyisége x mol, Fe - y mol. Ezután a reakcióegyenletek alapján felírhatunk egy kifejezést a hidrogén teljes mólszámára: 1,5x + y = 0,4 A keverékben lévő fémek tömegét fejezzük ki: 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 \u003d 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) \u003d 56 × 0,1 \u003d 5,6 g Keresse meg a fémek tömeghányadát a keverékben: ώ =m(Me)/m összeg × 100% ώ (Fe) \u003d 5,6 / 11 × 100% \u003d 50,91% ώ(Al) = 100 - 50,91 = 49,09%
Válasz	Fémek tömeghányada a keverékben: 50,91%, 49,09%