Pojęcie stopów, ich klasyfikacja i właściwości. Aby wyeliminować tak duże straty w budowie maszyn, części pokrywa się lakierami, farbami, metalami odpornymi chemicznie i filmami tlenkowymi.

Stan metaliczny można wytłumaczyć strukturą elektronową. Pierwiastki metalowe, wchodząc w reakcję chemiczną z pierwiastkami niemetalowymi, oddają im swoje zewnętrzne, tzw. elektrony walencyjne. Jest to konsekwencja faktu, że w metalach zewnętrzne elektrony są luźno związane z jądrem; ponadto na powłokach zewnętrznych jest niewiele elektronów (tylko 1-2), podczas gdy niemetale mają wiele elektronów (5-8).

Wszystkie pierwiastki znajdujące się na lewo od galindu i talu są metalami, a na prawo od arsenu, antymonu i bizmutu są niemetalami.

W technologii niemetal rozumiany jest jako substancja posiadająca „metaliczny połysk” i plastyczność - charakterystyczne właściwości.

Ponadto wszystkie metale mają wysoką przewodność elektryczną i cieplną.

Osobliwością struktury substancji metalicznych jest to, że wszystkie są zbudowane głównie z lekkich atomów, w których zewnętrzne elektrony są słabo związane z jądrem. Określa to szczególny charakter interakcji atomów metali i właściwości metalicznych. Metale są dobrymi przewodnikami prądu elektrycznego.

Spośród 106 znanych pierwiastków chemicznych (do 1985 r.) 83 to metale.

Klasyfikacja metali

Każdy metal różni się od drugiego budową i właściwościami, jednak według pewnych cech można je łączyć w grupy.

Klasyfikację tę opracował rosyjski naukowiec A.P. Gulyaev. i może nie pokrywać się z ogólnie przyjętym.

Wszystkie metale można podzielić na dwie duże grupy - metale żelazne i nieżelazne.

Metale żelazne najczęściej mają ciemnoszarą barwę, dużą gęstość (z wyjątkiem metali ziem alkalicznych), wysoką temperaturę topnienia i stosunkowo dużą twardość. Najbardziej typowym metalem w tej grupie jest żelazo.

Metale nieżelazne najczęściej mają charakterystyczną barwę: czerwoną, żółtą i białą. Mają wysoką plastyczność, niską twardość i stosunkowo niską temperaturę topnienia. Najbardziej typowym pierwiastkiem tej grupy jest miedź.

Metale żelazne z kolei można podzielić w następujący sposób:

1. Metale żelazne- żelazo, kobalt, nikiel (tzw. ferromagnetyki) i mangan o podobnych właściwościach. Co, Ni, Mu są często stosowane jako dodatki do stopów żelaza, a także jako baza do odpowiednich stopów, podobnych swoimi właściwościami do stali wysokostopowych.

2. Metale ogniotrwałe, którego temperatura topnienia jest wyższa niż żelaza (tj. powyżej 1539C). Stosowany jako dodatek do stali stopowych, a także jako baza do odpowiednich stopów. Należą do nich: Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Tc (technet), Hf (haf), Ta (tantal), W, Re (ren).

3. Uran metaliczny- aktynowce, które są stosowane głównie w stopach dla energii jądrowej. Należą do nich: Ac (aktyn), Th (tor), U (uran), Np (neptun), Pu (pluton), Bk (berkel), Cf (kaliforn), Md (mendelew), No (nobel) itp. .

4. Metale ziem rzadkich(REM) - La(lantan), Ce(cer), Nd(neodym), Sm(sanarium), Eu(europ), Dy(dysproz), Lu(lutet), Y(itr), Sc(sland) itp. ., zgrupowane pod nazwą lantanowce. Metale te mają bardzo podobne właściwości chemiczne, ale zupełnie inne właściwości fizyczne (Typ. itp.). Stosowane są jako dodatki do stopów innych pierwiastków. W warunkach naturalnych występują razem i trudno je rozdzielić na poszczególne elementy. Zwykle stosuje się stop mieszany - 40-45% Ce (cer) i 40-45% wszystkich innych metali ziem rzadkich.

5. Metale ziem alkalicznych- w stanie wolnym metalicznym nie są stosowane, z wyjątkiem szczególnych przypadków, np. chłodziwa w reaktorach jądrowych. Li(lit), Na, K(potas), Rb(rubid), Cs(cez), Fr(frans), Ca(wapń), Sr(stront), Ba(bar), Ra(rad).

Metale nieżelazne dzielą się na:

1. Metale lekkie - Be (beryl), Mg (magnez), Al (aluminium), które mają niską gęstość.

2. Metale szlachetne - Ag (srebro), Pt (platyna), Au (złoto), Pd (pallad), Os (osm), Ir (iryd) itp. Cu jest metalem półszlachetnym. Charakteryzują się dużą odpornością na korozję.

3. Metale niskotopliwe - Zn (cynk), Cd (kadm), Hg (rtęć), Sn (cyna), Bi (bizmut), Sb (antymon), Pb (ołów), As (arsen), In (ind) ) i itp. oraz pierwiastki o osłabionych właściwościach metalicznych - Ga (gal), Ge (german).

Stosowanie metali rozpoczęło się od miedzi, srebra i złota. Ponieważ występują w naturze w czystej (rodzimej) formie.

Później zaczęto odzyskiwać metale z rud - Sn, Pb, Fe itp.

Najbardziej rozpowszechnione w technologii są stopy żelaza i węgla: stal (0,025-2,14% C) żeliwo (2,14-6,76% C); Powodem powszechnego stosowania stopów Fe-C jest kilka powodów: niski koszt, najlepsze właściwości mechaniczne, możliwość masowej produkcji oraz duże rozpowszechnienie rud Fe w przyrodzie.

Ponad 90% produkowanych metali to stal.

Produkcja metali na rok 1980:

Żelazo - 718 000 tysięcy ton (w ZSRR do 150 milionów ton rocznie)

Mangan - > 10 000 tysięcy ton

Aluminium - 17 000 tysięcy ton

Miedź - 9 400 tysięcy ton

Cynk - 6200 tysięcy ton

Cyna - 5400 tysięcy ton

Nikiel - 760 tysięcy ton

Magnez - 370 tysięcy ton

Złoto - > 1,2 tys. ton

Koszt metalu jest czynnikiem wpływającym na możliwość i wykonalność jego zastosowania. Tabela pokazuje względny koszt różnych metali (koszt żelaza, a dokładniej prostej stali węglowej, przyjmuje się jako jednostkę).

Metale szlachetne:

Au, Ag, Pt i ich stopy.

Swoją nazwę zawdzięczają wysokiej odporności na korozję. Metale te są plastyczne. Mają wysoki koszt.

Stosowany w jubilerstwie i stomatologii. Czystego złota nie używa się ze względu na jego miękkość. Aby zwiększyć twardość, złoto jest stopowane (dodawane są inne pierwiastki). Zwykle stosuje się stopy trójskładnikowe: Au – Ag – Cu.

Najpopularniejszymi stopami są próbki 375, 583, 750 i 916 - oznacza to, że w tych stopach na 1000 g stopu znajduje się 375, 583, 750 i 916 g złota, a reszta to miedź, srebro, których proporcja mogą być różne.

Stopy 916 są najmiększe, ale także najbardziej odporne na korozję. Wraz ze spadkiem indeksu próbki zmniejsza się odporność na korozję.

Stopy próbki 583 mają największą twardość (a tym samym odporność na zużycie), przy stosunku Cu i Ag wynoszącym około 1:1.

Stopy tych próbek mają barwę złota.

Indyjska stal adamaszkowa

Pod koniec IV wieku p.n.e. wojska Aleksandra Wielkiego po raz pierwszy napotkały niezwykłą indyjską stal podczas marszu przez Mezopotamię (Irak) i Afganistan do Indii.

„Czakra” - ciężki, płaski, stalowy pierścień zaostrzony jak ostrze, kręcony na dwóch palcach i rzucony we wroga. Obracał się z straszliwą prędkością i odcinał głowy Macedończyków jak główki kwiatów.

Parametry miecza:

długość - 80-100 cm

szerokość na krzyżyku - 5-6 cm

grubość - 4 mm

waga - 1,2-1,8 kg

Właściwości ostrza:

Wysoka twardość, wytrzymałość, a jednocześnie wysoka elastyczność i lepkość. Ostrza swobodnie przecinają paznokcie, a jednocześnie łatwo wyginają się w łuk. Lekkie szaliki z gazy można było łatwo przeciąć.

Przy ocenie jakości broni adamaszkowej ważną rolę odegrał wzór na ostrzu. We wzorze liczył się kształt, rozmiar i kolor metalu nieszlachetnego (tła).

W zależności od kształtu wzór dzieli się na paski, strumienie, faliste, siateczkowe i korbowane. Najbardziej cenionym przedmiotem była wygięta stal damasceńska.

Ostrze adamaszku zostało również sprawdzone pod kątem elastyczności: założono je na głowę, po czym oba końce naciągnięto do uszu i puszczono. Po tym czasie nie zaobserwowano żadnych odkształceń resztkowych.

Prawdziwą stal damasceńską uzyskano poprzez kucie staliwa o naturalnych wzorach.

Spawanie stali adamaszkowej (fałszywe)- otrzymywany przez kucie kawałków drutu skręconych w linę o różnej zawartości węgla i co za tym idzie różnej twardości. Po wytrawieniu pojawił się wzór.

Wykuwali także stal adamaszkową z pakietów blachy stalowej - aż do 320 warstw: albo: rozrzuceni na różnych poziomach uzyskują inny wzór.

Kozacy Don używali broni z całego świata - zdobywali ją w bitwach. Broń wykonywali głównie rzemieślnicy z Kaukazu.

Bałtycka stal damasceńska:

Ujawnił to prof. Iwanow G.P. i admirał Makarow S.O. znalazł nowe zastosowanie: podczas testowania płyt pancernych

Płytę można było łatwo przebić od miękkiej strony o niskiej zawartości węgla, następnie wynaleziono pocisk przeciwpancerny z miękką końcówką:

W związku z tym dawni mistrzowie kowali przyszyli miękki pasek na bardzo twardym ostrzu, aby przebić stalowy pancerz.

Produkcja stali damasceńskiej wiąże się z tradycjami i tajemnicami. Bardzo trudno jest zespawać ze sobą taśmy i pręty o różnym składzie i zapewnić wymagane właściwości: elastyczność, twardość, ostrość ostrza. Należy zachować temperaturę, prędkość kucia, kolejność łączenia taśm, usuwanie tlenków i stosowanie topników.

Japońska stal damasceńska

Japońska stal damasceńska była twardsza i mocniejsza niż stal damasceńska. Wynika to z obecności molibdenu (Mo) w składzie stali. Mo jest jednym z nielicznych pierwiastków, których dodatek do stali powoduje jednoczesne zwiększenie jej wytrzymałości i twardości. Wszystkie pozostałe pierwiastki zwiększając wytrzymałość i twardość, zwiększają jednocześnie kruchość.

Produkcja: wytopione żelazo (z Mo) przekuwano na pręty i utwardzano w ziemi przez 8-10 lat. W procesie korozji metal został zjedzony, a cząsteczki wzbogacone szkodliwymi zanieczyszczeniami wypadły. Półfabrykaty przypominały ser z dziurami. Następnie pręty były wielokrotnie nawęglane i kute. Liczba najcieńszych warstw sięgała kilkudziesięciu tysięcy.

Stalowe materiały, konstrukcje, części muszą mieć wysoką odporność na korozję. Ułatwia to obecność w składzie stali: miedzi, Cr, Ni, zwłaszcza fosforu. (Przykład: odporna na warunki atmosferyczne niskowęglowa stal konstrukcyjna - „corten” - ma szlachetną barwę ze względu na tlenki powierzchniowe. Jednak ta stal ma zwiększoną kruchość, szczególnie w niskich temperaturach).

Korozja to najgroźniejszy wróg konstrukcji stalowych. Według naukowców człowiek do tej pory przetopił co najmniej 20 miliardów ton żelaza i stali, 14 miliardów ton tego metalu zostało „zjadanych” przez rdzę i rozpraszanych w biosferze…

Wieża Eiffla – 1889 – przewidywała, że ​​będzie trwała nie dłużej niż 25 lat (Eiffel uważał, że trwałość wynosi 40 lat). Wieża stoi w Paryżu od ponad 100 lat, ale to tylko dlatego, że jest stale pokryta grubą warstwą farby. Do pomalowania wieży potrzeba 52 ton farby. Jego koszt już dawno przekroczył koszt samej konstrukcji.

Istnieje wiele przykładów konstrukcji stalowych i żelaznych, które z czasem nie korodują: belki w kościele Katav-Ivanovsk, balustrady schodów rzeki Fontanka w Leningradzie, żelazna kolumna w Delhi (1500 lat). Tlenki powierzchniowe oraz wysoka zawartość Cu i P, a także naturalne dodatki stopowe są odporne na korozję.

Metale nieżelazne obejmują wszystkie metale z wyjątkiem żelaza i stopów na jego bazie - stale i żeliwa, które nazywane są żelaznymi. Stopy na bazie metali nieżelaznych stosowane są głównie jako materiały konstrukcyjne o specjalnych właściwościach: odporne na korozję, nośne (o niskim współczynniku tarcia), żaroodporne i żaroodporne itp.

Nie ma jednolitego systemu znakowania metali nieżelaznych i stopów na ich bazie. We wszystkich przypadkach przyjęto system alfanumeryczny. Litery wskazują, że stopy należą do określonej grupy, a cyfry w różnych grupach materiałów mają różne znaczenia. W jednym przypadku wskazują stopień czystości metalu (dla czystych metali), w innym - liczbę pierwiastków stopowych, a w trzecim wskazują numer stopu, który zależy od stanu. norma musi spełniać określony skład lub właściwości.
Miedź i jej stopy
Miedź techniczna oznaczona jest literą M, po której następują cyfry związane z ilością zanieczyszczeń (wskazujące na stopień czystości materiału). Miedź klasy M3 zawiera więcej zanieczyszczeń niż M000. Litery na końcu znaku oznaczają: k - katodowy, b - beztlenowy, p - odtleniony. Wysoka przewodność elektryczna miedzi determinuje jej podstawowe zastosowanie w elektrotechnice jako materiału przewodzącego. Miedź dobrze się odkształca, dobrze spawa i lutuje. Jego wadą jest słaba obrabialność.
Do głównych stopów na bazie miedzi zalicza się mosiądz i brąz. W stopach na bazie miedzi przyjmuje się system alfanumeryczny, który charakteryzuje skład chemiczny stopu. Pierwiastki stopowe są oznaczone rosyjską literą odpowiadającą pierwszej literze nazwy pierwiastka. Co więcej, często te litery nie pokrywają się z oznaczeniem tych samych pierwiastków stopowych podczas znakowania stali. Aluminium - A; Krzem - K; Mangan – Mts; Miedź - M; Nikiel - N; Tytan -T; Fosfor - F; Chrom -X; Beryl - B; Żelazo - F; Magnez – Mg; Cyna - O; Ołów - C; Cynk - C.
Procedura znakowania mosiądzów odlewanych i kutych jest inna.
Mosiądz jest stopem miedzi i cynku (Zn od 5 do 45%). Mosiądz o zawartości cynku od 5 do 20% nazywany jest czerwonym (tompak), przy zawartości Zn 20-36% – żółtym. W praktyce rzadko stosuje się mosiądze o zawartości cynku przekraczającej 45%. Zwykle mosiądz dzieli się na:
- mosiądz dwuskładnikowy lub prosty, składający się wyłącznie z miedzi, cynku i w małych ilościach zanieczyszczeń;
- mosiądz wieloskładnikowy lub specjalny - oprócz miedzi i cynku występują dodatkowe pierwiastki stopowe.
Odkształcalne mosiądze są oznaczone zgodnie z GOST 15527-70.
Gatunek prostego mosiądzu składa się z litery „L”, wskazującej rodzaj stopu - mosiądz oraz dwucyfrowej liczby charakteryzującej średnią zawartość miedzi. Na przykład gatunek L80 to mosiądz zawierający 80% Cu i 20% Zn. Wszystkie mosiądze dwuskładnikowe nadają się do obróbki ciśnieniowej. Dostarczane są w postaci rur i rurek o różnych kształtach przekrojów, arkuszy, taśm, taśm, drutu i prętów o różnych profilach. Wyroby mosiężne o dużych naprężeniach wewnętrznych (na przykład obrabiane na zimno) są podatne na pękanie. Podczas długotrwałego przechowywania na powietrzu tworzą się na nich pęknięcia podłużne i poprzeczne. Aby tego uniknąć, przed długotrwałym składowaniem należy rozładować naprężenia wewnętrzne poprzez wyżarzanie w niskiej temperaturze w temperaturze 200-300 C.
W mosiądzach wieloskładnikowych po literze L zapisywany jest szereg liter wskazujących, jakie pierwiastki stopowe, z wyjątkiem cynku, wchodzą w skład tego mosiądzu. Następnie po łącznikach następują liczby, z których pierwsza charakteryzuje średnią zawartość miedzi w procentach, a kolejne - każdy z pierwiastków stopowych w tej samej kolejności, co w części literowej marki. Kolejność liter i cyfr zależy od zawartości odpowiedniego elementu: najpierw pojawia się element, który ma więcej, a następnie malejąco. Zawartość cynku określa się jako różnicę od 100%.
Mosiądz stosowany jest głównie jako materiał odkształcalny i odporny na korozję. Wykonuje się z nich blachy, rury, pręty, taśmy i niektóre części: nakrętki, śruby, tuleje itp.
Mosiądze odlewnicze są oznakowane zgodnie z GOST 1711-30. Na początku znaczka wpisują także literę L (mosiądz), po czym wpisują literę C, co oznacza cynk, oraz liczbę wskazującą jego procentową zawartość. W mosiądzach stopowych dodatkowo zapisuje się litery odpowiadające wprowadzonym pierwiastkom stopowym, a następujące po nich cyfry oznaczają procentową zawartość tych pierwiastków. Pozostała część brakująca do 100% odpowiada zawartości miedzi. Mosiądz odlewniczy służy do produkcji armatury i części do budowy statków, tulei, tulei i łożysk.
Brąz (stopy miedzi z różnymi pierwiastkami, gdzie cynk nie jest głównym pierwiastkiem). Podobnie jak mosiądz dzielą się na odlewane i kute. Wszystkie brązy są oznaczone literami Br, co jest skrótem od brązu.
W brązach odlewanych po Br zapisuje się litery, po których następują cyfry, które symbolicznie oznaczają pierwiastki wprowadzone do stopu (zgodnie z tabelą 1), a kolejne cyfry oznaczają procentową zawartość tych pierwiastków. Reszta (do 100%) to miedź. Czasami w niektórych markach brązów lanych piszą na końcu literę „L”, co oznacza odlewnię.
Większość brązów ma dobre właściwości odlewnicze. Stosowane są do odlewów o różnych kształtach. Najczęściej stosowane są jako materiał odporny na korozję i przeciwcierny: okucia, felgi, tuleje, koła zębate, gniazda zaworów, koła ślimakowe itp. Wszystkie stopy na bazie miedzi mają wysoką odporność na zimno.
Aluminium i stopy na jego bazie
Aluminium produkowane jest w postaci surówek, wlewków, walcówki itp. (aluminium pierwotne) zgodnie z GOST 11069-74 oraz w postaci odkształcalnego półproduktu (blachy, profile, pręty itp.) zgodnie z GOST 4784-74. Ze względu na stopień zanieczyszczenia aluminium dzieli się na aluminium o szczególnej czystości, wysokiej czystości i czystości technicznej. Aluminium pierwotne według GOST 11069-74 jest oznaczone literą A i liczbą, za pomocą której można określić zawartość zanieczyszczeń w aluminium. Aluminium dobrze się odkształca, ale jest trudne do cięcia. Zwijając go, możesz zrobić folię.

Stopy na bazie aluminium dzielą się na odlewane i kute.
Stopy odlewnicze na bazie aluminium są oznaczone zgodnie z GOST 1583-93. Gatunek odzwierciedla główny skład stopu. Większość gatunków stopów odlewniczych zaczyna się od litery A, która oznacza stop aluminium. Następnie zapisywane są litery i cyfry, które odzwierciedlają skład stopu. W niektórych przypadkach stopy aluminium oznaczane są literami AL (co oznacza odlewany stop aluminium) i liczbą wskazującą numer stopu. Litera B na początku znaku wskazuje, że stop charakteryzuje się dużą wytrzymałością.
Zastosowanie aluminium i stopów na jego bazie jest bardzo różnorodne. Aluminium techniczne wykorzystywane jest głównie w elektrotechnice jako przewodnik prądu elektrycznego, zamiennik miedzi. Stopy odlewnicze na bazie aluminium znajdują szerokie zastosowanie w przemyśle chłodniczym i spożywczym do produkcji części o skomplikowanych kształtach (różnymi metodami odlewania), które wymagają zwiększonej odporności na korozję w połączeniu z małą gęstością, np. niektóre tłoki sprężarek, dźwignie i inne Części.
Stopy kute na bazie aluminium są również szeroko stosowane w technologii spożywczej i chłodniczej do produkcji różnych części metodą obróbki ciśnieniowej, które również podlegają podwyższonym wymaganiom dotyczącym odporności na korozję i gęstości: różne pojemniki, nity itp. Ważną zaletą wszystkich stopów na bazie aluminium jest ich wysoka odporność na zimno.
Tytan i stopy na jego bazie
Tytan i stopy na jego bazie oznacza się zgodnie z GOST 19807-74 za pomocą systemu alfanumerycznego. Jednakże na etykiecie nie ma żadnego wzoru. Jedyną osobliwością jest obecność we wszystkich markach litery T, która wskazuje, że należą one do tytanu. Liczby w znaku wskazują numer warunkowy stopu.
Tytan techniczny posiada oznaczenie: VT1-00; VT1-0. Wszystkie pozostałe gatunki należą do stopów na bazie tytanu (VT16, AT4, OT4, PT21 itp.). Główną zaletą tytanu i jego stopów jest dobre połączenie właściwości: stosunkowo niska gęstość, wysoka wytrzymałość mechaniczna i bardzo wysoka odporność na korozję (w wielu agresywnych środowiskach). Główną wadą jest wysoki koszt i rzadkość. Wady te utrudniają ich zastosowanie w technologii spożywczej i chłodniczej.

Stopy tytanu stosowane są w technologii rakietowej i lotniczej, inżynierii chemicznej, przemyśle stoczniowym i inżynierii transportu. Można je stosować w podwyższonych temperaturach do 500-550 stopni. Wyroby wykonane ze stopów tytanu powstają w procesie obróbki ciśnieniowej, ale można je również wytwarzać metodą odlewania. Skład stopów odlewniczych zwykle odpowiada składowi stopów do obróbki plastycznej. Na końcu gatunku stopu odlewniczego znajduje się litera L.
Magnez i stopy na jego bazie
Magnez techniczny ze względu na swoje niezadowalające właściwości nie jest stosowany jako materiał konstrukcyjny. Stopy na bazie magnezu zgodne z przepisami krajowymi. Standard dzieli się na odlewany i odkształcalny.
Odlewane stopy magnezu, zgodnie z GOST 2856-79, są oznaczone literami ML i liczbą wskazującą umowny numer stopu. Czasami po liczbie zapisywane są małe litery: pch - zwiększona czystość; to jest cel ogólny. Odkształcalne stopy magnezu są oznaczone zgodnie z GOST 14957-76 literami MA i liczbą wskazującą umowny numer stopu. Czasami po liczbie mogą występować małe litery pch, co oznacza zwiększoną czystość.

Stopy na bazie magnezu, podobnie jak stopy na bazie aluminium, charakteryzują się dobrą kombinacją właściwości: niską gęstością, zwiększoną odpornością na korozję, stosunkowo wysoką wytrzymałością (zwłaszcza wytrzymałością właściwą) z dobrymi właściwościami technologicznymi. Dlatego ze stopów magnezu wykonujemy zarówno części o prostych, jak i skomplikowanych kształtach, które wymagają zwiększonej odporności na korozję: szyjki, zbiorniki benzyny, armatura, obudowy pomp, bębny hamulcowe, kratownice, kierownice i wiele innych produktów.
Cyna, ołów i stopy na ich bazie
Ołów w czystej postaci praktycznie nie jest stosowany w urządzeniach spożywczych i chłodniczych. Cyna stosowana jest w przemyśle spożywczym jako powłoka pojemników na żywność (np. cynowanie blach blaszanych). Cyna jest oznaczona zgodnie z GOST 860-75. Istnieją marki O1pch; O1; O2; O3; O4. Litera O oznacza cynę, a liczby reprezentują liczbę umowną. Wraz ze wzrostem liczby wzrasta ilość zanieczyszczeń. Litery pch na końcu marki oznaczają zwiększoną czystość. W przemyśle spożywczym do cynowania blach blaszanych najczęściej stosuje się gatunki cyny O1 i O2.
Stopy na bazie cyny i ołowiu, w zależności od przeznaczenia, dzielą się na dwie duże grupy: babbity i lutowie.
Babbitty to złożone stopy na bazie cyny i ołowiu, które dodatkowo zawierają antymon, miedź i inne dodatki. Są one oznaczone zgodnie z GOST 1320-74 literą B, która oznacza babbitt, i liczbą oznaczającą procentową zawartość cyny. Czasami oprócz litery B może znajdować się inna litera wskazująca specjalne dodatki. Na przykład litera H oznacza dodatek niklu (babitt niklu), litera C - babbitt ołowiu itp. Należy pamiętać, że marka babbitt nie jest w stanie określić jego pełnego składu chemicznego. W niektórych przypadkach zawartość cyny nie jest nawet wskazana, np. w marce BN, chociaż zawiera ona około 10%. Istnieją również babbity bezcynowe (na przykład ołowiowo-wapniowe), które są oznaczone zgodnie z GOST 1209-78 i nie są badane w tej pracy.

Babbity są najlepszym materiałem przeciwciernym i są stosowane głównie w łożyskach ślizgowych.
Luty, zgodnie z GOST 19248-73, dzielą się na grupy według wielu cech: według metody topienia, według temperatury topnienia, według głównego składnika itp. Według temperatury topnienia dzieli się je na 5 grup:

1. Szczególnie niskotopliwy (temperatura topnienia tmelt ≤ 145 °C);

2. Niskotopliwy (temperatura topnienia tmelt > 145 °C ≤ 450 °C);

3. Średnio topliwy (temperatura topnienia tmelt > 450 °C ≤ 1100 °C);

4. Wysokotopliwy (temperatura topnienia tmelt > 1100 °C ≤ 1850 °C);

5. Materiał ogniotrwały (temperatura topnienia tmelt > 1850 °C).

Dwie pierwsze grupy służą do lutowania w niskiej temperaturze (miękkiego), pozostałe - do lutowania w wysokiej temperaturze (twardego). Według głównego składnika luty dzielą się na: gal, bizmut, cyna-ołów, cyna, kadm, ołów, cynk, aluminium, german, magnez, srebro, miedź-cynk, miedź, kobalt, nikiel, mangan, złoto, pallad , platyna, tytan, żelazo, cyrkon, niob, molibden, wanad.

Pojęcie stopów, ich klasyfikacja i właściwości.

W inżynierii wszystkie materiały metaliczne nazywane są metalami. Należą do nich metale proste i metale złożone - stopy.

Proste metale składają się z jednego głównego pierwiastka i niewielkiej ilości zanieczyszczeń innymi pierwiastkami. Na przykład technicznie czysta miedź zawiera od 0,1 do 1% zanieczyszczeń ołowiem, bizmutem, antymonem, żelazem i innymi pierwiastkami.

Stopy- są to metale złożone, stanowiące połączenie jakiegoś prostego metalu (stopu na bazie) z innymi metalami lub niemetalami. Na przykład mosiądz jest stopem miedzi i cynku. Tutaj podstawą stopu jest miedź.

Pierwiastek chemiczny będący częścią metalu lub stopu nazywany jest składnikiem. Oprócz głównego składnika, który przeważa w stopie, do stopu wprowadzane są także składniki stopowe w celu uzyskania wymaganych właściwości. Dlatego w celu poprawy właściwości mechanicznych i odporności na korozję mosiądzu dodaje się do niego aluminium, krzem, żelazo, mangan, cynę, ołów i inne składniki stopowe.

Według liczby składników stopy dzielą się na dwuskładnikowe (podwójne), trójskładnikowe (trójskładnikowe) itp. Oprócz składników głównych i stopowych stop zawiera zanieczyszczenia innych pierwiastków.

Większość stopów wytwarzana jest poprzez stapianie składników w stanie ciekłym. Inne metody otrzymywania stopów: spiekanie, elektroliza, sublimacja. W tym przypadku substancje nazywane są pseudostopami.

Zdolność metali do wzajemnego rozpuszczania stwarza dobre warunki do wytwarzania dużej liczby stopów, które mają szeroką gamę kombinacji użytecznych właściwości, których nie mają proste metale.

Stopy przewyższają proste metale wytrzymałością, twardością, urabialnością itp. Dlatego są stosowane w technologii znacznie szerzej niż proste metale. Na przykład żelazo jest miękkim metalem, który prawie nigdy nie jest używany w czystej postaci. Ale najczęściej stosowane w technologii są stopy żelaza i węgla - stal i żeliwo.

Na obecnym etapie rozwoju technologicznego, wraz ze wzrostem liczby stopów i komplikacją ich składu, ogromnego znaczenia nabierają metale o szczególnej czystości. Zawartość głównego składnika w takich metalach waha się od 99,999 do 99,999999999%
i więcej. Metale o szczególnej czystości są potrzebne w naukach rakietowych, nuklearnych, elektronice i innych nowych gałęziach technologii.

W zależności od charakteru interakcji składników wyróżnia się stopy:

1) mieszaniny mechaniczne;

2) związki chemiczne;

3) roztwory stałe.

1) Mieszanka mechaniczna dwa składniki powstają, gdy nie rozpuszczają się w sobie w stanie stałym i nie wchodzą w interakcję chemiczną. Stopy to mieszaniny mechaniczne (na przykład ołów - antymon, cyna - cynk) są niejednorodne w swojej strukturze i stanowią mieszaninę kryształów tych składników. W tym przypadku kryształy każdego składnika stopu całkowicie zachowują swoje indywidualne właściwości. Dlatego właściwości takich stopów (na przykład opór elektryczny, twardość itp.) Określa się jako średnią arytmetyczną właściwości obu składników.

2) Solidne rozwiązania charakteryzuje się tworzeniem wspólnej przestrzennej sieci krystalicznej przez atomy głównego metalu rozpuszczalnika i atomy pierwiastka rozpuszczalnego.
Struktura takich stopów składa się z jednorodnych ziaren krystalicznych, podobnie jak czysty metal. Istnieją substytucyjne roztwory stałe i śródmiąższowe roztwory stałe.

Takie stopy obejmują mosiądz, miedź-nikiel, żelazo-chrom itp.

Stopy – najczęściej spotykane są roztwory stałe. Ich właściwości różnią się od właściwości składników składowych. Na przykład twardość i oporność elektryczna roztworów stałych jest znacznie wyższa niż czystych składników. Ze względu na wysoką ciągliwość dobrze nadają się do kucia i innego rodzaju formowania. Właściwości odlewnicze i skrawalność roztworów stałych są niskie.

3) Związki chemiczne, podobnie jak roztwory stałe, są stopami jednorodnymi. Po ich zestaleniu powstaje zupełnie nowa sieć krystaliczna, różniąca się od sieci składników tworzących stop. Zatem właściwości związku chemicznego są niezależne i nie zależą od właściwości składników. Związki chemiczne powstają w ściśle określonym stosunku ilościowym stopionych składników. Skład stopu związku chemicznego wyraża się jego wzorem chemicznym. Stopy te mają zwykle wysoką rezystancję elektryczną, wysoką twardość i niską ciągliwość. Zatem związek chemiczny żelaza i węgla - cementytu (Fe 3 C) jest 10 razy twardszy niż czyste żelazo.

Wyślij swoją dobrą pracę do bazy wiedzy jest prosta. Skorzystaj z poniższego formularza

Studenci, doktoranci, młodzi naukowcy, którzy wykorzystują bazę wiedzy w swoich studiach i pracy, będą Państwu bardzo wdzięczni.

Wysłany dnia http://www.allbest.ru/

Wysłany dnia http://www.allbest.ru/

Miejska placówka oświatowa szkoła średnia Gorodishche nr 2

Esej z chemii na ten temat

Praca skończona

uczennica liceum nr 2

Jabłoczkina Ekaterina

Rozliczenie 2011

• Wstęp
• Stop
• Klasyfikacja stopów
• Właściwości stopów
• Właściwości fizyczne stopów
• Przygotowanie stopów
• ELEMENTY CHEMICZNE mi
• Stopy złota
• Wniosek
• Wykorzystana literatura i strony
• Wstęp
• Starożytni rzemieślnicy metalowi nie pozostawili opisów technik obróbki i składów stopów używanych do wykonywania różnych przedmiotów. Literatura taka pojawia się dopiero w średniowieczu, jednak w niej nazwy stopów i terminologia nie zawsze są czytelne, dlatego źródłem informacji są wyłącznie same rzeczy. Istnieje wiele prac poświęconych wynikom badań obiektów starożytnych. Dowiadujemy się z nich, że archeolodzy datują pierwsze pojawienie się wyrobów miedzianych na VII tysiąclecie p.n.e. Były to przedmioty kute, wykonane z rodzimej miedzi. Następnie pojawia się miedź metalurgiczna i stopy miedzi z innymi metalami. Przez kilka tysiącleci z miedzi i jej stopów wytwarzano różne przedmioty: narzędzia, broń, biżuterię i lustra, naczynia, monety. Skład starożytnych stopów jest bardzo różnorodny, w literaturze nazywa się je umownie brązem. Do najwcześniejszych należą brązy arszenikowe i cynowe. Oprócz cyny i arsenu starożytne stopy często zawierają ołów, cynk, antymon, żelazo i inne pierwiastki w postaci mikrozanieczyszczeń, które przedostawały się do metalu wraz z rudą. Skład stopu został dobrany bardzo racjonalnie, w zależności od przeznaczenia użytkowego przedmiotu i zastosowanej techniki wytwarzania. Tym samym do odlewania wyrobów artystycznych wybrano recepturę trójskładnikowego stopu miedzi, cyny i ołowiu, który był stosowany w starożytnej Grecji, Cesarstwie Rzymskim, na Bliskim i Środkowym Wschodzie oraz w Indiach; W Chinach brąz był jednym z najpowszechniejszych stopów. Odlane przedmioty wykonane z takiego brązu z czasem pokrywają się piękną patyną, która w niektórych przypadkach utrwala się na obiektach archeologicznych.

Stop

Stopy, makroskopowe jednorodne układy składające się z dwóch lub więcej metali (rzadko metali i niemetali) o charakterystycznych właściwościach metalicznych. W szerszym znaczeniu stopami są wszelkie jednorodne układy powstałe w wyniku stapiania metali, niemetali, związków nieorganicznych itp. Wiele stopów (np. brąz, stal, żeliwo) było znanych już w starożytności i już wtedy miało szerokie zastosowanie praktyczne. Techniczne znaczenie stopów metali tłumaczy się faktem, że wiele ich właściwości (wytrzymałość, twardość, oporność elektryczna) jest znacznie wyższych niż właściwości czystych metali, z których się składają.

Stopy nazywane są na podstawie nazwy pierwiastka zawartego w nich w największej ilości (element główny, podstawa), np.: stop żelaza, stop aluminium. Pierwiastki wprowadzane do stopu w celu poprawy jego właściwości nazywane są tworzeniem stopów, a sam proces nazywa się tworzeniem stopów.

Dodawanie stopów to proces wprowadzania do stopu dodatkowych pierwiastków, które poprawiają właściwości mechaniczne, fizyczne i chemiczne materiału podstawowego. Stopowanie to ogólna koncepcja szeregu procesów technologicznych przeprowadzanych na różnych etapach otrzymywania materiału metalicznego w celu poprawy jakości wyrobów hutniczych.

Klasyfikacja stopów

Ze względu na charakter metalu nieszlachetnego wyróżnia się stopy żelaza (baza - żelazo (Fe), stopy nieżelazne (baza - metale nieżelazne), stopy metali rzadkich, stopy metali radioaktywnych.

B Według liczby składników stopy dzielą się na podwójne, potrójne itp.;

b według struktury - na jednorodne (jednorodne) i niejednorodne (mieszaniny), składające się z kilku;

b według charakterystycznych właściwości - ogniotrwały, niskotopliwy, o wysokiej wytrzymałości, żaroodporny, twardy, przeciwcierny, odporny na korozję;

b stopy o specjalnych właściwościach i inne.

b Zgodnie z technologią produkcji wyróżnia się odlewnictwo (do produkcji części metodą odlewania) i odkształcalne (poddawane kuciu, tłoczeniu, walcowaniu, prasowaniu i innym rodzajom obróbki ciśnieniowej).

Właściwości stopów

Właściwości stopów zależą nie tylko od składu, ale także od metod ich obróbki cieplnej i mechanicznej: hartowania, kucia itp. Do końca XIX wieku poszukiwania nowych, praktycznych, użytecznych stopów prowadzono metodą prób i błąd. Dopiero na przełomie XIX i XX w. W wyniku fundamentalnych odkryć z zakresu chemii fizycznej powstała doktryna o prawidłowości między właściwościami metali i właściwościami utworzonych z nich stopów, o wpływie na nie wpływów mechanicznych, termicznych i innych.

W metalurgii wyróżnia się trzy rodzaje stopów:

b roztwór stały (jeśli atomy tworzące stop pierwiastków różnią się nieznacznie budową i rozmiarem, mogą utworzyć wspólną sieć krystaliczną);

b mieszanina mechaniczna (jeśli każdy pierwiastek stopu krystalizuje niezależnie);

b związek chemiczny (jeżeli pierwiastki stopu oddziałują chemicznie, tworząc nową substancję).

Właściwości fizyczne stopów

Właściwości mechaniczne metali i stopów

Główne właściwości mechaniczne obejmują wytrzymałość, wytrzymałość, ciągliwość, twardość, wytrzymałość, pełzanie, odporność na zużycie. Są to główne cechy metalu lub stopu.

Właściwości fizyczne metali i stopów

Właściwości fizyczne metali i stopów zależą od ich ciężaru właściwego, współczynniki rozszerzalności liniowej i objętościowej, przewodność elektryczna, przewodność cieplna, temperatura topnienia itp.

Odporność chemiczna metali i stopów

Odporność chemiczna metali i stopów zależy od ich odporności na działanie chemiczne różnych agresywnych środowisk. Właściwości te mają ogromne znaczenie w inżynierii mechanicznej i muszą być brane pod uwagę przy projektowaniu maszyn i części. Typowym przykładem chemicznego oddziaływania środowiska jest korozja (utlenianie metali).

Zniszczenie metali na skutek korozji powoduje ogromne szkody w przemyśle, wyrażające się w rocznych stratach milionów ton metalu.

Aby wyeliminować tak duże straty w budowie maszyn, części pokrywa się lakierami, farbami, metalami odpornymi chemicznie i filmami tlenkowymi.

W niektórych przypadkach stosuje się różne stopy o wysokiej odporności chemicznej, na przykład żeliwo nierdzewne, stal nierdzewną i szereg stopów odpornych chemicznie na bazie miedzi i niklu. Tytan zaczyna znajdować szerokie zastosowanie.

Właściwości technologiczne metali

Właściwości technologiczne metali i stopów charakteryzuje ich sposób Łatwo poddaje się różnym metodom obróbki na gorąco i na zimno (łatwo topi się i napełnia do formy, kuje, spawa, obrabia za pomocą narzędzi skrawających itp.). Pod tym względem są one podzielone na odlewnie

Właściwości odlewnicze metali i stopów

O właściwościach odlewniczych metali i stopów decyduje płynność, skurcz i skłonność do segregacji. Płynność - zdolność stopu do wypełnienia formy odlewniczej. Skurcz oznacza zmniejszenie objętości i rozmiaru metalu odlewniczego podczas krzepnięcia i późniejszego chłodzenia. Likwacja to proces powstawania niejednorodności składu chemicznego stopu w różnych częściach odlewu podczas jego krzepnięcia.

Plastyczność metalu

Plastyczność metalu - zdolność do odkształcenia przy najmniejszym oporze opór i przybiera wymagany kształt pod wpływem sił zewnętrznych, nie naruszając przy tym jego integralności. Metale mogą być plastyczne zarówno na zimno, jak i po podgrzaniu. Stal ma dobrą plastyczność po podgrzaniu. Jednofazowe stopy mosiądzu i aluminium mają dobrą ciągliwość na zimno. Brąz charakteryzuje się obniżoną plastycznością. Żeliwa praktycznie nie mają plastyczności.

Spawalność metalu

Spawalność metalu - zdolność do tworzenia mocnych połączeń pomiędzy częściami metalowymi metodami spawalniczymi. Stal niskowęglowa spawa dobrze, znacznie gorzej żeliwo, stopy miedzi i aluminium.

Przygotowanie stopów

Rozważmy proces wytwarzania stopów na przykładzie żeliwa i stali.

Produkcja żeliwa i stali. Proces technologiczny wytwarzania metali żelaznych obejmuje wytapianie żeliwa z rud żelaza i jego późniejszą obróbkę na stal.

Główną metodą produkcji żeliwa jest wielki piec. Proces wielkopiecowy składa się z trzech etapów: redukcji żelaza z tlenków zawartych w rudzie, nawęglania żelaza i powstawania żużla. Surowcami są rudy żelaza, paliwa i topniki.

Rudy żelaza przed wytopem poddaje się zwykle wstępnemu przygotowaniu: kruszenia, wzbogacania i aglomeracji. Kruszona ruda jest często wzbogacana poprzez separację magnetyczną. Aby usunąć cząsteczki piasku i gliny, należy je umyć wodą. Aglomeracja rud drobnych i pylistych odbywa się poprzez aglomerację – poprzez spiekanie na rusztach spiekalnic lub walcowanie w granulatorze, a następnie suszenie i prażenie. Głównym paliwem podczas topienia żeliwa jest koks, który jest źródłem ciepła i bierze bezpośredni udział w redukcji i nawęglaniu żelaza. Topniki (wapienie, dolomity lub piaskowce) stosuje się w celu obniżenia temperatury topnienia skały płonnej i związania jej z popiołem paliwowym w żużel.

Wielki piec to pionowy szyb o wysokości do 35 m lub większej, którego ściany wykonane są z cegieł ogniotrwałych, zamkniętych w stalowej obudowie. Przygotowane surowce ładuje się do pieca warstwa po warstwie z góry. W wyniku spalania koksu, pod wpływem tlenu zawartego w powietrzu wtłaczanym do dolnej części pieca, powstaje tlenek węgla, który redukuje żelazo z rudy i może z nim oddziaływać, tworząc w ten sposób węglik Fe3C – cementyt.

Równocześnie z redukcją żelaza następuje redukcja krzemu, fosforu, manganu i innych zanieczyszczeń.

Przez otwory spustowe uwalniane jest żeliwo i żużel stopiony w temperaturze 1380-1420°C. Żeliwo wlewa się do form, a żużel poddaje recyklingowi. W wielkich piecach wytapia się surówkę w celu przetworzenia na stal, żeliwo odlewnicze wykorzystuje się do produkcji różnorodnych wyrobów żeliwnych, a żeliwa specjalne (żelazokrzem, żelazomangan) wykorzystuje się w produkcji stali jako odtleniacze lub dodatki stopowe.

Stal produkowana jest z surówki poprzez utlenianie metodami martenowskimi, konwertorowymi i topieniem elektrycznym. Główną metodą produkcji stali w ZSRR i innych krajach świata jest metoda otwartego paleniska, ale w ostatnich latach rozpowszechniła się metoda konwertera tlenu, która ma znaczące zalety techniczne i ekonomiczne.

Metodą martenowską stal wytwarzana jest w piecach martenowskich, w których przestrzeni topienia spalany jest gaz lub olej opałowy, a w specjalnych komorach – regeneratorach – powietrze i paliwo gazowe wchodzące do pieca są przygotowywane przy wykorzystaniu zgromadzonego ciepła produktów spalania odpadów. Opłata obejmuje surówkę i złom metalowy - złom lub żelazo płynne, złom i rudę żelaza. Proces produkcji stali polega na topieniu wsadu, w wyniku którego powstaje duża ilość tlenku żelaza, utlenianiu węgla i innych zanieczyszczeń tlenkiem żelaza, oraz odtlenianiu - redukcji żelaza z tlenku dodatkiem żelazokrzemu, żelazomanganu lub aluminium .

Pierwiastki chemiczne

Wiele metali, takich jak magnez, wytwarza się w wysokiej czystości, dzięki czemu można dokładnie poznać skład wykonanych z niego stopów. Liczba stosowanych obecnie stopów metali jest bardzo duża i stale rośnie. Zwykle dzieli się je na dwie duże kategorie: stopy na bazie żelaza i stopy metali nieżelaznych. Poniżej wymieniono najważniejsze stopy o znaczeniu przemysłowym i wskazano ich główne obszary zastosowań.

Stal. Stopy żelaza i węgla zawierające do 2% nazywane są stalami. Stale stopowe zawierają także inne pierwiastki – chrom, wanad, nikiel. Produkuje się znacznie więcej stali niż jakichkolwiek innych metali i stopów i trudno byłoby wymienić wszystkie ich możliwe zastosowania. Stal niskowęglowa (poniżej 0,25% węgla) jest zużywana w dużych ilościach jako materiał konstrukcyjny, natomiast stal o wyższej zawartości węgla (powyżej 0,55%) wykorzystywana jest do produkcji narzędzi skrawających o niskiej prędkości, takich jak żyletki i wiertła. Stale stopowe są stosowane w budowie maszyn wszelkiego typu oraz w produkcji narzędzi szybkotnących.

Żeliwo. Żeliwo to stop żelaza z zawartością 2-4% węgla. Krzem jest również ważnym składnikiem żeliwa. Z żeliwa można odlewać szeroką gamę bardzo przydatnych produktów, takich jak pokrywy włazów, armatura rurociągów i bloki cylindrów silników. Prawidłowo wykonane odlewy pozwalają uzyskać dobre właściwości mechaniczne materiału.

Stopy na bazie miedzi. Są to głównie mosiądz, tj. stopy miedzi zawierające od 5 do 45% cynku. Mosiądz zawierający od 5 do 20% cynku nazywany jest czerwonym (tompak), a mosiądz zawierający 20-36% Zn nazywany jest żółtym (mosiądz alfa). Mosiądzy są wykorzystywane do produkcji różnych małych części, gdzie wymagana jest dobra obrabialność i odkształcalność. Stopy miedzi z cyną, krzemem, aluminium lub berylem nazywane są brązami. Na przykład stop miedzi i krzemu nazywany jest brązem krzemowym. Brąz fosforowy (miedź z 5% zawartością cyny i śladowymi ilościami fosforu) ma wysoką wytrzymałość i jest używany do produkcji sprężyn i membran.

Stopy ołowiu. Lut konwencjonalny (trzeciorzędowy) to stop składający się w przybliżeniu z jednej części ołowiu i dwóch części cyny. Jest szeroko stosowany do łączenia (lutowania) rurociągów i przewodów elektrycznych. Stopy antymonu i ołowiu służą do wytwarzania osłon kabli telefonicznych i płytek akumulatorów. Cyna, z której wcześniej odlewano sztućce (widelce, noże, talerze), zawiera 85-90% cyny (resztę stanowi ołów). Stopy łożyskowe na bazie ołowiu, zwane babbitami, zazwyczaj zawierają cynę, antymon i arsen.

Stopy lekkie. Współczesny przemysł potrzebuje wysokowytrzymałych stopów lekkich o dobrych właściwościach mechanicznych w wysokich temperaturach. Głównymi metalami stopów lekkich są aluminium, magnez, tytan i beryl. Jednak stopy na bazie aluminium i magnezu nie mogą być stosowane w wysokich temperaturach i w agresywnym środowisku.

Stopy aluminium. Należą do nich stopy odlewnicze (Al – Si), stopy do odlewania ciśnieniowego (Al – Mg) oraz samoutwardzalne stopy o wysokiej wytrzymałości (Al – Cu). Stopy aluminium są ekonomiczne, łatwo dostępne, mocne w niskich temperaturach i łatwe w obróbce (łatwo je kuć, tłoczyć, nadają się do głębokiego tłoczenia, ciągnienia, odlewania, dobrze spawają i obrabiają na maszynach do cięcia metalu). Niestety właściwości mechaniczne wszystkich stopów aluminium zaczynają zauważalnie się pogarszać w temperaturach powyżej około 175°C. Jednakże dzięki utworzeniu ochronnej warstwy tlenkowej wykazują one dobrą odporność na korozję w większości powszechnie występujących agresywnych środowisk. Stopy te dobrze przewodzą prąd i ciepło, są silnie odblaskowe, niemagnetyczne, nieszkodliwe w kontakcie z żywnością (ponieważ produkty korozji są bezbarwne, bez smaku i nietoksyczne), przeciwwybuchowe (ponieważ nie wytwarzają iskier) i amortyzują wstrząsy ładuje się dobrze. Dzięki takiemu połączeniu właściwości stopy aluminium są dobrymi materiałami na lekkie tłoki; znajdują zastosowanie w budowie wagonów, samochodów i samolotów, w przemyśle spożywczym, jako materiały architektoniczne i wykończeniowe, do produkcji reflektorów oświetleniowych, kabli technologicznych i domowych. kanałów oraz przy układaniu linii wysokiego napięcia. Trudne do usunięcia zanieczyszczenie żelazem zwiększa wytrzymałość aluminium w wysokich temperaturach, ale zmniejsza odporność na korozję i plastyczność w temperaturze pokojowej. Kobalt, chrom i mangan osłabiają kruche działanie żelaza i zwiększają odporność na korozję. Dodanie litu do aluminium zwiększa moduł sprężystości i wytrzymałość, czyniąc stop bardzo atrakcyjnym dla przemysłu lotniczego. Niestety, pomimo doskonałego stosunku wytrzymałości do masy (wytrzymałości właściwej), stopy aluminiowo-litowe mają niską ciągliwość.

Stopy magnezu. Stopy magnezu są lekkie, charakteryzują się dużą wytrzymałością właściwą, a także dobrymi właściwościami odlewniczymi i doskonałymi właściwościami skrawnymi. Dlatego wykorzystuje się je do produkcji części do rakiet i silników lotniczych, obudów karoserii samochodowych, kół, zbiorników gazu, stołów przenośnych itp. Niektóre stopy magnezu, posiadające wysoki współczynnik tłumienia lepkościowego, stosowane są do wytwarzania ruchomych części maszyn i elementów konstrukcyjnych pracujących w warunkach niepożądanych drgań. Stopy magnezu są dość miękkie, mają słabą odporność na zużycie i mało ciągliwe. Można je łatwo formować w podwyższonych temperaturach, nadają się do zgrzewania łukowego, gazowego i oporowego, a także można je łączyć za pomocą lutowania (lutowania), śrub, nitów i klejów. Takie stopy nie są szczególnie odporne na korozję na większość kwasów, wodę słodką i słoną, ale są stabilne w powietrzu. Zazwyczaj zabezpiecza się je przed korozją poprzez powlekanie powierzchniowe – trawienie chromem, obróbkę dwuchromianową, anodowanie. Stopom magnezu można również nadać błyszczącą powierzchnię lub platerować miedzią, niklem i chromem po zanurzeniu w stopionym cynku. Anodowanie stopów magnezu zwiększa ich twardość powierzchniową i odporność na ścieranie. Magnez jest metalem aktywnym chemicznie, dlatego należy podjąć działania zapobiegające zapaleniu się wiórów i części spawanych wykonanych ze stopów magnezu.

Stopy tytanu. Stopy tytanu przewyższają stopy aluminium i magnezu pod względem wytrzymałości na rozciąganie i modułu sprężystości. Ich gęstość jest większa niż wszystkich innych stopów lekkich, ale pod względem wytrzymałości właściwej ustępują jedynie berylowi. Przy dość niskiej zawartości węgla, tlenu i azotu są dość plastyczne. Przewodność elektryczna i cieplna stopów tytanu jest niska, są one odporne na zużycie i ścieranie, a ich wytrzymałość zmęczeniowa jest znacznie wyższa niż stopów magnezu. Granica pełzania niektórych stopów tytanu przy umiarkowanych naprężeniach (około 90 MPa) pozostaje zadowalająca aż do temperatury około 600°C, czyli znacznie wyższej od temperatury dopuszczalnej zarówno dla stopów aluminium, jak i magnezu. Stopy tytanu są dość odporne na działanie wodorotlenków, roztworów soli, kwasów azotowych i niektórych innych aktywnych kwasów, ale niezbyt odporne na działanie kwasów fluorowodorowych, siarkowych i ortofosforowych. Stopy tytanu kute są do temperatury ok. 1150°C. Umożliwiają spawanie łukiem elektrycznym w atmosferze gazu obojętnego (argonu lub helu), zgrzewanie punktowe i rolkowe (spoiwowe). Są mało podatne na cięcie (zatarcie narzędzia tnącego). Topienie stopów tytanu musi odbywać się w próżni lub kontrolowanej atmosferze, aby uniknąć zanieczyszczenia tlenem lub azotem, które powodują kruchość. Stopy tytanu wykorzystywane są w przemyśle lotniczym i kosmicznym do produkcji części pracujących w podwyższonych temperaturach (150-430°C), a także w niektórych specjalistycznych aparatach chemicznych. Lekki pancerz kokpitów samolotów bojowych wykonany jest ze stopów tytanu i wanadu. Stop tytanu, aluminium i wanadu jest głównym stopem tytanu do silników odrzutowych i płatowców. W tabeli Tabela 3 przedstawia charakterystykę stopów specjalnych i tabelę. Rysunek 4 przedstawia główne pierwiastki dodawane do aluminium, magnezu i tytanu, wskazując uzyskane właściwości.

Stopy berylu. Ciągliwy stop berylu można wytworzyć na przykład przez osadzenie kruchych ziaren berylu w miękkiej, ciągliwej matrycy, takiej jak srebro. Stop o tej kompozycji doprowadzono do grubości 17% oryginału poprzez walcowanie na zimno. Beryl przewyższa wszystkie znane metale pod względem wytrzymałości. W połączeniu z niską gęstością sprawia to, że beryl nadaje się do systemów naprowadzania rakiet. Moduł sprężystości berylu jest większy niż stali, a brązy berylowe służą do wytwarzania sprężyn i styków elektrycznych. Czysty beryl stosowany jest jako moderator neutronów i reflektor w reaktorach jądrowych. Dzięki tworzeniu ochronnych warstw tlenkowych jest stabilny na powietrzu w wysokich temperaturach. Główną trudnością związaną z berylem jest jego toksyczność. Może powodować poważne problemy z oddychaniem i zapalenie skóry.

Stopy złota

Złoto to metal szlachetny o żółtej barwie, miękki i dość ciężki. Złoto występuje zarówno w skorupie ziemskiej, jak i w wodzie i chociaż jego zawartość w ziemi jest dość niska (3 μg/kg), to istnieje bardzo wiele obszarów silnie wzbogaconych w ten metal. Takie obszary, będące głównymi złożami złota, nazywane są placerami.

Spośród właściwości fizykochemicznych złota należy przede wszystkim zwrócić uwagę na jego wyjątkowo wysoką przewodność cieplną i niski opór elektryczny. W normalnych warunkach nie wchodzi w interakcje z większością kwasów i nie tworzy tlenków, nie utlenia się na powietrzu oraz jest odporny na wilgoć, zasady i sole, dzięki czemu został zaliczony do metali szlachetnych. Złoto jest bardzo plastyczne i plastyczne. Z kawałka złota o wadze jednego grama można rozciągnąć drut o długości trzech i pół kilometra lub wykonać złotą folię 500 razy cieńszą od ludzkiego włosa. Złoto jest metalem bardzo ciężkim, co jest dużym plusem w jego wydobyciu. Jego gęstość jest wysoka – 19,3 g/cm3, twardość Brinella – 20. Złoto jest także najbardziej obojętnym metalem, ale kiedy zdolność wody królewskiej (mieszaniny kwasu solnego i azotowego w stosunku 3/1) do rozpuszczania złota została uznana za odkryto, zachwiano zaufanie do jego bezwładności. Metal topi się w bardzo wysokiej temperaturze - 1063°C. Rozpuszcza się w gorącym kwasie selenowym. Te właściwości fizyczne i chemiczne złota są szeroko wykorzystywane do jego produkcji.

Złoto wydobywa się najczęściej metodą przemywania, co wynika z jego dużej gęstości (inne metale o gęstości mniejszej niż złoto są wymywane strumieniem wody). Jednak złoto naturalne rzadko jest czyste, zawiera srebro, miedź i wiele innych pierwiastków, dlatego po umyciu całe złoto poddawane jest głębokiemu czyszczeniu - rafinacji. W Rosji czystość złota mierzy się próbą.

Istnieją stopy złota, które stają się obecnie bardzo popularne.

Różowe złoto

Różowe złoto to stop czystego złota i miedzi; stop jubilerski o niezwykle delikatnym odcieniu.

Biżuteria wykonana z różowego stopu cieszy się coraz większą popularnością, coraz popularniejsze stają się pierścionki i wisiorki.

Zielone (oliwkowe) złoto

Złoto zielone (oliwkowe) można otrzymać jako stop złota i potasu.

Takie związki nazywane są także metalami.

Ogólnie rzecz biorąc, metalidy to związki złota z aluminium (fioletowe złoto), rubidem (ciemnozielony), potasem (fioletowy i oliwkowy), indem (niebieskie złoto). Takie stopy są bardzo piękne i egzotyczne, ale jednocześnie kruche i mało plastyczne. Nie można ich przetwarzać jako metali szlachetnych. Ale czasami takie jubilerskie stopy metali są używane jako wstawki w biżuterii, takie jak kamienie.

Nawiasem mówiąc, czasami zielone złoto uzyskuje się również przez stopienie czystego złota ze srebrem. Niewielki dodatek srebra do stopu jubilerskiego nada zielonkawy kolor, nieco większy udział sprawi, że złoto będzie żółto-zielone, dalsze zwiększanie zawartości srebra da żółtawo-biały odcień, a w końcu całkowicie biały kolor.

Niebieskie złoto

Jest stopem czystego złota i indu. Ale taki stop jubilerski jest również metalem metalicznym, jest niestabilny i nie można go używać jak zwykłego złota.

Tylko jako wstawki do dekoracji tj. jak kamienie.

Złoto również zmienia kolor na niebieski, jeśli jest powlekane rodem.

Lub jeśli jest to pomysł argentyńskiego jubilera Antoniassiego. Do dziś pozostaje tajemnicą, w jaki sposób udało mu się uzyskać niebieski stop o czystości niemal 958 (stop zawiera 90% czystego złota). Jubiler nie spieszy się z zdradzaniem swoich sekretów.

Niebieskie złoto

Niebieskie złoto to stop złota z żelazem i chromem. Podobnie jak zielone i fioletowe, niebieskie złoto może służyć jedynie jako wstawki jubilerskie.

Sam niebieski stop jest delikatny i nie da się z niego zrobić samej biżuterii.

Fioletowe złoto

Zasadniczo jest to stop złota i aluminium. Takie złoto można „nagrodzić” próbą 750 (zawartość złota w stopie sięga nawet ponad 75%).

Innym rodzajem fioletowego złota jest stop złota i potasu.

Fioletowy stop biżuterii jest piękny. Ale niestety jest delikatny i nie plastikowy. Czasami można go spotkać w biżuterii w postaci wstawek, jakby był to kamień szlachetny, a nie metal.

Brązowe złoto

Złoto brązowe - złoto 585 lub 750, z większym udziałem miedzi w stopie (dodatek zanieczyszczeń do czystego złota w stopie). Jubilerzy poddają to złoto specjalnej obróbce chemicznej.

Czarne złoto

Czarne złoto to niezwykle wyrafinowany metal o głębokiej i miękkiej barwie. Istnieje kilka sposobów na zdobycie czarnego złota.

Obejmuje to tworzenie stopów kobaltem i chromem z utlenianiem w wysokich temperaturach oraz powlekanie czarnym rodem lub węglem amorficznym...

żeliwo stopowe stal stopowa złoto

Wniosek

Metalowe przedmioty wokół nas rzadko składają się z czystych metali. Tylko patelnie aluminiowe lub drut miedziany mają czystość około 99,9%. W większości innych przypadków ludzie mają do czynienia ze stopami. Zatem różne rodzaje żelaza i stali zawierają, oprócz dodatków metalicznych, niewielkie ilości węgla, które mają decydujący wpływ na właściwości mechaniczne i termiczne stopów. Wszystkie stopy posiadają specjalne oznaczenia, ponieważ... stopy o tej samej nazwie (na przykład mosiądz) mogą mieć różne udziały masowe innych metali.

Wykorzystana literatura i strony internetowe

B Chemia dla ciekawskich - E. Grosse.

ь Radziecki słownik encyklopedyczny. - M .: Encyklopedia radziecka, 1983.

o Zwięzła encyklopedia chemiczna pod redakcją I.A. Knuyants i in. Encyklopedia radziecka, 1961–1967, T.2.

o Słownik encyklopedyczny młodego chemika, opracowany przez V.A. Kritsmana i V.V. Stanzo. Wydawnictwo „Pedagogika”, 1982.

ь Wielka encyklopedia współczesnych uczniów.

ь Chemia ogólna. Glinka N.L., ZSRR, 1985

o Witryna Wikipedii

B www.erudycja.ru- raport „Stopy”

ь dic.academic.ru - witryna „Akademik”, temat „Stopy”

B www.chemport.ru- stopy

Opublikowano na Allbest.ru

Podobne dokumenty

Historia stopów. Odporność na korozję, właściwości odlewnicze, odporność cieplna i elektryczna stopów. Podstawowe właściwości stopów. Roztwór jednego metalu w drugim i mechaniczna mieszanina metali. Klasyfikacja i grupy stopów.

prezentacja, dodano 30.09.2011


Właściwości fizyczne metali i stopów. Właściwości chemiczne metali i stopów. Stopy. Wymagania dla stopów i rodzaje stopów. Metody badania stopów drukarskich. Metale i stopy stosowane w poligrafii.

streszczenie, dodano 09.06.2006


Klasyfikacja i ogólna charakterystyka stopów miedzi z niklem, wpływ zanieczyszczeń na ich właściwości. Zachowanie korozyjne stopów miedzi i niklu. Termodynamiczne modelowanie właściwości roztworów metali stałych. Parametry energetyczne teorii.

praca magisterska, dodana 13.03.2011


Podstawowe stopy aluminium do obróbki plastycznej. Właściwości mechaniczne siluminów. Znakowanie odlewanych stopów aluminium. Krzem jako główny pierwiastek stopowy w siluminach odlewanych z aluminium. Typowe właściwości mechaniczne stopów nieutwardzalnych termicznie.

streszczenie, dodano 01.08.2010


Zmniejszanie szybkości korozji jako metoda ochrony antykorozyjnej metali i stopów. Klasyfikacja powłok ochronnych (metaliczne, galwaniczne, metalizacja natryskowa, powłoki niemetaliczne, organiczne, inhibicyjne, tlenowe i inne).

praca na kursie, dodano 16.11.2009


Anodowe utlenianie aluminium i jego stopów. Regularności zachowania anodowego aluminium i jego stopów w roztworach kwasowych na początkowych etapach powstawania AOP oraz w procesach wtórnych wpływających na strukturę i właściwości tworzącej się warstwy tlenkowej.

Struktura krystaliczna niobu, złota i ich stopów; liczba i położenie międzywęźli. Diagram stanu systemu Nb-V; wykres zależności okresu sieci krystalicznej od składu stopu; projekcje stereograficzne; obliczenia krystalograficzne.

praca na kursie, dodano 09.05.2013


Ogólne zrozumienie korozji metali. Zachowanie tytanu i jego stopów w różnych agresywnych środowiskach. Wpływ pierwiastków stopowych w tytanie na odporność korozyjną. Korozja elektrochemiczna. Cechy interakcji tytanu z powietrzem.

streszczenie, dodano 12.03.2006


Charakterystyka chemiczna i właściwości metali, ich położenie w układzie okresowym pierwiastków. Klasyfikacja metali według różnych kryteriów. Koszt metalu jako czynnik możliwości i wykonalności jego zastosowania. Najpopularniejsze stopy.

test, dodano 20.08.2009


Ogólna charakterystyka i właściwości miedzi. Omówienie głównych metod otrzymywania miedzi z rud i minerałów. Definicja pojęcia stopów. Badanie cech zewnętrznych, a także głównych cech mosiądzu, brązu, stopów miedzi i niklu, miedzioniklu.

DEFINICJA

Stopy- Są to mieszaniny dwóch lub więcej pierwiastków, wśród których dominują metale. Metale zawarte w stopie nazywane są zasadą. Często do stopu dodawane są pierwiastki niemetalowe, nadające stopom specjalne właściwości; nazywane są one dodatkami stopowymi lub modyfikującymi. Wśród stopów najważniejsze są te na bazie żelaza i aluminium.

Klasyfikacja stopów

Istnieje kilka sposobów klasyfikacji stopów:

• według metody wytwarzania (stopy odlewane i proszkowe);
• metodą otrzymywania produktu (stopy odlewnicze, kute i proszkowe);
• według składu (stopy jednorodne i niejednorodne);
• w zależności od rodzaju metalu - zasada (żelazna - zasada Fe, nieżelazna - zasada, metale nieżelazne i stopy metali rzadkich - baza pierwiastków promieniotwórczych);
• według liczby elementów (podwójne, potrójne itp.);
• według charakterystycznych właściwości (ogniotrwałe, niskotopliwe, o wysokiej wytrzymałości, żaroodporne, twarde, przeciwcierne, odporne na korozję itp.);
• według przeznaczenia (strukturalnego, instrumentalnego i specjalnego).

Właściwości stopów

Właściwości stopów zależą od ich struktury. Stopy charakteryzują się właściwościami niewrażliwymi na strukturę (określoną przez charakter i stężenie pierwiastków tworzących stopy) i wrażliwymi na strukturę (w zależności od właściwości podłoża). Strukturalnie niewrażliwe właściwości stopów obejmują gęstość, temperaturę topnienia i ciepło parowania. właściwości termiczne i sprężyste, współczynnik rozszerzalności cieplnej.

Wszystkie stopy wykazują właściwości charakterystyczne dla metali: metaliczny połysk, przewodność elektryczną i cieplną, plastyczność itp.

Ponadto wszystkie właściwości charakterystyczne dla stopów można podzielić na chemiczne (stosunek stopów do działania mediów aktywnych - wody, powietrza, kwasów itp.) i mechaniczne (stosunek stopów do działania sił zewnętrznych). Jeżeli właściwości chemiczne stopów określa się poprzez umieszczenie stopu w agresywnym środowisku, wówczas stosuje się specjalne badania w celu określenia właściwości mechanicznych. Zatem w celu określenia wytrzymałości, twardości, sprężystości, ciągliwości i innych właściwości mechanicznych, przeprowadza się badania wytrzymałości na rozciąganie, pełzanie, udarność itp.

Główne rodzaje stopów

Wśród wszelkiego rodzaju stopów szeroko stosowane są różne stale, żeliwo, stopy na bazie miedzi, ołowiu, aluminium, magnezu, a także stopy lekkie.

Stale i żeliwa są stopami żelaza i węgla, o zawartości węgla w stali do 2%, a w żeliwie 2-4%. Stale i żeliwa zawierają dodatki stopowe: stale – Cr, V, Ni i żeliwo – Si.

Istnieją różne rodzaje stali, na przykład stale konstrukcyjne, nierdzewne, narzędziowe, żaroodporne i kriogeniczne, które rozróżnia się ze względu na ich przeznaczenie. Ze względu na skład chemiczny dzielimy je na węglowe (nisko-, średnio- i wysokowęglowe) oraz stopowe (nisko-, średnio- i wysokostopowe). W zależności od budowy wyróżnia się stale austenityczne, ferrytyczne, martenzytyczne, perlityczne i bainityczne.

Stale znalazły zastosowanie w wielu sektorach gospodarki narodowej, takich jak budownictwo, przemysł chemiczny, petrochemiczny, ochrona środowiska, transport energetyczny i inne.

W zależności od formy zawartości węgla w żeliwie – cementycie lub graficie oraz ich ilości, wyróżnia się kilka rodzajów żeliwa: białe (jasny kolor przełamania ze względu na obecność węgla w postaci cementytu), szare (szary kolor pęknięcia wynika z obecności węgla w postaci grafitu), ciągliwy i żaroodporny. Żeliwo jest bardzo kruchym stopem.

Obszary zastosowań żeliwa są szerokie - z żeliwa wykonywane są dekoracje artystyczne (ogrodzenia, bramy), elementy szaf, sprzęt hydrauliczny, artykuły gospodarstwa domowego (patelnie), znajduje ono zastosowanie w przemyśle motoryzacyjnym.

Stopy na bazie miedzi nazywane są mosiądzami i zawierają od 5 do 45% cynku jako dodatki. Mosiądz zawierający od 5 do 20% cynku nazywany jest czerwonym (tompak), a mosiądz zawierający 20–36% cynku nazywany jest żółtym (mosiądz alfa).

Wśród stopów na bazie ołowiu wyróżnia się stopy dwuskładnikowe (stopy ołowiu z cyną lub antymonem) i stopy czteroskładnikowe (stopy ołowiu z kadmem, cyną i bizmutem, stopy ołowiu z cyną, antymonem i arsenem) oraz (typowe dla stopów dwu- stopy składowe) przy różnej zawartości tych samych składników otrzymuje się różne stopy. Tak więc do lutowania rur i przewodów elektrycznych używano stopu zawierającego 1/3 ołowiu i 2/3 cyny - trzeciorzędowy (zwykły lut), a wcześniej stosowano stop zawierający 10-15% ołowiu i 85-90% cyny - cyny. do odlewania sztućców.

Stopy dwuskładnikowe na bazie aluminium – Al-Si, Al-Mg, Al-Cu. Stopy te są łatwe w produkcji i obróbce. Posiadają przewodność elektryczną i cieplną, są niemagnetyczne, nieszkodliwe w kontakcie z żywnością i przeciwwybuchowe. Stopy na bazie aluminium stosowane są do produkcji lekkich tłoków, stosowane są w budowie wagonów, samochodów i samolotów, przemyśle spożywczym, jako materiały architektoniczne i wykończeniowe, przy produkcji kanałów kablowych technologicznych i domowych oraz przy układaniu rur wysokich. -linie energetyczne.

Przykłady rozwiązywania problemów

PRZYKŁAD 1

PRZYKŁAD 2

Ćwiczenia	Po wystawieniu mieszaniny Al i Fe o masie 11 g na działanie nadmiaru HCl wydzieliło się 8,96 litra gazu. Określ udziały masowe metali w mieszaninie.
Rozwiązanie	Oba metale reagują, powodując uwolnienie wodoru: 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2 Fe + 2HCl = FeCl2 + H2 Znajdźmy całkowitą liczbę moli uwolnionego wodoru: v(H2) =V(H2)/Vm v(H2) = 8,96/22,4 = 0,4 mol Niech ilość substancji Al będzie wynosić x mol, a Fe będzie y mol. Następnie na podstawie równań reakcji możemy napisać wyrażenie na całkowitą liczbę moli wodoru: 1,5x + y = 0,4 Wyraźmy masę metali w mieszaninie: Następnie masę mieszaniny wyrazimy równaniem: 27x + 56 lat = 11 Otrzymaliśmy układ równań: 1,5x + y = 0,4 27x + 56 lat = 11 Rozwiążmy to: (56-18)y = 11 – 7,2 v(Fe) = 0,1 mola x = 0,2 mola v(Al) = 0,2 mola Zatem masa metali w mieszaninie wynosi: m(Al) = 27×0,2 = 5,4 g m(Fe) = 56×0,1 = 5,6 g Znajdźmy ułamki masowe metali w mieszaninie: ώ = m(Me)/m suma × 100% ώ(Fe) = 5,6/11 × 100% = 50,91% ώ(Al) = 100 – 50,91 = 49,09%
Odpowiedź	Udziały masowe metali w mieszaninie: 50,91%, 49,09%