Pojęcie stopów, ich klasyfikacja i właściwości. Aby wyeliminować tak duże straty w inżynierii mechanicznej, części są pokrywane lakierami, farbami, metalami odpornymi chemicznie i warstewkami tlenków.

Stan metaliczny wyjaśnia struktura elektronowa. Pierwiastki metalowe, wchodząc w reakcję chemiczną z pierwiastkami niebędącymi metalami, oddają im swoje zewnętrzne, tzw. elektrony walencyjne. Wynika to z faktu, że w metalach zewnętrzne elektrony są luźno związane z jądrem; dodatkowo elektronów na powłokach zewnętrznych jest niewiele (tylko 1-2), podczas gdy niemetale mają dużo elektronów (5-8).

Wszystkie pierwiastki znajdujące się na lewo od galindu i talu to metale, a na prawo od arsenu, antymonu i bizmutu to niemetale.

W technice przez niemetal rozumie się substancje, które mają charakterystyczny „metaliczny połysk” i plastyczność.

Ponadto wszystkie metale mają wysoką przewodność elektryczną i cieplną.

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

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

Klasyfikacja metali

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

Ta klasyfikacja została opracowana przez rosyjskiego naukowca Gulyaeva A.P. i może nie pokrywać się z ogólnie przyjętymi.

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

Metale żelazne najczęściej mają ciemnoszary kolor, dużą gęstość (z wyjątkiem metali ziem alkalicznych), wysoką temperaturę topnienia, stosunkowo wysoką twardość. Najbardziej typowym metalem z tej grupy jest żelazo.

Metale nieżelazne najczęściej mają charakterystyczny kolor: czerwony, żółty i biały. Mają wysoką plastyczność, niską twardość, stosunkowo niską temperaturę topnienia. Najbardziej typowym pierwiastkiem z tej grupy jest miedź.

Z kolei metale żelazne można podzielić w następujący sposób:

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

2. Metale ogniotrwałe, którego temperatura topnienia jest wyższa niż żelaza (tj. powyżej 1539C). Jest 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 energetyki 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. .., zjednoczonych pod nazwą lantanowców. Metale te mają bardzo podobne właściwości chemiczne, ale raczej różne właściwości fizyczne (typowe itp.). Stosowane są jako dodatki do stopów innych pierwiastków. W warunkach naturalnych występują razem i trudno je rozdzielić na osobne elementy. Zwykle stosuje się stop mieszany - 40-45% Ce (cer) i 40-45% wszystkich innych REM.

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 (fran), 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. Posiadają wysoką odporność na korozję.

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

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

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

Najszerzej stosowane w technice są stopy żelaza z węglem: stal (0,025-2,14% C), żeliwo (2,14-6,76% C); Przyczyną powszechnego stosowania stopów Fe-C jest kilka przyczyn: niski koszt, najlepsze właściwości mechaniczne, możliwość masowej produkcji oraz duże rozpowszechnienie rud Fe w przyrodzie.

Ponad 90% produkowanych metali to stal.

Produkcja metali za rok 1980:

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

Mangan - > 10 000 tys. ton

Aluminium - 17 000 tysięcy ton

Miedź - 9400 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 decydującym o możliwości i celowości jego zastosowania. Tabela pokazuje względny koszt różnych metali (koszt żelaza, a dokładniej prostej stali węglowej, jest traktowany jako jednostka).

metale szlachetne:

Au, Ag, Pt i ich stopy.

Swoją nazwę zawdzięczają wysokiej odporności na korozję. Te metale są plastyczne. Mają wysoki koszt.

Stosowany w jubilerstwie i stomatologii. Czyste złoto nie jest używane ze względu na jego miękkość. Aby zwiększyć twardość, złoto jest stapiane (dodawane są inne pierwiastki). Powszechnie stosowane stopy trójskładnikowe: Au - Ag - Cu.

Najczęściej spotykane są stopy o próbach 375, 583, 750 i 916 - oznacza to, że w tych stopach na 1000 g stopu przypada 375, 583, 750 i 916 g złota, a reszta to miedź, srebro, stosunek z których mogą być różne.

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

Największą twardość (a więc odporność na zużycie) mają stopy próbki 583, o stosunku Cu i Ag około 1:1.

Stopy tych próbek mają kolor złota.

Indyjski Bulat

Pod koniec IV wieku pne wojska Aleksandra Wielkiego po raz pierwszy zetknęły się z niezwykłą indyjską stalą podczas kampanii przez Mezopotamię (Irak) i Afganistan do Indii.

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

Parametry miecza:

długość - 80-100 cm

szerokość na celowniku - 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 obcinają paznokcie, a jednocześnie z łatwością wyginają się w łuk. Łatwe cięcie gazowych chusteczek do nosa.

Przy ocenie jakości broni adamaszkowej ważną rolę odgrywał rysunek na głowni. We wzorze liczył się kształt, rozmiar i kolor metalu bazowego (tła).

Kształt wzoru dzieli się na pasiasty, dżetowy, falisty, siatkowy i zakrzywiony. Najbardziej ceniona wygięta stal damasceńska.

Ostrze adamaszku zostało również przetestowane pod kątem elastyczności: zostało umieszczone na głowie, po czym oba końce zostały pociągnięte do uszu i puszczone. Po tym nie zaobserwowano trwałej deformacji.

Prawdziwy bułat powstał metodą kucia ze staliwa z naturalnymi wzorami.

Stal spawalnicza (fałszywa)- uzyskiwany przez kucie kawałków drutu skręconych w linę o różnej zawartości węgla, a co za tym idzie różnej twardości. Po wytrawieniu pojawił się wzór.

Wykuwali też stal damasceńską z arkuszy blachy stalowej – do 320 warstw: lub: rozrzuconych na różnych poziomach uzyskują inny wzór.

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

bułat bałtycki:

Otwarty przez prof. Ivanov GP i Admiral Makarov S.O. znalazł nowe zastosowanie: podczas testowania płyt pancernych

Płyta z łatwością przedostała się z miękkiej strony o niskiej zawartości węgla, a następnie wynaleziono pocisk przeciwpancerny z miękką końcówką:

Dlatego z tego powodu dawni mistrzowie kowali przyszywali miękki pasek na bardzo twardym ostrzu do przebicia stalowej blachy.

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 wytrzymać temperaturę, szybkość kucia, kolejność łączenia taśm, usuwanie tlenków, nakładanie topników.

bułat japoński

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 jednocześnie wzrost jej ciągliwości i twardości. Wszystkie inne elementy, zwiększając wytrzymałość i twardość, zwiększają kruchość.

Produkcja: wytopione żelazo (z Mo) kuto na pręty i utwardzano przez 8-10 lat w ziemi. W procesie korozji cząstki wzbogacone szkodliwymi zanieczyszczeniami zostały wyżarte z metalu, wypadając. Półfabrykaty wyglądały jak ser z dziurami. Następnie pręty były wielokrotnie nawęglane i kute. Liczba najcieńszych warstw sięgała kilkudziesięciu tysięcy.

Materiały stalowe, 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 budowlana – „corten” – ma szlachetny kolor dzięki tlenkom powierzchniowym. Ale ta stal ma zwiększoną kruchość, zwłaszcza w niskich temperaturach).

Korozja jest najgroźniejszym wrogiem konstrukcji stalowych. Według naukowców do tej pory człowiek wytopił co najmniej 20 miliardów ton żelaza i stali, 14 miliardów ton tego metalu zostało „zjedzonych” przez rdzę i rozproszonych w biosferze…

Wieża Eiffla - 1889 - przewidywano, że będzie stać nie dłużej niż 25 lat (Eiffel uważał za wytrzymałość 40 lat). Wieża stoi w Paryżu od ponad 100 lat, ale to tylko dlatego, że jest nieustannie pokryta grubymi warstwami farby. Do pomalowania wieży potrzeba 52 ton farby. Jego koszt już dawno przekroczył koszt samego budynku.

Istnieje wiele przykładów konstrukcji stalowych i żelaznych, które nie korodują z czasem: belki w kościele Katav-Ivanovsk, poręcz schodów rzeki Fontanka w Leningradzie, żelazna kolumna w Delhi (1500 lat). Korozji przeciwdziałają tlenki powierzchniowe oraz wysoka zawartość Cu i P, a także naturalny stop.

Metale nieżelazne obejmują wszystkie metale, z wyjątkiem żelaza i opartych na nim stopów - stali i żeliwa, które nazywane są żelaznymi. Stopy oparte na metalach nieżelaznych są stosowane głównie jako materiały konstrukcyjne o specjalnych właściwościach: odpornych na korozję, nośnych (mających niski współczynnik tarcia), żaroodpornych i żaroodpornych itp.

Nie ma jednego systemu znakowania metali nieżelaznych i opartych na nich stopów. We wszystkich przypadkach przyjęto system alfanumeryczny. Litery wskazują, że stopy należą do określonej grupy, a liczby w różnych grupach materiałów mają różne znaczenie. W jednym przypadku wskazują stopień czystości metalu (dla metali czystych), w drugim liczbę pierwiastków stopowych, aw trzecim numer stopu, który według stanu. norma musi być zgodna z określonym składem lub właściwościami.
Miedź i jej stopy
Miedź techniczna oznaczona jest literą M, po której znajdują się cyfry związane z ilością zanieczyszczeń (pokazują stopień czystości materiału). Miedź klasy M3 zawiera więcej zanieczyszczeń niż M000. Litery na końcu marki oznaczają: k - katodowy, b - beztlenowy, p - odtleniony. Wysoka przewodność elektryczna miedzi determinuje jej dominujące zastosowanie w elektrotechnice jako materiału przewodzącego. Miedź jest dobrze zdeformowana, dobrze spawana i lutowana. Jego wadą jest słaba skrawalność.
Głównymi stopami na bazie miedzi są mosiądz i brąz. W stopach na bazie miedzi przyjmuje się system alfanumeryczny charakteryzujący 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 - H; Tytan -T; Fosfor - F; Chrom -X; beryl - B; żelazo - F; Magnez - Mg; Cyna - O; Ołów - C; Cynk - C.
Procedura znakowania mosiądzu odlewanego i kutego jest inna.
Mosiądz jest stopem miedzi i cynku (Zn od 5 do 45%). Mosiądz o zawartości cynku od 5 do 20% nazywany jest czerwonym (tompac), o zawartości 20-36% Zn – żółtym. W praktyce rzadko stosuje się mosiądze, w których stężenie cynku przekracza 45%. Zwykle mosiądz dzieli się na:
- dwuskładnikowe mosiężne lub proste, składające się wyłącznie z miedzi, cynku iw niewielkich ilościach zanieczyszczeń;
- mosiądz wieloskładnikowy lub specjalny - oprócz miedzi i cynku występują dodatkowe pierwiastki stopowe.
Mosiądz odkształcalny jest oznaczony zgodnie z GOST 15527-70.
Marka mosiądzu prostego składa się z litery „L”, oznaczającej rodzaj stopu – mosiądzu, oraz dwucyfrowej liczby charakteryzującej średnią zawartość miedzi. Na przykład gatunek L80 to mosiądz zawierający 80% Cu i 20% Zn. Wszystkie dwuskładnikowe mosiądze dobrze pracują z ciśnieniem. Dostarczane są w postaci rur i rurek o różnych kształtach przekrojów, blach, taśm, taśm, drutów i prętów o różnych profilach. Produkty mosiężne o dużym naprężeniu wewnętrznym (na przykład ciężko obrobione) są podatne na pękanie. Podczas długotrwałego przechowywania na powietrzu tworzą się na nich podłużne i poprzeczne pęknięcia. Aby tego uniknąć, przed długotrwałym przechowywaniem należy usunąć naprężenia wewnętrzne poprzez wyżarzanie niskotemperaturowe w temperaturze 200-300 C.
W mosiądzach wieloskładnikowych po literze L zapisuje się szereg liter wskazujących, które pierwiastki stopowe, oprócz cynku, są zawarte w tym mosiądzu. Następnie przez łączniki następują cyfry, z których pierwsza charakteryzuje średnią zawartość miedzi w procentach, a kolejne charakteryzują każdy z pierwiastków stopowych w takiej samej kolejności, jak w części literowej marki. Kolejność liter i cyfr jest ustalana zgodnie z zawartością odpowiedniego elementu: najpierw pojawia się element, którego jest więcej, a następnie malejąco. Zawartość cynku określa się różnicą od 100%.
Mosiądz jest używany głównie jako odkształcalny materiał odporny na korozję. Wykonuje się z nich blachy, rury, pręty, listwy oraz niektóre części: nakrętki, śruby, tuleje itp.
Odlewy mosiężne są oznaczone zgodnie z GOST 1711-30. Na początku znaku piszą również literę L (mosiądz), po której dopisują literę C, co oznacza cynk, oraz liczbę wskazującą jego zawartość w procentach. W mosiądzu stopowym dodatkowo zapisuje się litery odpowiadające wprowadzonym pierwiastkom stopowym, a następujące po nich liczby wskazują procentową zawartość tych pierwiastków. Reszta, której brakuje do 100%, odpowiada zawartości miedzi. Mosiądz odlewany jest używany do produkcji okuć i części dla przemysłu stoczniowego, tulei, tulei i łożysk.
Brązy (stopy miedzi z różnymi pierwiastkami, gdzie cynk nie jest głównym). Podobnie jak mosiądz dzielą się na odlewnicze i kute. Oznaczenie wszystkich brązów zaczyna się od liter Br, co w skrócie oznacza brąz.
W brązach odlewniczych po Br pisze się litery, po których następują cyfry, które symbolicznie oznaczają pierwiastki wprowadzone do stopu (zgodnie z Tabelą 1), a kolejne liczby wskazują procentową zawartość tych pierwiastków. Reszta (do 100%) to miedź. Czasami w niektórych markach brązów odlewniczych na końcu pisana jest litera „L”, co oznacza odlewnictwo.
Większość brązów ma dobre właściwości odlewnicze. Stosowane są do odlewów o różnych kształtach. Najczęściej stosuje się je jako materiał odporny na korozję i tarcie: okucia, felgi, tuleje, koła zębate, gniazda zaworów, ślimacznice itp. Wszystkie stopy na bazie miedzi mają wysoką odporność na zimno.
Aluminium i stopy na jego bazie
Aluminium jest produkowane w postaci wlewków, wlewków, walcówki itp. (aluminium pierwotne) zgodnie z GOST 11069-74 oraz w postaci odkształcalnego półproduktu (blachy, profile, pręty itp.) zgodnie z GOST 4784-74. W zależności od stopnia zanieczyszczenia aluminium dzieli się na aluminium o specjalnej czystości, wysokiej czystości i czystości technicznej. Aluminium pierwotne zgodnie z GOST 11069-74 jest oznaczone literą A i liczbą, za pomocą której można określić zawartość zanieczyszczeń w aluminium. Aluminium jest dobrze zdeformowane, ale źle przetworzone przez cięcie. Można zwinąć w folię.

Stopy na bazie aluminium dzielą się na odlewane i kute.
Stopy odlewnicze na bazie aluminium są oznaczone zgodnie z GOST 1583-93. Marka odzwierciedla główny skład stopu. Większość gatunków stopów odlewniczych zaczyna się od litery A, która oznacza stop aluminium. Następnie zapisywane są litery i cyfry, odzwierciedlające skład stopu. W niektórych przypadkach stopy aluminium są oznaczane literami AL (co oznacza odlewany stop aluminium) oraz liczbą oznaczającą numer stopu. Litera B na początku gatunku wskazuje, że stop ma wysoką wytrzymałość.
Zastosowanie aluminium i opartych na nim stopów jest bardzo różnorodne. Aluminium techniczne jest stosowane głównie w elektrotechnice jako przewodnik prądu elektrycznego, jako substytut miedzi. Stopy odlewnicze na bazie aluminium są szeroko stosowane w przemyśle chłodniczym i spożywczym do produkcji części o skomplikowanych kształtach (różnymi metodami odlewania), które wymagają zwiększonej odporności na korozję w połączeniu z niską gęstością, na przykład niektóre tłoki sprężarek, dźwignie i inne części .
Stopy do obróbki plastycznej na bazie aluminium są również szeroko stosowane w technologii spożywczej i chłodniczej do produkcji różnych części poprzez obróbkę ciśnieniową, które mają również zwiększone wymagania dotyczące 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 są oznaczane zgodnie z GOST 19807-74 zgodnie z systemem alfanumerycznym. Jednak na etykiecie nie ma wzoru. Jedyną cechą jest obecność litery T we wszystkich markach, co wskazuje na przynależność do tytanu. Liczby w gatunku wskazują numer warunkowy stopu.
Tytan techniczny jest oznaczony: VT1-00; VT1-0. Wszystkie inne gatunki odnoszą się do stopów na bazie tytanu (VT16, AT4, OT4, PT21 itp.). Główną zaletą tytanu i jego stopów jest dobre połączenie właściwości: stosunkowo małej gęstości, dużej wytrzymałości mechanicznej oraz bardzo dużej odporności na korozję (w wielu agresywnych środowiskach). Główną wadą jest wysoki koszt i rzadkość. Te wady utrudniają ich zastosowanie w inżynierii spożywczej i chłodniczej.

Stopy tytanu są stosowane w rakietach, lotnictwie, inżynierii chemicznej, przemyśle stoczniowym i inżynierii transportowej. Można je stosować w podwyższonych temperaturach do 500-550 stopni. Wyroby ze stopów tytanu wykonuje się metodą obróbki ciśnieniowej, ale można je również wykonać metodą odlewania. Skład stopów odlewniczych zwykle odpowiada składowi stopów do przeróbki plastycznej. Na końcu marki odlewanego stopu znajduje się litera L.
Magnez i stopy na jego bazie
Ze względu na niezadowalające właściwości magnez techniczny nie jest stosowany jako materiał konstrukcyjny. Stopy na bazie magnezu zgodnie ze stanem. Norma dzieli się na odlewną i odkształcalną.
Odlewane stopy magnezu zgodnie z GOST 2856-79 są oznaczone literami ML i liczbą wskazującą numer warunkowy stopu. Czasami po numerze pisane są małe litery: pch - wysoka czystość; to jest cel ogólny. Kute stopy magnezu są oznaczone zgodnie z GOST 14957-76 literami MA i liczbą wskazującą numer warunkowy stopu. Czasami po numerze mogą występować małe litery pch, co oznacza wysoką czystość.

Stopy na bazie magnezu, podobnie jak stopy na bazie aluminium, charakteryzują się dobrą kombinacją właściwości: niską gęstością, podwyższoną odpornością na korozję, stosunkowo wysoką wytrzymałością (szczególnie specyficzną) z dobrymi właściwościami technologicznymi. Dlatego ze stopów magnezu, które wymagają zwiększonej odporności na korozję, wykonywane są zarówno proste, jak i skomplikowane części: szyje, 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 technice spożywczej i chłodniczej. Cyna jest stosowana w przemyśle spożywczym jako powłoka do pakowania żywności (np. do cynowania puszek). Cyna jest oznaczona zgodnie z GOST 860-75. Istnieją stopnie O1pch; O1; O2; O3; O4. Litera O oznacza cynę, a cyfry - liczbę warunkową. Wraz ze wzrostem liczby wzrasta ilość zanieczyszczeń. Litery pch na końcu marki oznaczają - wysoką czystość. W przemyśle spożywczym cyna jest najczęściej używana do cynowania arkuszy konserwowych klas O1 i O2.
Stopy na bazie cyny i ołowiu, w zależności od przeznaczenia, dzielą się na dwie duże grupy: babbity i luty.
Babbity 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, co oznacza babbit, oraz liczbą, która pokazuje zawartość cyny w procentach. Czasami oprócz litery B może istnieć inna litera wskazująca specjalne dodatki. Na przykład litera H oznacza dodatek niklu (babbit niklowy), litera C oznacza babbit ołowiu itp. Należy pamiętać, że niemożliwe jest określenie jego pełnego składu chemicznego na podstawie marki babbit. W niektórych przypadkach zawartość cyny nie jest nawet wskazana, na przykład w gatunku BN, chociaż zawiera ona około 10%. Istnieją również babbity bez cyny (na przykład ołów-wapń), 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 są podzielone na grupy według wielu kryteriów: zgodnie z metodą topienia, zgodnie z temperaturą topnienia, zgodnie z głównym składnikiem itp. Zgodnie z temperaturą topnienia są one podzielone na 5 grup :

1. szczególnie topliwe (temperatura topnienia tmelt ≤ 145 °C);

2. niskotopliwe (temperatura topnienia tmelt > 145 °С ≤ 450 °С);

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

4. wysokotopliwe (temperatura topnienia tmelt > 1100 °С ≤ 1850 °С);

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

Pierwsze dwie grupy służą do lutowania niskotemperaturowego (miękkiego), pozostałe do lutowania wysokotemperaturowego (twardego). Ze względu na główny składnik 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 metalowe nazywane są metalami. Należą do nich proste metale i złożone metale - stopy.

Proste metale składają się z jednego pierwiastka podstawowego i niewielkiej ilości zanieczyszczeń innymi pierwiastkami. Na przykład, handlowo czysta miedź zawiera od 0,1 do 1% zanieczyszczeń ołowiu, bizmutu, antymonu, żelaza i innych pierwiastków.

Stopy- są to metale złożone, stanowiące połączenie prostego metalu (bazy stopowej) 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 dominującego w stopie głównego składnika, w celu uzyskania wymaganych właściwości wprowadza się do składu stopu również składniki stopowe. Tak więc, aby poprawić właściwości mechaniczne i odporność na korozję mosiądzu, aluminium, krzemu, żelaza, manganu, cyny, ołowiu i innych składników stopowych dodaje się do niego.

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

Większość stopów otrzymuje się przez stapianie składników w stanie ciekłym. Inne sposoby otrzymywania stopów: spiekanie, elektroliza, sublimacja. W tym przypadku substancje nazywane są pseudostopami.

Zdolność metali do wzajemnego rozpuszczania się stwarza dobre warunki do otrzymywania dużej liczby stopów o szerokiej gamie kombinacji użytecznych właściwości, których nie mają proste metale.

Stopy przewyższają proste metale pod względem wytrzymałości, twardości, skrawalności itp. Dlatego są stosowane w technice znacznie szerzej niż proste metale. Na przykład żelazo jest miękkim metalem, prawie nigdy nie używanym w czystej postaci. Jednak najczęściej stosowane w technice są stopy żelazowo-węglowe - stale i żeliwa.

Na obecnym etapie rozwoju technologii, wraz ze wzrostem liczby stopów i złożonością ich składu, ogromne znaczenie mają metale o szczególnej czystości. Zawartość głównego składnika w takich metalach waha się od 99,999 do 99,999999999%
i więcej. Metale o wysokiej czystości są potrzebne w nauce o rakietach, jądrowej, elektronice i innych nowych gałęziach techniki.

W zależności od charakteru interakcji składników wyróżnia się stopy:

1) mieszanki mechaniczne;

2) związki chemiczne;

3) stałe rozwiązania.

1) mieszanka mechaniczna dwa składniki powstają, gdy w stanie stałym nie rozpuszczają się w sobie i nie wchodzą w interakcje chemiczne. Stopy - mieszaniny mechaniczne (na przykład ołów - antymon, cyna - cynk) mają niejednorodną strukturę 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 wielkości właściwości obu składników.

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

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

Stopy - najczęściej spotykane są rozwiązania stałe. Ich właściwości różnią się od właściwości składników składowych. Na przykład twardość i opór elektryczny roztworów stałych są znacznie wyższe niż czystych składników. Ze względu na dużą plastyczność dobrze nadają się do kucia i innych rodzajów obróbki ciśnieniowej. Właściwości odlewnicze i obrabialność roztworów stałych są niskie.

3) Związki chemiczne, podobnie jak roztwory stałe, są stopami jednorodnymi. Kiedy się zestalą, powstaje zupełnie nowa sieć krystaliczna, która różni się od sieci składników tworzących stop. Dlatego właściwości związku chemicznego są niezależne i nie zależą od właściwości składników. Związki chemiczne powstają przy ściśle określonym stosunku ilościowym składników stopowych. Skład stopowy związku chemicznego wyraża się wzorem chemicznym. Stopy te mają zwykle wysoką rezystancję elektryczną, wysoką twardość i niską ciągliwość. Tak więc związek chemiczny żelaza z węglem - cementytem (Fe 3 C) jest 10 razy twardszy niż czyste żelazo.

Wyślij swoją dobrą pracę w bazie wiedzy jest prosta. Skorzystaj z poniższego formularza

Studenci, doktoranci, młodzi naukowcy, którzy korzystają z bazy wiedzy w swoich studiach i pracy, będą Wam bardzo wdzięczni.

Wysłany dnia http://www.allbest.ru/

Wysłany dnia http://www.allbest.ru/

Miejska placówka oświatowa szkoła średnia Gorodishchenskaya nr 2

Esej z chemii na ten temat

Praca skończona

uczeń gimnazjum nr 2

Jabłoczkina Jekaterina

Rozliczenie 2011

• Wstęp
• Stop
• Klasyfikacja stopów
• Właściwości stopu
• Właściwości fizyczne stopów
• Odbiór stopów
• ELEMENTY CHEMICZNE mi
• Stopy złota
• Wniosek
• Używana literatura i strony internetowe
• Wstęp
• Starożytni rzemieślnicy metalowi nie pozostawili opisów metod obróbki i składu stopów używanych do wyrobu różnych przedmiotów. Taka literatura pojawia się dopiero w średniowieczu, ale w niej nazwy stopów i terminologia nie zawsze są czytelne, więc źródłem informacji są wyłącznie same rzeczy. Istnieje wiele prac poświęconych wynikom badań obiektów starożytnych. Z nich dowiadujemy się, że archeolodzy przypisują pierwsze pojawienie się wyrobów miedzianych na 7 tysiąclecie pne. Były to przedmioty kute z rodzimej miedzi. Następnie pojawia się miedź metalurgiczna i stopy miedzi z innymi metalami. Przez kilka tysiącleci wytwarzano różne przedmioty głównie z miedzi i jej stopów: narzędzia, broń, biżuterię i lustra, naczynia, monety. Kompozycje starożytnych stopów są bardzo różnorodne, w literaturze są warunkowo nazywane 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 dostały się do metalu wraz z rudą. Skład stopu dobrano bardzo racjonalnie, w zależności od przeznaczenia użytkowego przedmiotu oraz zastosowanej techniki wytwarzania. Tak więc do odlewania produktów artystycznych wybrano przepis na potrójny stop miedzi, cyny i ołowiu, który był używany w starożytnej Grecji, w Cesarstwie Rzymskim, na Bliskim i Środkowym Wschodzie, w Indiach; w Chinach brąz był jednym z najpowszechniejszych stopów. Na przedmiotach odlewanych z takiego brązu tworzy się z czasem piękna patyna, która w niektórych przypadkach zachowała 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 stopy to wszelkie jednorodne układy otrzymane przez stapianie 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 tym, że wiele ich właściwości (wytrzymałość, twardość, opór elektryczny) jest znacznie wyższych niż właściwości ich czystych metali.

Nazewnictwo stopów opiera się na nazwie pierwiastka zawartego w nich w największej ilości (pierwiastek główny, baza), na przykład: stop żelaza, stop aluminium. Pierwiastki wprowadzane do stopu w celu poprawy jego właściwości nazywane są pierwiastkami stopowymi, a sam proces nazywa się stopowaniem.

Stopowanie to proces wprowadzania do wytopu dodatkowych pierwiastków poprawiających właściwości mechaniczne, fizyczne i chemiczne materiału bazowego. Stopowanie to ogólne pojęcie szeregu zabiegów technologicznych przeprowadzanych na różnych etapach otrzymywania materiału metalicznego w celu poprawy jakości wyrobów hutniczych.

Klasyfikacja stopów

Zgodnie z charakterem metalu nieszlachetnego istnieją stopy żelaza (podstawa to żelazo (Fe), stopy metali nieżelaznych (podstawa to metale nieżelazne), stopy metali rzadkich, stopy metali radioaktywnych.

b W zależności od liczby składników stopy dzielą się na podwójne, potrójne itp .;

b w strukturze - na jednorodne (jednorodne) i niejednorodne (mieszaniny), składające się z kilku;

b według charakterystycznych właściwości - na ogniotrwałe, niskotopliwe, o wysokiej wytrzymałości, żaroodporne, twarde, przeciwcierne, odporne na korozję;

l stopy o specjalnych właściwościach i inne.

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

Właściwości stopu

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

Istnieją trzy rodzaje stopów w metaloznawstwie:

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

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

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

Właściwości fizyczne stopów

Własności mechaniczne metali i stopów

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

Właściwości fizyczne metali i stopów

Właściwości fizyczne metali i stopów są określone przez ciężar właściwy, tj 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. Korozja (utlenianie metali) jest typowym przykładem chemicznego działania ośrodka.

Zniszczenie metali przez korozję powoduje ogromne szkody dla przemysłu, co wyraża się w rocznych stratach milionów ton metalu.

Aby wyeliminować tak duże straty w inżynierii mechanicznej, części są pokrywane lakierami, farbami, metalami odpornymi chemicznie i warstewkami tlenków.

W niektórych przypadkach stosuje się różne stopy o wysokiej odporności chemicznej, na przykład żeliwo nierdzewne, stale nierdzewne oraz szereg stopów odpornych chemicznie na bazie miedzi i niklu. Tytan zaczyna być szeroko stosowany.

Właściwości technologiczne metali

Właściwości technologiczne metali i stopów charakteryzują się ich umiejętność poddawania się różnym metodom obróbki na gorąco i na zimno (łatwe topienie i wypełnianie formy, kucie, spawanie, obróbka narzędziami skrawającymi itp.). Pod tym względem dzielą się 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. Skurcz odnosi się do zmniejszenia objętości i wymiarów metalu odlewniczego podczas krzepnięcia i późniejszego chłodzenia. Segregacja to proces powstawania niejednorodności składu chemicznego stopu w różnych częściach odlewu podczas jego krzepnięcia.

Plastyczność metalu

Plastyczność metalu - zdolność do odkształcania się przy najniższym oporze oporu i przybrać niezbędną formę pod wpływem sił zewnętrznych bez naruszania 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 plastyczność na zimno. Brąz charakteryzuje się niską ciągliwością. Żeliwa praktycznie nie mają ciągliwości.

Spawalność metalu

Spawalność metalu - umiejętność tworzenia mocnych połączeń części metalowych metodami spawalniczymi. Stal miękka jest dobrze spawana, żeliwo, stopy miedzi i aluminium są znacznie gorsze.

Odbiór stopów

Rozważ proces otrzymywania stopów na przykładzie żeliwa i stali.

Produkcja żelaza i stali. Proces technologiczny otrzymywania metali żelaznych obejmuje wytapianie żeliwa z rud żelaza, a następnie jego przetwarzanie na stal.

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

Rudy żelaza przed wytopem poddaje się zwykle wstępnemu przygotowaniu: kruszeniu, wzbogacaniu i aglomeracji. Rozdrobniona ruda jest często wzbogacana przez separację magnetyczną. Umyć wodą, aby usunąć cząsteczki piasku i gliny. Rudy drobne i pyliste aglomeruje się metodą aglomeracji - spiekania na rusztach spiekarek lub peletyzacji w granulatorze, a następnie suszenia i prażenia. Głównym paliwem w wytapianiu żeliwa jest koks, który jest źródłem ciepła i bierze bezpośredni udział w redukcji i nawęglaniu żelaza. Topniki (wapień, dolomit lub piaskowiec) służą do obniżenia temperatury topnienia skały płonnej i związania jej z popiołem opałowym w żużel.

Wielki piec to pionowy szyb o wysokości do 35 m lub większej, ze ścianami wykonanymi z cegły ogniotrwałej zamkniętymi w stalowej obudowie. Przygotowane surowce są ładowane do pieca warstwami od góry. W wyniku spalania koksu pod wpływem tlenu z powietrza wtryskiwanego do dolnej części pieca powstaje tlenek węgla, który redukuje żelazo z rudy i może z nią oddziaływać tworząc węglik Fe3C - cementyt.

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

Stopione w temperaturze 1380-1420 ° C żeliwo i żużel są uwalniane przez otwory spustowe. Żeliwo wlewa się do form, a żużel poddaje się recyklingowi. W wielkich piecach wytapiana jest surówka, która jest wykorzystywana do przerobu na stal, żeliwo odlewnicze, wykorzystywane do produkcji różnorodnych wyrobów żeliwnych oraz żeliwa specjalne (żelazokrzem, żelazomangan), stosowane w produkcji stali jako odtleniacze lub dodatki stopowe.

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

Metodą martenowską stal otrzymuje się w piecach martenowskich, w przestrzeni topienia której spalany jest gaz lub olej opałowy oraz w specjalnych komorach - regeneratorach, w wyniku nagromadzenia się ciepło produktów spalania spalin. Opłata obejmuje surówkę i złom - złom lub surówkę płynną, złom i rudę żelaza. Proces otrzymywania stali polega na stopieniu wsadu, w którym powstaje duża ilość tlenku żelazawego, utlenieniu węgla i innych zanieczyszczeń tlenkiem żelazawym oraz odtlenianiu - redukcji żelaza z tlenku z dodatkiem żelazokrzemu, żelazomanganu lub aluminium.

Pierwiastki chemiczne

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

Stal. Stopy żelaza z węglem zawierającym do 2% tego węgla nazywane są stalami. Stale stopowe zawierają również inne pierwiastki - chrom, wanad, nikiel. Stale są produkowane znacznie częściej niż jakiekolwiek inne metale i stopy i trudno byłoby wymienić wszystkie możliwe zastosowania. Stal miękka (poniżej 0,25% węgla) jest zużywana w dużych ilościach jako materiał konstrukcyjny, podczas gdy stal o wyższej zawartości węgla (powyżej 0,55%) jest używana do wytwarzania narzędzi skrawających o niskiej prędkości, takich jak żyletki i wiertła. Stale stopowe są stosowane we wszelkiego rodzaju budowie maszyn oraz przy produkcji narzędzi szybkotnących.

Żeliwo. Żeliwo to stop żelaza zawierający 2-4% węgla. Krzem jest również ważnym składnikiem żeliwa. Z żeliwa można odlewać szeroką gamę bardzo przydatnych produktów, takich jak pokrywy włazów, łączniki rur, bloki silników. W prawidłowo wykonanych odlewach uzyskuje się dobre właściwości mechaniczne materiału.

Stopy na bazie miedzi. Zasadniczo jest to mosiądz, tj. stopy miedzi zawierające od 5 do 45% cynku. Mosiądz o zawartości cynku od 5 do 20% nazywany jest czerwonym (tompac), a o zawartości 20-36% Zn – żółtym (mosiądz alfa). Mosiądz jest używany do produkcji różnych małych części, gdzie wymagana jest dobra skrawalność i formowalność. 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 śladowych ilości fosforu) ma wysoką wytrzymałość i jest używany do produkcji sprężyn i membran.

stopy ołowiu. Zwykły lut ( tretnik ) to stop składający się z około jednej części ołowiu na dwie części cyny. Jest szeroko stosowany do łączenia (lutowania) rurociągów i przewodów elektrycznych. Powłoki kabli telefonicznych i płyty bateryjne wykonane są ze stopów antymonu i ołowiu. Cyna, z której wcześniej odlewano sztućce (widelce, noże, talerze), zawiera 85-90% cyny (reszta to ołów). Stopy łożyskowe na bazie ołowiu, zwane babbitami, zwykle zawierają cynę, antymon i arsen.

stopy lekkie. Współczesny przemysł potrzebuje stopów lekkich o wysokiej wytrzymałości i 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 agresywnych środowiskach.

stopy aluminium. Należą do nich stopy odlewnicze (Al - Si), stopy odlewnicze (Al - Mg) oraz stopy samoutwardzalne o wysokiej wytrzymałości (Al - Cu). Stopy aluminium są ekonomiczne, łatwo dostępne, wytrzymałe w niskich temperaturach i łatwe w obróbce (łatwo je kuć, tłoczyć, nadają się do głębokiego ciągnienia, ciągnienia, odlewania, dobrze spawają się i obrabiają na obrabiarkach). Niestety, właściwości mechaniczne wszystkich stopów aluminium zaczynają zauważalnie pogarszać się w temperaturach powyżej około 175 ° C. Jednak ze względu na tworzenie się ochronnej warstwy tlenku, wykazują one dobrą odporność na korozję w większości typowych środowisk korozyjnych. Stopy te dobrze przewodzą prąd i ciepło, są wysoce odblaskowe, niemagnetyczne, nieszkodliwe w kontakcie z żywnością (ponieważ produkty korozji są bezbarwne, bez smaku i nietoksyczne), przeciwwybuchowe (ponieważ nie wytwarzają iskier) oraz pochłaniają wstrząsy ładuje się dobrze. Dzięki takiemu połączeniu właściwości stopy aluminium są dobrym materiałem na lekkie tłoki, znajdują zastosowanie w budowie samochodów, samochodów i samolotów, w przemyśle spożywczym, jako materiały architektoniczne i wykończeniowe, w produkcji reflektorów oświetleniowych, kanałów technologicznych i domowych , podczas układania linii wysokiego napięcia. Zanieczyszczenie żelazem, którego trudno się pozbyć, zwiększa wytrzymałość aluminium w wysokich temperaturach, ale zmniejsza odporność na korozję i ciągliwość w temperaturze pokojowej. Kobalt, chrom i mangan osłabiają kruchość żelaza i zwiększają odporność na korozję. Po dodaniu litu do aluminium zwiększa się moduł sprężystości i wytrzymałości, co sprawia, że ​​taki stop jest bardzo atrakcyjny dla przemysłu lotniczego. Niestety, pomimo doskonałego stosunku wytrzymałości do masy (wytrzymałości właściwej), stopy aluminium i litu mają słabą plastyczność.

stopy magnezu. Stopy magnezu są lekkie, mają wysoką wytrzymałość właściwą, dobre właściwości odlewnicze i doskonałą skrawalność. Dlatego są wykorzystywane do produkcji części do rakiet i silników lotniczych, obudów sprzętu samochodowego, kół, zbiorników gazu, stołów przenośnych itp. Niektóre stopy magnezu, które charakteryzują się wysokim współczynnikiem tłumienia lepkiego, są wykorzystywane do produkcji ruchomych części maszyn i elementów konstrukcyjnych pracujących w warunkach niepożądanych drgań. Stopy magnezu są dość miękkie, słabo odporne na zużycie i mało plastyczne. Łatwo formują się w podwyższonych temperaturach, nadają się do spawania łukowego, gazowego i oporowego, a także można je łączyć za pomocą lutowania (twardego), śrub, nitów i klejów. Takie stopy nie są szczególnie odporne na korozję na większość kwasów, słodką i słoną wodę, ale są stabilne w powietrzu. Zazwyczaj są one zabezpieczane przed korozją poprzez powlekanie powierzchni – chromowanie, obróbka dichromianem, anodowanie. Stopy magnezu można również rozjaśniać lub pokrywać miedzią, niklem i chromem poprzez wstępne powlekanie przez zanurzanie w stopionym cynku. Anodowanie stopów magnezu zwiększa ich twardość powierzchniową i odporność na ścieranie. Magnez jest metalem aktywnym chemicznie, dlatego konieczne jest podjęcie działań zapobiegających zapłonowi wiórów i spawanych części wykonanych ze stopów magnezu.

stopy tytanu. Stopy tytanu przewyższają zarówno aluminium, jak i magnez pod względem wytrzymałości na rozciąganie i modułu sprężystości. Ich gęstość jest większa niż wszystkich innych lekkich stopów, ale pod względem wytrzymałości ustępują jedynie berylowi. Przy wystarczająco 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. Wytrzymałość na pełzanie niektórych stopów tytanu przy umiarkowanych naprężeniach (rzędu 90 MPa) pozostaje zadowalająca do około 600°C, czyli znacznie powyżej temperatury dopuszczalnej dla stopów aluminium i magnezu. Stopy tytanu są wystarczająco odporne na działanie wodorotlenków, roztworów soli, kwasu azotowego i niektórych innych aktywnych kwasów, ale niezbyt odporne na działanie kwasów halogenowodorowych, siarkowych i ortofosforowych. Stopy tytanu kute do temperatury około 1150°C. Umożliwiają spawanie łukowe w atmosferze gazu obojętnego (argon lub hel), spawanie punktowe i rolkowe (szew). Są mało podatne na cięcie (zatarcie narzędzia skrawającego). Topienie stopów tytanu musi odbywać się w próżni lub kontrolowanej atmosferze, aby uniknąć zanieczyszczenia tlenem lub azotem, które powodują kruchość. Stopy tytanu są stosowane w przemyśle lotniczym i kosmicznym do produkcji części pracujących w podwyższonych temperaturach (150-430 ° C), a także w niektórych specjalistycznych urządzeniach chemicznych. Stopy tytanowo-wanadowe służą do wykonywania lekkich pancerzy kokpitów samolotów bojowych. Stop tytanowo-aluminiowo-wanadowy jest głównym stopem tytanu do silników odrzutowych i płatowców. w tabeli. 3 pokazuje charakterystykę stopów specjalnych oraz w tabeli. 4 przedstawia główne pierwiastki dodawane do aluminium, magnezu i tytanu, wskazując uzyskane właściwości.

stopy berylu. Ciągliwy stop berylu można otrzymać na przykład przez rozproszenie kruchych ziaren berylu w miękkiej, ciągliwej matrycy, takiej jak srebro. Możliwe było doprowadzenie stopu o takim składzie przez walcowanie na zimno do grubości 17% oryginału. Beryl przewyższa wszystkie znane metale pod względem wytrzymałości. W połączeniu z niską gęstością sprawia to, że beryl nadaje się do urządzeń naprowadzających pociski. Moduł sprężystości berylu jest większy niż stali, a brązy berylowe są używane do produkcji sprężyn i styków elektrycznych. Czysty beryl jest używany jako moderator neutronów i reflektor w reaktorach jądrowych. Ze względu na tworzenie ochronnych warstw tlenków jest stabilny w 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 szlachetny żółty metal, miękki i raczej ciężki. Złoto występuje zarówno w skorupie ziemskiej, jak iw wodzie i choć jego zawartość w ziemi jest dość niska (3 µg/kg), to bardzo liczne są obszary silnie wzbogacone w ten metal. Takie obszary, które są pierwotnym złożem złota, nazywane są placerami.

Spośród właściwości fizycznych i chemicznych 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 i jest odporny na wilgoć, zasady i sole, dzięki czemu został sklasyfikowany jako metal szlachetny. Złoto jest bardzo plastyczne i ciągliwe. Z kawałka złota o wadze jednego grama można rozciągnąć drut o długości trzech i pół kilometra lub zrobić złotą folię 500 razy cieńszą niż ludzki włos. Złoto jest metalem bardzo ciężkim, co jest dużym plusem w jego wydobywaniu. Jego gęstość jest wysoka - 19,3 g/cm3, twardość Brinella - 20. Złoto jest również najbardziej obojętnym metalem, ale gdy zdolność wody królewskiej (mieszaniny kwasu solnego i azotowego w stosunku 3/1) do rozpuszczania złota była odkryta, zaufanie do jej bezwładności zostało zachwiane. Metal topi się w bardzo wysokiej temperaturze - 1063 ° C. Rozpuszczalny w gorącym kwasie selenowym. Te fizyczne i chemiczne właściwości złota są powszechnie wykorzystywane do jego produkcji.

Złoto wydobywa się najczęściej przez wypłukiwanie, co wynika z jego dużej gęstości (inne metale o gęstości mniejszej niż złoto są wypłukiwane w strumieniu wody). Ale naturalne złoto rzadko jest czyste, zawiera srebro, miedź i wiele innych pierwiastków, dlatego po umyciu całe złoto przechodzi głębokie czyszczenie - rafinację. W Rosji czystość złota mierzy się na podstawie rozkładu.

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 ze stopów różu staje się coraz bardziej popularna, pierścionki i wisiorki stają się coraz bardziej powszechne.

Złoto zielone (oliwkowe).

Zielone (oliwkowe) złoto można otrzymać jako stop złota i potasu.

Takie związki są również nazywane metalami.

Ogólnie rzecz biorąc, metale są związkami złota z aluminium (fioletowe złoto), rubidem (ciemnozielony), potasem (fioletowy i oliwkowy), indem (niebieskie złoto). Takie stopy są bardzo piękne i egzotyczne, ale jednocześnie są kruche i nieciągliwe. Jako metal szlachetny nie mogą być przetwarzane. Ale czasami takie stopy metali jubilerskich są używane jako wkładki do biżuterii, takie jak kamienie.

Nawiasem mówiąc, czasami zielone złoto uzyskuje się również przez połączenie czystego złota ze srebrem. Niewielka inkluzja srebra w składzie stopu jubilerskiego nada zielonkawy kolor, nieco większy udział sprawi, że złoto będzie żółtozielone, zwiększając zawartość srebra jeszcze bardziej, uzyskamy żółto-biały odcień, a na koniec całkowicie biały.

niebieskie złoto

Jest to stop czystego złota z indem. Ale taki stop jubilerski jest również metalem, jest niestabilny i nie można go używać jak zwykłego złota.

Tylko jako wstawki w biżuterii, tj. jak kamienie.

Złoto również „staje się niebieskie”, jeśli jest pokryte rodem.

Lub jeśli jest to pomysł argentyńskiego jubilera Antoniassy. Nadal pozostaje tajemnicą, w jaki sposób udało mu się uzyskać niebieski stop o próbie prawie 958 (90% czystego złota w stopie). Jubiler nie spieszy się z ujawnieniem swoich sekretów.

niebieskie złoto

Niebieskie złoto to stop złota z żelazem i chromem. Podobnie jak zielone i fioletowe złoto, niebieskie złoto może być używane tylko jako intarsje w biżuterii.

Sam niebieski stop jest kruchy i nie wystarczy zrobić z niego klejnotu.

fioletowe złoto

W rzeczywistości jest to stop złota i aluminium. Takim złotem można „nagrodzić” 750 próbek (zawartość złota w stopie to nawet ponad 75%).

Innym rodzajem fioletowego złota jest stop złota i potasu.

Fioletowy stop jubilerski jest piękny. Ale niestety jest delikatny i nieplastyczny. Czasami można go znaleźć w biżuterii w postaci wkładek, jakby to był kamień szlachetny, a nie metal.

brązowe złoto

Brązowe złoto - złoto próby 585 lub 750, z większym udziałem miedzi w ligaturze (dodatek zanieczyszczeń do czystego złota w stopie). Jubilerzy poddają takie złoto specjalnej obróbce chemicznej.

czarne złoto

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

To stapianie kobaltem i chromem z utlenianiem w wysokiej temperaturze i 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 około 99,9% czystości. W większości innych przypadków ludzie mają do czynienia ze stopami. Tak więc różne rodzaje żelaza i stali zawierają obok dodatków metalicznych niewielkie ilości węgla, który ma decydujący wpływ na mechaniczne i termiczne zachowanie się stopów. Wszystkie stopy mają specjalne oznaczenie, ponieważ. stopy o tej samej nazwie (na przykład mosiądz) mogą mieć różne ułamki masowe innych metali.

Wykorzystana literatura i strony internetowe

b Chemia dla ciekawskich - E. Grosse.

b Radziecki słownik encyklopedyczny. - M .: Sowiecka encyklopedia, 1983.

o Krótka encyklopedia chemiczna pod redakcją I.A. Knuyants i wsp. Encyklopedia radziecka, 1961-1967, tom 2.

o Słownik encyklopedyczny młodego chemika opracowany przez VA Kritzmana i VV Stanzo Wydawnictwo "Pedagogika", 1982.

Wielka encyklopedia współczesnego ucznia.

b Chemia ogólna. Glinka NL, ZSRR, 1985

o Witryna Wikipedii

b www.erudition.ru- raport „Stopy”

b dic.academic.ru - strona „Akademik”, temat „Stopy”

b www.chemport.ru stopy

Hostowane na Allbest.ru

Podobne dokumenty

Historia powstania stopów. Odporność korozyjna, właściwości odlewnicze, żaroodporność i rezystancja 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 dotyczące stopów i rodzajów stopów. Metody badań stopów poligraficznych. 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 z niklem. Termodynamiczne modelowanie właściwości stałych roztworów metali. Parametry energetyczne teorii.

praca dyplomowa, dodano 13.03.2011


Podstawowe kute stopy aluminium. Właściwości mechaniczne siluminów. Znakowanie odlewanych stopów aluminium. Krzem jako główny pierwiastek stopowy w odlewach aluminiowych siluminów. Typowe właściwości mechaniczne stopów utwardzalnych termicznie.

streszczenie, dodano 01.08.2010


Zmniejszenie szybkości korozji jako metoda zabezpieczenia antykorozyjnego metali i stopów. Klasyfikacja powłok ochronnych (metaliczne, galwaniczne, napylające, niemetaliczne, organiczne, inhibicyjne, tlenowe i inne).

praca semestralna, dodano 16.11.2009


Anodowe utlenianie aluminium i jego stopów. Prawidłowości anodowego zachowania się aluminium i jego stopów w roztworach kwaśnych w początkowych fazach powstawania AOF i procesów wtórnych wpływających na strukturę i właściwości powstającej warstwy tlenkowej.

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

praca semestralna, dodano 09.05.2013


Ogólna koncepcja korozji metali. Zachowanie się tytanu i jego stopów w różnych agresywnych mediach. Wpływ pierwiastków stopowych w tytanie na odporność korozyjną. korozja elektrochemiczna. Cechy interakcji tytanu z powietrzem.

streszczenie, dodano 03.12.2006


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

test, dodano 20.08.2009


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

DEFINICJA

Stopy są mieszaninami dwóch lub więcej pierwiastków, wśród których dominują metale. Metale zawarte w stopie nazywane są bazą. Często do stopu dodaje się pierwiastki niemetaliczne, które nadają stopom specjalne właściwości, nazywane są dodatkami stopowymi lub modyfikującymi. Wśród stopów największe znaczenie mają stopy na bazie żelaza i aluminium.

Klasyfikacja stopów

Istnieje kilka sposobów klasyfikacji stopów:

• zgodnie z metodą produkcji (stopy odlewane i proszkowe);
• według metody otrzymywania produktu (stopy odlewane, kute i proszkowe);
• według składu (stopy jednorodne i niejednorodne);
• ze względu na rodzaj metalu - zasady (żelazne - baza Fe, nieżelazne - nieżelazne i stopy metali rzadkich - podstawowe pierwiastki promieniotwórcze);
• według liczby elementów (podwójne, potrójne itp.);
• według charakterystycznych właściwości (ogniotrwały, niskotopliwy, o wysokiej wytrzymałości, żaroodporny, twardy, przeciwcierny, odporny na korozję itp.);
• według celu (strukturalnego, instrumentalnego i specjalnego).

Właściwości stopu

Właściwości stopów zależą od ich struktury. Stopy charakteryzują się właściwościami strukturalnie niewrażliwymi (określonymi przez charakter i stężenie pierwiastków tworzących stopy) oraz strukturalnie wrażliwymi (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, przewodnictwo elektryczne i cieplne, plastyczność itp.

Również wszystkie właściwości charakterystyczne dla stopów można podzielić na chemiczne (stosunek stopów do działania czynników aktywnych - wody, powietrza, kwasów itp.) i mechaniczne (stosunek stopów do działania sił zewnętrznych). Jeśli właściwości chemiczne stopów są określane przez umieszczenie stopu w agresywnym środowisku, wówczas stosuje się specjalne testy w celu określenia właściwości mechanicznych. Tak więc w celu określenia wytrzymałości, twardości, elastyczności, plastyczności i innych właściwości mechanicznych przeprowadza się testy rozciągania, pełzania, udarności itp.

Główne rodzaje stopów

Różne stale, żeliwo, stopy na bazie miedzi, ołowiu, aluminium, magnezu, a także stopy lekkie znalazły szerokie zastosowanie wśród różnych stopów.

Stale i żeliwa są stopami żelaza z węglem, a zawartość węgla w stali wynosi do 2%, aw żeliwie 2-4%. Stale i żeliwa zawierają dodatki stopowe: stale - Cr, V, Ni oraz żeliwo - Si.

Istnieją różne rodzaje stali, dlatego w zależności od ich przeznaczenia wyróżnia się stale konstrukcyjne, nierdzewne, narzędziowe, żaroodporne i kriogeniczne. W zależności od składu chemicznego wyróżnia się węgiel (nisko, średnio i wysokowęglowy) oraz stopowy (nisko, średnio i wysokostopowy). W zależności od budowy wyróżnia się stale austenityczne, ferrytyczne, martenzytyczne, perlityczne i bainityczne.

Stale znalazły zastosowanie w wielu gałęziach gospodarki narodowej, takich jak budownictwo, chemia, petrochemia, ochrona środowiska, transport, energetyka i inne.

W zależności od postaci zawartości węgla w żeliwie – cementycie lub graficie oraz ich ilości wyróżnia się kilka rodzajów żeliwa: białe (jasny kolor przełomu ze względu na obecność węgla w postaci cementytu), szare (szary kolor przełomu spowodowany obecnością węgla w postaci grafitu). ), plastyczny i żaroodporny. Żeliwa są bardzo kruchymi stopami.

Obszary zastosowania żeliwa są rozległe – z żeliwa wykonywane są dekoracje artystyczne (ogrodzenia, bramy), elementy karoserii, sprzęt hydrauliczny, artykuły gospodarstwa domowego (patelnie), znajduje ono zastosowanie w przemyśle motoryzacyjnym.

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

Wśród stopów na bazie ołowiu wyróżnia się stopy dwuskładnikowe (stopy ołowiu z cyną lub antymonem) i czteroskładnikowe (stopy ołowiu z kadmem, cyną i bizmutem, stopy ołowiu z cyną, antymonem i arsenem) oraz (zwykle dla dwu- stopy składowe) o różnej zawartości tych samych składników otrzymują różne stopy. Tak więc stop zawierający 1/3 ołowiu i 2/3 cyny - tretnik (zwykły lut) jest używany do lutowania rur i przewodów elektrycznych, a stop zawierający 10-15% ołowiu i 85-90% cyny - cyny był wcześniej używany do odlewania sztućców.

Stopy na bazie aluminium są dwuskładnikowe - Al-Si, Al-Mg, Al-Cu. Stopy te są łatwe do uzyskania i obróbki. Posiadają przewodność elektryczną i cieplną, niemagnetyczne, nieszkodliwe w kontakcie z żywnością, przeciwwybuchowe. Stopy na bazie aluminium znalazły zastosowanie do produkcji lekkich tłoków, są stosowane w budownictwie samochodowym, samochodowym i lotniczym, przemyśle spożywczym, jako materiały architektoniczne i wykończeniowe, w produkcji kanałów kablowych technologicznych i domowych oraz przy układaniu przewodów wysokiego napięcia linie energetyczne.

Przykłady rozwiązywania problemów

PRZYKŁAD 1

PRZYKŁAD 2

Ćwiczenie	Pod działaniem nadmiaru HCl na mieszaninę Al i Fe o masie 11 g uwolniło się 8,96 litra gazu. Określ udziały masowe metali w mieszaninie.
Rozwiązanie	Oba metale wchodzą w reakcję interakcji, w wyniku której uwalnia się wodór: 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2 Fe + 2HCl \u003d FeCl2 + H2 Znajdź całkowitą liczbę moli uwolnionego wodoru: v(H 2) \u003d V (H 2) / V m v (H2) \u003d 8,96 / 22,4 \u003d 0,4 mola Niech ilość substancji Al będzie x mol, a Fe - y mol. Następnie na podstawie równań reakcji możemy napisać wyrażenie na całkowitą liczbę moli wodoru: 1,5x + y = 0,4 Wyrażamy masę metali w mieszaninie: Wtedy masa mieszaniny będzie wyrażona równaniem: 27x + 56y = 11 Otrzymaliśmy układ równań: 1,5x + y = 0,4 27x + 56y = 11 Rozwiążmy to: (56-18) y \u003d 11 - 7,2 v(Fe) = 0,1 mola x = 0,2 mola v(Al) = 0,2 mola Następnie masa metali w mieszaninie: m(Al) = 27×0,2 = 5,4 g m(Fe) \u003d 56 × 0,1 \u003d 5,6 g Znajdź ułamki masowe metali w mieszaninie: ώ =m(Me)/m suma ×100% ώ(Fe) \u003d 5,6 / 11 × 100% \u003d 50,91% ώ(Al) = 100 - 50,91 = 49,09%
Odpowiadać	Udziały masowe metali w mieszaninie: 50,91%, 49,09%