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

Klasyfikacja właściwości metali i stopów

Właściwości metali i stopów dzielą się na 4 główne grupy:

1. fizyczny,
2. chemiczny,
3. mechaniczny,
4. techniczny.

Właściwości fizyczne metali i stopów.

Właściwości fizyczne metali i stopów obejmują kolor, gęstość (ciężar właściwy), topliwość, rozszerzalność cieplną, przewodność cieplną, pojemność cieplną, przewodność elektryczną i ich zdolność do magnesowania. Właściwości te nazywane są fizycznymi, ponieważ występują w zjawiskach, którym nie towarzyszy zmiana składu chemicznego substancji, tj. metale i stopy pozostają niezmienione w składzie po podgrzaniu, gdy przepływa przez nie prąd i ciepło, a także gdy są namagnesowane i stopione. Wiele z tych właściwości fizycznych ma ustalone jednostki miary, według których ocenia się właściwości metalu.

Kolor.

Metale i stopy nie są przezroczyste. Nawet cienkie warstwy metali i stopów nie są w stanie przenosić promieni, ale mają zewnętrzny blask w świetle odbitym, a każdy z metali i stopów ma swój własny specjalny odcień blasku lub, jak mówią, kolor. Na przykład miedź jest różowoczerwona, cynk jest szary, cyna jest błyszcząca i tak dalej.

Środek ciężkości jest waga 1cm 3 metal, stop lub jakakolwiek inna substancja w gramach. Na przykład ciężar właściwy czystego żelaza wynosi 7,88 g/cm3 .

Topienie- zdolność metali i stopów do przejścia ze stanu stałego do ciekłego, charakteryzująca się temperaturą topnienia. Metale o wysokiej temperaturze topnienia nazywane są ogniotrwałymi (wolfram, platyna, chrom itp.). Metale o niskiej temperaturze topnienia nazywane są topliwymi (cyna, ołów itp.).

rozszerzalność termiczna - właściwość metali i stopów do zwiększania objętości po podgrzaniu, charakteryzująca się współczynnikami rozszerzalności liniowej i objętościowej. Współczynnik rozszerzalności liniowej - stosunek przyrostu długości próbki metalu po podgrzaniu do 1° do oryginalnej długości próbki. Współczynnik rozszerzalności objętościowej - stosunek przyrostu objętości metalu po podgrzaniu do 1° do oryginalnej objętości. Przyjmuje się, że współczynnik objętościowy jest równy trzykrotności współczynnika rozszerzalności liniowej. Różne metale mają różne współczynniki rozszerzalności liniowej. Na przykład współczynnik rozszerzalności liniowej stali jest równy 0,000012 , miedź - 0,000017 , aluminium- 0,000023 . Znając współczynnik rozszerzalności liniowej metalu, można określić jego wartość wydłużenia:

1. określić, o ile wydłuży się stalowy rurociąg 5000m po podgrzaniu do 20°C :

5000 0,000012 20 = 1,2 m

1. określić, jak długo wydłuży się miedziany rurociąg 5000m po podgrzaniu do 20°C :

5000 0,000017 20= 1,7 m

1. określić, jak długo wydłuży się rurociąg aluminiowy 5000m po podgrzaniu do 20°C :

5000 0,000023 20=2,3 m

(We wszystkich trzech przypadkach nie uwzględniono współczynnika tarcia spowodowanego ciężarem własnym.) Z powyższych obliczeń wynika, że ​​metale nieżelazne rozszerzają się bardziej po podgrzaniu niż stal, co należy uwzględnić w procesie spawania.

Przewodność cieplna - zdolność metali i stopów do przewodzenia ciepła. Im większa przewodność cieplna, tym szybciej ciepło rozprzestrzenia się przez metal lub stop po podgrzaniu. Po schłodzeniu metale i stopy o wysokiej przewodności cieplnej szybciej oddają ciepło. Przewodność cieplna miedzi czerwonej w 6 razy wyższa niż przewodność cieplna żelaza. Podczas spawania metali i stopów o wysokiej przewodności cieplnej wymagane jest wstępne, a czasem jednoczesne nagrzewanie.

Pojemność cieplna to ilość ciepła potrzebna do podniesienia temperatury jednostki masy 1°. Ciepło właściwe - ilość ciepła w kcal(kilokalorii) potrzebnych do ogrzania 1 kg substancje na 1°. Platyna i ołów mają niską pojemność cieplną właściwą. Ciepło właściwe stali i żeliwa wynosi ok 4 razy wyższa niż ciepło właściwe ołowiu.

Przewodnictwo elektryczne - zdolność metali i stopów do przewodzenia prądu elektrycznego. Miedź, aluminium i ich stopy mają dobrą przewodność elektryczną.

Właściwości magnetyczne - zdolność metali do magnesowania, która przejawia się w tym, że namagnesowany metal przyciąga metale o właściwościach magnetycznych.

Właściwości chemiczne metali i stopów.

Właściwości chemiczne metali i stopów rozumiane są jako ich zdolność do wchodzenia w związki z różnymi substancjami, przede wszystkim z tlenem. Właściwości chemiczne metali i stopów obejmują:

1. odporność na korozję w powietrzu,
2. kwasoodporność,
3. odporność na alkalia,
4. wytrzymałość cieplna.

Odporność metali i stopów w powietrzu nazwał zdolnością tego ostatniego do wytrzymania niszczącego działania tlenu w powietrzu.

kwasoodporność nazywana jest zdolnością metali i stopów do przeciwstawiania się niszczącemu działaniu kwasów. Na przykład kwas solny niszczy aluminium i cynk, ale ołów nie; kwas siarkowy niszczy cynk i żelazo, ale prawie nie ma wpływu na ołów, aluminium i miedź.

odporność na alkalia metali i stopów nazywa się zdolnością do wytrzymania niszczącego działania alkaliów. Alkalia są szczególnie silnie niszczące aluminium, cynę i ołów.

wytrzymałość cieplna zwana zdolnością metali i stopów do przeciwstawiania się zniszczeniu przez tlen po podgrzaniu. Aby zwiększyć odporność na ciepło, do metalu wprowadza się specjalne zanieczyszczenia, takie jak chrom, wanad, wolfram itp.

Starzenie się metali - zmiana właściwości metali w czasie na skutek procesów wewnętrznych, zwykle przebiegających powoli w temperaturze pokojowej i intensywniej w temperaturach podwyższonych. Starzenie się stali jest spowodowane uwalnianiem się węglików i azotków wzdłuż granic ziaren, co prowadzi do wzrostu wytrzymałości i zmniejszenia ciągliwości stali. Pierwiastkami zmniejszającymi skłonność stali do starzenia są aluminium i krzem, a sprzyjającymi starzeniu są azot i węgiel.

Własności mechaniczne metali i stopów.

Ryż. jeden

Główne właściwości mechaniczne metali i stopów to

1. siła,
2. twardość,
3. elastyczność,
4. Plastikowy,
5. siła uderzenia,
6. skradać się,
7. zmęczenie.

siła zwany odpornością metalu lub stopu na odkształcenie i zniszczenie pod działaniem obciążeń mechanicznych. Obciążenia mogą być ściskające, rozciągające, skręcające, ścinające i zginające ( Ryż. jeden ).

twardość nazywana jest zdolnością metalu lub stopu do przeciwstawiania się penetracji innego, bardziej stałego ciała.

Ryż. 2

W technologii największe zastosowanie znalazły następujące metody badania twardości metali i stopów:

1. 2,5 ; 5 oraz 10 mm- próba twardości wg Brinella (Ryż. 2,a );
2. wgłębienie w materiale stalowej kuli o średnicy 1,588 mm lub stożek diamentowy - badanie twardości wg Rockwella (Ryż. 2b )
3. wcięcie w materiał piramidy diamentowej czworościennej foremnej - próba wg Vickersa (Ryż. 2,w ).

Ryż. 3

elastyczność nazywany zdolnością metalu lub stopu do zmiany pierwotnego kształtu pod wpływem obciążenia zewnętrznego i przywrócenia go po ustaniu obciążenia ( Ryż. 3 ).

plastyczność zwana zdolnością metalu lub stopu, bez zapadania się, do zmiany kształtu pod wpływem obciążenia i zachowania tego kształtu po jego usunięciu. Plastyczność charakteryzuje się względnym wydłużeniem i względnym skurczem.

gdzie Δ l \u003d l 1 -l 0 - bezwzględne wydłużenie próbki przy zerwaniu;

δ - rozszerzenie względne;

l 1 - długość próbki w momencie pęknięcia;

l 0 - początkowa długość próbki;

gdzie Ψ -względne zwężenie przy zerwaniu;

F0- początkowe pole przekroju poprzecznego próbki;

F- obszar próbki po pęknięciu

Ryc. 4

siła uderzenia nazywana jest zdolnością metalu lub stopu do przeciwstawiania się działaniu obciążeń udarowych. Testy przeprowadza się na ogniu wahadłowym ( Ryż. cztery). Przed testowaniem wahadła 1 przyjąć kąt wzniesienia α , w tej pozycji jest ustalany za pomocą zatrzasku. Strzałka 2 , zamocowany na osi wahań wahadła, cofa się do oporu 3 , znajdujący się na zerowej działce skali 4 . Wahadło zwolnione z zatrzasku opada niszcząc próbkę 5 i (kontynuując ruch, a następnie bezwładność, unosi się na drugą stronę łóżka, pod pewnym kątem β . Kiedy wahadło cofa się, strzałka 2 odbiega od podziału zerowego i przy wahadle w pozycji pionowej wskazuje wartość β - największy kąt wzniesienia wahadła po zniszczeniu próbki. Różnica kątów α-β charakteryzuje pracę pęknięcia próbki.

Aby określić siłę uderzenia, najpierw oblicz pracę ALE, które jest wydawane przez ciężar wahadła na zniszczenie próbki

A \u003d P. (H - h) kgfm

gdzie H - wysokość wahadła przed uderzeniem m

h - wysokość wahadła po uderzeniu w m

R - siła uderzenia.

Następnie określa się siłę uderzenia

Gdzie jakiś - udarność w kgf m / cm 2

F - pole przekroju poprzecznego próbki w cm 2 .

Skradać się nazywana właściwością metalu lub stopu polegającą na powolnym i ciągłym odkształcaniu plastycznym pod stałym obciążeniem (zwłaszcza w podwyższonych temperaturach).

Zmęczenie nazywa się stopniowym niszczeniem metalu lub stopu przy dużej liczbie powtarzalnie zmiennych obciążeń, a zdolność do wytrzymania tych obciążeń nazywa się wytrzymałością.

Próba rozciągania próbek metali i stopów przeprowadzane w niskich, normalnych i podwyższonych temperaturach. Badania w niskich temperaturach przeprowadza się zgodnie z GOST 11150-65 0 -100°C oraz w temperaturze wrzenia technicznego ciekłego azotu. Badania w normalnych temperaturach przeprowadza się wg GOST 1497-61 w temperaturze 20±10°С .

Badania w podwyższonej temperaturze przeprowadza się wg GOST 9651-61 w temperaturach do 1200°C .

Podczas badania próbek na rozciąganie określa się wytrzymałość ostateczną - σ w , granica plastyczności (fizyczna) - σ t , warunkowa granica plastyczności (techniczna) - σo,2 , prawdziwa odporność na rozdarcie - S do i wydłużenie - δ .

Ryż. 5

Aby przyswoić powyższe wartości, rozważ diagram przedstawiony na ryc. Ryż. 5. Oś pionowa 0-R obliczyć przyłożone obciążenie R w kilogramach (im wyższy punkt na osi, tym większe obciążenie), a na osi poziomej wydłużenie bezwzględne wynosi Δ l .

Rozważ sekcje diagramu:

1. początkowy odcinek prosty 0-R szt, który zachowuje proporcjonalność między wydłużeniem materiału a obciążeniem ( R szt- obciążenie na granicy proporcjonalności)
2. punkt załamania R't zwany obciążeniem w górnej granicy plastyczności
3. intrygować R' t - R t, równolegle do osi poziomej 0-Δ l (obszar plastyczności), w obrębie którego następuje wydłużenie próbki przy stałym obciążeniu Rt, co nazywa się obciążeniem przy granicy plastyczności
4. kropka R w, wskazując największą siłę rozciągającą - obciążenie przy wytrzymałości na rozciąganie
5. kropka R do jest siłą w momencie zniszczenia próbki.

Wytrzymałość na rozciąganie w napięciu (tymczasowy opór) σ w- naprężenie odpowiadające największemu obciążeniu poprzedzającemu zniszczenie próbki:

gdzie F0- pole przekroju poprzecznego próbki przed badaniem mm 2

Szpilka- największa siła rozciągająca w kgf .

Wytrzymałość (fizyczny) σ t- najmniejsze naprężenie, przy którym następuje odkształcenie badanej próbki bez zwiększania obciążenia (obciążenie nie wzrasta, ale próbka się wydłuża),

Warunkowa granica plastyczności (techniczna) σo,2- naprężenie, przy którym osiąga odkształcenie szczątkowe próbki 0,2% :

proporcjonalny limit σ pkt- naprężenie warunkowe, przy którym odchylenie od liniowej zależności między naprężeniami i odkształceniami osiąga pewien stopień, określony warunkami technicznymi:

Prawdziwa odporność na rozdarcie S do- naprężenie w szyjce rozciągniętej próbki, określone jako stosunek siły rozciągającej działającej na próbkę bezpośrednio przed jej zerwaniem, do pola przekroju kształtu w szyjce ( F ):

Właściwości technologiczne metali i stopów.

Właściwości technologiczne metali i stopów obejmują:

• obrabialność,
• plastyczność,
• płynność,
• kurczenie się,
• spawalność,
• hartowność itp. .

Skrawalność zwana zdolnością metali i stopów do obróbki skrawaniem za pomocą narzędzia skrawającego.

Ciągliwość zwany zdolnością metali i stopów do przyjmowania niezbędnego kształtu pod wpływem sił zewnętrznych, zarówno w stanie zimnym, jak i gorącym.

płynność zwana zdolnością metali i stopów do wypełniania form. Żeliwo fosforowe ma wysoką płynność.

kurczenie się nazywana jest zdolnością metali i stopów do zmniejszania swojej objętości podczas stygnięcia podczas krzepnięcia ze stanu ciekłego, schładzania, spiekania sprasowanych proszków lub suszenia.

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.

We współczesnym przemyśle wykorzystuje się ogromną ilość materiałów. Tworzywa sztuczne i kompozyty, grafit i inne substancje... Ale metal zawsze pozostaje aktualny. Wykonuje się z niego gigantyczne konstrukcje budowlane, służy do tworzenia różnorodnych maszyn i innych urządzeń.

Dlatego klasyfikacja metali odgrywa ważną rolę w przemyśle i nauce, ponieważ znając ją, można wybrać najbardziej odpowiedni rodzaj materiału do określonego celu. Ten artykuł jest poświęcony temu zagadnieniu.

Ogólna definicja

Metale nazywane są substancjami prostymi, które w normalnych warunkach charakteryzują się kilkoma charakterystycznymi cechami: wysoką przewodnością cieplną i przewodnictwem prądu elektrycznego, a także plastycznością. Plastikowy. W stanie stałym charakteryzują się strukturą krystaliczną na poziomie atomowym, dzięki czemu charakteryzują się wysoką wytrzymałością. Ale są też stopy, które są ich pochodnymi. Co to jest?

Tak zwane materiały otrzymane z dwóch lub więcej substancji poprzez podgrzanie ich powyżej temperatury topnienia. Należy pamiętać, że istnieją stopy metali i niemetali. W pierwszym przypadku w kompozycji musi znajdować się co najmniej 50% metalu.

Nie będziemy jednak odrywać się od tematu artykułu. Jaka jest zatem klasyfikacja metalu? Ogólnie rzecz biorąc, dzielenie jest dość proste:

1. Czarne metale.
2. Metale nieżelazne.

Pierwsza kategoria obejmuje żelazo i wszystkie oparte na nim stopy. Jednak wszystkie inne metale są nieżelazne, podobnie jak ich związki. Konieczne jest bardziej szczegółowe rozważenie każdej kategorii: pomimo niezwykle nudnej klasyfikacji generalnej w rzeczywistości wszystko jest znacznie bardziej skomplikowane. A jeśli pamiętasz, że nadal istnieją metale szlachetne… I są też inne. Jednak klasyfikacja metali szlachetnych jest jeszcze prostsza. W sumie jest ich osiem: złoto i srebro, platyna, pallad, ruten, osm, a także rod i iryd. Najcenniejsze są platynoidy.

Właściwie klasyfikacja jest jeszcze bardziej nudna. Tak zwane (w biżuterii) to samo srebro, złoto i platyna. Dość jednak o „wysokich sprawach”. Czas porozmawiać o bardziej powszechnych i popularnych materiałach.

Zaczniemy od przeglądu różnych gatunków stali, która jest dokładnie tą samą pochodną najpopularniejszego metalu żelaznego – żelaza.

Co to jest stal?

Żelazo i niektóre dodatki, które zawierają nie więcej niż 2,14% węgla atomowego. Klasyfikacja tych materiałów jest niezwykle obszerna i uwzględnia: skład chemiczny i metody produkcji, obecność lub brak szkodliwych zanieczyszczeń, a także budowę. Jednak najważniejszą cechą jest skład chemiczny, który wpływa na gatunek i nazwę stali.

Odmiany węgla

W tych materiałach w ogóle nie ma dodatków stopowych, ale jednocześnie technologia ich wytwarzania dopuszcza pewną ilość innych zanieczyszczeń (zwykle manganu). Ponieważ zawartość tych substancji waha się w granicach 0,8-1%, nie mają one żadnego wpływu na wytrzymałość, właściwości mechaniczne i chemiczne stali. Ta kategoria jest wykorzystywana do budowy i produkcji różnych narzędzi. Oczywiście klasyfikacja metalu jest daleka od zakończenia.

Konstrukcyjne stale węglowe

Najczęściej wykorzystywane do budowy różnych konstrukcji o przeznaczeniu przemysłowym, wojskowym lub domowym, ale często wykorzystywane są do produkcji narzędzi i mechanizmów. W takim przypadku zawartość węgla w żadnym wypadku nie powinna przekraczać 0,5-0,6%. Muszą mieć wyjątkowo wysoką wytrzymałość, którą określa cała kohorta testów certyfikowanych przez międzynarodowe agencje (σВ, σ0.2, δ, ψ, KCU, HB, HRC). Istnieją dwa typy:

• Zwykły.
• Jakość.

Jak można się domyślić, najpierw przejdź do budowy różnych konstrukcji inżynierskich. Wysoka jakość wykorzystywana jest wyłącznie do produkcji niezawodnych narzędzi stosowanych w budowie maszyn i innych oraz produkcji.

Jeśli chodzi o te materiały, na ich powierzchni dozwolona jest korozja metali. Klasyfikacja stali innych typów przewiduje dla nich znacznie bardziej rygorystyczne wymagania.

Stale narzędziowe węglowe

Ich dziedziną jest mechanika precyzyjna, produkcja narzędzi dla dziedzin naukowych i medycznych, a także innych sektorów przemysłu, które wymagają zwiększonej wytrzymałości i dokładności. W nich zawartość węgla może wahać się od 0,7 do 1,5%. Taki materiał musi charakteryzować się bardzo dużą wytrzymałością, być odporny na czynniki ścieralne oraz ekstremalnie wysokie temperatury.

Stale stopowe

Tak nazywają się materiały, które oprócz naturalnych zanieczyszczeń zawierają znaczną ilość sztucznie dodanych dodatków stopowych. Należą do nich chrom, nikiel, molibden. Ponadto stale stopowe mogą zawierać również mangan i krzem, których zawartość najczęściej nie przekracza 0,8-1,2%.

W tym przypadku klasyfikacja metalu implikuje ich podział na dwa typy:

• Stale o niskiej zawartości dodatków. Łącznie stanowią one nie więcej niż 2,5%.
• stopowy. W nich dodatki mogą wynosić od 2,5 do 10%.
• Materiały o wysokiej zawartości dodatków (powyżej 10%).

Te typy są również podzielone na podgatunki, jak w poprzednim przypadku.

Stal konstrukcyjna stopowa

Podobnie jak wszystkie inne odmiany, są aktywnie wykorzystywane w inżynierii mechanicznej, budowie budynków i innych konstrukcji, a także w przemyśle. Jeśli porównamy je z odmianami karbonowymi, to takie materiały wygrywają pod względem stosunku właściwości wytrzymałościowych, ciągliwości i udarności. Ponadto są bardzo odporne na ekstremalnie niskie temperatury. Wykonuje się z nich mosty, samoloty, rakiety, narzędzia dla przemysłu precyzyjnego.

Stopowe stale narzędziowe

Zasadniczo cechy są bardzo podobne do typu omówionego powyżej. Może być używany do następujących celów:

• Produkcja przyrządów i narzędzi skrawających oraz precyzyjnych przyrządów pomiarowych. W szczególności narzędzia tokarskie do metalu są wykonane z tego materiału, którego klasyfikacja zależy bezpośrednio od stali: jego marka jest koniecznie nadrukowana na produkcie.
• Wykonują również stemple do walcowania na zimno i na gorąco.

specjalny cel

Jak sama nazwa wskazuje, materiały te mają pewne specyficzne cechy. Na przykład istnieją typy żaroodporne i żaroodporne, a także dobrze znana stal nierdzewna. W związku z tym zakres ich zastosowania obejmuje produkcję maszyn i narzędzi, które sprawdzą się w szczególnie trudnych warunkach: turbin do silników, pieców do topienia metali itp.

Stale konstrukcyjne

Stal o średniej zawartości węgla. Wykorzystywane są do produkcji najszerszej gamy różnorodnych materiałów budowlanych. W szczególności z nich powstają profile (kształtowane i blachy), rury, narożniki itp. Oczywiste jest, że przy wyborze określonej kategorii metalu szczególną uwagę zwraca się na właściwości wytrzymałościowe stali.

Ponadto na długo przed budową wszystkie charakterystyki są wielokrotnie obliczane za pomocą modeli matematycznych, dzięki czemu w większości przypadków można wyprodukować taki lub inny rodzaj walcowanego metalu zgodnie z indywidualnymi wymaganiami klienta.

Stale zbrojeniowe

Jak zapewne się domyślacie ich zakres to zbrojenie bloków i gotowych konstrukcji żelbetowych. Produkowane są w postaci prętów lub drutu o dużej średnicy. Materiałem jest stal węglowa lub stal niskostopowa. Istnieją dwa typy:

• Walcowane na gorąco.
• Utwardzany termicznie i mechanicznie.

Stale kotłowe

Wykorzystywane są do produkcji kotłów i butli oraz innych zbiorników i armatury, które muszą pracować w warunkach wysokiego ciśnienia w różnych warunkach temperaturowych. Grubość części w tym przypadku może wynosić od 4 do 160 mm.

Stale automatyczne

Tak zwane materiały, które dobrze nadają się do obróbki poprzez ich cięcie. Charakteryzują się również wysoką obrabialnością. Wszystko to sprawia, że ​​taka stal jest idealnym materiałem na zautomatyzowane linie produkcyjne, których z roku na rok przybywa.

Stale łożyskowe

Ze względu na swój typ gatunki te należą do odmian strukturalnych, ale ich skład sprawia, że ​​​​są spokrewnione z instrumentalnym. Wyróżniają się wysokimi właściwościami wytrzymałościowymi oraz dużą odpornością na zużycie (ścieranie).

Rozważaliśmy główne właściwości i klasyfikację metali tej klasy. Następne w kolejce jest jeszcze bardziej popularne i dobrze znane żeliwo.

Żeliwa: klasyfikacja i właściwości

Tak nazywa się materiał, który jest stopem żelaza i węgla (a także niektórych innych dodatków), a zawartość C waha się od 2,14 do 6,67%. Żeliwo, podobnie jak stal, wyróżnia się składem chemicznym, metodami produkcji i zawartością węgla, a także obszarami zastosowań w życiu codziennym i przemyśle. Jeśli w żeliwie nie ma żadnych dodatków, nazywa się je niestopowym. W przeciwnym razie doping.

Klasyfikacja według celu

1. Istnieją ograniczenia, które prawie zawsze są używane do późniejszego przetwarzania na stal.
2. Odmiany odlewnicze stosowane do odlewania produktów o różnych konfiguracjach i złożoności.
3. Specjalne, analogicznie do stali.

Klasyfikacja według rodzajów dodatków chemicznych

• Żeliwo białe. Charakteryzuje się tym, że węgiel w swojej strukturze jest prawie całkowicie związany, będąc w składzie różnych węglików. Jest bardzo łatwy do rozróżnienia: przy zerwaniu jest biały i błyszczący, charakteryzuje się największą twardością, ale jednocześnie jest niezwykle kruchy, z dużym trudem poddaje się obróbce skrawaniem.
• Pół bielony. W górnych warstwach odlewu jest nie do odróżnienia od żeliwa białego, natomiast jego rdzeń jest szary, zawierający w swojej strukturze dużą ilość wolnego grafitu. Generalnie łączy w sobie cechy obu typów. Jest dość trwały, ale jednocześnie znacznie łatwiejszy w obróbce, a z kruchością jest znacznie lepiej.
• Szary. Zawiera dużo grafitu. Trwałe, dość odporne na zużycie, dobrze obrobione.

To nie przypadek, że stawiamy na grafit. Faktem jest, że klasyfikacja metali i stopów w konkretnym przypadku zależy od ich zawartości i struktury przestrzennej. W zależności od tych cech dzieli się je na perlitowe, ferrytyczno-perlityczne i ferrytyczne.

Sam grafit w każdym z nich może występować w czterech różnych postaciach:

• Jeśli jest reprezentowany przez talerze i „płatki”, oznacza to odmianę płytkową.
• Jeśli materiał zawiera inkluzje, które swoim wyglądem przypominają robaki, to mówimy o graficie wermikularnym.
• W związku z tym różne płaskie, nierówne inkluzje wskazują, że przed tobą jest łuszcząca się odmiana.
• Sferyczne, półkuliste elementy charakteryzują kulisty kształt.

Ale nawet w tym przypadku klasyfikacja metali i stopów jest wciąż niepełna! Faktem jest, że te zanieczyszczenia, bez względu na to, jak dziwne może się to wydawać, bezpośrednio wpływają na wytrzymałość materiału. Tak więc, w zależności od kształtu i przestrzennego położenia wtrąceń, żeliwa dzielą się na następujące kategorie:

• Jeśli materiał zawiera wtrącenia grafitu płytkowego, to jest to zwykłe żeliwo szare (SC).
• Przez analogię do nazwy „dodatki”, obecność cząstek robaczkowych charakteryzuje materiał robaczkowy (CVG).
• Wtrącenia łuszczące się zawierają żeliwo sferoidalne (CH).
• Sferyczny „wypełniacz” charakteryzuje żeliwo o wysokiej wytrzymałości (HF).

Państwa uwadze została przedstawiona krótka klasyfikacja i właściwości metali należących do kategorii „czarnej”. Jak widać, pomimo powszechnego błędnego przekonania, są one bardzo zróżnicowane, różnią się znacznie pod względem struktury i właściwości fizycznych. Wydawać by się mogło, że żeliwo to zwykły i pospolity materiał, ale… Nawet ono ma kilka zupełnie różnych rodzajów, a niektóre z nich różnią się od siebie tak samo, jak samo żeliwo i blacha stalowa!

Odpady zamieniają się w dochody!

Czy istnieje klasyfikacja W końcu co roku na wysypisko trafiają miliony ton najróżniejszych materiałów. Czy są wysyłane masowo do przetopienia bez przechodzenia przez sortowanie i sortowanie? Oczywiście że nie. W sumie jest dziewięć kategorii:

• 3A. Standardowe odpady metali żelaznych, w tym ogólnie, zwłaszcza duże kawałki. Waga każdego fragmentu jest nie mniejsza niż kilogram. Z reguły grubość kawałków nie przekracza sześciu milimetrów.
• 5A. W tym przypadku złom jest przewymiarowany. Grubość kawałków wynosi ponad sześć milimetrów.
• 12A. Ta kategoria oznacza mieszankę dwóch odmian opisanych powyżej.
• 17A. Złom żelazny, ogólnie. Waga każdej sztuki wynosi nie mniej niż pół kilograma, ale nie więcej niż 20 kg.
• 19A. Podobny do poprzedniej klasy, ale odpad ponadgabarytowy. Ponadto dopuszczalna jest pewna zawartość fosforu w materiale.
• 20A. Złom żeliwny, najbardziej ponadgabarytowa kategoria. Dozwolone są kawałki o wadze pięciu ton. Z reguły obejmuje to zdemontowany, wycofany z eksploatacji sprzęt przemysłowy i wojskowy. Jak widać, klasyfikacja i właściwości metali w tej kategorii są dość podobne.
• 22A. I znowu wielkogabarytowy złom żeliwny. Różnica polega na tym, że w tym przypadku kategoria odpadów obejmuje używany i wycofany z eksploatacji sprzęt sanitarny.
• Mieszać. Złom mieszany. Ważny! Następujące rodzaje treści są niedozwolone: ​​i drut metalowy, a także części ocynkowane.
• Ocynkowany. Jak sama nazwa wskazuje, obejmuje to cały złom, w tym fragmenty ocynkowane.

To była klasyfikacja metali żelaznych. A teraz omówimy ich kolorowych „kolegów”, którzy odgrywają ogromną rolę w całym nowoczesnym przemyśle i produkcji.

Metale nieżelazne

Tak nazywają się wszystkie inne pierwiastki, które mają metaliczną strukturę atomową, ale nie należą do żelaza i jego pochodnych. W literaturze anglojęzycznej można spotkać termin „metal nieżelazny”, który jest pojęciem synonimicznym. Jaka jest klasyfikacja metali nieżelaznych?

Istnieją następujące grupy, których podział odbywa się na kilku podstawach jednocześnie: lekkie i ciężkie, szlachetne, rozproszone i ogniotrwałe, radioaktywne i rzadkie. Wiele metali nieżelaznych jest ogólnie klasyfikowanych jako rzadkie, ponieważ ich całkowita liczba na naszej planecie jest stosunkowo niewielka.

Stosowane są do produkcji części i urządzeń, które muszą pracować w środowisku agresywnym, tarciowym lub w razie potrzeby (np. czujniki) posiadać wysoki stopień przewodnictwa cieplnego lub przewodnictwa prądu elektrycznego. Ponadto są poszukiwane w przemyśle wojskowym, kosmicznym i lotniczym, gdzie wymagana jest maksymalna wytrzymałość przy stosunkowo niewielkiej masie.

Należy zauważyć, że klasyfikacja metali ciężkich wyróżnia się. Jednak jako taki nie istnieje, ale do tej grupy zalicza się miedź, nikiel, kobalt, a także cynk, kadm, rtęć i ołów. Spośród nich tylko Cu i Zn są wykorzystywane na skalę przemysłową, o czym wspomnimy poniżej.

Aluminium i stopy na jego bazie

Aluminium, „skrzydlaty metal”. Istnieją trzy jego rodzaje (w zależności od stopnia czystości chemicznej):

• Najwyższy standard (szczególna czystość) (99,999%).
• Wysoka czystość.
• Próba techniczna.

Ten ostatni rodzaj występuje na rynku w postaci arkuszy, różnych profili oraz drutów o różnych przekrojach. Jest oznaczony w handlu jako AD0 i AD1. Należy pamiętać, że nawet w wysokiej jakości aluminium często występują wtrącenia Fe, Si, Gu, Mn, Zn.

Stopy

Jaka jest klasyfikacja metali nieżelaznych w tym przypadku? W zasadzie nic skomplikowanego. Istnieć:

• Duraluminium.
• Avialy.

Duraluminy to stopy, do których dodaje się miedź i magnez. Ponadto istnieją materiały, w których jako dodatki stosuje się miedź i magnez. Avials są również nazywane stopami, ale zawierają znacznie więcej dodatków. Głównymi są magnez i krzem, a także żelazo, miedź, a nawet tytan.

Zasadniczo zagadnienie to jest rozpatrywane bardziej szczegółowo przez materiałoznawstwo. Klasyfikacja metali nie kończy się na aluminium i jego rodzajach.

Miedź

Do tej pory rozróżniają (zawartość czystej substancji 97,97%) i ekstra czystą próżnię (99,99%). W przeciwieństwie do innych metali nieżelaznych, na właściwości mechaniczne i chemiczne miedzi niezwykle silnie wpływają nawet najmniejsze zanieczyszczenia niektórymi dodatkami.

Stopy

Dzielą się na dwie duże grupy. Nawiasem mówiąc, te materiały są znane ludzkości od ponad tysiąca lat:

• Mosiądz. Tak nazywa się połączenie miedzi i cynku.
• Brązowy. Stop miedzi, który nie jest już cynkiem, ale cyną. Jednak są też brązy, w których znajduje się aż dziesięć dodatków.

Tytan

Ten metal jest rzadki i bardzo drogi. Różni się niską wagą, nieprawdopodobną trwałością, niską lepkością. Należy zauważyć, że dzieli się na kilka typów: VT1-00 (w tym materiale ilość zanieczyszczeń ≤ 0,10%), VT1-0 (ilość dodatków ≤ 0,30%). Jeśli całkowita ilość obcych zanieczyszczeń wynosi ≤ 0,093%, wówczas taki materiał nazywa się w produkcji jodkiem tytanu.

stopy tytanu

Stopy tego materiału dzielą się na dwa rodzaje: odkształcalne i liniowe. Ponadto wyróżnia się ich specjalne podgatunki: żaroodporne, o zwiększonej plastyczności. Istnieją również odmiany utwardzane i nieutwardzane (w zależności od obróbki cieplnej).

Właściwie w pełni rozważyliśmy klasyfikację metali nieżelaznych i stopów. Mamy nadzieję, że artykuł był dla Ciebie przydatny.

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.

Metale są używane przez człowieka od tysięcy lat. Nazwy metali określają epoki określające rozwój ludzkości: epoka brązu, epoka żelaza, epoka żeliwa itp. Żaden metalowy produkt wokół nas nie jest w 100% żelazny, miedziany, złoty ani żaden inny metal. W każdym są dodatki celowo wprowadzone przez człowieka i szkodliwe zanieczyszczenia, które spadły wbrew woli człowieka.

Absolutnie czysty metal można uzyskać tylko w laboratorium kosmicznym. Wszystkie inne metale w rzeczywistości są stopami - stałymi związkami dwóch lub więcej metali (i niemetali), otrzymywanymi celowo w procesie produkcji metalurgicznej.

Klasyfikacja

Metalurdzy klasyfikują stopy metali według kilku kryteriów:

Metale i stopy na ich bazie mają różne właściwości fizyczne i chemiczne.

Metal o największym udziale masowym nazywany jest podstawą.

Właściwości stopu

Właściwości, które posiadają stopy metali, dzielą się na:

Aby określić ilościowo te właściwości, wprowadza się specjalne wielkości fizyczne i stałe, takie jak granica sprężystości, moduł Hooke'a, współczynnik lepkości i inne.

Główne rodzaje stopów

Najliczniejsze rodzaje stopów metali są wytwarzane na bazie żelaza. Są to stale, żeliwa i ferryty.

Stal jest substancją na bazie żelaza zawierającą nie więcej niż 2,4% węgla, używaną do produkcji części i obudów instalacji przemysłowych i sprzętu AGD, transportu wodnego, lądowego i powietrznego, narzędzi i osprzętu. Stale mają szeroki zakres właściwości. Typowe z nich to siła i odporność. Indywidualne właściwości poszczególnych gatunków stali determinowane są składem dodatków stopowych wprowadzanych podczas wytopu. Połowa układu okresowego jest używana jako dodatki, zarówno metale, jak i niemetale. Najczęstsze z nich to chrom, wanad, nikiel, bor, mangan, fosfor.

Jeśli zawartość węgla jest większa niż 2,4%, taka substancja nazywana jest żeliwem. Żeliwo jest bardziej kruche niż stal. Stosowane są tam, gdzie konieczne jest wytrzymywanie dużych obciążeń statycznych przy małych obciążeniach dynamicznych. Żeliwo stosuje się do produkcji ram do dużych obrabiarek i urządzeń technologicznych, podstaw stołów roboczych, do odlewania ogrodzeń, krat i elementów dekoracyjnych. W XIX i na początku XX wieku żeliwo było szeroko stosowane w konstrukcjach budowlanych. Mosty żeliwne przetrwały do ​​dziś w Anglii.

Substancje o wysokiej zawartości węgla, mające wyraźne właściwości magnetyczne, nazywane są ferrytami. Wykorzystywane są do produkcji transformatorów i cewek indukcyjnych.

Stopy metali na bazie miedzi zawierające od 5 do 45% cynku nazywane są mosiądzem. Mosiądz nie jest bardzo podatny na korozję i jest szeroko stosowany jako materiał konstrukcyjny w inżynierii mechanicznej.

Jeśli zamiast cynku dodasz cynę do miedzi, otrzymasz brąz. Jest to prawdopodobnie pierwszy stop świadomie uzyskany przez naszych przodków kilka tysięcy lat temu. Brąz jest znacznie mocniejszy niż cyna i miedź, a jego wytrzymałość jest gorsza tylko od dobrze kutej stali.

Substancje na bazie ołowiu są szeroko stosowane do lutowania przewodów i rur, a także w wyrobach elektrochemicznych, przede wszystkim w bateriach i akumulatorach.

Materiały dwuskładnikowe na bazie aluminium, w które wprowadza się krzem, magnez lub miedź, charakteryzują się niskim ciężarem właściwym i wysoką skrawalnością. Wykorzystywane są w budowie silników, przemyśle lotniczym oraz przy produkcji komponentów elektrycznych i sprzętu AGD.

stopy cynku

Stopy na bazie cynku charakteryzują się niskimi temperaturami topnienia, odpornością na korozję i doskonałą obrabialnością. Wykorzystywane są w budowie maszyn, produkcji komputerów i sprzętu AGD oraz w wydawnictwach. Dobre właściwości przeciwcierne pozwalają na stosowanie stopów cynku na panewki łożysk.

stopy tytanu

Tytan nie jest najbardziej dostępnym metalem, jest trudny w produkcji i trudny w obróbce. Te wady rekompensują unikalne właściwości stopów tytanu: wysoka wytrzymałość, niski ciężar właściwy, odporność na wysokie temperatury i agresywne środowisko. Materiały te są trudne w obróbce, ale ich właściwości można poprawić poprzez obróbkę cieplną.

Stapianie z aluminium i niewielkimi ilościami innych metali poprawia wytrzymałość i odporność na ciepło. Aby poprawić odporność na zużycie, do materiału dodaje się azot lub cementuje.

Stopy metali na bazie tytanu są stosowane w następujących obszarach:

1. 1. • lotniczy;
      • chemiczny;
      • atomowy;
      • kriogeniczny;
      • okrętownictwo;
      • protetyka.

Stopy aluminium

Jeśli pierwsza połowa XX wieku była wiekiem stali, to druga połowa słusznie została nazwana stuleciem aluminium.

Trudno wskazać dziedzinę działalności człowieka, w której nie znalazłyby się wyroby lub części wykonane z tego lekkiego metalu.

Stopy aluminium dzielą się na:

1. 1. • Odlewnia (z krzemem). Służą do uzyskiwania zwykłych odlewów.
      • Do formowania wtryskowego (z manganem).
      • Zwiększona wytrzymałość, mająca zdolność do samoutwardzania (z miedzią).

Główne zalety związków aluminium:

1. 1. • Dostępność.
      • Mały ciężar właściwy.
      • Trwałość.
      • Odporność na zimno.
      • Dobra obrabialność.
      • Przewodnictwo elektryczne.

Główną wadą materiałów stopowych jest niska odporność na ciepło. Po osiągnięciu 175°C następuje gwałtowne pogorszenie właściwości mechanicznych.

Kolejnym obszarem zastosowania jest produkcja broni. Substancje na bazie aluminium nie iskrzą pod wpływem silnego tarcia i uderzeń. Służą do produkcji lekkich opancerzeń kołowego i latającego sprzętu wojskowego.

Materiały ze stopów aluminium są szeroko stosowane w elektrotechnice i elektronice. Wysoka przewodność i bardzo niskie namagnesowanie sprawiają, że idealnie nadają się do produkcji obudów do różnych urządzeń radiowych i komunikacyjnych, komputerów i smartfonów.

Obecność nawet niewielkiej frakcji żelaza znacznie zwiększa wytrzymałość materiału, ale także zmniejsza jego odporność na korozję i plastyczność. Kompromis dotyczący zawartości żelaza znajduje się w zależności od wymagań stawianych materiałowi. Negatywny wpływ żelaza jest kompensowany przez dodanie do ligatury metali takich jak kobalt, mangan czy chrom.

Materiały na bazie magnezu konkurują ze stopami aluminium, ale ze względu na wyższą cenę są stosowane tylko w najbardziej krytycznych produktach.

stopy miedzi

Zwykle stopy miedzi są rozumiane jako różne gatunki mosiądzu. Przy zawartości cynku 5-45% mosiądz jest uważany za czerwony (tompac), a przy zawartości 20-35% - żółty.

Ze względu na doskonałą obrabialność poprzez cięcie, odlewanie i tłoczenie, mosiądz jest idealnym materiałem do produkcji małych części, które wymagają dużej precyzji. Koła zębate wielu słynnych szwajcarskich chronometrów wykonane są z mosiądzu.

Mosiądz - mieszanka miedzi i cynku

Mało znany stop miedzi i krzemu nazywany jest brązem krzemowym. Jest bardzo trwały. Według niektórych źródeł legendarni Spartanie wykuwali swoje miecze z brązu krzemowego. Jeśli zamiast krzemu dodamy fosfor, otrzymamy doskonały materiał do produkcji membran i resorów piórowych.

Węglik

Są to odporne na zużycie i bardzo twarde materiały na bazie żelaza, które zachowują swoje właściwości również w wysokich temperaturach do 1100°C.

Jako główny dodatek stosowane są węgliki chromu, tytanu, wolframu, a pomocnicze nikiel, kobalt, rubid, ruten czy molibden.

Główne obszary zastosowania to:

1. 1. • Narzędzia skrawające (frezy, wiertła, gwintowniki, wykrojniki, frezy itp.).
      • Narzędzia i przyrządy pomiarowe (linijki, kątowniki, suwmiarki powierzchnie robocze o szczególnej równości i stabilności).
      • Stemple, matryce i stemple.
      • Walce walcarek i maszyn papierniczych.
      • Sprzęt górniczy (kruszarki, frezy, łyżki do koparek).
      • Szczegóły i elementy reaktorów jądrowych i chemicznych.
      • Wysoko obciążone części pojazdów, sprzęt przemysłowy oraz unikalne konstrukcje budowlane, takie jak na przykład wieża Burj-Dubai.

Istnieją inne obszary zastosowania materiałów węglikowych.