Conceptul de aliaj, clasificarea și proprietățile lor. Pentru a elimina pierderile atât de mari în inginerie mecanică, piesele sunt acoperite cu lacuri, vopsele, metale rezistente chimic și filme de oxid.

Starea metalică se explică prin structura electronică. Elementele metalice, intrând într-o reacție chimică cu elemente care sunt nemetale, le conferă electronii lor exteriori, așa-numiții de valență. Aceasta este o consecință a faptului că în metale electronii exteriori sunt legați lejer de nucleu; în plus, există puțini electroni pe învelișurile exterioare (doar 1-2), în timp ce nemetalele au mulți electroni (5-8).

Toate elementele situate în stânga galiindiului și taliului sunt metale, iar în dreapta arsenului, antimoniul și bismutul sunt nemetale.

În tehnologie, un nemetal este înțeles ca o substanță care are un „lustru metalic” și plasticitate - proprietăți caracteristice.

În plus, toate metalele au o conductivitate electrică și termică ridicată.

Particularitatea structurii substanțelor metalice este că toate sunt construite în principal din atomi de lumină, în care electronii exteriori sunt legați slab de nucleu. Aceasta determină natura specială a interacțiunii atomilor de metal și proprietățile metalice. Metalele sunt bune conductoare de curent electric.

Din cele 106 elemente chimice cunoscute (până în 1985), 83 sunt metale.

Clasificarea metalelor

Fiecare metal diferă ca structură și proprietăți față de celălalt, cu toate acestea, în funcție de unele caracteristici, ele pot fi combinate în grupuri.

Această clasificare a fost elaborată de omul de știință rus A.P. Gulyaev. și poate să nu coincidă cu cea general acceptată.

Toate metalele pot fi împărțite în două grupuri mari - metale feroase și neferoase.

Metalele feroase au cel mai adesea o culoare gri închis, densitate mare (cu excepția metalelor alcalino-pământoase), un punct de topire ridicat și duritate relativ mare. Cel mai tipic metal din acest grup este fierul.

Metalele neferoase au cel mai adesea o culoare caracteristică: roșu, galben și alb. Au plasticitate ridicată, duritate scăzută și un punct de topire relativ scăzut. Cel mai tipic element al acestui grup este cuprul.

Metalele feroase, la rândul lor, pot fi împărțite după cum urmează:

1. Metale feroase- fier, cobalt, nichel (așa-numitii feromagneți) și mangan, care are proprietăți similare. Co, Ni, Mu sunt adesea folosiți ca aditivi pentru aliajele de fier și, de asemenea, ca bază pentru aliajele corespunzătoare, similare în proprietățile lor cu oțelurile înalt aliate.

2. Metale refractare, al cărui punct de topire este mai mare decât cel al fierului (adică peste 1539C). Folosit ca aditivi pentru oțelurile aliate și, de asemenea, ca bază pentru aliajele corespunzătoare. Acestea includ: Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Tc (tehnețiu), Hf (hafiu), Ta (tantal), W, Re (reniu).

3. Uraniu metale- actinide, care sunt utilizate în principal în aliaje pentru energie nucleară. Acestea includ: Ac (actiniu), Th (toriu), U (uraniu), Np (neptuniu), Pu (plutoniu), Bk (berkeliu), Cf (californiu), Md (mendeleviu), No (nobeliu), etc. .

4. Metale pământuri rare(REM) - La(lantan), Ce(ceriu), Nd(neodim), Sm(sanariu), Eu(europium), Dy(disprosium), Lu(lutetiu), Y(itriu), Sc(slandiu), etc. . ., grupate sub denumirea de lantanide. Aceste metale au proprietăți chimice foarte asemănătoare, dar proprietăți fizice destul de diferite (Tip. etc.). Sunt folosiți ca aditivi la aliajele altor elemente. În condiții naturale, ele apar împreună și sunt greu de separat în elemente individuale. De obicei se folosește un aliaj mixt - 40-45% Ce (ceriu) și 40-45% toate celelalte metale pământuri rare.

5. Metale alcalino-pământoase- in stare metalica libera nu se folosesc, cu exceptia cazurilor speciale, de exemplu, agentii de racire din reactoare nucleare. Li (litiu), Na, K (potasiu), Rb (rubidiu), Cs (cesiu), Fr (franciu), Ca (calciu), Sr (stronțiu), Ba (bariu), Ra (radiu).

Metalele neferoase sunt împărțite în:

1. Metale ușoare - Be (beriliu), Mg (magneziu), Al (aluminiu), care au densitate scăzută.

2. Metale nobile - Ag (argint), Pt (platină), Au (aur), Pd (paladiu), Os (osmiu), Ir (iridiu), etc. Cu este un metal semi-nobil. Sunt foarte rezistente la coroziune.

3. Metale cu punct de topire scăzut - Zn (zinc), Cd (cadmiu), Hg (mercur), Sn (staniu), Bi (bismut), Sb (antimoniu), Pb (plumb), As (arsenic), In (indiu). ) și etc., și elemente cu proprietăți metalice slăbite - Ga (galiu), Ge (germaniu).

Folosirea metalelor a început cu cuprul, argintul și aurul. Deoarece se găsesc în natură într-o formă pură (nativă).

Ulterior au început să recupereze metale din minereuri - Sn, Pb, Fe etc.

Cele mai răspândite în tehnologie sunt aliajele de fier și carbon: oțel (0,025-2,14% C) fontă (2,14-6,76% C); Motivul pentru utilizarea pe scară largă a aliajelor Fe-C se datorează mai multor motive: costul scăzut, cele mai bune proprietăți mecanice, posibilitatea producției în masă și prevalența ridicată a minereurilor de Fe în natură.

Peste 90% din metalele produse sunt oțel.

Producția de metal pentru 1980:

Fier - 718.000 de mii de tone (în URSS până la 150 de milioane de tone pe an)

Mangan - > 10.000 mii tone

Aluminiu - 17.000 de mii de tone

Cupru - 9.400 mii tone

Zinc - 6200 mii tone

Staniu - 5400 mii tone

Nichel - 760 de mii de tone

Magneziu - 370 mii de tone

Aur - > 1,2 mii de tone

Costul metalului este un factor în posibilitatea și fezabilitatea utilizării acestuia. Tabelul arată costul relativ al diferitelor metale (costul fierului, sau mai precis al oțelului carbon simplu, este luat ca unitate).

Metale nobile:

Au, Ag, Pt și aliajele lor.

Și-au primit numele datorită rezistenței lor ridicate la coroziune. Aceste metale sunt ductile. Au un cost ridicat.

Folosit în bijuterii și stomatologie. Aurul pur nu este folosit din cauza moliciunii sale. Pentru a crește duritatea, aurul este aliat (se adaugă și alte elemente). De obicei se folosesc aliaje ternare: Au - Ag - Cu.

Cele mai comune aliaje sunt 375, 583, 750 și 916 mostre - asta înseamnă că în aceste aliaje la 1000 g de aliaj există 375, 583, 750 și 916 g de aur, iar restul este cupru, argint, al cărui raport pot fi diverse.

Aliajele 916 sunt cele mai moi, dar și cele mai rezistente la coroziune. Pe măsură ce indicele eșantionului scade, rezistența la coroziune scade.

Aliajele din proba 583 au cea mai mare duritate (și, prin urmare, rezistență la uzură), cu un raport de Cu și Ag de aproximativ 1:1.

Aliajele acestor mostre au culoarea aurului.

Oțel indian damasc

Sfârșitul secolului al IV-lea î.Hr., trupele lui Alexandru cel Mare au întâlnit pentru prima dată oțel indian extraordinar în timp ce mărșăluiau prin Mesopotamia (Irak) și Afganistan până în India.

„Chakra” - un inel plat greu de oțel ascuțit ca o lamă, învârtit pe două degete și aruncat spre inamic. S-a rotit cu o viteză groaznică și a tăiat capetele macedonenilor ca pe capetele florilor.

Parametrii sabiei:

lungime - 80-100 cm

lățimea la reticule - 5-6 cm

grosime - 4 mm

greutate - 1,2-1,8 kg

Proprietățile lamei:

Duritate mare, rezistență și în același timp elasticitate și vâscozitate ridicate. Lamele taie liber prin unghii și, în același timp, se îndoaie ușor într-un arc. Eșarfele din tifon ușor erau tăiate cu ușurință.

La evaluarea calității armelor de damasc, designul lamei a jucat un rol important. În model, forma, dimensiunea și culoarea metalului de bază (fondul) au contat.

În funcție de formă, modelul este împărțit în dungi, în flux, ondulat, plasă și înclinat. Elementul cel mai apreciat a fost oțelul damasc cu manivelă.

Lama de damasc a fost testată și pentru elasticitate: a fost așezată pe cap, după care ambele capete erau trase până la urechi și eliberate. După aceasta, nu a fost observată nicio deformare reziduală.

Oțelul damasc real a fost realizat prin forjarea oțelului turnat cu modele naturale.

Sudarea oțelului damasc (fals)- obținut prin forjarea bucăților de sârmă răsucite într-o frânghie cu conținut diferit de carbon și deci duritate diferită. După gravare, a apărut un model.

De asemenea, au forjat oțel damasc din pachete de tablă de oțel - până la 320 de straturi: sau: împrăștiați la diferite niveluri, obțin un model diferit.

Cazacii Don au folosit arme din toată lumea - i-au capturat în lupte. Armele au fost fabricate în principal de meșteri din Caucaz.

Oțel damasc baltic:

A fost dezvăluit de prof. Ivanov G.P. și amiralul Makarov S.O. a găsit o nouă aplicație: la testarea plăcilor de blindaj

Placa a fost pătrunsă cu ușurință din partea moale cu conținut scăzut de carbon, apoi a fost inventat un proiectil perforator cu un vârf moale:

În consecință, din această cauză, vechii maeștri fierari au cusut o bandă moale pe o lamă foarte tare pentru a străpunge armura de oțel.

Producția de oțel damasc este asociată cu tradiții și secrete. Este foarte dificil să sudezi împreună benzi și tije de diferite compoziții și să ofere proprietățile necesare: flexibilitate, duritate, ascuțirea lamei. Este necesar să se mențină temperatura, viteza de forjare, ordinea îmbinării benzilor, îndepărtarea oxizilor și utilizarea fluxurilor.

Oțel damasc japonez

Oțelul damasc japonez era mai dur și mai puternic decât oțelul Damasc. Acest lucru se datorează prezenței molibdenului (Mo) în compoziția oțelului. Mo este unul dintre puținele elemente a căror adăugare la oțel provoacă o creștere a durității și durității sale în același timp. Toate celelalte elemente, în timp ce cresc rezistența și duritatea, cresc și fragilitatea.

Fabricare: fierul topit (cu Mo) a fost forjat în tije și întărit în pământ timp de 8-10 ani. În timpul procesului de coroziune, metalul a fost consumat și au căzut particule îmbogățite cu impurități dăunătoare. Blankurile semănau cu brânză cu găuri. Apoi tijele au fost carburate și forjate de multe ori. Numărul celor mai subțiri straturi a ajuns la câteva zeci de mii.

Materialele, structurile, piesele din oțel trebuie să aibă rezistență ridicată la coroziune. Acest lucru este facilitat de prezența în compoziția oțelului: cupru, Cr, Ni, în special fosfor. (Exemplu: oțel de construcție cu conținut scăzut de carbon rezistent la intemperii - „corten” - are o culoare nobilă datorită oxizilor de suprafață. Dar acest oțel a crescut fragilitatea, mai ales la temperaturi scăzute).

Coroziunea este cel mai periculos inamic al structurilor din oțel. Potrivit oamenilor de știință, până în prezent, omul a topit cel puțin 20 de miliarde de tone de fier și oțel, 14 miliarde de tone din acest metal sunt „mâncate” de rugina și împrăștiate în biosferă...

Turnul Eiffel - 1889 - a prezis că nu va dura mai mult de 25 de ani (Eiffel considera 40 de ani pentru durabilitate). Turnul stă la Paris de peste 100 de ani, dar asta doar pentru că este acoperit constant cu un strat gros de vopsea. Este nevoie de 52 de tone de vopsea pentru a picta turnul. Costul său a depășit de mult costul structurii în sine.

Există un număr mare de exemple de structuri din oțel și fier care nu se corodează în timp: grinzi în biserica Katav-Ivanovsk, balustrade ale scărilor râului Fontanka din Leningrad, o coloană de fier în Delhi (1500 de ani). Oxizii de suprafață și un conținut ridicat de Cu și P, precum și aliajele naturale, rezistă la coroziune.

Metalele neferoase includ toate metalele, cu excepția fierului și aliajelor pe bază de acesta - oțeluri și fonte, care sunt numite feroase. Aliajele pe bază de metale neferoase sunt utilizate în principal ca materiale structurale cu proprietăți deosebite: rezistente la coroziune, lagăre (care au un coeficient de frecare scăzut), rezistente la căldură și căldură etc.

Nu există un sistem unificat pentru marcarea metalelor neferoase și aliajelor pe baza acestora. În toate cazurile se adoptă sistemul alfanumeric. Literele indică faptul că aliajele aparțin unui anumit grup, iar numerele din diferite grupuri de materiale au semnificații diferite. Într-un caz, ele indică gradul de puritate a metalului (pentru metale pure), în altul - numărul de elemente de aliere, iar în al treilea indică numărul aliajului, care în funcție de stare. standardul trebuie să îndeplinească o anumită compoziție sau proprietăți.
Cuprul și aliajele sale
Cuprul tehnic este marcat cu litera M, urmată de numere asociate cu cantitatea de impurități (indicând gradul de puritate al materialului). Cuprul de calitate M3 conține mai multe impurități decât M000. Literele de la sfârșitul semnului înseamnă: k - catodic, b - fără oxigen, p - deoxidat. Conductivitatea electrică ridicată a cuprului determină utilizarea sa primară în inginerie electrică ca material conductor. Cuprul se deformează bine, sudează și lipiază bine. Dezavantajul său este prelucrabilitatea slabă.
Principalele aliaje pe bază de cupru includ alama și bronzul. În aliajele pe bază de cupru se adoptă un sistem alfanumeric care caracterizează compoziția chimică a aliajului. Elementele de aliere sunt desemnate printr-o literă rusă corespunzătoare literei inițiale a numelui elementului. Mai mult decât atât, adesea aceste litere nu coincid cu desemnarea acelorași elemente de aliere la marcarea oțelului. Aluminiu - A; Siliciu - K; Mangan - Mts; Cupru - M; Nichel - N; Titan -T; Fosfor - F; Chrome -X; Beriliu - B; Fier de călcat - F; Magneziu - Mg; Staniu - O; Plumb - C; Zinc - C.
Procedura de marcare pentru alama turnată și forjată este diferită.
Alama este un aliaj de cupru și zinc (Zn de la 5 la 45%). Alama cu un conținut de 5 până la 20% zinc se numește roșu (tompak), cu un conținut de 20-36% Zn - galben. În practică, alamele cu o concentrație de zinc care depășește 45% sunt rar folosite. De obicei, alama este împărțită în:
- alama bicomponenta sau simpla, formata numai din cupru, zinc si, in cantitati mici, impuritati;
- alamă multicomponentă sau specială - pe lângă cupru și zinc, există elemente de aliere suplimentare.
Alama deformabilă este marcată conform GOST 15527-70.
Clasa de alamă simplă constă din litera „L”, care indică tipul de aliaj - alamă și un număr de două cifre care caracterizează conținutul mediu de cupru. De exemplu, clasa L80 este alamă care conține 80% Cu și 20% Zn. Toate alamele din două componente sunt tratabile la presiune ridicată. Ele sunt furnizate sub formă de țevi și tuburi de diferite forme de secțiune transversală, foi, benzi, bandă, sârmă și tije de diferite profile. Produsele din alamă cu solicitări interne ridicate (de exemplu, prelucrate la rece) sunt susceptibile la crăpare. Când sunt depozitate în aer pentru o perioadă lungă de timp, pe ele se formează fisuri longitudinale și transversale. Pentru a evita acest lucru, înainte de depozitarea pe termen lung este necesar să se elibereze stresul intern prin efectuarea de recoacere la temperatură scăzută la 200-300 C.
În alama multicomponentă, după litera L, sunt scrise o serie de litere care indică ce elemente de aliere, cu excepția zincului, sunt incluse în această alamă. Apoi numerele urmează prin cratime, dintre care prima caracterizează conținutul mediu de cupru ca procent, iar cele ulterioare - fiecare dintre elementele de aliere în aceeași ordine ca și în partea cu litere a mărcii. Ordinea literelor și a numerelor este determinată de conținutul elementului corespunzător: mai întâi vine elementul care are mai multe, apoi descrescătoare. Conținutul de zinc este determinat de diferența de 100%.
Alama este folosită în principal ca material deformabil, rezistent la coroziune. Din ele sunt realizate table, țevi, tije, benzi și unele piese: piulițe, șuruburi, bucșe etc.
Alama de turnare este marcată în conformitate cu GOST 1711-30. La începutul ștampilei se scrie și litera L (alama), după care scriu litera C, care înseamnă zinc, și un număr care indică conținutul său procentual. În alamele aliate se scriu suplimentar litere corespunzătoare elementelor de aliere introduse, iar cifrele de după acestea indică conținutul acestor elemente în procente. Restul care lipsește până la 100% corespunde conținutului de cupru. Turnarea alama este folosită pentru fabricarea fitingurilor și a pieselor pentru construcțiile navale, bucșe, căptușeli și rulmenți.
Bronz (aliaje de cupru cu diverse elemente, unde zincul nu este principalul). Ele, ca și arama, sunt împărțite în turnate și forjate. Toate bronzurile sunt marcate cu literele Br, care este prescurtarea de la bronz.
În bronzurile turnate, după Br se scriu litere urmate de cifre, care indică simbolic elementele introduse în aliaj (conform Tabelului 1), iar cifrele ulterioare indică procentual conținutul acestor elemente. Restul (până la 100%) înseamnă cupru. Uneori, în unele mărci de bronz turnat se scrie litera „L” la sfârșit, ceea ce înseamnă turnătorie.
Majoritatea bronzurilor au proprietăți bune de turnare. Ele sunt folosite pentru turnare de diferite forme. Cel mai adesea ele sunt utilizate ca material rezistent la coroziune și antifricțiune: fitinguri, jante, bucșe, angrenaje, scaune supape, roți melcate etc. Toate aliajele pe bază de cupru au rezistență ridicată la frig.
Aluminiu și aliaje pe bază de el
Aluminiul este produs sub formă de porci, lingouri, sârmă, etc. (aluminiu primar) conform GOST 11069-74 și sub formă de semifabricat deformabil (foi, profile, tije etc.) conform GOST 4784-74. În funcție de gradul de contaminare, ambele aluminiu sunt împărțite în aluminiu de puritate specială, puritate ridicată și puritate tehnică. Aluminiul primar conform GOST 11069-74 este marcat cu litera A și un număr prin care poate fi determinat conținutul de impurități din aluminiu. Aluminiul se deformează bine, dar este greu de tăiat. Rulandu-l puteti face folie.

Aliajele pe bază de aluminiu sunt împărțite în turnate și forjate.
Aliajele de turnare pe bază de aluminiu sunt marcate conform GOST 1583-93. Gradul reflectă compoziția principală a aliajului. Cele mai multe tipuri de aliaje de turnare încep cu litera A, care înseamnă aliaj de aluminiu. Apoi sunt scrise litere și cifre care reflectă compoziția aliajului. În unele cazuri, aliajele de aluminiu sunt marcate cu literele AL (care înseamnă aliaj de aluminiu turnat) și un număr care indică numărul aliajului. Litera B de la începutul semnului indică faptul că aliajul este de înaltă rezistență.
Utilizarea aluminiului și aliajelor pe baza acestuia este foarte diversă. Aluminiul tehnic este utilizat în principal în inginerie electrică ca conductor de curent electric, ca înlocuitor al cuprului. Aliajele de turnare pe bază de aluminiu sunt utilizate pe scară largă în industria frigorifică și alimentară la fabricarea de piese de formă complexă (folosind diverse metode de turnare), care necesită o rezistență crescută la coroziune în combinație cu densitate scăzută, de exemplu, unele pistoane ale compresorului, pârghii și altele. părți.
Aliajele forjate pe bază de aluminiu sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă în tehnologia alimentară și frigorifică pentru fabricarea diferitelor piese prin prelucrare sub presiune, care sunt, de asemenea, supuse unor cerințe sporite de rezistență la coroziune și densitate: diverse recipiente, nituri etc. Un avantaj important al tuturor aliajelor pe bază de aluminiu este rezistența lor ridicată la frig.
Titan și aliaje pe bază de el
Titanul și aliajele pe bază de acesta sunt marcate în conformitate cu GOST 19807-74 folosind un sistem alfanumeric. Cu toate acestea, nu există niciun model în etichetare. Singura particularitate este prezența în toate mărcile a literei T, ceea ce indică faptul că aparțin titanului. Numerele din marcă indică numărul condiționat al aliajului.
Titanul tehnic este marcat: VT1-00; VT1-0. Toate celelalte clase aparțin aliajelor pe bază de titan (VT16, AT4, OT4, PT21 etc.). Principalul avantaj al titanului și aliajelor sale este o combinație bună de proprietăți: densitate relativ scăzută, rezistență mecanică ridicată și rezistență la coroziune foarte mare (în multe medii agresive). Principalul dezavantaj este costul ridicat și deficitul. Aceste dezavantaje împiedică utilizarea lor în tehnologia alimentară și frigorifică.

Aliajele de titan sunt utilizate în tehnologia rachetelor și a aviației, inginerie chimică, construcții navale și inginerie de transport. Pot fi folosite la temperaturi ridicate de până la 500-550 de grade. Produsele din aliaje de titan sunt realizate prin tratament sub presiune, dar pot fi realizate și prin turnare. Compoziția aliajelor de turnare corespunde de obicei compoziției aliajelor forjate. La sfârșitul gradului de aliaj de turnare există litera L.
Magneziul și aliajele pe bază de el
Datorită proprietăților sale nesatisfăcătoare, magneziul tehnic nu este utilizat ca material structural. Aliaje pe bază de magneziu în conformitate cu reglementările de stat. Standardul este împărțit în turnare și deformabil.
Aliajele de magneziu turnate, în conformitate cu GOST 2856-79, sunt marcate cu literele ML și un număr care indică numărul convențional al aliajului. Uneori se scriu litere mici după număr: pch - puritate crescută; este de uz general. Aliajele deformabile de magneziu sunt marcate în conformitate cu GOST 14957-76 cu literele MA și un număr care indică numărul convențional al aliajului. Uneori, după număr pot apărea litere mici pch, ceea ce înseamnă puritate crescută.

Aliajele pe bază de magneziu, ca și aliajele pe bază de aluminiu, au o combinație bună de proprietăți: densitate scăzută, rezistență crescută la coroziune, rezistență relativ mare (în special rezistență specifică) cu proprietăți tehnologice bune. Prin urmare, atât piesele simple, cât și cele de formă complexă care necesită o rezistență sporită la coroziune sunt realizate din aliaje de magneziu: gâturi, rezervoare de benzină, fitinguri, carcase de pompe, tamburi pentru roți de frână, ferme, roți de direcție și multe alte produse.
Staniu, plumb și aliaje pe bază de acestea
Plumbul în forma sa pură nu este practic utilizat în echipamentele alimentare și frigorifice. Staniul este folosit în industria alimentară ca acoperiri pentru recipientele pentru alimente (de exemplu, tablele de tablă). Staniul este marcat în conformitate cu GOST 860-75. Există mărci O1pch; O1; O2; O3; O4. Litera O reprezintă staniu, iar numerele reprezintă un număr convențional. Pe măsură ce numărul crește, cantitatea de impurități crește. Literele pch de la sfârșitul mărcii înseamnă puritate sporită. În industria alimentară, staniul din clasele O1 și O2 este cel mai adesea folosit pentru cositorirea plăcilor de tablă.
Aliajele pe bază de staniu și plumb, în ​​funcție de scopul lor, sunt împărțite în două mari grupe: babbits și lipituri.
Babbitts sunt aliaje complexe pe bază de staniu și plumb, care conțin suplimentar antimoniu, cupru și alți aditivi. Ele sunt marcate conform GOST 1320-74 cu litera B, care înseamnă babbitt, și un număr care arată conținutul de staniu ca procent. Uneori, pe lângă litera B, poate exista o altă literă care indică aditivi speciali. De exemplu, litera H indică adăugarea de nichel (nichel babbitt), litera C - plumb babbitt etc. Trebuie avut în vedere că marca de babbitt nu poate determina compoziția sa chimică completă. În unele cazuri, conținutul de staniu nici măcar nu este indicat, de exemplu în marca BN, deși conține aproximativ 10%. Există, de asemenea, babbiți fără staniu (de exemplu, plumb-calciu), care sunt marcate conform GOST 1209-78 și nu sunt studiate în această lucrare.

Babbitts sunt cel mai bun material antifricțiune și sunt utilizați în principal la rulmenți lipiți.
Lipiturile, în conformitate cu GOST 19248-73, sunt împărțite în grupuri în funcție de multe caracteristici: în funcție de metoda de topire, în funcție de temperatura de topire, în funcție de componenta principală etc. În funcție de temperatura de topire, acestea sunt împărțite în 5 grupe:

1. În special cu punct de topire scăzut (punct de topire ≤ 145 °C);

2. Punct de topire scăzut (top topit > 145 °C ≤ 450 °C);

3. Topire medie (punct de topire ttopire > 450 °C ≤ 1100 °C);

4. Punct de topire înalt (top topit > 1100 °C ≤ 1850 °C);

5. Refractar (punctul de topire de topire > 1850 °C).

Primele două grupuri sunt folosite pentru lipirea la temperatură joasă (moale), restul - pentru lipirea la temperatură înaltă (dură). În funcție de componenta principală, lipiturile sunt împărțite în: galiu, bismut, staniu-plumb, cositor, cadmiu, plumb, zinc, aluminiu, germaniu, magneziu, argint, cupru-zinc, cupru, cobalt, nichel, mangan, aur, paladiu , platină, titan, fier, zirconiu, niobiu, molibden, vanadiu.

Conceptul de aliaj, clasificarea și proprietățile lor.

În inginerie, toate materialele metalice sunt numite metale. Acestea includ metale simple și metale complexe - aliaje.

Metalele simple constau dintr-un element principal și o cantitate mică de impurități ale altor elemente. De exemplu, cuprul tehnic pur conține de la 0,1 la 1% impurități de plumb, bismut, antimoniu, fier și alte elemente.

Aliaje- acestea sunt metale complexe, reprezentând o combinație a unor metale simple (aliaje de bază) cu alte metale sau nemetale. De exemplu, alama este un aliaj de cupru și zinc. Aici baza aliajului este cuprul.

Un element chimic care face parte dintr-un metal sau aliaj se numește componentă. Pe lângă componenta principală care predomină în aliaj, există și componente de aliere introduse în aliaj pentru a obține proprietățile cerute. Astfel, pentru a îmbunătăți proprietățile mecanice și rezistența la coroziune a alama, aluminiu, siliciu, fier, mangan, staniu, plumb și alte componente de aliere sunt adăugate.

În funcție de numărul de componente, aliajele sunt împărțite în două componente (duble), tricomponente (ternare), etc. În plus față de componentele principale și de aliaj, aliajul conține impurități ale altor elemente.

Majoritatea aliajelor sunt produse prin topirea componentelor în stare lichidă. Alte metode de preparare a aliajelor: sinterizare, electroliza, sublimare. În acest caz, substanțele se numesc pseudoaliaje.

Capacitatea metalelor de a se dizolva reciproc creează condiții bune pentru producerea unui număr mare de aliaje care au o mare varietate de combinații de proprietăți utile pe care metalele simple nu le au.

Aliajele sunt superioare metalelor simple ca rezistență, duritate, lucrabilitate etc. De aceea sunt utilizate în tehnologie mult mai pe scară largă decât metalele simple. De exemplu, fierul este un metal moale care nu este aproape niciodată folosit în forma sa pură. Dar cele mai utilizate în tehnologie sunt aliajele de fier și carbon - oțel și fontă.

În stadiul actual de dezvoltare tehnologică, alături de creșterea numărului de aliaje și de complicarea compoziției acestora, metalele de puritate deosebită capătă o importanță deosebită. Conținutul de componentă principală în astfel de metale variază de la 99,999 la 99,999999999%
și altele. Metalele de puritate deosebită sunt necesare în știința rachetelor, nucleară, electronică și în alte ramuri noi ale tehnologiei.

În funcție de natura interacțiunii componentelor, aliajele se disting:

1) amestecuri mecanice;

2) compuși chimici;

3) soluții solide.

1) Amestecul mecanic se formează două componente atunci când nu se dizolvă unul în celălalt în stare solidă și nu intră în interacțiune chimică. Aliajele sunt amestecuri mecanice (de exemplu, plumb - antimoniu, staniu - zinc) sunt eterogene în structura lor și reprezintă un amestec de cristale ale acestor componente. În acest caz, cristalele fiecărei componente din aliaj își păstrează complet proprietățile individuale. De aceea, proprietățile unor astfel de aliaje (de exemplu, rezistența electrică, duritatea etc.) sunt determinate ca media aritmetică a proprietăților ambelor componente.

2) Soluții solide caracterizată prin formarea unei rețele cristaline spațiale comune de către atomii metalului solvent principal și atomii elementului solubil.
Structura unor astfel de aliaje constă din granule cristaline omogene, precum metalul pur. Există soluții solide substituționale și soluții solide interstițiale.

Astfel de aliaje includ alama, cupru-nichel, fier-crom etc.

Aliaje - soluțiile solide sunt cele mai comune. Proprietățile lor diferă de proprietățile componentelor constitutive. De exemplu, duritatea și rezistența electrică a soluțiilor solide este mult mai mare decât cea a componentelor pure. Datorită ductilității lor ridicate, se pretează bine la forjare și alte tipuri de formare. Proprietățile de turnare și prelucrabilitatea soluțiilor solide sunt scăzute.

3) Compuși chimici, ca și soluțiile solide, sunt aliaje omogene. Când se solidifică, se formează o rețea cristalină complet nouă, diferită de rețelele componentelor care alcătuiesc aliajul. Prin urmare, proprietățile unui compus chimic sunt independente și nu depind de proprietățile componentelor. Compușii chimici se formează într-un raport cantitativ strict definit al componentelor topite. Compoziția de aliaj a unui compus chimic este exprimată printr-o formulă chimică. Aceste aliaje au de obicei rezistență electrică ridicată, duritate mare și ductilitate scăzută. Astfel, compusul chimic al fierului și carbonului - cementită (Fe 3 C) este de 10 ori mai dur decât fierul pur.

Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Utilizați formularul de mai jos

Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

postat pe http://www.allbest.ru/

postat pe http://www.allbest.ru/

Instituția de învățământ municipal Școala secundară Gorodishche Nr. 2

Eseu de chimie pe această temă

Lucrare finalizată

elev de liceu nr 2

Yablochkina Ekaterina

Acordul 2011

• Introducere
• Aliaj
• Clasificarea aliajelor
• Proprietățile aliajelor
• Proprietățile fizice ale aliajelor
• Prepararea aliajelor
• ELEMENTE CHIMICE E
• Aliaje de aur
• Concluzie
• Literatură și site-uri utilizate
• Introducere
• Meșterii antici ai metalelor nu au lăsat descrieri ale tehnicilor de prelucrare și compozițiilor aliajelor folosite pentru realizarea diferitelor obiecte. O astfel de literatură apare doar în Evul Mediu, dar în ea denumirile aliajelor și terminologia nu sunt întotdeauna descifrabile, deci sursa de informații sunt exclusiv lucrurile în sine. Există multe lucrări dedicate rezultatelor cercetării obiectelor antice. Din ele aflăm că arheologii datează prima apariție a produselor din cupru în mileniul al VII-lea î.Hr. Acestea erau obiecte forjate din cupru nativ. Apoi apar cuprul metalurgic și aliajele de cupru cu alte metale. Timp de câteva milenii, diverse obiecte au fost realizate în principal din cupru și aliajele sale: unelte, arme, bijuterii și oglinzi, vase, monede. Compozițiile aliajelor antice sunt foarte diverse; în literatură sunt numite în mod convențional bronz. Cele mai vechi includ bronzurile de arsen și staniu. Pe lângă staniu și arsen, aliajele antice conțin adesea plumb, zinc, antimoniu, fier și alte elemente sub formă de microimpurități care au intrat în metal cu minereu. Compoziția aliajului a fost aleasă foarte rațional în funcție de scopul funcțional al articolului și de tehnica de fabricație utilizată. Astfel, pentru turnarea produselor artistice s-a ales o rețetă pentru un aliaj ternar de cupru-staniu-plumb, care a fost folosit în Grecia antică, Imperiul Roman, Orientul Apropiat și Mijlociu și India; În China, bronzul a fost unul dintre cele mai comune aliaje. Obiectele turnate realizate din astfel de bronz dezvoltă o patina frumoasă în timp, care în unele cazuri se păstrează pe obiectele arheologice.

Aliaj

Aliaje, sisteme omogene macroscopice formate din două sau mai multe metale (mai rar metale și nemetale) cu proprietăți metalice caracteristice. Într-un sens mai larg, aliajele sunt orice sisteme omogene obținute prin topirea metalelor, nemetalelor, compușilor anorganici etc. Multe aliaje (de exemplu: bronz, oțel, fontă) erau cunoscute în antichitate și chiar și atunci aveau aplicații practice extinse. Importanța tehnică a aliajelor metalice se explică prin faptul că multe dintre proprietățile lor (rezistență, duritate, rezistență electrică) sunt mult mai mari decât cele ale metalelor pure constitutive ale acestora.

Aliajele sunt denumite pe baza denumirii elementului conținut în ele în cantitatea cea mai mare (element principal, bază), de exemplu: aliaj de fier, aliaj de aluminiu. Elementele introduse într-un aliaj pentru a-și îmbunătăți proprietățile se numesc aliere, iar procesul în sine se numește aliere.

Alierea este procesul de introducere a elementelor suplimentare în topitură care îmbunătățesc proprietățile mecanice, fizice și chimice ale materialului de bază. Aliarea este un concept general al unui număr de proceduri tehnologice efectuate în diferite etape de obținere a materialului metalic cu scopul de a îmbunătăți calitatea produselor metalurgice.

Clasificarea aliajelor

După natura metalului de bază, se disting aliaje feroase (bază - fier (Fe), aliaje neferoase (metale de bază - neferoase), aliaje de metale rare, aliaje de metale radioactive.

b În funcție de numărul de componente, aliajele se împart în duble, triple etc.;

b după structură - în omogene (omogene) și eterogene (amestecuri), formate din mai multe;

b în funcție de proprietățile caracteristice - refractar, cu punct de topire scăzut, de înaltă rezistență, rezistent la căldură, dur, anti-fricțiune, rezistent la coroziune;

b aliaje cu proprietăți speciale și altele.

b După tehnologia de producție, se disting turnătorie (pentru fabricarea pieselor prin turnare) și deformabile (supuse forjarii, ștanțarii, laminare, presare și alte tipuri de tratament sub presiune).

Proprietățile aliajelor

Proprietățile aliajelor depind nu numai de compoziție, ci și de metodele de prelucrare termică și mecanică a acestora: călire, forjare etc. Până la sfârșitul secolului al XIX-lea, căutarea de noi aliaje utile practice a fost efectuată prin încercare și eroare. Abia la începutul secolelor XIX-XX. Ca urmare a descoperirilor fundamentale din domeniul chimiei fizice, a apărut o doctrină despre regularitatea dintre proprietățile metalelor și proprietățile aliajelor formate din acestea, despre influența influențelor mecanice, termice și de altă natură asupra acestora.

În metalurgie, se disting trei tipuri de aliaje:

b soluție solidă (dacă atomii care alcătuiesc un aliaj de elemente diferă ușor ca structură și dimensiune, ei pot forma o rețea cristalină comună);

b amestec mecanic (dacă fiecare element al aliajului cristalizează independent);

b compus chimic (dacă elementele aliajului interacționează chimic pentru a forma o nouă substanță).

Proprietățile fizice ale aliajelor

Proprietățile mecanice ale metalelor și aliajelor

Principalele proprietăți mecanice includ rezistență, tenacitate, ductilitate, duritate, rezistență, fluaj, rezistență la uzură. Ele sunt principalele caracteristici ale unui metal sau aliaj.

Proprietățile fizice ale metalelor și aliajelor

Proprietățile fizice ale metalelor și aliajelor sunt determinate de greutatea lor specifică, coeficienții de dilatare liniară și volumetrică, conductivitate electrică, conductivitate termică, punct de topire etc.

Rezistenta chimica a metalelor si aliajelor

Rezistența chimică a metalelor și aliajelor este determinată de capacitatea acestora de a rezista la efectele chimice ale diferitelor medii agresive. Aceste proprietăți sunt de mare importanță pentru inginerie mecanică și trebuie luate în considerare la proiectarea mașinilor și a pieselor. Un exemplu tipic de influență chimică a mediului este coroziunea (oxidarea metalelor).

Distrugerea metalelor din coroziune provoacă pagube enorme industriei, exprimate în pierderea anuală de milioane de tone de metal.

Pentru a elimina pierderile atât de mari în inginerie mecanică, piesele sunt acoperite cu lacuri, vopsele, metale rezistente chimic și filme de oxid.

În unele cazuri, sunt utilizate diferite aliaje cu rezistență chimică ridicată, de exemplu, fontă inoxidabilă, oțel inoxidabil și o serie de aliaje rezistente chimic pe bază de cupru și nichel. Titanul începe să găsească o utilizare pe scară largă.

Proprietățile tehnologice ale metalelor

Proprietățile tehnologice ale metalelor și aliajelor sunt caracterizate prin modul lor Este ușor de adaptat la diferite metode de lucru la cald și la rece (topit și umplut cu ușurință într-o matriță, forjat, sudat, prelucrat cu unelte de tăiere etc.). În acest sens, ele sunt împărțite în turnătorii

Proprietățile de turnare ale metalelor și aliajelor

Proprietățile de turnare ale metalelor și aliajelor sunt determinate de fluiditate, contracție și tendința de segregare. Fluiditate - capacitatea unui aliaj de a umple o matriță de turnare. Contracția înseamnă o reducere a volumului și dimensiunii metalului turnat în timpul solidificării și răcirii ulterioare. Licuarea este procesul de formare a eterogenității în compoziția chimică a aliajului în diferite părți ale turnării în timpul solidificării sale.

Maleabilitatea metalului

Maleabilitatea unui metal - capacitatea de a se deforma cu cea mai mică rezistență rezistență și ia forma necesară sub influența forțelor externe fără a-i încălca integritatea. Metalele pot fi maleabile atât la rece, cât și la încălzire. Oțelul are o maleabilitate bună atunci când este încălzit. Alama monofazată și aliajele de aluminiu au o ductilitate bună la rece. Bronzul se caracterizează printr-o maleabilitate redusă. Fontele nu au practic nici o maleabilitate.

Sudabilitate metalului

Sudabilitatea metalului - capacitatea de a crea conexiuni puternice între piesele metalice folosind metode de sudare. Oțelul cu conținut scăzut de carbon sudează bine, fonta, cupru și aliajele de aluminiu sunt mult mai rele.

Prepararea aliajelor

Să luăm în considerare procesul de producere a aliajelor folosind exemplul fontei și oțelului.

Productie de fonta si otel. Procesul tehnologic de producere a metalelor feroase include topirea fontei din minereuri de fier și prelucrarea ulterioară a acesteia în oțel.

Principala metodă de producere a fontei este furnalul. Procesul de furnal constă din trei etape: reducerea fierului din oxizii conținuti în minereu, carburarea fierului și formarea zgurii. Materiile prime sunt minereurile de fier, combustibilii și fluxurile.

Înainte de topire, minereurile de fier sunt de obicei supuse unei pregătiri preliminare: zdrobire, îmbogățire și aglomerare. Minereul zdrobit este adesea îmbogățit prin separare magnetică. Pentru a îndepărta particulele de nisip și argilă, spălați cu apă. Aglomerarea minereurilor fine și prafoase se realizează prin aglomerare - prin sinterizare pe grătarele mașinilor de sinterizare sau prin laminare în granulator, urmată de uscare și prăjire. Principalul combustibil la topirea fontei este cocsul, care este o sursă de căldură și este direct implicat în reducerea și carburarea fierului. Fluxurile (calcare, dolomite sau gresii) sunt folosite pentru a reduce punctul de topire al rocii sterile și a le lega cu cenușă de combustibil în zgură.

Un furnal este un puț vertical de până la 35 m înălțime sau mai mult, cu pereți din cărămizi refractare închise într-o carcasă de oțel. Materiile prime pregătite sunt încărcate în cuptor strat cu strat de sus. Ca urmare a arderii cocsului, datorită oxigenului din aerul pompat în partea inferioară a cuptorului, se formează monoxid de carbon, care reduce fierul din minereu și poate interacționa cu acesta, formând astfel carbură Fe3C - cementită.

Concomitent cu reducerea fierului, siliciul, fosforul, manganul și alte impurități sunt reduse.

Fonta și zgura, topite la o temperatură de 1380-1420°C, sunt eliberate prin orificii. Fonta este turnată în forme, iar zgura este reciclată. În furnalele, fonta este topită pentru prelucrare în oțel, fonta de turnătorie este folosită pentru a produce o varietate de produse din fontă, iar fontele speciale (ferosiliciu, feromangan) sunt folosite în producția de oțel ca dezoxidanți sau aditivi de aliaj.

Oțelul este produs din fontă prin oxidare folosind metode de topire electrică, convertor și focar deschis. Principala metodă de producție a oțelului în URSS și în alte țări ale lumii este metoda vetrei deschise, dar în ultimii ani s-a răspândit metoda convertorului de oxigen, care are avantaje tehnice și economice semnificative.

Prin metoda cu focar deschis, oțelul este produs în cuptoare cu vatră deschisă, în spațiul de topire al cărora se arde gaz sau păcură, iar în camere speciale - regeneratoare - aerul și combustibilul gazos care intră în cuptor sunt preparate folosind căldura acumulată. a produselor de ardere reziduale. Taxa include fontă brută și fier vechi - fier vechi sau lichid, fier vechi și minereu de fier. Procesul de producere a oțelului constă în topirea încărcăturii, care produce o cantitate mare de oxid feros, oxidarea carbonului și a altor impurități cu oxid feros și dezoxidare - reducerea fierului din oxid cu adăugarea de ferosiliciu, feromangan sau aluminiu. .

Elemente chimice

Multe metale, cum ar fi magneziul, sunt produse cu puritate ridicată, astfel încât compoziția aliajelor obținute din acesta să poată fi cunoscută cu exactitate. Numărul aliajelor metalice folosite astăzi este foarte mare și este în continuă creștere. Ele sunt de obicei împărțite în două mari categorii: aliaje pe bază de fier și aliaje neferoase. Cele mai importante aliaje de importanță industrială sunt enumerate mai jos și sunt indicate principalele lor domenii de aplicare.

Oţel. Aliajele de fier și carbon care conțin până la 2% se numesc oțeluri. Oțelurile aliate conțin și alte elemente - crom, vanadiu, nichel. Există mult mai multe oțeluri produse decât orice alte metale și aliaje și ar fi dificil să enumerați toate utilizările lor posibile. Oțelul cu conținut scăzut de carbon (mai puțin de 0,25% carbon) este consumat în cantități mari ca material de structură, în timp ce oțelul cu conținut mai mare de carbon (mai mult de 0,55%) este folosit pentru a face unelte de tăiere cu viteză redusă, cum ar fi lamele de ras și burghiile. Oțelurile aliate sunt folosite în inginerie mecanică de toate tipurile și în producția de scule de mare viteză.

Fontă. Fonta este un aliaj de fier cu 2-4% carbon. Siliciul este, de asemenea, o componentă importantă a fontei. O mare varietate de produse foarte utile pot fi turnate din fontă, cum ar fi capacele căilor de vizitare, fitingurile pentru conducte și blocurile de cilindri ale motorului. Piesele turnate executate corect realizează proprietăți mecanice bune ale materialului.

Aliaje pe bază de cupru. Acestea sunt în principal alamă, adică aliaje de cupru care conțin de la 5 la 45% zinc. Alama care conține 5 până la 20% zinc se numește roșu (tompak), iar alama care conține 20-36% Zn se numește galben (alama alfa). Alama este utilizată la producerea diferitelor piese mici unde sunt necesare o bună prelucrabilitate și formabilitate. Aliajele de cupru cu staniu, siliciu, aluminiu sau beriliu se numesc bronzuri. De exemplu, un aliaj de cupru și siliciu se numește bronz siliciu. Bronzul fosforic (cuprul cu 5% staniu și urme de fosfor) are o rezistență ridicată și este folosit la fabricarea arcuri și membrane.

Aliaje de plumb. Lipitura convențională (terțiară) este un aliaj de aproximativ o parte plumb și două părți staniu. Este utilizat pe scară largă pentru conectarea (lipirea) conductelor și firelor electrice. Aliajele de plumb-antimoniu sunt folosite pentru a face carcase de cabluri telefonice și plăci de baterie. Cotonul, din care au fost turnate anterior tacâmurile (furculițe, cuțite, farfurii), conține 85-90% cositor (restul este plumb). Aliajele pentru rulmenți pe bază de plumb, numite babbitts, conțin de obicei staniu, antimoniu și arsen.

Aliaje usoare. Industria modernă are nevoie de aliaje ușoare de înaltă rezistență, cu proprietăți mecanice bune la temperatură înaltă. Principalele metale ale aliajelor ușoare sunt aluminiul, magneziul, titanul și beriliul. Totuși, aliajele pe bază de aluminiu și magneziu nu pot fi utilizate la temperaturi ridicate și în medii agresive.

Aliaje de aluminiu. Printre acestea se numără aliajele de turnare (Al - Si), aliajele de turnare sub presiune (Al - Mg) și aliajele de înaltă rezistență cu autoîntărire (Al - Cu). Aliajele de aluminiu sunt economice, ușor accesibile, rezistente la temperaturi scăzute și ușor de prelucrat (sunt ușor forjate, ștanțate, potrivite pentru ambutisare adâncă, trefilare, turnare, bine sudate și prelucrate pe mașini de tăiat metal). Din păcate, proprietățile mecanice ale tuturor aliajelor de aluminiu încep să se deterioreze considerabil la temperaturi peste aproximativ 175° C. Cu toate acestea, datorită formării unei pelicule de oxid de protecție, ele prezintă o bună rezistență la coroziune în cele mai comune medii agresive. Aceste aliaje conduc bine electricitatea și căldura, sunt foarte reflectorizante, nemagnetice, inofensive în contact cu alimentele (deoarece produsele de coroziune sunt incolore, fără gust și netoxice), rezistente la explozie (din moment ce nu produc scântei) și absorb șocul. incarca bine. Datorită acestei combinații de proprietăți, aliajele de aluminiu servesc drept materiale bune pentru pistoanele ușoare; ele sunt utilizate în construcția de transporturi, automobile și avioane, în industria alimentară, ca materiale arhitecturale și de finisare, în producția de reflectoare de iluminat, cabluri tehnologice și de uz casnic. conducte și în așezarea liniilor electrice de înaltă tensiune. Impuritatea de fier, de care este greu de scăpat, crește rezistența aluminiului la temperaturi ridicate, dar reduce rezistența la coroziune și ductilitatea la temperatura camerei. Cobaltul, cromul și manganul slăbesc efectul fragil al fierului și cresc rezistența la coroziune. Când litiul este adăugat la aluminiu, modulul elastic și rezistența cresc, făcând aliajul foarte atractiv pentru industria aerospațială. Din păcate, în ciuda raportului lor excelent rezistență-greutate (rezistență specifică), aliajele aluminiu-litiu au ductilitate scăzută.

Aliaje de magneziu. Aliajele de magneziu sunt ușoare, caracterizate prin rezistență specifică ridicată, precum și proprietăți bune de turnare și proprietăți excelente de tăiere. Prin urmare, ele sunt folosite pentru a face piese pentru rachete și motoare de avioane, carcase de caroserie, roți, rezervoare de benzină, mese portabile etc. Unele aliaje de magneziu, care au un coeficient de amortizare vâscos ridicat, sunt utilizate pentru fabricarea pieselor mobile de mașini și a elementelor structurale care funcționează în condiții de vibrații nedorite. Aliajele de magneziu sunt destul de moi, au o rezistență slabă la uzură și nu sunt foarte ductile. Se formează cu ușurință la temperaturi ridicate, sunt potrivite pentru sudarea cu arc, gaz și rezistență și pot fi îmbinate și prin lipire (lipire), șuruburi, nituri și adezivi. Astfel de aliaje nu sunt deosebit de rezistente la coroziune la majoritatea acizilor, apa dulce și sărată, dar sunt stabile în aer. Ele sunt de obicei protejate de coroziune prin acoperirea suprafeței - gravare cu crom, tratament cu bicromat, anodizare. Aliajele de magneziu pot primi, de asemenea, o suprafață strălucitoare sau placate cu cupru, nichel și crom după ce au fost scufundate în zinc topit. Anodizarea aliajelor de magneziu le crește duritatea suprafeței și rezistența la abraziune. Magneziul este un metal activ din punct de vedere chimic și, prin urmare, este necesar să se ia măsuri pentru a preveni aprinderea așchiilor și a pieselor sudate din aliaje de magneziu.

Aliaje de titan. Aliajele de titan sunt superioare atât celor de aluminiu, cât și cele de magneziu în ceea ce privește rezistența la tracțiune și modulul de elasticitate. Densitatea lor este mai mare decât cea a tuturor celorlalte aliaje ușoare, dar în ceea ce privește rezistența specifică, acestea sunt pe locul doi după beriliu. Cu un conținut destul de scăzut de carbon, oxigen și azot, sunt destul de plastice. Conductivitatea electrică și conductibilitatea termică a aliajelor de titan sunt scăzute, sunt rezistente la uzură și abraziune, iar rezistența lor la oboseală este mult mai mare decât cea a aliajelor de magneziu. Limita de fluaj a unor aliaje de titan la solicitări moderate (aproximativ 90 MPa) rămâne satisfăcătoare până la aproximativ 600 ° C, ceea ce este semnificativ mai mare decât temperatura admisă atât pentru aliajele de aluminiu, cât și de magneziu. Aliajele de titan sunt destul de rezistente la acțiunea hidroxizilor, soluțiilor sărate, acizilor nitric și a altor acizi activi, dar nu foarte rezistente la acțiunea acizilor hidrohalic, sulfuric și ortofosforic. Aliajele de titan sunt forjate până la temperaturi de aproximativ 1150° C. Ele permit sudarea cu arc electric în atmosferă de gaz inert (argon sau heliu), sudarea prin puncte și cu role (cusătură). Nu sunt foarte predispuși la tăiere (aprinderea sculei de tăiere). Topirea aliajelor de titan trebuie făcută în vid sau atmosferă controlată pentru a evita contaminarea cu impurități de oxigen sau azot care provoacă fragilizarea. Aliajele de titan sunt folosite în industria aviației și spațiale pentru fabricarea pieselor care funcționează la temperaturi ridicate (150-430° C), precum și în unele aparate chimice cu destinații speciale. Armura ușoară pentru cabinele aeronavelor de luptă este fabricată din aliaje de titan-vanadiu. Aliajul titan-aluminiu-vanadiu este aliajul principal de titan pentru motoarele cu reacție și corpurile de avioane. În tabel Tabelul 3 prezintă caracteristicile aliajelor speciale și tabelul. Figura 4 prezintă principalele elemente adăugate la aluminiu, magneziu și titan, indicând proprietățile rezultate.

Aliaje de beriliu. Un aliaj ductil de beriliu poate fi produs, de exemplu, prin înglobarea granulelor casante de beriliu într-o matrice moale ductilă, cum ar fi argintul. Aliajul din această compoziție a fost adus la o grosime de 17% față de originalul prin laminare la rece. Beriliul depășește toate metalele cunoscute ca rezistență specifică. Combinat cu densitatea sa scăzută, acest lucru face ca beriliul să fie potrivit pentru sistemele de ghidare a rachetelor. Modulul de elasticitate al beriliului este mai mare decât cel al oțelului, iar bronzurile de beriliu sunt folosite pentru a face arcuri și contacte electrice. Beriliul pur este folosit ca moderator de neutroni și reflector în reactoarele nucleare. Datorită formării straturilor de oxid de protecție, este stabil în aer la temperaturi ridicate. Principala dificultate cu beriliu este toxicitatea acestuia. Poate provoca probleme respiratorii grave și dermatită.

Aliaje de aur

Aurul este un metal nobil de culoare galbenă, moale și destul de greu. Aurul este conținut atât în ​​scoarța terestră, cât și în apă și, deși conținutul său în pământ este destul de scăzut (3 μg/kg), există foarte numeroase zone care sunt foarte îmbogățite în acest metal. Astfel de zone, care sunt zăcămintele de aur primare, se numesc placeri.

Dintre proprietățile fizice și chimice ale aurului, trebuie remarcat, în primul rând, conductivitatea termică excepțional de ridicată și rezistența electrică scăzută. În condiții normale, nu interacționează cu majoritatea acizilor și nu formează oxizi, nu se oxidează în aer și este rezistent la umiditate, alcalii și săruri, datorită cărora a fost clasificat ca un metal nobil. Aurul este foarte maleabil și ductil. Dintr-o bucată de aur care cântărește un gram, puteți întinde un fir de trei kilometri și jumătate sau puteți face folie de aur de 500 de ori mai subțire decât un păr uman. Aurul este un metal foarte greu, ceea ce este un mare plus în minerit. Densitatea sa este mare - 19,3 g/cm3, duritatea Brinell - 20. Aurul este, de asemenea, cel mai inert metal, dar atunci când capacitatea acva regiei (un amestec de acizi clorhidric și azotic în raport de 3/1) de a dizolva aurul a fost descoperit, încrederea în inerția sa a fost zguduită. Metalul se topește la o temperatură foarte ridicată - 1063°C. Se dizolvă în acid selenic fierbinte. Aceste proprietăți fizice și chimice ale aurului sunt utilizate pe scară largă pentru producerea acestuia.

Aurul este extras cel mai adesea prin spălare, care se bazează pe densitatea sa mare (alte metale cu o densitate mai mică decât aurul sunt spălate într-un curent de apă). Dar aurul natural este rareori pur; conține argint, cupru și multe alte elemente, așa că după spălare, tot aurul este supus curățării profunde - rafinare. În Rusia, puritatea aurului se măsoară după finețea sa.

Există aliaje de aur care devin foarte populare în zilele noastre.

Aur roz

Aurul roz este un aliaj de aur pur și cupru; aliaj de bijuterii de o nuanță neobișnuit de delicată.

Bijuteriile din aliaj roz devin din ce în ce mai populare, inelele și pandantivele devin din ce în ce mai frecvente.

Aur verde (măslin).

Aurul verde (de măsline) poate fi obținut ca aliaj de aur și potasiu.

Astfel de compuși sunt numiți și metalide.

În general, metalidele sunt compuși de aur cu aluminiu (aur violet), rubidiu (verde închis), potasiu (violet și măsline), indiu (aur albastru). Astfel de aliaje sunt foarte frumoase și exotice, dar în același timp sunt fragile și nu ductile. Nu pot fi prelucrate ca metal prețios. Dar uneori, astfel de aliaje metalice de bijuterii sunt folosite ca inserții în bijuterii, cum ar fi pietrele.

Apropo, uneori aurul verde se obține și prin aliarea aurului pur cu argint. O mică includere de argint în aliajul de bijuterii va da o culoare verzuie, o proporție puțin mai mare va face aurul gălbui-verde, creșterea în continuare a conținutului de argint va da o nuanță alb-gălbuie și, în final, o culoare complet albă.

Aur albastru

Este un aliaj de aur pur și indiu. Dar un astfel de aliaj de bijuterii este și un metal metalic; este instabil și nu poate fi folosit ca aurul obișnuit.

Doar ca inserții în decorațiuni, de ex. ca pietrele.

De asemenea, aurul devine albastru dacă este placat cu rodiu.

Sau dacă este creația bijutierului argentinian Antoniassi. Este încă un mister cum a reușit să obțină un aliaj albastru cu o puritate de aproape 958 (aliajul conține 90% aur pur). Bijutierul nu se grăbește să-și dezvăluie secretele.

Aur albastru

Aurul albastru este un aliaj de aur cu fier și crom. La fel ca verdele și violetul, aurul albastru poate fi folosit doar ca inserții de bijuterii.

Aliajul albastru în sine este fragil și nu se va putea face o bijuterie numai din el.

Aur violet

În esență, este un aliaj de aur și aluminiu. Un astfel de aur poate primi 750 de finețe (conținutul de aur din aliaj este chiar mai mare de 75%).

Un alt tip de aur violet este un aliaj de aur și potasiu.

Aliajul de bijuterii violet este frumos. Dar, din păcate, este fragil și nu plastic. Uneori poate fi găsit în bijuterii sub formă de inserții, de parcă ar fi mai degrabă o piatră prețioasă decât un metal.

Aur maro

Aur brun - aur 585 sau 750, cu o proporție mai mare de cupru în aliaj (adăugarea de impurități la aur pur din aliaj). Bijutierii supun acest aur unui tratament chimic special.

Aur negru

Aurul negru este un metal incredibil de rafinat, cu o culoare profundă și moale. Există mai multe moduri de a obține aur negru.

Aceasta include aliarea cu cobalt și crom cu oxidare la temperaturi ridicate și acoperirea cu rodiu negru sau carbon amorf...

aliat fontă oțel aliaj aur

Concluzie

Obiectele metalice din jurul nostru constau rareori din metale pure. Doar tigăile de aluminiu sau sârma de cupru au o puritate de aproximativ 99,9%. În majoritatea celorlalte cazuri, oamenii se ocupă de aliaje. Astfel, diverse tipuri de fier si otel contin, alaturi de aditivi metalici, cantitati mici de carbon, care au o influenta decisiva asupra comportarii mecanice si termice a aliajelor. Toate aliajele au marcaje speciale, deoarece... aliajele cu același nume (de exemplu, alamă) pot avea fracțiuni de masă diferite ale altor metale.

Literatură și site-uri web utilizate

b Chimie pentru curioși - E. Grosse.

ь Dicționar enciclopedic sovietic. - M.: Enciclopedia Sovietică, 1983.

o Enciclopedie chimică concisă editată de I.A. Knuyants et al., Enciclopedia sovietică, 1961-1967, T.2.

o Dicționar enciclopedic al unui tânăr chimist, compilat de V.A. Kritsman și V.V. Stanzo. Editura „Pedagogie”, 1982.

ь Marea enciclopedie a școlarilor moderni.

ь Chimie generală. Glinka N.L., URSS, 1985

o Site-ul Wikipedia

b www.erudition.ru- raportați „aliaje”

ь dic.academic.ru - site-ul „Academician”, subiect „Aliaje”

b www.chemport.ru- aliaje

Postat pe Allbest.ru

Documente similare

Istoria aliajelor. Rezistența la coroziune, proprietățile de turnare, rezistența la căldură și rezistența electrică a aliajelor. Proprietățile de bază ale aliajelor. O soluție a unui metal în altul și un amestec mecanic de metale. Clasificarea si grupele aliajelor.

prezentare, adaugat 30.09.2011


Proprietățile fizice ale metalelor și aliajelor. Proprietățile chimice ale metalelor și aliajelor. Aliaje. Cerințe pentru aliaje și tipuri de aliaje. Metode de testare pentru imprimarea aliajelor. Metale și aliaje utilizate în imprimare.

rezumat, adăugat 09.06.2006


Clasificarea și caracteristicile generale ale aliajelor cupru-nichel, influența impurităților asupra proprietăților acestora. Comportarea la coroziune a aliajelor cupru-nichel. Modelarea termodinamică a proprietăților soluțiilor metalice solide. Parametrii energetici ai teoriei.

teză, adăugată 13.03.2011


Aliaje de aluminiu forjat de bază. Proprietățile mecanice ale siluminilor. Marcarea aliajelor de aluminiu turnate. Siliciu ca element de aliere principal în silumini de aluminiu turnat. Proprietăți mecanice tipice ale aliajelor care nu se întăresc termic.

rezumat, adăugat la 01.08.2010


Reducerea vitezei de coroziune ca metodă de protecție anticorozivă a metalelor și aliajelor. Clasificarea straturilor de protecție (metalice, galvanice, metalizare pulverizată, acoperiri nemetalice, organice, inhibitoare, oxigen și altele).

lucrare de curs, adăugată 16.11.2009


Oxidarea anodică a aluminiului și a aliajelor sale. Regularități ale comportamentului anodic al aluminiului și aliajelor sale în soluții acide în stadiile inițiale ale formării AOP și procesele secundare care influențează structura și proprietățile stratului de oxid de formare.

Structura cristalină a niobiului, aurului și aliajelor acestora; numărul și poziția internodurilor. Diagrama stării sistemului Nb-V; graficul dependenței perioadei rețelei cristaline de compoziția aliajului; proiecții stereografice; calcule cristalografice.

lucrare curs, adăugată 05.09.2013


Înțelegerea generală a coroziunii metalelor. Comportarea titanului și a aliajelor sale în diferite medii agresive. Influența elementelor de aliere din titan asupra rezistenței la coroziune. Coroziunea electrochimică. Caracteristici ale interacțiunii titanului cu aerul.

rezumat, adăugat 12.03.2006


Caracteristicile și proprietățile chimice ale metalelor, localizarea lor în tabelul periodic al elementelor. Clasificarea metalelor după diverse criterii. Costul metalului ca factor în posibilitatea și fezabilitatea utilizării acestuia. Cele mai comune aliaje.

test, adaugat 20.08.2009


Caracteristicile generale și proprietățile cuprului. Luarea în considerare a principalelor metode de obținere a cuprului din minereuri și minerale. Definirea conceptului de aliaje. Studiul caracteristicilor exterioare, precum și principalele caracteristici ale alamei, bronzului, aliajelor de cupru-nichel, cupronickel.

DEFINIȚIE

Aliaje- Sunt amestecuri de două sau mai multe elemente, printre care predomină metalele. Metalele incluse în aliaj se numesc bază. Adesea, aliajului se adaugă elemente nemetalice, dând aliajelor proprietăți speciale; ele se numesc aditivi de aliere sau de modificare. Dintre aliaje, cele mai importante sunt cele pe bază de fier și aluminiu.

Clasificarea aliajelor

Există mai multe moduri de clasificare a aliajelor:

• după metoda de fabricație (aliaje turnate și pulbere);
• prin metoda de obținere a produsului (turnare, aliaje forjate și pulbere);
• după compoziție (aliaje omogene și eterogene);
• după natura metalului - bază (feroase - bază Fe, neferoase - bază, metale neferoase și aliaje de metale rare - elemente radioactive de bază);
• după numărul de componente (dublu, triplu etc.);
• prin proprietăți caracteristice (refractar, cu punct de topire scăzut, de înaltă rezistență, rezistent la căldură, dur, anti-fricțiune, rezistent la coroziune etc.);
• după scop (structural, instrumental și special).

Proprietățile aliajelor

Proprietățile aliajelor depind de structura lor. Aliajele se caracterizează prin proprietăți insensibile la structură (determinate de natura și concentrația elementelor care alcătuiesc aliajele) și proprietăți sensibile la structură (în funcție de caracteristicile bazei). Proprietățile insensibile din punct de vedere structural ale aliajelor includ densitatea, punctul de topire și căldura de evaporare. proprietăți termice și elastice, coeficient de dilatare termică.

Toate aliajele prezintă proprietăți caracteristice metalelor: luciu metalic, conductivitate electrică și termică, ductilitate etc.

De asemenea, toate proprietățile caracteristice aliajelor pot fi împărțite în chimice (relația aliajelor cu efectele mediilor active - apă, aer, acizi etc.) și mecanice (relația aliajelor cu efectele forțelor externe). Dacă proprietățile chimice ale aliajelor sunt determinate prin plasarea aliajului într-un mediu agresiv, atunci se folosesc teste speciale pentru a determina proprietățile mecanice. Deci, pentru a determina rezistența, duritatea, elasticitatea, ductilitatea și alte proprietăți mecanice, se efectuează teste de tracțiune, fluaj, rezistență la impact etc.

Principalele tipuri de aliaje

Diverse oțeluri, fontă, aliaje pe bază de cupru, plumb, aluminiu, magneziu, precum și aliaje ușoare sunt utilizate pe scară largă printre toate tipurile de aliaje.

Otelurile si fontele sunt aliaje de fier si carbon, cu continutul de carbon in otel de pana la 2%, iar in fonta 2-4%. Oțelurile și fontele conțin aditivi de aliere: oțeluri – Cr, V, Ni și fontă – Si.

Există diferite tipuri de oțeluri; de exemplu, oțelurile structurale, inoxidabile, pentru scule, rezistente la căldură și criogenice se disting în funcție de scopul lor. Pe baza compoziției lor chimice, ele sunt împărțite în carbon (cu conținut scăzut, mediu și ridicat de carbon) și aliate (aliaj scăzut, mediu și înalt). In functie de structura se disting otelurile austenitice, feritice, martensitice, perlitice si bainitice.

Oțelurile și-au găsit aplicații în multe sectoare ale economiei naționale, cum ar fi construcții, chimie, petrochimice, protecția mediului, energie de transport și alte industrii.

În funcție de forma conținutului de carbon din fontă - cementit sau grafit, precum și de cantitatea acestora, se disting mai multe tipuri de fontă: alb (culoarea deschisă a fracturii datorită prezenței carbonului sub formă de cementit), gri (culoarea gri a fracturii datorită prezenței carbonului sub formă de grafit), maleabilă și rezistentă la căldură. Fontele sunt aliaje foarte fragile.

Domeniile de aplicare a fontei sunt extinse - decorațiunile artistice (garduri, porți), piesele dulapurilor, echipamentele sanitare, articolele de uz casnic (tigăile) sunt realizate din fontă și este folosită în industria auto.

Aliajele pe bază de cupru sunt numite alamă; ele conțin de la 5 la 45% zinc ca aditivi. Alama care conține 5 până la 20% zinc este numită roșie (tompak), iar alama care conține 20–36% Zn este numită galben (alama alfa).

Dintre aliajele pe bază de plumb se disting aliajele cu două componente (aliaje de plumb cu staniu sau antimoniu) și cele cu patru componente (aliaje de plumb cu cadmiu, staniu și bismut, aliaje de plumb cu staniu, antimoniu și arsen) și (tipic pentru două componente). aliaje componente) cu conținuturi diferite ale acelorași componente se obțin aliaje diferite. Astfel, un aliaj care conține 1/3 plumb și 2/3 staniu - terțiar (lipire obișnuită) este folosit pentru lipirea țevilor și firelor electrice, iar un aliaj care conține 10-15% plumb și 85-90% staniu - cosin a fost utilizat anterior. pentru turnarea tacâmurilor.

Aliaje bicomponente pe bază de aluminiu – Al-Si, Al-Mg, Al-Cu. Aceste aliaje sunt ușor de produs și prelucrat. Au conductivitate electrică și termică, sunt nemagnetice, inofensive în contact cu alimentele și rezistente la explozie. Aliajele pe bază de aluminiu sunt utilizate pentru fabricarea pistoanelor ușoare; acestea sunt utilizate în construcția de transporturi, automobile și avioane, industria alimentară, ca materiale arhitecturale și de finisare, în producția de canale tehnologice și de uz casnic și în așezarea de înalte. -linii electrice de tensiune.

Exemple de rezolvare a problemelor

EXEMPLUL 1

EXEMPLUL 2

Exercițiu	Când un amestec de Al și Fe cântărind 11 g a fost expus la exces de HCI, s-au eliberat 8,96 litri de gaz. Determinați fracțiile de masă ale metalelor din amestec.
Soluţie	Ambele metale reacționează, rezultând eliberarea de hidrogen: 2Al + 6HCI = 2AlCI3 + 3H2 Fe + 2HCI = FeCI2 + H2 Să aflăm numărul total de moli de hidrogen eliberați: v(H2) =V(H2)/Vm v(H2) = 8,96/22,4 = 0,4 mol Fie cantitatea de substanță Al x mol, iar Fe y mol. Apoi, pe baza ecuațiilor de reacție, putem scrie expresia pentru numărul total de moli de hidrogen: 1,5x + y = 0,4 Să exprimăm masa metalelor din amestec: Apoi, masa amestecului va fi exprimată prin ecuația: 27x + 56y = 11 Am primit un sistem de ecuații: 1,5x + y = 0,4 27x + 56y = 11 Hai sa o rezolvam: (56-18)y = 11 – 7,2 v(Fe) = 0,1 mol x = 0,2 mol v(Al) = 0,2 mol Apoi, masa metalelor din amestec este: m(Al) = 27×0,2 = 5,4 g m(Fe) = 56×0,1 = 5,6 g Să găsim fracțiunile de masă ale metalelor din amestec: ώ =m(Me)/m suma ×100% ώ(Fe) = 5,6/11 ×100%= 50,91% ώ(Al) = 100 – 50,91 = 49,09%
Răspuns	Fracții de masă ale metalelor din amestec: 50,91%, 49,09%