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 o mulțime de electroni (5-8).

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

În tehnologie, un nemetal este înțeles ca substanțe care au 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. Acest lucru determină o natură specială a interacțiunii atomilor de metal și proprietăților metalice. Metalele sunt bune conductoare de electricitate.

Dintre 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 Gulyaev A.P. și poate să nu coincidă cu cel general acceptat.

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 alcalino-pământoase), punct de topire ridicat, duritate relativ mare. Cel mai tipic metal al acestui grup este fierul.

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

La rândul lor, metalele feroase pot fi împărțite după cum urmează:

1. Metale de fier- fier, cobalt, nichel (așa-numiții feromagneți) și manganul apropiat acestora în proprietăți. 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). Este folosit ca aditiv 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 inginerie 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. . ., unite sub numele de lantanide. Aceste metale au proprietăți chimice foarte asemănătoare, dar proprietăți fizice mai degrabă diferite (Tip. etc.). Sunt folosiți ca aditivi la aliajele altor elemente. În condiții naturale, ele apar împreună și sunt greu de separat în elemente separate. De obicei, se folosește un aliaj mixt - 40-45% Ce (ceriu) și 40-45% din toate celelalte REM.

5. Metale alcalino-pământoase- in stare metalica libera nu se folosesc, cu exceptia cazurilor speciale, de exemplu, agentii de racire in 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 o densitate scăzută.

2. Metale nobile - Ag (argint), Pt (platină), Au (aur), Pd (paladiu), Os (osmiu), Ir (iridiu), etc. Cu este un metal semi-nobil. Au rezistență ridicată 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, metalele au început să fie restaurate din minereuri - Sn, Pb, Fe etc.

Cele mai utilizate în tehnologie sunt aliajele de fier cu 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 metale 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 oportunitatea utilizării acestuia. Tabelul arată costul relativ al diferitelor metale (costul fierului, mai precis, oțelul 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 din plastic. 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). Aliaje ternare utilizate frecvent: Au - Ag - Cu.

Cele mai comune sunt aliajele de 375, 583, 750 și 916 probe - 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, raportul dintre care pot fi diverse.

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

Cea mai mare duritate (deci rezistența la uzură) o au aliajele din eșantionul 583, cu un raport de Cu și Ag de aproximativ 1:1.

Aliajele acestor mostre au culoarea aurului.

Indian Bulat

Sfârșitul secolului al IV-lea î.Hr., trupele lui Alexandru cel Mare au întâlnit pentru prima dată oțel indian neobișnuit în timpul unei campanii 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 unghiile și, în același timp, se îndoaie ușor într-un arc. Batiste ușor de tăiat cu gaz.

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

Forma modelului este împărțită în dungi, jet, ondulat, plasă și manivelă. Cel mai apreciat oțel 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 aceea, nu a fost observată nicio deformare permanentă.

Bulat real a fost realizat prin forjare din oțel turnat cu modele naturale.

Oțel de sudare (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 foi de tablă de oțel - până la 320 de straturi: sau: împrăștiate 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 meșterii din Caucaz.

Bulat baltic:

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

Placa și-a făcut ușor drum din partea moale cu emisii scăzute de carbon, apoi a fost inventat un proiectil perforator cu un vârf moale:

Prin urmare, din această cauză, vechii maeștri fierari au cusut o bandă moale pe o lamă foarte tare pentru a străpunge placa de oțel.

Producția de oțel damasc este asociată cu tradiții și secrete. Este foarte dificil să sudezi benzi și tije de compoziție diferită între ele și să furnizezi proprietățile necesare: flexibilitate, duritate, ascuțirea lamei. Este necesar să reziste la temperatură, viteza de forjare, ordinea îmbinării benzilor, îndepărtarea oxizilor, aplicarea fluxurilor.

Bulat 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, crescând rezistența și duritatea, cresc fragilitatea.

Producție: fierul topit (cu Mo) a fost forjat în tije și întărit timp de 8-10 ani în pământ. În procesul de coroziune, particulele îmbogățite cu impurități nocive au fost consumate din metal, căzând. Blankurile arătau ca brânza cu găuri. Apoi barele au fost carburate și forjate în mod repetat. 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: oțelul 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 au fost „mâncate” de rugina și dispersate în biosferă...

Turnul Eiffel - 1889 - s-a prezis că nu va rezista mai mult de 25 de ani (Eiffel considera 40 de ani pentru putere). Turnul stă în Paris de peste 100 de ani, dar asta doar pentru că este în permanență acoperit cu straturi groase de vopsea. Este nevoie de 52 de tone de vopsea pentru a picta turnul. Costul său a depășit de mult costul clădirii 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, balustrada scărilor râului Fontanka din Leningrad, o coloană de fier din Delhi (veche de 1500 de ani). Coroziunea este rezistentă prin oxizi de suprafață și conținut ridicat de Cu și P, precum și prin aliaje naturale.

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 unic de marcare a metalelor neferoase și aliajelor pe baza acestora. În toate cazurile, se adoptă un sistem 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 celălalt, numărul de elemente de aliere, iar în al treilea, indică numărul aliajului, care în funcție de stare. standardul trebuie să respecte o anumită compoziție sau proprietăți.
Cuprul și aliajele sale
Cuprul tehnic este marcat cu litera M, după care există numere asociate cu cantitatea de impurități (afișează gradul de puritate al materialului). Gradul de cupru M3 conține mai multe impurități decât M000. Literele de la sfârșitul mărcii înseamnă: k - catodic, b - fără oxigen, p - deoxidat. Conductivitatea electrică ridicată a cuprului determină utilizarea sa predominantă în inginerie electrică ca material conductor. Cuprul este bine deformat, bine sudat și lipit. Dezavantajul său este prelucrabilitatea slabă.
Principalele aliaje pe bază de cupru sunt alama și bronzul. In aliajele pe baza de cupru se adopta un sistem alfanumeric care caracterizeaza compozitia chimica a aliajului. Elementele de aliere sunt desemnate prin litera 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 - H; Titan -T; Fosfor - F; Chrome -X; Beriliu - B; Fier de călcat - F; Magneziu - Mg; Staniu - O; Plumb - C; Zinc - C.
Procedura de marcare a 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 (tompac), cu un conținut de 20-36% Zn - galben. În practică, alamele sunt rar folosite, în care concentrația de zinc depășește 45%. 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.
Marca 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 funcționează bine cu presiune. Acestea sunt furnizate sub formă de țevi și tuburi de diferite forme de secțiune, foi, benzi, benzi, fire și bare de diferite profile. Produsele din alamă cu stres intern ridicat (de exemplu, lucrate din greu) sunt predispuse la crăpare. În timpul depozitării pe termen lung în aer, pe ele se formează fisuri longitudinale și transversale. Pentru a evita acest lucru, înainte de depozitarea pe termen lung, este necesară îndepărtarea tensiunii interne prin recoacere la temperatură scăzută la 200-300 C.
În alama multicomponentă, după litera L, sunt scrise un număr de litere care indică ce elemente de aliere, pe lângă zinc, sunt incluse în această alamă. Apoi numerele urmează prin cratime, dintre care prima caracterizează conținutul mediu de cupru în procente, iar cele ulterioare caracterizează fiecare dintre elementele de aliere în aceeași ordine ca și în partea cu litere a mărcii. Ordinea literelor și numerelor se stabilește în funcție de conținutul elementului corespunzător: mai întâi vine elementul, care este mai mult, și apoi descendent. 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 turnată este marcată în conformitate cu GOST 1711-30. La începutul mărcii, ei scriu și litera L (alama), după care scriu litera C, care înseamnă zinc, și un număr care indică conținutul acestuia în procente. În alama aliată se scriu suplimentar litere corespunzătoare elementelor de aliere introduse, iar cifrele care urmează indică procentul acestor elemente. Restul, care lipsește până la 100%, corespunde conținutului de cupru. Alama turnată este utilizată pentru fabricarea fitingurilor și a pieselor pentru construcțiile navale, bucșe, căptușeli și rulmenți.
Bronzuri (aliaje de cupru cu diverse elemente, unde zincul nu este principalul). Ele, ca și arama, sunt împărțite în turnătorie și forjate. Marcarea tuturor bronzurilor începe cu literele Br, care înseamnă bronz pe scurt.
În bronzurile de turnătorie, după Br, se scriu litere urmate de cifre, care desemnează simbolic elementele introduse în aliaj (conform Tabelului 1), iar următoarele cifre indică procentul acestor elemente. Restul (până la 100%) este cupru. Uneori, la unele mărci de bronzuri de turnătorie, la sfârșit este scrisă litera „L”, 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 lingouri, lingouri, sârmă, etc. (aluminiu primar) în conformitate cu GOST 11069-74 și sub formă de semifabricat deformabil (foi, profile, tije etc.) în conformitate cu 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 este bine deformat, dar procesat prost prin tăiere. Poate fi rulat în 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. Marca reflectă compoziția principală a aliajului. Majoritatea claselor de aliaje de turnătorie încep cu litera A, care înseamnă aliaj de aluminiu. Apoi sunt scrise litere și cifre, reflectând 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 clasei 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 în industria alimentară la fabricarea pieselor de formă complexă (prin diferite metode de turnare) care necesită o rezistență sporită la coroziune în combinație cu densitate scăzută, de exemplu, unele pistoane ale compresorului, pârghii și alte piese. .
Aliajele forjate pe bază de aluminiu sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă în tehnologia alimentară și frigorifică pentru fabricarea diferitelor piese prin tratament sub presiune, care au, de asemenea, 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 conform sistemului alfanumeric. Cu toate acestea, nu există niciun model în etichetare. Singura caracteristică este prezența literei T în toate mărcile, ceea ce indică apartenența la titan. Numerele din grad indică numărul condiționat al aliajului.
Titanul tehnic este marcat: VT1-00; VT1-0. Toate celelalte clase se referă la aliaje 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 neajunsuri împiedică utilizarea lor în ingineria alimentară și frigorifică.

Aliajele de titan sunt folosite în rachete, aviație, 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 turnate corespunde de obicei compoziției aliajelor forjate. La sfârșitul mărcii din aliaj turnat se află 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 starea. Standardul este împărțit în turnătorie și deformabil.
Aliajele de magneziu turnate în conformitate cu GOST 2856-79 sunt marcate cu literele ML și un număr care indică numărul condiționat al aliajului. Uneori se scriu litere mici după număr: pch - puritate ridicată; este de uz general. Aliajele de magneziu forjat sunt marcate în conformitate cu GOST 14957-76 cu literele MA și un număr care indică numărul condiționat al aliajului. Uneori, după număr pot apărea litere mici pch, ceea ce înseamnă puritate ridicată.

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 (mai ales specifice) cu proprietăți tehnologice bune. Prin urmare, atât piesele simple, cât și cele complexe sunt realizate din aliaje de magneziu, care necesită o rezistență sporită la coroziune: 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 ingineria alimentară și frigorifică. Staniul este folosit în industria alimentară ca acoperire pentru ambalarea alimentelor (de exemplu, conservarea conservelor). Staniul este marcat în conformitate cu GOST 860-75. Sunt note O1pch; O1; O2; O3; O4. Litera O reprezintă staniu, iar numerele - un număr condiționat. Pe măsură ce numărul crește, cantitatea de impurități crește. Literele pch de la sfârșitul mărcii înseamnă - puritate ridicată. În industria alimentară, staniul este cel mai adesea folosit pentru conservarea foilor de conserve din clasele O1 și O2.
Aliajele pe bază de staniu și plumb, în ​​funcție de scop, sunt împărțite în două mari grupe: babbits și lipituri.
Babbits 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 babbit, 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 babbit), litera C denotă plumb babbit etc. Trebuie avut în vedere că este imposibil să se determine compoziția sa chimică completă după marca de babbit. În unele cazuri, conținutul de staniu nici măcar nu este indicat, de exemplu, în gradul BN, deși aici conține aproximativ 10%. Există, de asemenea, babbiți fără cositor (de exemplu, plumb-calciu), care sunt marcate conform GOST 1209-78 și nu sunt studiate în această lucrare.

Babbits 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 mai multe criterii: 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 grupuri :

1. Deosebit fuzibil (punct de topire ttopire ≤ 145 °C);

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

3. Mediu de topire (punct de topire ttopire > 450 °С ≤ 1100 °С);

4. Punct de topire ridicat (top topit > 1100 °С ≤ 1850 °С);

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 de bază și o cantitate mică de impurități ale altor elemente. De exemplu, cuprul pur comercial conține de la 0,1 la 1% impurități de plumb, bismut, antimoniu, fier și alte elemente.

Aliaje- acestea sunt metale complexe, reprezentand o combinatie a unui metal simplu (baza de aliaj) 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 compoziția aliajului pentru a obține proprietățile necesare. Deci, pentru a îmbunătăți proprietățile mecanice și rezistența la coroziune a alamei, aluminiului, siliciului, fierului, manganului, staniului, plumbului și altor componente de aliere sunt adăugate.

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

Majoritatea aliajelor sunt obținute prin topirea componentelor în stare lichidă. Alte moduri 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 obținerea unui număr mare de aliaje cu o mare varietate de combinații de proprietăți utile pe care metalele simple nu le au.

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

În stadiul actual de dezvoltare a tehnologiei, alături de creșterea numărului de aliaje și de complicarea compoziției acestora, metalele de puritate deosebită sunt de mare importanță. Conținutul de componentă principală în astfel de metale variază de la 99,999 la 99,999999999%
și altele. Metalele de înaltă puritate sunt necesare științei rachetelor, nucleare, electronice și alte ramuri noi ale tehnologiei.

În funcție de natura interacțiunii componentelor, aliajele se disting:

1) amestecuri mecanice;

2) compuși chimici;

3) soluții solide.

1) amestec mecanic două componente se formează atunci când ele în stare solidă nu se dizolvă una în alta și nu intră în interacțiune chimică. Aliajele - amestecuri mecanice (de exemplu, plumb - antimoniu, staniu - zinc) sunt eterogene ca structură 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 definite ca media aritmetică a mărimii proprietăților ambelor componente.

2) Soluții solide sunt caracterizate prin formarea unei rețele cristaline spațiale comune de către atomii metalului de bază-solvent și atomii elementului solubil.
Structura unor astfel de aliaje constă din granule cristaline omogene, ca un metal pur. Există soluții solide de substituție 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 cele ale componentelor constitutive. De exemplu, duritatea și rezistența electrică a soluțiilor solide sunt mult mai mari decât cele ale componentelor pure. Datorită ductilității lor ridicate, se pretează bine la forjare și alte tipuri de tratamente sub presiune. 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, care este 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 aliate. 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. Deci, compusul chimic al fierului cu carbon - 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 municipală școala secundară Gorodishchenskaya nr. 2

Eseu de chimie pe această temă

Lucrare finalizată

elev de gimnaziu #2

Yablochkina Ekaterina

Acordul 2011

• Introducere
• Aliaj
• Clasificarea aliajelor
• Proprietăți ale aliajului
• Proprietățile fizice ale aliajelor
• Aliaje de primire
• ELEMENTE CHIMICE E
• Aliaje de aur
• Concluzie
• Literatură folosită și site-uri web
• Introducere
• Meșterii antici din metal nu au lăsat descrieri ale metodelor de prelucrare și compozițiilor aliajelor folosite pentru a face diverse articole. 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 cercetărilor asupra obiectelor antice. De la ei aflăm că arheologii atribuie prima apariție a produselor din cupru mileniului 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 articole au fost fabricate în principal din cupru și aliajele sale: unelte, arme, bijuterii și oglinzi, vase, monede. Compozițiile aliajelor antice sunt foarte diverse; în literatură sunt numite condiționat bronz. Bronzurile de arsen și staniu aparțin celor mai vechi. 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 obiectului și de tehnica de fabricație utilizată. Așadar, pentru turnarea produselor de artă s-a ales o rețetă pentru un aliaj triplu cupru-staniu-plumb, care a fost folosit în Grecia antică, în Imperiul Roman, în Orientul Apropiat și Mijlociu, în India; în China, bronzul a fost unul dintre cele mai comune aliaje. Pe obiectele turnate din astfel de bronz se dezvoltă în timp o frumoasă patina 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 fuziunea metalelor, nemetalelor, compușilor anorganici etc. Multe aliaje (de exemplu: bronz, oțel, fontă) erau cunoscute în vremuri străvechi și chiar și atunci aveau aplicații practice extinse. . Semnificația 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 lor pure.

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 în aliaj pentru a-și îmbunătăți proprietățile se numesc elemente de 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 procedee tehnologice efectuate în diferite etape ale obținerii unui material metalic în scopul îmbunătățirii calității produselor metalurgice.

Clasificarea aliajelor

În funcție de natura metalului de bază, există aliaje feroase (baza este fier (Fe), aliaje neferoase (baza este metale neferoase), aliaje de metale rare, aliaje de metale radioactive.

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

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

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

l 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 tratamente sub presiune).

Proprietăți ale aliajului

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.

Există trei tipuri de aliaje în știința metalelor:

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

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

b compus chimic (dacă elementele aliajului interacționează chimic, formând o substanță nouă).

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 specifică coeficienții de dilatare liniară și de volum, 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 atacului chimic al diferitelor medii agresive. Aceste proprietăți sunt de mare importanță pentru inginerie mecanică și trebuie luate în considerare la proiectarea mașinilor și a pieselor. Coroziunea (oxidarea metalelor) este un exemplu tipic de acțiune chimică a unui mediu.

Distrugerea metalelor din coroziune provoacă pagube enorme industriei, care se exprimă prin 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, se folosesc 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 fie utilizat pe scară largă.

Proprietățile tehnologice ale metalelor

Proprietățile tehnologice ale metalelor și aliajelor sunt caracterizate de acestea capacitatea de a ceda diferitelor metode de lucru la cald și la rece (ușor de a topi și de a umple o matriță, de a forja, de a suda, de a prelucra cu unelte de tăiere etc.). În acest sens, ele sunt împărțite în turnătorie

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 aliajului de a umple matrița. Contracția se referă la reducerea volumului și dimensiunilor metalului turnat în timpul solidificării și răcirii ulterioare. Segregarea este procesul de formare a eterogenității compoziției chimice a aliajului în diferite părți ale turnării în timpul solidificării sale.

Maleabilitatea metalului

Maleabilitatea metalului - capacitatea de a se deforma la cea mai scăzută rezistență rezistență și ia forma necesară sub influența forțelor externe fără a 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 scăzută. Fontele practic nu au maleabilitate.

Sudabilitate metalului

Sudabilitate metalului - capacitatea de a crea conexiuni puternice ale pieselor metalice prin metode de sudare. Oțelul moale este bine sudat, fonta, cupru și aliajele de aluminiu sunt mult mai rele.

Aliaje de primire

Luați în considerare procesul de obținere a aliajelor folosind exemplul fontei și oțelului.

Producția de fier și oțel. Procesul tehnologic de obținere a metalelor feroase include topirea fontei din minereuri de fier cu 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. Spălați cu apă pentru a îndepărta particulele de nisip și argilă. Minereurile mici și mâloase sunt aglomerate prin aglomerare - prin sinterizare pe grătarele mașinilor de sinterizare sau peletizare în granulator, urmată de uscare și prăjire. Principalul combustibil în topirea fontei este cocsul, care este o sursă de căldură și este direct implicat în reducerea și carburarea fierului. Fluxurile (calcar, dolomit sau gresie) sunt folosite pentru a scădea punctul de topire al rocii sterile și a le lega cu cenușă combustibilă de zgură.

Furnalul este un puț vertical cu o înălțime de până la 35 m sau mai mult, cu pereți din cărămizi refractare închise într-o carcasă de oțel. Materiile prime pregătite sunt încărcate în cuptor de sus în straturi. Ca urmare a arderii cocsului, din cauza oxigenului aerului injectat 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.

Topită la o temperatură de 1380--1420 ° C, fonta și zgura sunt eliberate prin orificii. Fonta este turnată în matrițe, iar zgura este reciclată. În furnalele, se topește fonta, care este utilizată pentru prelucrarea în oțel, fier de turnătorie, folosit pentru a produce o varietate de produse din fontă și fonte speciale (ferosiliciu, feromangan), utilizate în producția de oțel ca dezoxidanți sau aditivi de aliaj.

Oțelul este obținut din fontă prin oxidare folosind metode cu focar deschis, convertor și electrotopire. 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, otelul se obtine in cuptoare cu focar deschis, in spatiul de topire al carui gaz sau pacura se arde, iar in camere speciale - regeneratoare se pregatesc aerul si combustibilul gazos care intra in cuptor datorita acumularii. căldura produselor de ardere de evacuare. Taxa include fontă și fier vechi - fier vechi sau fier lichid, fier vechi și minereu de fier. Procesul de obținere a oțelului constă în topirea încărcăturii, în care se formează o cantitate mare de oxid feros, oxidarea carbonului și a altor impurități cu oxid feros și dezoxidare - reducerea fierului din oxid cu adaos de ferosiliciu, feromangan. sau aluminiu.

Elemente chimice

Multe metale, cum ar fi magneziul, sunt produse la o puritate ridicată, astfel încât compoziția aliajelor obținute din acesta poate fi cunoscută cu precizie. 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 cu carbon care conțin până la 2% din acesta se numesc oțeluri. Oțelurile aliate conțin și alte elemente - crom, vanadiu, nichel. Oțelurile sunt produse mult mai mult decât orice alte metale și aliaje și ar fi dificil de enumerat toate tipurile de aplicații posibile ale acestora. Oțelul moale (mai puțin de 0,25% carbon) este consumat în cantități mari ca material de structură, în timp ce oțelul cu un 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 de canal, fitingurile pentru țevi, blocurile motor. În turnările realizate corect, se obțin proprietăți mecanice bune ale materialului.

Aliaje pe bază de cupru. Practic este alamă, adică. aliaje de cupru care conțin de la 5 la 45% zinc. Alama cu un conținut de 5 până la 20% zinc se numește roșu (tompac), iar cu un conținut de 20-36% Zn - galben (alama alfa). Alama este utilizată la fabricarea 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. Lipirea comună (tretnik) este un aliaj de aproximativ o parte plumb și două părți staniu. Este utilizat pe scară largă pentru conectarea (lipirea) conductelor și firelor electrice. Învelișurile cablurilor telefonice și plăcile bateriei sunt fabricate din aliaje de plumb-antimoniu. Cotonul, din care s-au turnat anterior tacâmurile (furculițe, cuțite, farfurii), conține 85-90% cositor (restul este plumb). Aliajele pentru rulmenți pe bază de plumb, numite babbits, 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 ridicată. Principalele metale ale aliajelor ușoare sunt aluminiul, magneziul, titanul și beriliul. Totuși, aliajele pe bază de aluminiu și magneziu nu pot fi utilizate în medii de temperatură ridicată și agresive.

aliaje de aluminiu. Acestea includ aliaje turnate (Al - Si), aliaje de turnare sub presiune (Al - Mg) și aliaje de înaltă rezistență cu auto-întărire (Al - Cu). Aliajele de aluminiu sunt economice, ușor disponibile, puternice la temperaturi scăzute și ușor de prelucrat (sunt ușor forjate, ștanțate, potrivite pentru ambutisare adâncă, ambutisare, turnare, bine sudate și prelucrate pe mașini-unelte). Din păcate, proprietățile mecanice ale tuturor aliajelor de aluminiu încep să se deterioreze considerabil la temperaturi peste aproximativ 175 ° C. Dar, datorită formării unei pelicule de oxid de protecție, ele prezintă o rezistență bună la coroziune în cele mai comune medii corozive. 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 (pentru că nu produc scântei) și absorb șocul. incarca bine. Datorită acestei combinații de proprietăți, aliajele de aluminiu servesc ca materiale bune pentru pistoanele ușoare, sunt utilizate în construcția de mașini, automobile și avioane, în industria alimentară, ca materiale arhitecturale și de finisare, în producția de reflectoare de iluminat, canale tehnologice și de uz casnic. , la așezarea liniilor electrice de înaltă tensiune. Impuritatea fierului, 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 de fragilizare al fierului și cresc rezistența la coroziune. Când litiul este adăugat la aluminiu, modulul de elasticitate și rezistență crește, ceea ce face ca un astfel de aliaj să fie foarte atractiv pentru industria aerospațială. Din păcate, în ciuda raportului lor excelent rezistență-greutate (rezistență specifică), aliajele aluminiu-litiu au o ductilitate slabă.

aliaje de magneziu. Aliajele de magneziu sunt ușoare, au rezistență specifică ridicată, proprietăți bune de turnare și prelucrabilitate excelentă. Prin urmare, sunt utilizate pentru fabricarea de piese pentru rachete și motoare de avioane, carcase pentru echipamente auto, roți, rezervoare de gaz, mese portabile etc. Unele aliaje de magneziu, care au un coeficient ridicat de amortizare vâscoasă, sunt utilizate la fabricarea pieselor mobile ale mașinilor și elementelor structurale care funcționează în condiții de vibrații nedorite. Aliajele de magneziu sunt destul de moi, rezistă slab 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 conectate și prin lipire (dure), 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 fi, de asemenea, strălucite sau placate cu cupru, nichel și crom prin preplacare cu 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 aluminiului, cât și magneziului în ceea ce privește rezistența la tracțiune și modulul de elasticitate. Densitatea lor este mai mare decât toate celelalte aliaje ușoare, dar în ceea ce privește rezistența specifică, acestea sunt pe locul doi după beriliu. Cu un conținut suficient 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. Rezistența la fluaj a unor aliaje de titan la solicitări moderate (de ordinul a 90 MPa) rămâne satisfăcătoare până la aproximativ 600°C, ceea ce este mult peste temperatura permisă atât pentru aliajele de aluminiu, cât și pentru cele de magneziu. Aliajele de titan sunt suficient 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. Aliaje de titan forjează până la temperaturi în jur de 1150 ° C. Ele permit sudarea cu arc în atmosferă de gaz inert (argon sau heliu), sudarea pe puncte și cu role (cusătură). Nu sunt foarte predispuși la tăiere (aprinderea sculei de tăiere). Topirea aliajelor de titan trebuie efectuată în vid sau atmosferă controlată pentru a evita contaminarea cu impurități de oxigen sau azot care provoacă fragilizarea. Aliajele de titan sunt utilizate 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. Aliajele de titan-vanadiu sunt folosite pentru a face armuri ușoare pentru cabinele aeronavelor de luptă. Aliajul titan-aluminiu-vanadiu este principalul aliaj de titan pentru motoarele cu reacție și corpurile de avioane. În tabel. 3 prezintă caracteristicile aliajelor speciale, iar în tabel. 4 prezintă principalele elemente adăugate la aluminiu, magneziu și titan, indicând proprietățile rezultate.

aliaje de beriliu. Un aliaj de beriliu ductil poate fi obţinut, de exemplu, prin intercalarea granulelor casante de beriliu într-o matrice moale, ductilă, cum ar fi argintul. A fost posibilă aducerea aliajului acestei compoziții prin laminare la rece la o grosime de 17% față de originalul. Beriliul depășește toate metalele cunoscute ca rezistență specifică. În combinație cu densitatea sa scăzută, acest lucru face ca beriliul să fie potrivit pentru dispozitivele de ghidare a rachetelor. Modulul de elasticitate al beriliului este mai mare decât cel al oțelului, iar bronzurile de beriliu sunt folosite pentru realizarea 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 asociată cu beriliu este toxicitatea acestuia. Poate provoca probleme respiratorii grave și dermatită.

Aliaje de aur

Aurul este un metal galben nobil, moale și destul de greu. Aurul se găsește 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 foarte îmbogățite în acest metal. Astfel de zone, care sunt zăcământul de aur primar, sunt numite plaseri.

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. Solubil 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, prin urmare, după spălare, tot aurul este supus curățării profunde - rafinare. În Rusia, puritatea aurului se măsoară prin defalcare.

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 roz din aliaj 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. Fiind un metal prețios, ele nu pot fi prelucrate. 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 contopirea aurului pur cu argintul. O mică includere de argint în compoziția aliajului de bijuterii va da o culoare verzuie, o proporție puțin mai mare va face auriu verde gălbui, crescând și mai mult conținutul de argint, obținem o nuanță galben-alb și, în final, complet alb.

aur albastru

Este un aliaj de aur pur cu indiu. Dar un astfel de aliaj de bijuterii este și o metalidă, este instabil și nu poate fi folosit ca aurul obișnuit.

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

De asemenea, aurul „devine albastru” dacă este acoperit cu rodiu.

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

aur albastru

Aurul albastru este un aliaj de aur cu fier și crom. La fel ca aurul verde și violet, aurul albastru poate fi folosit doar ca incrustații în bijuterii.

Prin el însuși, aliajul albastru este fragil și nu va funcționa pentru a face o bijuterie doar din el.

aur violet

De fapt, este un aliaj de aur și aluminiu. Un astfel de aur poate fi „premiat” cu 750 de mostre (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 non-plastic. Uneori poate fi găsită în bijuterii sub formă de inserții, de parcă ar fi o piatră prețioasă și nu metal.

auriu brun

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

aur negru

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

Aceasta este aliarea cu cobalt și crom cu oxidare la temperatură ridicată și acoperirea cu rodiu negru sau carbon amorf...

aliat fontă oțel aliare aur

Concluzie

Obiectele metalice din jurul nostru constau rareori din metale pure. Doar tigăile de aluminiu sau sârma de cupru sunt aproximativ 99,9% pure. În majoritatea celorlalte cazuri, oamenii au de-a face cu aliaje. Astfel, diverse tipuri de fier și oțel conțin, alături de aditivi metalici, cantități mici de carbon, care au o influență decisivă asupra comportării mecanice și termice a aliajelor. Toate aliajele au un marcaj special, deoarece. aliajele cu același nume (de exemplu, alamă) pot avea fracțiuni de masă diferite ale altor metale.

Literatură folosită și site-uri web

b Chimie pentru curioşi - E. Grosse.

b Dicţionar enciclopedic sovietic. - M.: Enciclopedia Sovietică, 1983.

o Scurtă Enciclopedie Chimică editată de I.A. Knuyants et al., Enciclopedia Sovietică, 1961-1967, Vol.2.

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

Marea Enciclopedie a şcolarului modern.

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

o Site-ul Wikipedia

b www.erudition.ru- raportați „aliaje”

b dic.academic.ru - site-ul „Akademik”, subiect „Aloje”

b www.chemport.ru aliaje

Găzduit pe Allbest.ru

Documente similare

Istoria apariției 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 a aliajelor poligrafice. Metale și aliaje utilizate în imprimare.

rezumat, adăugat 09.06.2006


Clasificarea și caracteristicile generale ale aliajelor de cupru-nichel, efectul 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 siluminii de turnare a aluminiului. Proprietăți mecanice tipice ale aliajelor întăribile 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, prin pulverizare, acoperiri nemetalice, organice, inhibitoare, oxigen și altele).

lucrare de termen, 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 AOF și procesele secundare care afectează structura și proprietățile stratului de oxid care se formează.

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

lucrare de termen, adăugată 05.09.2013


Ideea 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 03.12.2006


Caracteristicile și proprietățile chimice ale metalelor, localizarea lor în sistemul periodic de elemente. Clasificarea metalelor după diverse criterii. Costul metalului ca factor al posibilității și oportunității 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 externe, precum și principalele caracteristici ale alamei, bronzului, aliajelor de cupru-nichel, cupronichel.

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, care conferă aliajelor proprietăți speciale, ele se numesc aditivi de aliere sau de modificare. Dintre aliaje, aliajele pe bază de fier și aluminiu sunt de cea mai mare importanță.

Clasificarea aliajelor

Există mai multe moduri de clasificare a aliajelor:

• după metoda de fabricație (aliaje turnate și pulbere);
• dupa metoda de obtinere a produsului (aliaje turnate, forjate si pulbere);
• după compoziție (aliaje omogene și eterogene);
• după natura metalului - baze (feroase - bază Fe, neferoase - metale comune 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).

Proprietăți ale aliajului

Proprietățile aliajelor depind de structura lor. Aliajele se caracterizează prin proprietăți insensibile structural (determinate de natura și concentrația elementelor care alcătuiesc aliajele) și proprietăți sensibile la structură (în funcție de caracteristicile bazei). Proprietățile insensibile structural ale aliajelor includ densitatea, punctul de topire și căldura de vaporizare. 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 (raportul aliajelor la efectele mediilor active - apă, aer, acizi etc.) și mecanice (raportul aliajelor la 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, plasticitatea 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 și-au găsit o largă aplicație printre diferitele aliaje.

Oțelurile și fontele sunt aliaje de fier cu carbon, iar conținutul de carbon în oțel este de până la 2%, iar în fontă 2-4%. Otelurile si fontele contin aditivi de aliere: oteluri - Cr, V, Ni, si fonta - Si.

Există diverse tipuri de oțeluri, așa că, în funcție de scopul lor, se disting oțelurile structurale, inoxidabile, pentru scule, termorezistente și criogenice. După compoziția chimică, se disting carbonul (carbon scăzut, mediu și ridicat) și aliajul (aliat 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). ), maleabil și rezistent la căldură. Fontele sunt aliaje foarte fragile.

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

Aliajele pe baza de cupru sunt numite alama, ca aditivi contin de la 5 la 45% zinc. Alama cu un conținut de 5 până la 20% zinc se numește roșu (tompac) și cu un conținut de 20–36% Zn - galben (alama alfa).

Printre aliajele pe bază de plumb, există două componente (aliaje de plumb cu staniu sau antimoniu) și aliaje cu patru componente (aliaje de plumb cu cadmiu, staniu și bismut, aliaje de plumb cu staniu, antimoniu și arsen) și (de obicei, pentru două componente). aliajele componente) cu conținut diferit al acelorași componente primesc aliaje diferite. Deci, un aliaj care conține 1/3 plumb și 2/3 staniu - tretnik (lipire obișnuită) este utilizat 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.

Aliajele pe bază de aluminiu sunt bicomponente - Al-Si, Al-Mg, Al-Cu. Aceste aliaje sunt ușor de obținut și prelucrat. Au conductivitate electrică și termică, nemagnetice, inofensive în contact cu alimentele, rezistente la explozie. Aliajele pe bază de aluminiu și-au găsit aplicație pentru fabricarea pistoanelor ușoare, sunt utilizate în construcția de mașini, automobile și avioane, industria alimentară, ca materiale arhitecturale și de finisare, în producția de canale tehnologice și de uz casnic și la așezarea de înaltă tensiune. linii de înaltă tensiune.

Exemple de rezolvare a problemelor

EXEMPLUL 1

EXEMPLUL 2

Exercițiu	Sub acțiunea unui exces de HCI asupra unui amestec de Al și Fe cu o greutate de 11 g, s-au eliberat 8,96 litri de gaz. Determinați fracțiile de masă ale metalelor din amestec.
Soluţie	Ambele metale intră într-o reacție de interacțiune, în urma căreia se eliberează hidrogen: 2Al + 6HCI = 2AlCI3 + 3H2 Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2 Aflați numărul total de moli de hidrogen eliberați: v(H 2) \u003d V (H 2) / V m v (H 2) \u003d 8,96 / 22,4 \u003d 0,4 mol Fie cantitatea de substanță Al x mol și Fe - y mol. Apoi, pe baza ecuațiilor de reacție, putem scrie o expresie pentru numărul total de moli de hidrogen: 1,5x + y = 0,4 Exprimăm masa metalelor din amestec: Apoi, masa amestecului va fi exprimată prin ecuația: 27x + 56y = 11 Avem un sistem de ecuații: 1,5x + y = 0,4 27x + 56y = 11 Hai sa o rezolvam: (56-18) și \u003d 11 - 7.2 v(Fe) = 0,1 mol x = 0,2 mol v(Al) = 0,2 mol Apoi, masa metalelor din amestec: m(Al) = 27×0,2 = 5,4 g m(Fe) \u003d 56 × 0,1 \u003d 5,6 g Aflați fracțiunile de masă ale metalelor din amestec: ώ =m(Me)/m suma ×100% ώ(Fe) \u003d 5,6 / 11 × 100% \u003d 50,91% ώ(Al) = 100 - 50,91 = 49,09%
Răspuns	Fracții de masă ale metalelor din amestec: 50,91%, 49,09%