Clasificarea aliajelor de aluminiu. Concomitent cu reducerea fierului, siliciul, fosforul, manganul și alte impurități sunt reduse.

Clasificarea proprietăților metalelor și aliajelor

Proprietățile metalelor și aliajelor sunt împărțite în 4 grupe principale:

1. fizic,
2. chimic,
3. mecanic,
4. tehnologic.

Proprietățile fizice ale metalelor și aliajelor.

Proprietățile fizice ale metalelor și aliajelor includ culoarea, densitatea (gravitatea specifică), fuzibilitatea, dilatarea termică, conductibilitatea termică, capacitatea de căldură, conductibilitatea electrică și capacitatea lor de a fi magnetizate. Aceste proprietăți sunt numite fizice deoarece se găsesc în fenomene care nu sunt însoțite de o modificare a compoziției chimice a substanței, adică metalele și aliajele rămân neschimbate în compoziție atunci când sunt încălzite, când curentul și căldura trec prin ele, precum și atunci când sunt magnetizate si topite. Multe dintre aceste proprietăți fizice au stabilite unități de măsură după care sunt judecate proprietățile metalului.

Culoare.

Metalele și aliajele nu sunt transparente. Chiar și straturile subțiri de metale și aliaje nu sunt capabile să transmită raze, dar au o strălucire externă în lumina reflectată, iar fiecare dintre metale și aliaje are propria sa nuanță specială de strălucire sau, după cum se spune, culoare. De exemplu, cuprul este roșu trandafir, zincul este gri, staniul este alb strălucitor și așa mai departe.

Gravitație specifică este greutatea 1 cm 3 metal, aliaj sau orice altă substanță în grame. De exemplu, greutatea specifică a fierului pur este 7,88 g/cm3 .

Topire- capacitatea metalelor și aliajelor de a trece de la starea solidă la starea lichidă, caracterizată printr-un punct de topire. Metalele cu punct de topire ridicat se numesc refractare (wolfram, platină, crom etc.). Metalele cu un punct de topire scăzut se numesc fuzibile (staniu, plumb etc.).

dilatare termică - proprietatea metalelor și aliajelor de a crește în volum la încălzire, caracterizată prin coeficienții de dilatare liniară și volumetrică. Coeficientul de dilatare liniară - raportul de creștere a lungimii unei probe de metal atunci când este încălzită 1° la lungimea inițială a probei. Coeficientul de dilatare volumetrică - raportul de creștere a volumului metalului atunci când este încălzit 1° la volumul original. Coeficientul volumetric se consideră egal cu de trei ori coeficientul de dilatare liniară. Diferite metale au coeficienți diferiți de dilatare liniară. De exemplu, coeficientul de dilatare liniară a oțelului este egal cu 0,000012 , cupru - 0,000017 , aluminiu- 0,000023 . Cunoscând coeficientul de dilatare liniară a metalului, este posibil să se determine valoarea de alungire a acestuia:

1. determinați cât de mult se va lungi conducta de oțel 5000 m când este încălzit la 20°C :

5000 0,000012 20 = 1,2 m

1. determinați cât timp se va prelungi conducta de cupru 5000 m când este încălzit la 20°C :

5000 0,000017 20= 1,7 m

1. determinați cât de mult se va prelungi conducta de aluminiu 5000 m când este încălzit la 20°C :

5000 0,000023 20=2,3 m

(În toate cele trei cazuri, nu a fost luat în considerare coeficientul de frecare datorat greutății proprii.) Pe baza calculelor de mai sus, metalele neferoase se extind mai mult la încălzire decât oțelul, lucru care trebuie luat în considerare în procesul de sudare.

Conductivitate termică - capacitatea metalelor și aliajelor de a conduce căldura. Cu cât conductivitatea termică este mai mare, cu atât căldura se răspândește mai repede prin metal sau aliaj atunci când este încălzită. Când sunt răcite, metalele și aliajele cu conductivitate termică ridicată eliberează căldură mai repede. Conductibilitatea termică a cuprului roșu în de 6 ori mai mare decât conductivitatea termică a fierului. La sudarea metalelor și aliajelor cu conductivitate termică ridicată este necesară încălzirea prealabilă și uneori concomitentă.

Capacitate termica este cantitatea de căldură necesară pentru a crește temperatura unei unități de greutate 1°. Capacitate termică specifică - cantitatea de căldură în interior kcal(kilocalorii) necesare încălzirii 1 kg substante pe 1°. Platina și plumbul au o capacitate termică specifică scăzută. Capacitatea termică specifică a oțelului și a fontei este de aproximativ de 4 ori mai mare decât capacitatea termică specifică a plumbului.

Conductivitate electrică - capacitatea metalelor și aliajelor de a conduce curentul electric. Cuprul, aluminiul și aliajele lor au o conductivitate electrică bună.

Proprietăți magnetice - capacitatea metalelor de a fi magnetizate, care se manifestă prin faptul că un metal magnetizat atrage metale cu proprietăți magnetice.

Proprietățile chimice ale metalelor și aliajelor.

Proprietățile chimice ale metalelor și aliajelor sunt înțelese ca capacitatea lor de a intra în compuși cu diferite substanțe, în primul rând cu oxigen. Proprietățile chimice ale metalelor și aliajelor includ:

1. rezistență la coroziune în aer,
2. rezistenta la acizi,
3. rezistenta la alcaline,
4. rezistență la căldură.

Rezistența metalelor și aliajelor în aer numită capacitatea acestuia din urmă de a rezista la acţiunea distructivă a oxigenului din aer.

rezistență la acid numită capacitatea metalelor și aliajelor de a rezista acțiunii distructive a acizilor. De exemplu, acidul clorhidric distruge aluminiul și zincul, dar plumbul nu; acidul sulfuric distruge zincul și fierul, dar nu are aproape niciun efect asupra plumbului, aluminiului și cuprului.

rezistență la alcalii metale și aliaje se numește capacitatea de a rezista la acțiunea distructivă a alcalinelor. Alcaliile sunt deosebit de puternice distrug aluminiul, staniul și plumbul.

rezistență la căldură numită capacitatea metalelor și aliajelor de a rezista distrugerii de către oxigen atunci când sunt încălzite. Pentru a crește rezistența la căldură, în metal sunt introduse impurități speciale, precum crom, vanadiu, wolfram etc.

Îmbătrânirea metalelor - modificarea în timp a proprietăților metalelor datorită proceselor interne, de obicei procedând lent la temperatura camerei și mai intens la temperaturi ridicate. Îmbătrânirea oțelului se datorează eliberării de carburi și nitruri de-a lungul limitelor de cereale, ceea ce duce la creșterea rezistenței și la scăderea ductilității oțelului. Elementele care reduc tendința de îmbătrânire a oțelului sunt aluminiul și siliciul, iar cele care favorizează îmbătrânirea sunt azotul și carbonul.

Proprietățile mecanice ale metalelor și aliajelor.

Orez. unu

Principalele proprietăți mecanice ale metalelor și aliajelor sunt

1. putere,
2. duritate,
3. elasticitate,
4. plastic,
5. puterea impactului,
6. târî,
7. oboseală.

putere numită rezistența unui metal sau aliaj la deformare și distrugere sub acțiunea sarcinilor mecanice. Sarcinile pot fi de compresiune, tracțiune, răsucire, forfecare și încovoiere ( orez. unu ).

duritate numită capacitatea unui metal sau aliaj de a rezista pătrunderii unui alt corp mai solid în el.

Orez. 2

În tehnologie, următoarele metode de testare a durității metalelor și aliajelor au primit cea mai mare utilizare:

1. 2,5 ; 5 și 10 mm- test de duritate conform Brinell (orez. 2,a );
2. indentarea în materialul unei bile de oțel cu un diametru 1.588 mm sau con de diamant - test de duritate conform Rockwell (orez. 2b )
3. indentarea în materialul unei piramide de diamant tetraedrice obișnuite - testare conform Vickers (orez. 2, în ).

Orez. 3

elasticitate numită capacitatea unui metal sau aliaj de a-și schimba forma inițială sub influența unei sarcini externe și de a o restabili după terminarea sarcinii ( orez. 3 ).

plasticitate numită capacitatea unui metal sau aliaj, fără a se prăbuși, de a-și schimba forma sub influența unei sarcini și de a păstra această formă după îndepărtarea ei. Plasticitatea se caracterizează prin alungire relativă și contracție relativă.

Unde Δ l \u003d l 1 -l 0 - alungirea absolută a probei la rupere;

δ - extensie relativă;

l 1 - lungimea probei la momentul ruperii;

l 0 - lungimea initiala a probei;

Unde Ψ -îngustarea relativă la rupere;

F0- aria secțiunii transversale inițiale a probei;

F- zona de probă după ruptură

Fig 4

puterea impactului numită capacitatea unui metal sau aliaj de a rezista acțiunii sarcinilor de șoc. Testele sunt efectuate pe un incendiu pendul ( orez. patru). Înainte de a testa pendulul 1 luați la unghiul de elevație α , în această poziție este fixat cu un zăvor. Săgeată 2 , fixat pe axa de balansare a pendulului, este retras la opritor 3 , situat la diviziunea zero a scalei 4 . Pendulul, eliberat din zăvor, cade, distrugând proba 5 și, (continuând să se miște apoi cu inerție, se ridică pe cealaltă parte a patului, la un anumit unghi β . Când pendulul se mișcă înapoi, săgeata 2 se abate de la diviziunea zero și, cu pendulul în poziție verticală, indică valoarea β - cel mai mare unghi de ridicare al pendulului după distrugerea probei. Diferența de unghi α-β caracterizează munca fracturii probei.

Pentru a determina rezistența la impact, mai întâi calculați lucrul DAR, care este cheltuită cu greutatea pendulului pentru distrugerea probei

A \u003d P (H - h) kgf m

Unde H - înălțimea pendulului înainte de a lovi m

h - înălțimea pendulului după impact în m

R - forta de impact.

Apoi se determină rezistența la impact

Unde un n - rezistenta la impact in kgf m/cm2

F - aria secțiunii transversale a probei în cm 2 .

Târî numită proprietatea unui metal sau aliaj de a se deforma plastic încet și continuu sub o sarcină constantă (în special la temperaturi ridicate).

Oboseală numită distrugerea treptată a unui metal sau aliaj cu un număr mare de sarcini repetitiv variabile, iar capacitatea de a rezista la aceste sarcini se numește anduranță.

Încercarea de tracțiune a probelor de metale și aliaje efectuate la temperaturi scăzute, normale și ridicate. Testele la temperaturi scăzute sunt efectuate în conformitate cu GOST 11150-65 0 -100°С iar la punctul de fierbere a azotului lichid tehnic. Testele la temperaturi normale se efectuează conform G OST 1497-61 la o temperatură 20±10°С .

Testele la temperaturi ridicate se efectuează conform GOST 9651-61 la temperaturi de până la 1200°C .

La testarea probelor pentru tensiune, se determină rezistența finală - σ în , limita de curgere (fizică) - σ t , limita de curgere condiționată (tehnică) - σ o,2 , adevărată rezistență la rupere - S la si alungirea - δ .

Orez. 5

Pentru a asimila valorile de mai sus, luați în considerare diagrama prezentată în Fig. orez. 5. axa verticala 0-R calculați sarcina aplicată Rîn kilograme (cu cât este mai mare punctul de-a lungul axei, cu atât este mai mare sarcina), iar pe axa orizontală, alungirea absolută este Δ l .

Luați în considerare secțiunile diagramei:

1. secţiune dreaptă iniţială 0-R buc, care păstrează proporționalitatea dintre alungirea materialului și sarcină ( R pc- sarcina la limita de proportionalitate)
2. punct de îndoire Nu numită sarcină la punctul de curgere superior
3. complot R't - Rt, paralel cu axa orizontală 0-Δ l (zona de randament), în cadrul căreia alungirea probei are loc la o sarcină constantă Rt, care se numește sarcină la limita de curgere
4. punct R în, indicând cea mai mare forță de tracțiune - sarcină la rezistența la tracțiune
5. punct R la este forța în momentul distrugerii probei.

Rezistență la tracțiune în tensiune (rezistență temporară) σ în- solicitarea corespunzătoare celei mai mari sarcini care a precedat distrugerea probei:

Unde F0- aria secțiunii transversale a probei înainte de testare mm 2

P în- cea mai mare forță de tracțiune în kgf .

Rezistenta la curgere (fizic) σ t- efortul cel mai mic la care are loc deformarea probei de testat fără a crește sarcina (sarcina nu crește, dar proba se alungește);

Limita de curgere condiționată (tehnică) σ o,2- efort la care ajunge deformarea reziduală a probei 0,2% :

limita proportionala σ puncte- efort condiționat, la care abaterea de la relația liniară dintre tensiuni și deformații atinge un anumit grad, stabilit de condițiile tehnice:

Adevărata rezistență la rupere S la- solicitarea în gâtul unei probe întinse, definită ca raportul dintre forța de tracțiune care acționează asupra eșantionului imediat înainte de rupere, la aria secțiunii transversale a formei din gât ( F ):

Proprietățile tehnologice ale metalelor și aliajelor.

Proprietățile tehnologice ale metalelor și aliajelor includ:

• prelucrabilitate,
• ductilitate,
• fluiditate,
• contracție,
• sudabilitate,
• întărire etc. .

Prelucrabilitate numită capacitatea metalelor și aliajelor de a fi prelucrate cu o unealtă de tăiere.

Maleabilitate numită capacitatea metalelor și aliajelor de a lua forma necesară sub influența forțelor externe, atât în ​​stare rece, cât și în stare fierbinte.

fluiditate numită capacitatea metalelor și aliajelor de a umple matrițe. Fonta fosforoasă are o fluiditate ridicată.

contracție numită capacitatea metalelor și aliajelor de a-și reduce volumul în timpul răcirii atunci când se solidifică din stare lichidă, răcire, sinterizare pulberi comprimate sau uscare.

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.

În industria modernă, se utilizează o cantitate imensă de materiale. Plastic și compozite, grafit și alte substanțe... Dar metalul rămâne întotdeauna relevant. Din el sunt realizate structuri gigantice de clădire, este folosit pentru a crea o varietate de mașini și alte echipamente.

Prin urmare, clasificarea metalului joacă un rol important în industrie și știință, deoarece, știind-o, puteți alege cel mai potrivit tip de material pentru un anumit scop. Acest articol este dedicat acestui subiect.

Definiție generală

Metalele sunt numite substanțe simple, care în condiții normale se caracterizează prin prezența mai multor caracteristici distinctive: conductivitate termică ridicată și conductivitate a curentului electric, precum și maleabilitatea. Plastic. În stare solidă, ele sunt caracterizate printr-o structură cristalină la nivel atomic și, prin urmare, au caracteristici de rezistență ridicată. Dar există și aliaje care sunt derivații lor. Ce este?

Așa numitele materiale obținute din două sau mai multe substanțe prin încălzirea lor peste punctul de topire. Rețineți că există aliaje metalice și nemetalice. În primul caz, cel puțin 50% din metal trebuie să fie prezent în compoziție.

Cu toate acestea, nu ne vom distra de la subiectul articolului. Deci, care este clasificarea metalului? În general, împărțirea este destul de simplă:

1. Metale negre.
2. Metale neferoase.

Prima categorie include fierul și toate aliajele bazate pe acesta. Toate celelalte metale sunt însă neferoase, la fel ca și compușii lor. Este necesar să luăm în considerare fiecare categorie mai detaliat: în ciuda clasificării generale extrem de plictisitoare, de fapt, totul este mult mai complicat. Și dacă vă amintiți că există încă metale prețioase... Și sunt și diferite. Cu toate acestea, clasificarea metalelor prețioase este și mai simplă. Sunt opt ​​dintre ele în total: aur și argint, platină, paladiu, ruteniu, osmiu, precum și rodiu și iridiu. Cele mai valoroase sunt platinoidele.

De fapt, clasificarea este și mai plictisitoare. Așa numit (în bijuterii) toate la fel de argint, aur și platină. Cu toate acestea, destule despre „problemele înalte”. Este timpul să vorbim despre materiale mai comune și populare.

Vom începe cu o prezentare generală a diferitelor clase de oțel, care este doar același derivat al celui mai popular metal feros - fier.

Ce este oțelul?

Fier și unii aditivi, care nu conține mai mult de 2,14% carbon atomic. Clasificarea acestor materiale este extrem de extinsă și ia în considerare: compoziția chimică și metodele de producție, prezența sau absența impurităților nocive, precum și structura. Cu toate acestea, cea mai importantă caracteristică este compoziția chimică, deoarece afectează calitatea și numele oțelului.

Soiuri de carbon

În aceste materiale nu există deloc aditivi de aliere, dar, în același timp, tehnologia lor de fabricație permite o anumită cantitate de alte impurități (de obicei mangan). Deoarece conținutul acestor substanțe variază între 0,8-1%, ele nu au niciun efect asupra rezistenței, proprietăților mecanice și chimice ale oțelului. Această categorie este utilizată în construcția și producția de diverse unelte. Desigur, clasificarea metalului este departe de a fi încheiată.

Oțeluri carbon structurale

Cel mai adesea sunt folosite pentru construcția diferitelor structuri în scopuri industriale, militare sau casnice, dar sunt adesea folosite pentru a produce unelte și mecanisme. În acest caz, conținutul de carbon nu trebuie să depășească în niciun caz 0,5-0,6%. Acestea trebuie să aibă o rezistență extrem de ridicată, care este determinată de o întreagă cohortă de teste certificate de agenții internaționale (σВ, σ0.2, δ, ψ, KCU, HB, HRC). Există două tipuri:

• Comun.
• Calitate.

După cum ați putea ghici, primul merge la construcția diferitelor structuri de inginerie. Înaltă calitate este utilizată exclusiv pentru producția de instrumente de încredere utilizate în inginerie mecanică și altele și producție.

În ceea ce privește aceste materiale, coroziunea metalului este permisă pe suprafața lor. Clasificarea oțelurilor de alte tipuri prevede cerințe mult mai stricte pentru acestea.

Oțeluri carbon pentru scule

Domeniul lor este ingineria de precizie, fabricarea de instrumente pentru domeniul științific și medical, precum și alte sectoare industriale care necesită rezistență și precizie sporite. La acestea, conținutul de carbon poate varia de la 0,7 la 1,5%. Un astfel de material trebuie să aibă o rezistență foarte mare, să fie rezistent la factorii de uzură și la temperaturi extrem de ridicate.

Oteluri aliate

Acesta este numele materialelor care, pe lângă impuritățile naturale, conțin o cantitate semnificativă de aditivi de aliere adăugați artificial. Acestea includ crom, nichel, molibden. În plus, oțelurile aliate pot conține și mangan și siliciu, al căror conținut de cele mai multe ori nu depășește 0,8-1,2%.

În acest caz, clasificarea metalului implică împărțirea lor în două tipuri:

• Oțeluri cu conținut scăzut de aditivi. În total, acestea nu depășesc 2,5%.
• aliate. În ele, aditivii pot fi de la 2,5 la 10%.
• Materiale cu un conținut ridicat de aditivi (mai mult de 10%).

Aceste tipuri sunt, de asemenea, subdivizate în subspecii, ca în cazul precedent.

Oțel structural aliat

Ca toate celelalte soiuri, ele sunt utilizate în mod activ în inginerie mecanică, construcție de clădiri și alte structuri, precum și în industrie. Dacă le comparăm cu soiurile de carbon, atunci astfel de materiale câștigă în ceea ce privește raportul dintre caracteristicile de rezistență, ductilitate și duritate. În plus, sunt foarte rezistente la temperaturi extrem de scăzute. Din ele sunt realizate poduri, avioane, rachete, unelte pentru industria de inalta precizie.

Oțeluri de scule aliate

În principiu, caracteristicile sunt foarte asemănătoare cu tipul discutat mai sus. Poate fi folosit în următoarele scopuri:

• Producția de așchiere, precum și instrumente și unelte de măsurare de înaltă precizie. În special, sculele de strunjire pentru metal sunt fabricate din acest material, a cărui clasificare depinde direct de oțel: marca sa este în mod necesar imprimată pe produs.
• De asemenea, fac ștampile pentru laminare la rece și la cald.

motiv special

După cum sugerează și numele, aceste materiale au anumite caracteristici specifice. De exemplu, există tipuri rezistente la căldură și rezistente la căldură, precum și oțel inoxidabil binecunoscut. În consecință, domeniul de aplicare a acestora include producția de mașini și unelte care vor funcționa în condiții deosebit de dificile: turbine pentru motoare, cuptoare pentru topirea metalelor etc.

Oteluri de constructii

Oțel cu conținut mediu de carbon. Sunt utilizate pentru producerea celei mai largi game de materiale de construcție diverse. În special, din ele se realizează profile (formate și tablă), țevi, colțuri etc.. Este evident că la alegerea unei anumite categorii de metal se acordă o atenție deosebită caracteristicilor de rezistență ale oțelului.

În plus, cu mult înainte de construcție, toate caracteristicile sunt calculate în mod repetat folosind modele matematice, astfel încât, în majoritatea cazurilor, unul sau altul tip de metal laminat poate fi fabricat în funcție de cerințele individuale ale clientului.

Oteluri de armare

După cum probabil ați ghicit, scopul lor este armarea blocurilor și a structurilor finisate din beton armat. Sunt produse sub formă de tije sau sârmă cu un diametru mare. Materialul este fie oțel carbon, fie oțel slab aliat. Există două tipuri:

• Laminat la cald.
• Întărit termic și mecanic.

Oteluri pentru cazane

Ele sunt utilizate pentru producția de cazane și butelii, precum și alte vase și fitinguri care trebuie să funcționeze în condiții de presiune ridicată la diferite condiții de temperatură. Grosimea pieselor în acest caz poate varia de la 4 la 160 mm.

Oteluri automate

Așa-numitele materiale care se pretează bine procesării prin tăierea lor. De asemenea, au o prelucrabilitate ridicată. Toate acestea fac din acest oțel un material ideal pentru liniile de producție automatizate, care devin din ce în ce mai multe în fiecare an.

Oteluri pentru rulmenti

După tipul lor, aceste specii aparțin unor varietăți structurale, dar compoziția lor le face înrudite cu cea instrumentală. Ele se disting prin caracteristici de rezistență ridicată și rezistență mare la uzură (abraziune).

Am luat în considerare principalele proprietăți și clasificarea metalelor din această clasă. Următorul pe linie este fonta și mai comună și mai cunoscută.

Fonte: clasificare și proprietăți

Acesta este numele materialului, care este un aliaj de fier și carbon (precum și alți aditivi), iar conținutul de C variază de la 2,14 la 6,67%. Fonta, ca și oțelul, se distinge prin compoziția sa chimică, metodele de producție și cantitatea de carbon pe care o conține, precum și prin domeniile de aplicare în viața de zi cu zi și în industrie. Dacă nu există aditivi în fontă, se numește nealiat. Altfel, dopat.

Clasificarea după scop

1. Există limitare, care sunt aproape întotdeauna folosite pentru prelucrarea ulterioară în oțel.
2. Soiuri de turnătorie utilizate pentru turnarea produselor de diverse configurații și complexitate.
3. Special, prin analogie cu otelurile.

Clasificarea pe tipuri de aditivi chimici

• Fontă albă. Se caracterizează prin faptul că carbonul în structura sa este aproape complet legat, fiind acolo în compoziția diferitelor carburi. Se distinge foarte usor: la rupere este alb si lucios, se caracterizeaza prin cea mai mare duritate, dar in acelasi timp este extrem de fragil, cu mare dificultate poate fi prelucrat.
• Pe jumătate albit. În straturile superioare ale turnării, nu se distinge de fonta albă, în timp ce miezul său este gri, conținând o cantitate mare de grafit liber în structura sa. În general, combină caracteristicile ambelor tipuri. Este destul de durabil, dar în același timp este mult mai ușor de procesat, iar lucrurile stau mult mai bine cu fragilitate.
• Gri. Conține mult grafit. Durabil, destul de rezistent la uzură, bine prelucrat.

Nu întâmplător ne concentrăm pe grafit. Faptul este că clasificarea metalelor și aliajelor într-un anumit caz depinde de conținutul și structura spațială a acestuia. În funcție de aceste caracteristici, ele se împart în perlit, ferit-perlitic și feritic.

Grafitul însuși în fiecare dintre acestea poate fi prezent în patru forme diferite:

• Dacă este reprezentat de plăci și „petale”, atunci se referă la soiul lamelar.
• Dacă materialul conține incluziuni care seamănă cu viermii în aspectul lor, atunci vorbim despre grafit vermicular.
• În consecință, diverse incluziuni plate și inegale indică faptul că în fața ta este o varietate fulgioasă.
• Elementele sferice, emisferice caracterizează forma sferică.

Dar chiar și în acest caz, clasificarea metalelor și aliajelor este încă incompletă! Cert este că aceste impurități, oricât de ciudat ar părea, afectează direct rezistența materialului. Deci, în funcție de forma și poziția spațială a incluziunilor, fontele sunt împărțite în următoarele categorii:

• Dacă materialul conține incluziuni de grafit lamelar, atunci aceasta este fontă gri obișnuită (SC).
• Prin analogie cu denumirea de „aditivi”, prezența particulelor vermiculare caracterizează materialul vermicular (CVG).
• Incluziunile fulgioase conțin fier ductil (CH).
• „Umplutura” sferică caracterizează fonta de înaltă rezistență (HF).

Atenția dumneavoastră a fost prezentată cu o scurtă clasificare și proprietăți ale metalelor care aparțin categoriei „negru”. După cum puteți vedea, în ciuda concepției greșite larg răspândite, ele sunt foarte diverse, variind foarte mult în ceea ce privește structura și proprietățile lor fizice. S-ar părea că fonta este un material obișnuit și obișnuit, dar ... Chiar și are mai multe tipuri complet diferite, iar unele dintre ele sunt la fel de diferite unele de altele ca fonta în sine și tabla de oțel!

Deșeurile se transformă în venit!

Există vreo clasificare La urma urmei, milioane de tone dintr-o mare varietate de materiale merg la groapă în fiecare an. Sunt trimise în masă pentru a fi topite fără a trece prin vreo sortare și sortare? Desigur nu. Există nouă categorii în total:

• 3A. Deșeuri standard de metal feros, inclusiv piese de ansamblu, în special de mari dimensiuni. Greutatea fiecărui fragment nu este mai mică de un kilogram. De regulă, grosimea pieselor nu depășește șase milimetri.
• 5A. În acest caz, deșeurile sunt supradimensionate. Grosimea pieselor este mai mare de șase milimetri.
• 12A. Această categorie implică un amestec al celor două soiuri descrise mai sus.
• 17A. Fier vechi, per total. Greutatea fiecărei piese nu este mai mică de jumătate de kilogram, dar nu mai mult de 20 kg.
• 19A. Similar cu clasa anterioară, dar deșeuri supradimensionate. În plus, este permis un anumit conținut de fosfor în material.
• 20A. Deșeuri de fontă, categoria cea mai supradimensionată. Sunt permise bucăți de cinci tone în greutate. De regulă, acestea includ echipamente industriale și militare demontate, scoase din funcțiune. După cum puteți vedea, clasificarea și proprietățile metalelor din această categorie sunt destul de asemănătoare.
• 22A. Și din nou, resturi de fontă supradimensionate. Diferența constă în faptul că în acest caz, în categoria deșeurilor sunt incluse echipamentele sanitare uzate și scoase din funcțiune.
• Amesteca. resturi mixte. Important! Nu sunt permise următoarele tipuri de conținut: și sârmă metalică, precum și piese galvanizate.
• Galvanizat. După cum sugerează și numele, aceasta include toate deșeurile, care includ fragmente galvanizate.

Aceasta a fost clasificarea metalelor feroase. Și acum vom discuta despre „colegii” lor colorați, care joacă un rol uriaș în toată industria și producția modernă.

Metale neferoase

Acesta este numele tuturor celorlalte elemente care au o structură atomică metalică, dar nu aparțin fierului și derivaților săi. În literatura de limba engleză, puteți găsi termenul „metal neferos”, care este un concept sinonim. Care este clasificarea metalelor neferoase?

Există următoarele grupuri, a căror împărțire se bazează pe mai multe motive simultan: soiuri ușoare și grele, nobile, împrăștiate și refractare, radioactive și pământuri rare. Multe dintre metalele neferoase sunt, în general, clasificate drept rare, deoarece numărul lor total pe planeta noastră este relativ mic.

Sunt utilizate pentru producerea de piese și dispozitive care trebuie să funcționeze într-un mediu agresiv, cu frecare sau, dacă este necesar (senzori, de exemplu), să aibă un grad ridicat de conductivitate termică sau conductivitate a curentului electric. În plus, acestea sunt solicitate în industriile militare, spațiale și aviatice, unde este necesară rezistența maximă cu o masă relativ mică.

Rețineți că clasificarea metalelor grele este diferită. Cu toate acestea, nu există ca atare, dar acest grup include cuprul, nichelul, cobaltul, precum și zincul, cadmiul, mercurul și plumbul. Dintre acestea, doar Cu și Zn sunt folosite la scară industrială, pe care le vom menționa mai jos.

Aluminiu și aliaje pe bază de el

Aluminiu, „metal înaripat”. Există trei tipuri de ea (în funcție de gradul de puritate chimică):

• Cel mai înalt standard (puritate specială) (99,999%).
• Puritate înaltă.
• Test tehnic.

Ultimul tip este prezent pe piata sub forma de table, diverse profile si fire cu sectiuni diferite. Este desemnat în comerț ca AD0 și AD1. Vă rugăm să rețineți că, chiar și în aluminiul de calitate superioară, sunt adesea prezente incluziuni de Fe, Si, Gu, Mn, Zn.

Aliaje

Care este clasificarea metalelor neferoase în acest caz? In principiu, nimic complicat. Exista:

• Duraluminiu.
• Avialy.

Duraluminii sunt aliaje la care se adaugă cupru și magneziu. În plus, există materiale în care cuprul și magneziul sunt folosite ca aditivi. Avialele sunt numite și aliaje, dar conțin mult mai mulți aditivi. Principalele sunt magneziul și siliciul, precum și fierul, cuprul și chiar titanul.

În principiu, această problemă este considerată mai detaliat de știința materialelor. Clasificarea metalelor nu se termină cu aluminiul și tipurile sale.

Cupru

Până în prezent, ele disting (conținut de substanță pură 97,97%) și extrapură, vid (99,99%). Spre deosebire de alte metale neferoase, proprietățile mecanice și chimice ale cuprului sunt extrem de puternic afectate chiar și de cele mai mici impurități ale unor aditivi.

Aliaje

Ele sunt împărțite în două grupuri mari. Aceste materiale, apropo, sunt cunoscute omenirii de mai bine de o mie de ani:

• Alamă. Acesta este numele combinației de cupru și zinc.
• Bronz. Aliaj de cupru, care nu mai este zinc, ci staniu. Există însă și bronzuri în care există până la zece aditivi.

Titan

Acest metal este rar și foarte scump. Diferă prin greutate redusă, durabilitate improbabilă, vâscozitate scăzută. Rețineți că este împărțit în mai multe tipuri: VT1-00 (în acest material, cantitatea de impurități ≤ 0,10%), VT1-0 (cantitatea de aditivi ≤ 0,30%). Dacă cantitatea totală de impurități străine este ≤ 0,093%, atunci un astfel de material se numește iodură de titan în producție.

aliaje de titan

Aliajele acestui material sunt împărțite în două tipuri: deformabile și liniare. În plus, se disting subspeciile lor speciale: rezistente la căldură, plasticitate crescută. Există și soiuri călite și necălite (în funcție de tratamentul termic).

De fapt, am luat în considerare pe deplin clasificarea metalelor și aliajelor neferoase. Sperăm că articolul ți-a fost de folos.

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 a altor componente de aliaj sunt adăugate.

În funcție de numărul de componente, aliajele sunt împărțite în două componente (duble), tricomponente (triplu), 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.

Metalele au fost folosite de om de mii de ani. Prin denumirile metalelor sunt denumite epocile definitorii ale dezvoltării omenirii: epoca bronzului, epoca fierului, epoca fontei etc. Niciun produs metalic din jurul nostru nu este 100% fier, cupru, aur sau orice alt metal. În oricare există aditivi introduși în mod deliberat de către o persoană și impurități dăunătoare care au căzut împotriva voinței unei persoane.

Metalul absolut pur poate fi obținut doar într-un laborator spațial. Toate celelalte metale din viața reală sunt aliaje - compuși solizi din două sau mai multe metale (și nemetale), obținuți în mod intenționat în procesul de producție metalurgică.

Clasificare

Metalurgiștii clasifică aliajele metalice în funcție de mai multe criterii:

Metalele și aliajele pe bază de acestea au caracteristici fizice și chimice diferite.

Metalul cu cea mai mare fracție de masă se numește bază.

Proprietăți ale aliajului

Proprietățile pe care aliajele metalice le posedă sunt împărțite în:

Pentru a cuantifica aceste proprietăți, sunt introduse mărimi și constante fizice speciale, cum ar fi limita elastică, modulul lui Hooke, coeficientul de vâscozitate și altele.

Principalele tipuri de aliaje

Cele mai numeroase tipuri de aliaje metalice sunt realizate pe baza de fier. Acestea sunt oțeluri, fonte și ferite.

Oțelul este o substanță pe bază de fier care conține cel mult 2,4% carbon, utilizată pentru fabricarea pieselor și carcaselor pentru instalații industriale și aparate de uz casnic, transport pe apă, terestru și aerian, unelte și accesorii. Oțelurile au o gamă largă de proprietăți. Cele comune sunt forța și rezistența. Caracteristicile individuale ale claselor individuale de oțel sunt determinate de compoziția aditivilor de aliere introduși în timpul topirii. Jumătate din tabelul periodic este folosit ca aditivi, atât metale, cât și nemetale. Cele mai comune dintre ele sunt cromul, vanadiul, nichelul, borul, manganul, fosforul.

Dacă conținutul de carbon este mai mare de 2,4%, o astfel de substanță se numește fontă. Fonta este mai fragilă decât oțelul. Se folosesc acolo unde este necesar să reziste la sarcini statice mari cu cele dinamice mici. Fonta este folosită la fabricarea cadrelor pentru mașini-unelte mari și echipamente tehnologice, baze pentru mesele de lucru, la turnarea gardurilor, grătarelor și articolelor de decor. În secolul al XIX-lea și începutul secolului al XX-lea, fonta a fost utilizată pe scară largă în construcții. Podurile din fontă au supraviețuit până în zilele noastre în Anglia.

Substanțele cu un conținut ridicat de carbon, având proprietăți magnetice pronunțate, se numesc ferite. Ele sunt utilizate la fabricarea transformatoarelor și inductorilor.

Aliajele metalice pe bază de cupru care conțin de la 5 la 45% zinc sunt numite alamă. Alama nu este foarte susceptibilă la coroziune și este utilizată pe scară largă ca material structural în inginerie mecanică.

Dacă adăugați staniu la cupru în loc de zinc, obțineți bronz. Acesta este probabil primul aliaj obținut în mod conștient de strămoșii noștri în urmă cu câteva milenii. Bronzul este mult mai puternic decât staniul și cuprul și este inferioară ca rezistență doar oțelului bine forjat.

Substanțele pe bază de plumb sunt utilizate pe scară largă pentru lipirea firelor și țevilor, precum și în produse electrochimice, în principal baterii și acumulatori.

Materialele bicomponente pe bază de aluminiu, în care se introduc siliciu, magneziu sau cupru, se caracterizează prin greutate specifică scăzută și prelucrabilitate ridicată. Sunt utilizate în construcția de motoare, industria aerospațială și producția de componente electrice și aparate de uz casnic.

aliaje de zinc

Aliajele pe bază de zinc prezintă puncte de topire scăzute, rezistență la coroziune și prelucrabilitate excelentă. Ele sunt utilizate în inginerie mecanică, producția de calculatoare și aparate de uz casnic și în publicație. Proprietățile bune anti-frecare permit utilizarea aliajelor de zinc pentru carcasele rulmenților.

aliaje de titan

Titanul nu este cel mai accesibil metal, este greu de fabricat și greu de prelucrat. Aceste neajunsuri sunt răscumpărate de proprietățile sale unice ale aliajelor de titan: rezistență ridicată, greutate specifică scăzută, rezistență la temperaturi ridicate și medii agresive. Aceste materiale sunt greu de prelucrat, dar proprietățile lor pot fi îmbunătățite prin tratament termic.

Aliarea cu aluminiu și cantități mici de alte metale îmbunătățește rezistența și rezistența la căldură. Pentru a îmbunătăți rezistența la uzură, materialului se adaugă azot sau acesta este cimentat.

Aliajele metalice pe bază de titan sunt utilizate în următoarele domenii:

1. 1. • aerospațial;
      • chimic;
      • atomic;
      • criogenic;
      • constructii navale;
      • protetice.

Aliaje de aluminiu

Dacă prima jumătate a secolului al XX-lea a fost secolul oțelului, atunci a doua jumătate a fost numită pe bună dreptate secolul aluminiului.

Este dificil de a numi o ramură a activității umane în care nu s-ar găsi produse sau părți din acest metal ușor.

Aliajele de aluminiu sunt împărțite în:

1. 1. • Turnătorie (cu siliciu). Sunt folosite pentru a obține piese turnate obișnuite.
      • Pentru turnare prin injecție (cu mangan).
      • Rezistență crescută, având capacitatea de autoîntărire (cu cupru).

Principalele avantaje ale compușilor de aluminiu:

1. 1. • Disponibilitate.
      • Greutate specifică mică.
      • Durabilitate.
      • Rezistenta la frig.
      • Prelucrabilitate bună.
      • Conductivitate electrică.

Principalul dezavantaj al materialelor aliaje este rezistența scăzută la căldură. La atingerea temperaturii de 175°C, are loc o deteriorare bruscă a proprietăților mecanice.

Un alt domeniu de aplicare este producția de arme. Substanțele pe bază de aluminiu nu produc scântei atunci când sunt supuse la frecări și impacturi puternice. Sunt folosite pentru a produce armuri ușoare pentru echipamente militare pe roți și zburătoare.

Materialele din aliaj de aluminiu sunt utilizate pe scară largă în inginerie electrică și electronică. Conductivitatea ridicată și magnetizarea foarte scăzută le fac ideale pentru producerea de carcase pentru diverse dispozitive radio și de comunicații, computere și smartphone-uri.

Prezența chiar și a unei mici fracțiuni de fier crește semnificativ rezistența materialului, dar reduce și rezistența la coroziune și ductilitatea acestuia. Un compromis asupra conținutului de fier se găsește în funcție de cerințele pentru material. Efectul negativ al fierului este compensat prin adăugarea de metale precum cobalt, mangan sau crom la ligatură.

Materialele pe baza de magneziu concureaza cu aliajele de aluminiu, dar datorita pretului lor mai mare sunt folosite doar in cele mai critice produse.

aliaje de cupru

De obicei, aliajele de cupru sunt înțelese ca desemnând diferite grade de alamă. Cu un conținut de zinc de 5-45%, alama este considerată roșie (tompac), iar cu un conținut de 20-35% - galbenă.

Datorită prelucrabilității sale excelente prin tăiere, turnare și ștanțare, alama este un material ideal pentru fabricarea pieselor mici care necesită precizie ridicată. Roțile de viteză ale multor cronometre elvețiene celebre sunt realizate din alamă.

Alama - un amestec de cupru și zinc

Un aliaj puțin cunoscut de cupru și siliciu se numește bronz siliciu. Este foarte durabil. Potrivit unor surse, legendarii spartani și-au forjat săbiile din bronz siliconic. Dacă adăugăm fosfor în loc de siliciu, obținem un material excelent pentru producția de membrane și arcuri lamelare.

Carbură

Acestea sunt materiale pe bază de fier rezistente la uzură și cu duritate ridicată, care își păstrează, de asemenea, proprietățile la temperaturi ridicate de până la 1100 ° C.

Ca aditiv principal se folosesc carburi de crom, titan, tungsten, nichel, cobalt, rubidiu, ruteniu sau molibden sunt auxiliare.

Principalele domenii de aplicare sunt:

1. 1. • Scule de tăiere (freze, burghie, robinete, matrițe, freze etc.).
      • Instrumente și echipamente de măsurare (rigle, pătrate, șublere suprafețe de lucru de o uniformitate și stabilitate deosebită).
      • Ștampile, matrice și perforații.
      • Role de laminoare și mașini de hârtie.
      • Echipamente miniere (concasoare, tăietoare, cupe de excavator).
      • Detalii și componente ale reactoarelor nucleare și chimice.
      • Piese foarte încărcate ale vehiculelor, echipamente industriale și structuri unice de construcție, cum ar fi, de exemplu, turnul Burj-Dubai.

Există și alte domenii de aplicare a materialelor din carbură.