Pojem zliatiny, ich klasifikácia a vlastnosti. Na elimináciu takýchto veľkých strát v strojárstve sú diely potiahnuté lakmi, farbami, chemicky odolnými kovmi a oxidovými filmami.

Kovový stav sa vysvetľuje elektronickou štruktúrou. Kovové prvky, ktoré vstupujú do chemickej reakcie s prvkami, ktoré sú nekovy, im dávajú svoje vonkajšie, takzvané valenčné elektróny. Je to dôsledok skutočnosti, že v kovoch sú vonkajšie elektróny voľne viazané na jadro; okrem toho je na vonkajších obaloch málo elektrónov (len 1-2), kým nekovy majú veľa elektrónov (5-8).

Všetky prvky umiestnené naľavo od gália a tália sú kovy a napravo od arzénu, antimónu a bizmutu sú nekovy.

V technike sa pod nekovom rozumejú látky, ktoré majú „kovový lesk“ a plasticitu – charakteristické vlastnosti.

Okrem toho majú všetky kovy vysokú elektrickú a tepelnú vodivosť.

Zvláštnosťou štruktúry kovových látok je, že všetky sú postavené hlavne z ľahkých atómov, v ktorých sú vonkajšie elektróny slabo viazané na jadro. To určuje špeciálnu povahu interakcie atómov kovov a kovových vlastností. Kovy sú dobrými vodičmi elektrického prúdu.

Zo 106 známych chemických prvkov (do roku 1985) je 83 kovov.

Klasifikácia kovov

Každý kov sa od ostatných líši štruktúrou a vlastnosťami, avšak podľa niektorých charakteristík ich možno kombinovať do skupín.

Túto klasifikáciu vyvinul ruský vedec A.P. Gulyaev. a nemusia sa zhodovať so všeobecne uznávaným.

Všetky kovy možno rozdeliť do dvoch veľkých skupín – železné a neželezné kovy.

Železné kovy majú najčastejšie tmavosivú farbu, vysokú hustotu (okrem kovov alkalických zemín), vysoký bod topenia a relatívne vysokú tvrdosť. Najtypickejším kovom tejto skupiny je železo.

Neželezné kovy majú najčastejšie charakteristickú farbu: červenú, žltú a bielu. Majú vysokú plasticitu, nízku tvrdosť a relatívne nízku teplotu topenia. Najtypickejším prvkom tejto skupiny je meď.

Železné kovy možno rozdeliť takto:

1. Železné kovy- železo, kobalt, nikel (tzv. feromagnetika) a mangán, ktorý má podobné vlastnosti. Co, Ni, Mu sa často používajú ako prísady do zliatin železa a tiež ako základ pre zodpovedajúce zliatiny, ktoré sú svojimi vlastnosťami podobné vysokolegovaným oceliam.

2. Žiaruvzdorné kovy, ktorého teplota topenia je vyššia ako teplota topenia železa (t. j. nad 1539 °C). Používa sa ako prísady do legovaných ocelí a tiež ako základ pre príslušné zliatiny. Patria sem: Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Tc (technécium), Hf (hafium), Ta (tantal), W, Re (rénium).

3. Uránové kovy- aktinidy, ktoré sa používajú predovšetkým v zliatinách pre jadrovú energetiku. Patria sem: Ac (aktínium), Th (tórium), U (urán), Np (neptúnium), Pu (plutónium), Bk (berkelium), Cf (kalifornium), Md (mendelevium), No (nobelium) atď. .

4. Kovy vzácnych zemín(REM) - La (lantán), Ce (cér), Nd (neodym), Sm (sanárium), Eu (europium), Dy (dysprózium), Lu (lutécium), Y (ytrium), Sc (slandium) atď. ..., zoskupené pod názvom lantanoidy. Tieto kovy majú veľmi podobné chemické vlastnosti, ale celkom odlišné fyzikálne vlastnosti (typ atď.). Používajú sa ako prísady do zliatin iných prvkov. V prírodných podmienkach sa vyskytujú spoločne a je ťažké ich oddeliť na jednotlivé prvky. Zvyčajne sa používa zmiešaná zliatina - 40-45% Ce (céru) a 40-45% všetkých ostatných kovov vzácnych zemín.

5. Kovy alkalických zemín- vo voľnom kovovom stave sa nepoužívajú, s výnimkou špeciálnych prípadov, napríklad chladivá v jadrových reaktoroch. Li (lítium), Na, K (draslík), Rb (rubídium), Cs (cézium), Fr (francium), Ca (vápnik), Sr (stroncium), Ba (bárium), Ra (rádium).

Neželezné kovy sa delia na:

1. Ľahké kovy - Be (berýlium), Mg (horčík), Al (hliník), ktoré majú nízku hustotu.

2. Ušľachtilé kovy - Ag (striebro), Pt (platina), Au (zlato), Pd (paládium), Os (osmium), Ir (irídium) atď. Cu je poloušľachtilý kov. Sú vysoko odolné voči korózii.

3. Nízkotaviteľné kovy - Zn (zinok), Cd (kadmium), Hg (ortuť), Sn (cín), Bi (bizmut), Sb (antimón), Pb (olovo), As (arzén), In (indium ) a pod., a prvky s oslabenými kovovými vlastnosťami - Ga (gálium), Ge (germánium).

Používanie kovov začalo meďou, striebrom a zlatom. Keďže sa v prírode nachádzajú v čistej (natívnej) forme.

Neskôr začali z rúd získavať kovy – Sn, Pb, Fe atď.

Technologicky najrozšírenejšie sú zliatiny železa a uhlíka: oceľ (0,025-2,14 % C) liatina (2,14-6,76 % C); Dôvodom rozšíreného používania zliatin Fe-C je niekoľko dôvodov: nízka cena, najlepšie mechanické vlastnosti, možnosť hromadnej výroby a vysoký výskyt Fe rúd v prírode.

Viac ako 90 % vyrobených kovov tvorí oceľ.

Kovovýroba pre rok 1980:

Železo - 718 000 tisíc ton (v ZSSR až 150 miliónov ton ročne)

Mangán - > 10 000 tisíc ton

Hliník - 17 000 tisíc ton

Meď - 9 400 tisíc ton

Zinok - 6200 tisíc ton

Cín - 5400 tisíc ton

Nikel - 760 tisíc ton

Horčík - 370 tisíc ton

Zlato - > 1,2 tisíc ton

Náklady na kov sú faktorom možnosti a uskutočniteľnosti jeho použitia. V tabuľke sú uvedené relatívne náklady na rôzne kovy (cena železa, alebo presnejšie jednoduchej uhlíkovej ocele, sa berie ako jednotka).

Ušľachtilé kovy:

Au, Ag, Pt a ich zliatiny.

Dostali svoje meno kvôli vysokej odolnosti proti korózii. Tieto kovy sú tvárne. Majú vysoké náklady.

Používa sa v klenotníctve a zubnom lekárstve. Čisté zlato sa nepoužíva kvôli jeho mäkkosti. Na zvýšenie tvrdosti sa zlato leguje (pridávajú sa ďalšie prvky). Typicky sa používajú ternárne zliatiny: Au - Ag - Cu.

Najbežnejšie zliatiny sú 375, 583, 750 a 916 vzoriek - to znamená, že v týchto zliatinách na 1000 g zliatiny pripadá 375, 583, 750 a 916 g zlata a zvyšok je meď, striebro, ktorých pomer môžu byť rôzne.

Zliatiny 916 sú najmäkšie, ale aj najodolnejšie voči korózii. Keď sa index vzorky znižuje, odolnosť proti korózii sa znižuje.

Najväčšiu tvrdosť (a teda odolnosť proti opotrebeniu) majú zliatiny 583. vzorky s pomerom Cu a Ag asi 1:1.

Zliatiny týchto vzoriek majú farbu zlata.

Indická damašková oceľ

Koncom 4. storočia pred Kristom sa jednotky Alexandra Veľkého prvýkrát stretli s mimoriadnou indickou oceľou pri pochode cez Mezopotámiu (Irak) a Afganistan do Indie.

„Čakra“ - ťažký plochý oceľový krúžok nabrúsený ako čepeľ, roztočený na dvoch prstoch a hodený na nepriateľa. Rotovala strašnou rýchlosťou a odrezávala Macedóncom hlavy ako hlávky kvetov.

Parametre meča:

dĺžka - 80-100 cm

šírka v zameriavači - 5-6 cm

hrúbka - 4 mm

hmotnosť - 1,2-1,8 kg

Vlastnosti čepele:

Vysoká tvrdosť, pevnosť a zároveň vysoká elasticita a viskozita. Čepele voľne prerezávajú klince a zároveň sa ľahko ohýbajú do oblúka. Ľahké gázové šatky sa dali ľahko strihať.

Pri hodnotení kvality damaškových zbraní zohrával dôležitú úlohu dizajn na čepeli. Vo vzore záležalo na tvare, veľkosti a farbe základného kovu (pozadia).

Podľa tvaru sa vzor delí na pruhovaný, prúdový, vlnitý, sieťovaný a kľukový. Najviac ceneným artiklom bola kľuková damašková oceľ.

Damašková čepeľ bola tiež testovaná na elasticitu: bola umiestnená na hlave, potom boli oba konce pritiahnuté k ušiam a uvoľnené. Potom už nebola pozorovaná žiadna zvyšková deformácia.

Pravá damašková oceľ bola vyrobená kovaním liatej ocele s prírodnými vzormi.

Zváranie damaškovej ocele (falošná)- získava sa kovaním kusov drôtu stočených do lana s rôznym obsahom uhlíka a teda aj rôznou tvrdosťou. Po leptaní sa objavil vzor.

Kovali tiež damaškovú oceľ z balíkov oceľového plechu - až 320 vrstiev: alebo: rozptýlené na rôznych úrovniach získajú iný vzor.

Donskí kozáci používali zbrane z celého sveta – zajali ich v bitkách. Zbrane vyrábali najmä remeselníci z Kaukazu.

Baltská damašková oceľ:

Prezradil to prof. Ivanov G.P. a admirál Makarov S.O. našiel nové uplatnenie: pri testovaní pancierových plátov

Doska bola ľahko preniknutá z mäkkej nízkouhlíkovej strany, potom bol vynájdený pancierový projektil s mäkkou špičkou:

Z tohto dôvodu starí majstri kováči prišili na veľmi tvrdú čepeľ mäkký pásik, aby prerazili oceľové brnenie.

Výroba damaškovej ocele je spojená s tradíciami a tajomstvami. Je veľmi ťažké zvárať pásy a prúty rôzneho zloženia dohromady a poskytnúť požadované vlastnosti: pružnosť, tvrdosť, ostrosť čepele. Je potrebné dodržať teplotu, rýchlosť kovania, poradie spájania pásov, odstraňovanie oxidov, používanie tavív.

Japonská damašková oceľ

Japonská damašková oceľ bola tvrdšia a pevnejšia ako damašková oceľ. Je to spôsobené prítomnosťou molybdénu (Mo) v zložení ocele. Mo je jedným z mála prvkov, ktorých prídavok do ocele spôsobuje zvýšenie jej húževnatosti a zároveň tvrdosti. Všetky ostatné prvky síce zvyšujú pevnosť a tvrdosť, ale zároveň zvyšujú aj krehkosť.

Výroba: tavené železo (s Mo) bolo kované do prútov a kalené do zeme 8-10 rokov. Počas procesu korózie bol kov zožratý a častice obohatené o škodlivé nečistoty vypadávali. Prírezy pripomínali syr s otvormi. Potom boli tyče mnohokrát nauhličované a kované. Počet najtenších vrstiev dosiahol niekoľko desiatok tisíc.

Oceľové materiály, konštrukcie, diely musia mať vysokú odolnosť proti korózii. To je uľahčené prítomnosťou v zložení ocele: meď, Cr, Ni, najmä fosfor. (Príklad: nízka uhlíková konštrukčná oceľ odolná voči poveternostným vplyvom – „corten“ – má ušľachtilú farbu vďaka povrchovým oxidom. Táto oceľ má však zvýšenú krehkosť, najmä pri nízkych teplotách).

Korózia je najnebezpečnejším nepriateľom oceľových konštrukcií. Podľa vedcov človek do dnešného dňa vytavil najmenej 20 miliárd ton železa a ocele, 14 miliárd ton tohto kovu „zožerie“ hrdza a rozptýli sa v biosfére...

Eiffelova veža - 1889 - predpovedala, že nevydrží viac ako 25 rokov (Eiffel považoval 40 rokov za trvanlivosť). Veža stojí v Paríži už vyše 100 rokov, ale to len preto, že je neustále pokrytá silnou vrstvou farby. Na natretie veže je potrebných 52 ton farby. Jeho cena už dávno prevyšuje náklady na samotnú štruktúru.

Existuje veľké množstvo príkladov oceľových a železných konštrukcií, ktoré časom nekorodujú: trámy v kostole Katav-Ivanovsk, zábradlia schodov rieky Fontanka v Leningrade, železný stĺp v Dillí (1500 rokov). Povrchové oxidy a vysoký obsah Cu a P, ako aj prírodné legovanie odolávajú korózii.

Medzi neželezné kovy patria všetky kovy okrem železa a zliatin na jeho báze – ocele a liatiny, ktoré sa nazývajú železné. Zliatiny na báze neželezných kovov sa používajú najmä ako konštrukčné materiály so špeciálnymi vlastnosťami: odolné voči korózii, ložiskové (s nízkym koeficientom trenia), odolné voči teplu a teplu atď.

Neexistuje jednotný systém označovania neželezných kovov a zliatin na ich základe. Vo všetkých prípadoch sa používa alfanumerický systém. Písmená označujú, že zliatiny patria do špecifickej skupiny a čísla v rôznych skupinách materiálov majú rôzny význam. V jednom prípade označujú stupeň čistoty kovu (pre čisté kovy), v inom - počet legujúcich prvkov a v treťom označujú číslo zliatiny, ktoré podľa stavu. norma musí spĺňať určité zloženie alebo vlastnosti.
Meď a jej zliatiny
Technická meď je označená písmenom M, za ktorým nasledujú čísla spojené s množstvom nečistôt (udávajúce stupeň čistoty materiálu). Meď triedy M3 obsahuje viac nečistôt ako M000. Písmená na konci značky znamenajú: k - katódové, b - bez kyslíka, p - deoxidované. Vysoká elektrická vodivosť medi určuje jej primárne použitie v elektrotechnike ako vodivý materiál. Meď sa dobre deformuje, dobre sa zvára a spájkuje. Jeho nevýhodou je slabá opracovateľnosť.
Medzi hlavné zliatiny na báze medi patrí mosadz a bronz. V zliatinách na báze medi sa používa alfanumerický systém, ktorý charakterizuje chemické zloženie zliatiny. Legujúce prvky sú označené ruským písmenom zodpovedajúcim začiatočnému písmenu názvu prvku. Navyše sa tieto písmená často nezhodujú s označením rovnakých legujúcich prvkov pri označovaní ocele. Hliník - A; kremík - K; mangán - Mts; Meď - M; nikel - N; titán-T; fosfor - F; Chrome -X; berýlium - B; Železo - F; horčík - Mg; Cín - O; Olovo - C; Zinok - C.
Postup označovania pre liate a tepané mosadze je odlišný.
Mosadz je zliatina medi a zinku (Zn od 5 do 45%). Mosadz s obsahom 5 až 20% zinku sa nazýva červená (tompak), s obsahom 20-36% Zn - žltá. V praxi sa mosadze s koncentráciou zinku presahujúcou 45 % používajú zriedkavo. Zvyčajne sa mosadz delí na:
- dvojzložková mosadz alebo jednoduchá, pozostávajúca len z medi, zinku a v malom množstve z nečistôt;
- viaczložková mosadz alebo špeciálna - okrem medi a zinku existujú ďalšie legujúce prvky.
Deformovateľné mosadze sú označené podľa GOST 15527-70.
Trieda jednoduchej mosadze pozostáva z písmena „L“, ktoré označuje typ zliatiny - mosadz, a dvojciferného čísla charakterizujúceho priemerný obsah medi. Napríklad trieda L80 je mosadz obsahujúca 80 % Cu a 20 % Zn. Všetky dvojzložkové mosadze sú vysoko tlakovo spracovateľné. Dodávajú sa vo forme rúr a rúrok rôznych tvarov prierezu, plechov, pásov, pások, drôtov a tyčí rôznych profilov. Výrobky z mosadze s vysokým vnútorným napätím (napríklad opracované za studena) sú náchylné na praskanie. Pri dlhšom skladovaní na vzduchu na nich vznikajú pozdĺžne a priečne trhliny. Aby sa tomu zabránilo, pred dlhodobým skladovaním je potrebné uvoľniť vnútorné napätie nízkoteplotným žíhaním pri 200-300 C.
Vo viaczložkových mosadzách je za písmenom L napísaný rad písmen označujúcich, ktoré legujúce prvky, okrem zinku, sú zahrnuté v tejto mosadzi. Potom nasledujú čísla cez pomlčky, z ktorých prvý charakterizuje priemerný obsah medi v percentách a ďalšie - každý z legujúcich prvkov v rovnakom poradí ako v písmenovej časti značky. Poradie písmen a číslic je určené obsahom zodpovedajúceho prvku: najprv príde prvok, ktorý má viac, a potom zostupne. Obsah zinku je určený rozdielom od 100%.
Mosadz sa používa hlavne ako deformovateľný materiál odolný voči korózii. Vyrábajú sa z nich plechy, rúry, tyče, pásy a niektoré časti: matice, skrutky, puzdrá atď.
Odlievacie mosadze sú označené v súlade s GOST 1711-30. Na začiatok pečiatky napíšu aj písmeno L (mosadz), za ktorým napíšu písmeno C, čo znamená zinok, a číslo označujúce jeho percentuálny obsah. V legovaných mosadzách sa dodatočne píšu písmená zodpovedajúce zadaným legujúcim prvkom a čísla za nimi označujú obsah týchto prvkov v percentách. Zvyšok chýbajúci do 100 % zodpovedá obsahu medi. Liata mosadz sa používa na výrobu armatúr a dielov pre stavbu lodí, puzdier, vložiek a ložísk.
Bronz (zliatiny medi s rôznymi prvkami, kde zinok nie je hlavný). Oni, rovnako ako mosadz, sú rozdelené na liate a tepané. Všetky bronzy sú označené písmenami Br, čo je skratka pre bronz.
V zlievarenských bronzoch sa za Br píšu písmená, za ktorými nasledujú čísla, ktoré symbolicky označujú prvky zavedené do zliatiny (podľa tabuľky 1) a nasledujúce čísla označujú percento týchto prvkov. Zvyšok (do 100 %) znamená meď. Niekedy je v niektorých značkách zlievarenských bronzov na konci napísané písmeno „L“, čo znamená zlieváreň.
Väčšina bronzov má dobré odlievacie vlastnosti. Používajú sa na rôzne tvarové odliatky. Najčastejšie sa používajú ako antikorózny a antifrikčný materiál: armatúry, ráfiky, puzdrá, ozubené kolesá, sedlá ventilov, šnekové kolesá atď. Všetky zliatiny na báze medi majú vysokú odolnosť proti chladu.
Hliník a zliatiny na jeho báze
Hliník sa vyrába vo forme ošípaných, ingotov, drôtených tyčí atď. (primárny hliník) v súlade s GOST 11069-74 a vo forme deformovateľného polotovaru (plechy, profily, tyče atď.) v súlade s GOST 4784-74. Podľa stupňa kontaminácie sa hliník delí na hliník špeciálnej čistoty, vysokej čistoty a technickej čistoty. Primárny hliník podľa GOST 11069-74 je označený písmenom A a číslom, podľa ktorého možno určiť obsah nečistôt v hliníku. Hliník sa dobre deformuje, ale je ťažké ho rezať. Vaľkaním môžete vyrobiť fóliu.

Zliatiny na báze hliníka sa delia na liate a tvárnené.
Odlievacie zliatiny na báze hliníka sú označené podľa GOST 1583-93. Trieda odráža hlavné zloženie zliatiny. Väčšina druhov odlievacej zliatiny začína písmenom A, čo znamená zliatinu hliníka. Potom sa napíšu písmená a čísla, ktoré odrážajú zloženie zliatiny. V niektorých prípadoch sú hliníkové zliatiny označené písmenami AL (čo znamená liata hliníková zliatina) a číslom označujúcim číslo zliatiny. Písmeno B na začiatku značky znamená, že zliatina je vysoko pevná.
Použitie hliníka a zliatin na jeho báze je veľmi rôznorodé. Technický hliník sa používa najmä v elektrotechnike ako vodič elektrického prúdu, ako náhrada medi. Odlievacie zliatiny na báze hliníka sú široko používané v chladiarenskom a potravinárskom priemysle pri výrobe tvarovo zložitých dielov (rôznymi metódami odlievania), ktoré vyžadujú zvýšenú odolnosť proti korózii v kombinácii s nízkou hustotou, napríklad niektoré piesty kompresorov, páky a iné diely .
Zliatiny na báze tvárneného hliníka sú tiež široko používané v potravinárskej a chladiarenskej technike na výrobu rôznych dielov tlakovým spracovaním, na ktoré sú tiež kladené zvýšené požiadavky na odolnosť proti korózii a hustotu: rôzne nádoby, nity atď. Dôležitou výhodou všetkých zliatin na báze hliníka je ich vysoká odolnosť proti chladu.
Titán a zliatiny na jeho báze
Titán a zliatiny na jeho základe sú označené v súlade s GOST 19807-74 podľa alfanumerického systému. V označení však nie je žiadny vzor. Jediným znakom je prítomnosť písmena T u všetkých značiek, čo naznačuje príslušnosť k titánu. Čísla v značke označujú podmienené číslo zliatiny.
Technický titán je označený: VT1-00; VT1-0. Všetky ostatné triedy patria do zliatin na báze titánu (VT16, AT4, OT4, PT21 atď.). Hlavnou výhodou titánu a jeho zliatin je dobrá kombinácia vlastností: relatívne nízka hustota, vysoká mechanická pevnosť a veľmi vysoká odolnosť proti korózii (v mnohých agresívnych prostrediach). Hlavnou nevýhodou sú vysoké náklady a nedostatok. Tieto nedostatky bránia ich použitiu v potravinárskom a chladiarenskom priemysle.

Zliatiny titánu sa používajú v raketovej a leteckej technike, chemickom inžinierstve, stavbe lodí a dopravnom strojárstve. Môžu byť použité pri zvýšených teplotách až do 500-550 stupňov. Výrobky zo zliatin titánu sa vyrábajú tlakovým spracovaním, ale môžu sa vyrábať aj odlievaním. Zloženie odlievacích zliatin zvyčajne zodpovedá zloženiu tvárnených zliatin. Na konci triedy odlievacej zliatiny je písmeno L.
Horčík a zliatiny na jeho báze
Technický horčík sa pre svoje nevyhovujúce vlastnosti nepoužíva ako konštrukčný materiál. Zliatiny na báze horčíka v súlade so štátnymi predpismi. Norma je rozdelená na odlievacie a deformovateľné.
Liate horčíkové zliatiny v súlade s GOST 2856-79 sú označené písmenami ML a číslom, ktoré označuje konvenčné číslo zliatiny. Niekedy sa za číslom píšu malé písmená: pch - zvýšená čistota; je to všeobecný účel. Deformovateľné horčíkové zliatiny sú označené v súlade s GOST 14957-76 písmenami MA a číslom označujúcim konvenčné číslo zliatiny. Niekedy za číslom môžu byť malé písmená pch, čo znamená zvýšenú čistotu.

Zliatiny na báze horčíka, podobne ako zliatiny na báze hliníka, majú dobrú kombináciu vlastností: nízka hustota, zvýšená odolnosť proti korózii, relatívne vysoká pevnosť (najmä špecifická pevnosť) s dobrými technologickými vlastnosťami. Zo zliatin horčíka sa preto vyrábajú časti jednoduchého aj zložitého tvaru, ktoré vyžadujú zvýšenú odolnosť proti korózii: hrdlá, nádrže na benzín, armatúry, telesá čerpadiel, bubny brzdových kolies, nosníky, volanty a mnoho ďalších produktov.
Cín, olovo a zliatiny na ich báze
Olovo v čistej forme sa prakticky nepoužíva v potravinárskych a chladiacich zariadeniach. Cín sa používa v potravinárskom priemysle ako nátery nádob na potraviny (napríklad pocínovanie plechov). Cín je označený v súlade s GOST 860-75. Existujú značky O1pch; 01; 02; 03; O4. Písmeno O znamená cín a čísla predstavujú konvenčné číslo. So zvyšujúcim sa číslom sa zvyšuje množstvo nečistôt. Písmená pch na konci značky znamenajú zvýšenú čistotu. V potravinárskom priemysle sa na pocínovanie pocínovaných plechov najčastejšie používa cín akosti O1 a O2.
Zliatiny na báze cínu a olova, v závislosti od účelu, sú rozdelené do dvoch veľkých skupín: babbits a spájky.
Babbitty sú komplexné zliatiny na báze cínu a olova, ktoré navyše obsahujú antimón, meď a ďalšie prísady. Sú označené podľa GOST 1320-74 písmenom B, čo znamená babbitt, a číslom, ktoré ukazuje obsah cínu v percentách. Niekedy môže byť okrem písmena B aj ďalšie písmeno, ktoré označuje špeciálne prísady. Napríklad písmeno H označuje prídavok niklu (nikel babbitt), písmeno C - olovo babbitt atď. Treba mať na pamäti, že značka babbitt nemôže určiť jeho úplné chemické zloženie. V niektorých prípadoch sa obsah cínu ani neuvádza, napríklad pri značke BN ho obsahuje okolo 10 %. Existujú aj babbity bez cínu (napríklad olovo-vápnik), ktoré sú označené podľa GOST 1209-78 a v tejto práci nie sú študované.

Babbitts sú najlepším antifrikčným materiálom a používajú sa hlavne v klzných ložiskách.
Spájky sa v súlade s GOST 19248-73 delia do skupín podľa mnohých charakteristík: podľa spôsobu tavenia, podľa teploty tavenia, podľa hlavnej zložky atď. Podľa teploty tavenia sa delia na 5 skupín:

1. Obzvlášť s nízkou teplotou topenia (bod topenia tmelt ≤ 145 °C);

2. Nízka teplota topenia (bod topenia ttavenie > 145 °C ≤ 450 °C);

3. Stredná teplota topenia (teplota topenia ttavenia > 450 °C ≤ 1100 °C);

4. vysoká teplota topenia (teplota topenia ttavenie > 1100 °C ≤ 1850 °C);

5. Žiaruvzdorný (teplota topenia > 1850 °C).

Prvé dve skupiny sa používajú na nízkoteplotné (mäkké) spájkovanie, zvyšok - na vysokoteplotné (tvrdé) spájkovanie. Podľa hlavnej zložky sa spájky delia na: gálium, bizmut, cín-olovo, cín, kadmium, olovo, zinok, hliník, germánium, horčík, striebro, meď-zinok, meď, kobalt, nikel, mangán, zlato, paládium , platina, titán, železo, zirkónium, niób, molybdén, vanád.

Pojem zliatiny, ich klasifikácia a vlastnosti.

V strojárstve sa všetky kovové materiály nazývajú kovy. Patria sem jednoduché kovy a zložité kovy - zliatiny.

Jednoduché kovy pozostávajú z jedného hlavného prvku a malého množstva nečistôt iných prvkov. Napríklad technicky čistá meď obsahuje od 0,1 do 1 % nečistôt olovo, bizmut, antimón, železo a ďalšie prvky.

Zliatiny- sú to zložité kovy, predstavujúce kombináciu nejakého jednoduchého kovu (základ zliatiny) s inými kovmi alebo nekovmi. Napríklad mosadz je zliatina medi a zinku. Tu je základom zliatiny meď.

Chemický prvok, ktorý je súčasťou kovu alebo zliatiny, sa nazýva komponent. Okrem hlavnej zložky, ktorá v zliatine prevláda, sa do zloženia zliatiny zavádzajú aj legujúce zložky na získanie požadovaných vlastností. Na zlepšenie mechanických vlastností a odolnosti proti korózii mosadze sa do nej pridávajú hliník, kremík, železo, mangán, cín, olovo a ďalšie legujúce zložky.

Podľa počtu zložiek sa zliatiny delia na dvojzložkové (dvojzložkové), trojzložkové (trojité) atď. Okrem hlavnej a legujúcej zložky zliatina obsahuje nečistoty iných prvkov.

Väčšina zliatin sa vyrába tavením komponentov v tekutom stave. Ďalšie spôsoby prípravy zliatin: spekanie, elektrolýza, sublimácia. V tomto prípade sa látky nazývajú pseudozliatiny.

Schopnosť kovov vzájomne sa rozpúšťať vytvára dobré podmienky na získanie veľkého množstva zliatin so širokou škálou kombinácií užitočných vlastností, ktoré jednoduché kovy nemajú.

Zliatiny prevyšujú jednoduché kovy v pevnosti, tvrdosti, spracovateľnosti atď. Preto sa v technike používajú oveľa širšie ako jednoduché kovy. Napríklad železo je mäkký kov, ktorý sa takmer nikdy nepoužíva vo svojej čistej forme. Ale najviac používané v technológii sú zliatiny železa a uhlíka - ocele a liatiny.

V súčasnej fáze technologického rozvoja, spolu s nárastom počtu zliatin a komplikáciami ich zloženia, nadobúdajú veľký význam kovy špeciálnej čistoty. Obsah hlavnej zložky v takýchto kovoch sa pohybuje od 99,999 do 99,999999999 %
a viac. Kovy špeciálnej čistoty sú potrebné v raketovej vede, jadrovej energii, elektronike a ďalších nových odvetviach technológie.

V závislosti od povahy interakcie komponentov sa zliatiny rozlišujú:

1) mechanické zmesi;

2) chemické zlúčeniny;

3) tuhé roztoky.

1) mechanická zmes dve zložky vznikajú vtedy, keď sa v pevnom stave navzájom nerozpustia a nevstupujú do chemickej interakcie. Zliatiny sú mechanické zmesi (napríklad olovo - antimón, cín - zinok) sú svojou štruktúrou heterogénne a predstavujú zmes kryštálov týchto zložiek. V tomto prípade si kryštály každej zložky v zliatine úplne zachovávajú svoje individuálne vlastnosti. Preto sa vlastnosti takýchto zliatin (napríklad elektrický odpor, tvrdosť atď.) určujú ako aritmetický priemer vlastností oboch komponentov.

2) Pevné riešenia charakterizovaná tvorbou spoločnej priestorovej kryštálovej mriežky atómami kovu hlavného rozpúšťadla a atómami rozpustného prvku.
Štruktúra takýchto zliatin pozostáva z homogénnych kryštalických zŕn, ako je čistý kov. Existujú substitučné tuhé roztoky a intersticiálne tuhé roztoky.

Medzi takéto zliatiny patrí mosadz, meď-nikel, železo-chróm atď.

Zliatiny - najbežnejšie sú tuhé roztoky. Ich vlastnosti sa líšia od vlastností jednotlivých zložiek. Napríklad tvrdosť a elektrický odpor pevných roztokov je oveľa vyšší ako u čistých komponentov. Vďaka svojej vysokej ťažnosti sa dobre hodia na kovanie a iné typy tvárnenia. Odlievacie vlastnosti a obrobiteľnosť tuhých roztokov sú nízke.

3) Chemické zlúčeniny, rovnako ako tuhé roztoky, sú homogénne zliatiny. Keď stuhnú, vytvorí sa úplne nová kryštálová mriežka, odlišná od mriežok komponentov, ktoré tvoria zliatinu. Preto sú vlastnosti chemickej zlúčeniny nezávislé a nezávisia od vlastností zložiek. Chemické zlúčeniny sa tvoria v presne definovanom kvantitatívnom pomere tavených zložiek. Zliatinové zloženie chemickej zlúčeniny je vyjadrené chemickým vzorcom. Tieto zliatiny majú zvyčajne vysoký elektrický odpor, vysokú tvrdosť a nízku ťažnosť. Chemická zlúčenina železa a uhlíka - cementit (Fe 3 C) je teda 10x tvrdšia ako čisté železo.

Odoslanie dobrej práce do databázy znalostí je jednoduché. Použite nižšie uvedený formulár

Študenti, postgraduálni študenti, mladí vedci, ktorí pri štúdiu a práci využívajú vedomostnú základňu, vám budú veľmi vďační.

Uverejnené dňa http://www.allbest.ru/

Uverejnené dňa http://www.allbest.ru/

Mestská vzdelávacia inštitúcia stredná gorodishche škola č. 2

Chemická esej na danú tému

Práca dokončená

stredoškolák č.2

Yablochkina Jekaterina

Vyrovnanie 2011

• Úvod
• Zliatina
• Klasifikácia zliatin
• Vlastnosti zliatin
• Fyzikálne vlastnosti zliatin
• Príprava zliatin
• PRVKY CHEMICKY E
• Zliatiny zlata
• Záver
• Použitá literatúra a stránky
• Úvod
• Starovekí remeselníci kovov nezanechali popisy techník spracovania a zloženia zliatin používaných na výrobu rôznych predmetov. Takáto literatúra sa objavuje až v stredoveku, no nie vždy sú v nej názvy zliatin a terminológia rozlúštiteľné, takže zdrojom informácií sú výlučne veci samotné. Existuje množstvo prác venovaných výsledkom výskumu starovekých predmetov. Z nich sa dozvedáme, že archeológovia datujú prvý výskyt medených výrobkov do 7. tisícročia pred Kristom. Išlo o kované predmety z natívnej medi. Potom sa objavuje metalurgická meď a zliatiny medi s inými kovmi. Niekoľko tisícročí sa vyrábali rôzne predmety najmä z medi a jej zliatin: nástroje, zbrane, šperky a zrkadlá, riad, mince. Zloženie starých zliatin je veľmi rôznorodé, v literatúre sa bežne nazývajú bronz. Medzi najstaršie patria arzénové a cínové bronzy. Staroveké zliatiny okrem cínu a arzénu často obsahujú olovo, zinok, antimón, železo a ďalšie prvky v podobe mikronečistôt, ktoré sa do kovu dostali s rudou. Zloženie zliatiny bolo zvolené veľmi racionálne v závislosti od funkčného účelu predmetu a použitej výrobnej techniky. Na odlievanie umeleckých výrobkov bola teda zvolená receptúra ​​ternárnej zliatiny meď-cín-olovo, ktorá sa používala v starovekom Grécku, Rímskej ríši, na Blízkom a Strednom východe a v Indii; V Číne bol bronz jednou z najbežnejších zliatin. Liate predmety vyrobené z takéhoto bronzu časom vytvoria krásnu patinu, ktorá sa v niektorých prípadoch zachovala na archeologických predmetoch.

Zliatina

Zliatiny, makroskopické homogénne systémy pozostávajúce z dvoch alebo viacerých kovov (zriedkavo kovov a nekovov) s charakteristickými kovovými vlastnosťami. V širšom zmysle sú zliatiny akékoľvek homogénne systémy získané tavením kovov, nekovov, anorganických zlúčenín atď. Mnohé zliatiny (napríklad: bronz, oceľ, liatina) boli známe už v staroveku a už vtedy mali rozsiahle praktické využitie. Technický význam kovových zliatin sa vysvetľuje skutočnosťou, že mnohé z ich vlastností (pevnosť, tvrdosť, elektrický odpor) sú oveľa vyššie ako vlastnosti ich čistých kovov.

Zliatiny sú pomenované na základe názvu prvku, ktorý je v nich obsiahnutý v najväčšom množstve (hlavný prvok, základ), napríklad: zliatina železa, zliatina hliníka. Prvky zavedené do zliatiny na zlepšenie ich vlastností sa nazývajú legujúce prvky a samotný proces sa nazýva legovanie.

Legovanie je proces zavádzania ďalších prvkov do taveniny, ktoré zlepšujú mechanické, fyzikálne a chemické vlastnosti základného materiálu. Legovanie je všeobecný pojem množstva technologických postupov uskutočňovaných v rôznych stupňoch získavania kovového materiálu s cieľom zlepšiť kvalitu hutníckych výrobkov.

Klasifikácia zliatin

Podľa povahy základného kovu sa rozlišujú zliatiny železa (základ - železo (Fe), zliatiny neželezných kovov (základ - neželezné kovy), zliatiny vzácnych kovov, zliatiny rádioaktívnych kovov.

b Podľa počtu komponentov sa zliatiny delia na dvojité, trojité atď.;

b štruktúrou - na homogénne (homogénne) a heterogénne (zmesi), pozostávajúce z viacerých;

b podľa charakteristických vlastností - žiaruvzdorné, nízkotaviteľné, vysokopevnostné, tepelne odolné, tvrdé, odolné proti treniu, korózii;

b zliatiny so špeciálnymi vlastnosťami a iné.

b Podľa technológie výroby sa rozlišuje zlievarenské (na výrobu dielov odlievaním) a deformovateľné (podliehajúce kovaniu, razeniu, valcovaniu, lisovaniu a iným typom tlakového spracovania).

Vlastnosti zliatin

Vlastnosti zliatin závisia nielen od zloženia, ale aj od spôsobov ich tepelného a mechanického spracovania: kalenie, kovanie a pod.. Až do konca 19. storočia sa hľadanie nových praktických užitočných zliatin uskutočňovalo skúšobným a chyba. Až na prelome XIX-XX storočia. V dôsledku zásadných objavov v oblasti fyzikálnej chémie vznikla doktrína o zákonitostiach medzi vlastnosťami kovov a vlastnosťami z nich vytvorených zliatin, o vplyve mechanických, tepelných a iných vplyvov na ne.

V metalurgii sa rozlišujú tri typy zliatin:

b tuhý roztok (ak sa atómy, ktoré tvoria zliatinu prvkov, mierne líšia štruktúrou a veľkosťou, môžu vytvárať spoločnú kryštálovú mriežku);

b mechanická zmes (ak každý prvok zliatiny kryštalizuje nezávisle);

b chemická zlúčenina (ak prvky zliatiny chemicky interagujú za vzniku novej látky).

Fyzikálne vlastnosti zliatin

Mechanické vlastnosti kovov a zliatin

Medzi hlavné mechanické vlastnosti patrí pevnosť, húževnatosť, ťažnosť, tvrdosť, trvanlivosť, tečenie, odolnosť proti opotrebeniu. Sú to hlavné charakteristiky kovu alebo zliatiny.

Fyzikálne vlastnosti kovov a zliatin

Fyzikálne vlastnosti kovov a zliatin sú určené ich špecifickou hmotnosťou, koeficienty lineárnej a objemovej rozťažnosti, elektrická vodivosť, tepelná vodivosť, teplota topenia a pod.

Chemická odolnosť kovov a zliatin

Chemická odolnosť kovov a zliatin je určená ich schopnosťou odolávať chemickým účinkom rôznych agresívnych prostredí. Tieto vlastnosti majú veľký význam pre strojárstvo a treba ich brať do úvahy pri navrhovaní strojov a dielov. Typickým príkladom chemického vplyvu prostredia je korózia (oxidácia kovov).

Zničenie kovov koróziou spôsobuje priemyslu obrovské škody, vyjadrené v ročnej strate miliónov ton kovu.

Na elimináciu takýchto veľkých strát v strojárstve sú diely potiahnuté lakmi, farbami, chemicky odolnými kovmi a oxidovými filmami.

V niektorých prípadoch sa používajú rôzne zliatiny s vysokou chemickou odolnosťou, napríklad nehrdzavejúca liatina, nehrdzavejúca oceľ a množstvo chemicky odolných zliatin na báze medi a niklu. Titán začína nachádzať široké využitie.

Technologické vlastnosti kovov

Technologické vlastnosti kovov a zliatin charakterizuje ich spôsob Ľahko prístupný rôznym metódam spracovania za tepla a za studena (ľahko sa roztaví a naplní do formy, kuje, zvára, spracováva reznými nástrojmi atď.). V tomto ohľade sa delia na zlievarne

Odlievacie vlastnosti kovov a zliatin

Odlievacie vlastnosti kovov a zliatin sú určené tekutosťou, zmršťovaním a tendenciou k segregácii. Tekutosť - schopnosť zliatiny plniť odlievaciu formu. Zmršťovaním sa rozumie zmenšenie objemu a veľkosti odlievaného kovu pri tuhnutí a následnom ochladzovaní. Likvácia je proces tvorby heterogenity v chemickom zložení zliatiny v rôznych častiach odliatku počas jeho tuhnutia.

Kujnosť kovu

Kujnosť kovu - schopnosť deformácie s najmenším odporom odolnosť a získať požadovaný tvar pod vplyvom vonkajších síl bez narušenia jeho celistvosti. Kovy môžu byť kujné za studena aj za tepla. Oceľ má dobrú kujnosť pri zahrievaní. Jednofázové zliatiny mosadze a hliníka majú dobrú ťažnosť za studena. Bronz sa vyznačuje zníženou kujnosťou. Liatiny nemajú prakticky žiadnu tvárnosť.

Zvárateľnosť kovu

Zvárateľnosť kovu - schopnosť vytvárať pevné spojenia medzi kovovými časťami pomocou metód zvárania. Nízkouhlíková oceľ sa zvára dobre, liatina, meď a zliatiny hliníka sú na tom oveľa horšie.

Príprava zliatin

Uvažujme o procese výroby zliatin na príklade liatiny a ocele.

Výroba liatiny a ocele. Technologický postup výroby železných kovov zahŕňa tavenie liatiny zo železných rúd a jej následné spracovanie na oceľ.

Hlavným spôsobom výroby liatiny je vysoká pec. Vysokopecný proces pozostáva z troch stupňov: redukcia železa z oxidov obsiahnutých v rude, nauhličovanie železa a tvorba trosky. Surovinou sú železné rudy, palivá a tavivá.

Pred tavením sa železné rudy zvyčajne podrobia predbežnej príprave: drvenie, obohacovanie a aglomerácia. Drvená ruda sa často obohacuje magnetickou separáciou. Na odstránenie častíc piesku a ílu umyte vodou. Aglomerácia jemných a prachových rúd sa uskutočňuje aglomeráciou - spekaním na roštoch spekacích strojov alebo valcovaním v granulátore s následným sušením a pražením. Hlavným palivom pri tavení liatiny je koks, ktorý je zdrojom tepla a priamo sa podieľa na redukcii a karburizácii železa. Tavivá (vápence, dolomity alebo pieskovce) sa používajú na zníženie teploty topenia odpadovej horniny a jej viazanie s popolom z paliva na trosku.

Vysoká pec je zvislá šachta vysoká do 35 m alebo viac so stenami zo žiaruvzdorných tehál uzavretými v oceľovom plášti. Pripravené suroviny sa nakladajú do pece vrstva po vrstve zhora. V dôsledku spaľovania koksu, vďaka kyslíku vo vzduchu čerpanom do spodnej časti pece, vzniká oxid uhoľnatý, ktorý redukuje železo z rudy a môže s ňou interagovať, čím vzniká karbid Fe3C - cementit.

Súčasne s redukciou železa dochádza k redukcii kremíka, fosforu, mangánu a iných nečistôt.

Liatina a troska, roztavené pri teplote 1380-1420°C, sa uvoľňujú cez odpichové otvory. Liatina sa naleje do foriem a troska sa recykluje. Vo vysokých peciach sa surové železo taví na spracovanie na oceľ, zlievarenská liatina sa používa na výrobu rôznych liatinových výrobkov a špeciálne liatiny (ferosilícium, feromangán) sa používajú pri výrobe ocele ako dezoxidanty alebo legujúce prísady.

Oceľ sa vyrába zo surového železa oxidáciou metódou otvoreného ohniska, konvertora a elektrického tavenia. Hlavnou metódou výroby ocele v ZSSR a ďalších krajinách sveta je metóda s otvoreným ohniskom, ale v posledných rokoch sa rozšírila metóda kyslíkového konvertora, ktorá má významné technické a ekonomické výhody.

Pri metóde otvoreného ohniska sa oceľ vyrába v otvorených peciach, v ktorých taviacich priestoroch sa spaľuje plyn alebo vykurovací olej a v špeciálnych komorách - regenerátoroch - sa pomocou naakumulovaného tepla pripravuje vzduch a plynné palivo vstupujúce do pece. odpadových produktov spaľovania. Vsádzka zahŕňa surové železo a kovový šrot - šrot alebo tekuté železo, šrot a železnú rudu. Proces výroby ocele pozostáva z tavenia vsádzky, pri ktorej vzniká veľké množstvo oxidu železitého, oxidácie uhlíka a iných nečistôt oxidom železnatým a dezoxidácie - redukcia železa z oxidu s prídavkom ferosilicia, feromangánu alebo hliníka. .

Chemické prvky

Mnohé kovy, ako napríklad horčík, sa vyrábajú vo vysokej čistote, takže zloženie zliatin z neho vyrobených môže byť presne známe. Počet kovových zliatin, ktoré sa dnes používajú, je veľmi veľký a neustále rastie. Zvyčajne sú rozdelené do dvoch širokých kategórií: zliatiny na báze železa a neželezné zliatiny. Najdôležitejšie zliatiny priemyselného významu sú uvedené nižšie a sú uvedené ich hlavné oblasti použitia.

Oceľ. Zliatiny železa a uhlíka s obsahom do 2% sa nazývajú ocele. Legované ocele obsahujú aj ďalšie prvky – chróm, vanád, nikel. Ocele sa vyrábajú oveľa viac ako akékoľvek iné kovy a zliatiny a bolo by ťažké vymenovať všetky druhy ich možných aplikácií. Mäkká oceľ (menej ako 0,25 % uhlíka) sa vo veľkom spotrebuje ako konštrukčný materiál, zatiaľ čo oceľ s vyšším obsahom uhlíka (viac ako 0,55 %) sa používa na výrobu nízkorýchlostných rezných nástrojov, ako sú žiletky a vrtáky. Legované ocele sa používajú v strojárstve všetkých druhov a pri výrobe rýchlobežných nástrojov.

Liatina. Liatina je zliatina železa s 2-4% uhlíka. Dôležitou zložkou liatiny je aj kremík. Z liatiny je možné odlievať širokú škálu veľmi užitočných výrobkov, ako sú poklopy, potrubné armatúry, bloky motorov. Pri správne vyrobených odliatkoch sa dosahujú dobré mechanické vlastnosti materiálu.

Zliatiny na báze medi. Ide najmä o mosadz, t.j. zliatiny medi s obsahom od 5 do 45 % zinku. Mosadz obsahujúca 5 až 20 % zinku sa nazýva červená (tompak) a mosadz obsahujúca 20 až 36 % zinku sa nazýva žltá (alfa mosadz). Mosadz sa používa pri výrobe rôznych malých dielov, kde sa vyžaduje dobrá opracovateľnosť a tvárnosť. Zliatiny medi s cínom, kremíkom, hliníkom alebo berýliom sa nazývajú bronzy. Napríklad zliatina medi a kremíka sa nazýva kremíkový bronz. Fosforový bronz (meď s 5 % cínu a stopovým množstvom fosforu) má vysokú pevnosť a používa sa na výrobu pružín a membrán.

Zliatiny olova. Konvenčná spájka (terciárna) je zliatina približne jedného dielu olova a dvoch dielov cínu. Je široko používaný na spájanie (spájkovanie) potrubí a elektrických vodičov. Zliatiny antimónu a olova sa používajú na výrobu plášťov telefónnych káblov a dosiek batérií. Cín, z ktorého sa predtým odlievali príbory (vidličky, nože, taniere), obsahuje 85-90% cínu (zvyšok tvorí olovo). Ložiskové zliatiny na báze olova, nazývané babbitts, zvyčajne obsahujú cín, antimón a arzén.

Ľahké zliatiny. Moderný priemysel potrebuje vysokopevnostné ľahké zliatiny s dobrými vysokoteplotnými mechanickými vlastnosťami. Hlavnými kovmi ľahkých zliatin sú hliník, horčík, titán a berýlium. Zliatiny na báze hliníka a horčíka však nemožno použiť pri vysokých teplotách a v agresívnom prostredí.

Zliatiny hliníka. Patria sem liate zliatiny (Al - Si), zliatiny tlakového liatia (Al - Mg) a vysokopevnostné samotvrdnúce zliatiny (Al - Cu). Zliatiny hliníka sú ekonomické, ľahko dostupné, pevné pri nízkych teplotách a ľahko sa opracujú (ľahko sa kujú, lisujú, sú vhodné na hlboké ťahanie, ťahanie, odlievanie, dobre sa zvárajú a spracovávajú na obrábacích strojoch). Bohužiaľ, mechanické vlastnosti všetkých hliníkových zliatin sa začínajú zreteľne zhoršovať pri teplotách nad približne 175 ° C. Ale kvôli vytvoreniu ochranného oxidového filmu vykazujú dobrú odolnosť proti korózii vo väčšine bežných korozívnych prostredí. Tieto zliatiny dobre vedú elektrinu a teplo, sú vysoko reflexné, nemagnetické, neškodné pri kontakte s potravinami (pretože produkty korózie sú bezfarebné, bez chuti a netoxické), odolné voči výbuchu (pretože nevytvárajú iskry) a absorbujú nárazy. načítava dobre. Vďaka tejto kombinácii vlastností slúžia hliníkové zliatiny ako dobré materiály pre ľahké piesty, používajú sa v konštrukcii vozov, automobilov a lietadiel, v potravinárskom priemysle, ako architektonické a dokončovacie materiály, pri výrobe reflektorov osvetlenia, technologických a domácich káblov. potrubia a pri ukladaní vysokonapäťových elektrických vedení. Nečistota železa, ktorej je ťažké sa zbaviť, zvyšuje pevnosť hliníka pri vysokých teplotách, ale znižuje odolnosť proti korózii a ťažnosť pri izbovej teplote. Kobalt, chróm a mangán oslabujú krehnutie železa a zvyšujú odolnosť proti korózii. Keď sa k hliníku pridá lítium, zvýši sa modul pružnosti a pevnosť, vďaka čomu je zliatina veľmi atraktívna pre letecký priemysel. Bohužiaľ, napriek ich vynikajúcemu pomeru pevnosti k hmotnosti (špecifická pevnosť), zliatiny hliníka a lítia majú nízku ťažnosť.

Zliatiny horčíka. Zliatiny horčíka sú ľahké, vyznačujú sa vysokou špecifickou pevnosťou, ako aj dobrými odlievacími vlastnosťami a vynikajúcimi reznými vlastnosťami. Preto sa z nich vyrábajú diely pre raketové a letecké motory, kryty karosérií automobilov, kolesá, plynové nádrže, prenosné stoly atď. Niektoré zliatiny horčíka, ktoré majú vysoký koeficient viskózneho tlmenia, sa používajú na výrobu pohyblivých častí strojov a konštrukčných prvkov pracujúcich v podmienkach nežiaducich vibrácií. Zliatiny horčíka sú dosť mäkké, majú zlú odolnosť proti opotrebeniu a nie sú veľmi ťažné. Ľahko sa tvarujú pri zvýšených teplotách, sú vhodné na oblúkové, plynové a odporové zváranie a dajú sa spájať aj spájkovaním (spájkou), skrutkami, nitmi a lepidlami. Takéto zliatiny nie sú obzvlášť odolné voči korózii voči väčšine kyselín, sladkej a slanej vode, ale sú stabilné na vzduchu. Pred koróziou sú spravidla chránené povrchovým náterom - chrómové leptanie, dichrómová úprava, elox. Zliatiny horčíka môžu mať po ponorení do roztaveného zinku aj lesklý povrch alebo môžu byť pokryté meďou, niklom a chrómom. Eloxovanie horčíkových zliatin zvyšuje ich povrchovú tvrdosť a odolnosť proti oderu. Horčík je chemicky aktívny kov, a preto je potrebné prijať opatrenia na zamedzenie vznietenia triesok a zvarov z horčíkových zliatin.

Zliatiny titánu. Zliatiny titánu sú lepšie ako zliatiny hliníka a horčíka, pokiaľ ide o pevnosť v ťahu a modul pružnosti. Ich hustota je väčšia ako u všetkých ostatných ľahkých zliatin, ale z hľadiska špecifickej pevnosti sú na druhom mieste za berýliom. S pomerne nízkym obsahom uhlíka, kyslíka a dusíka sú celkom plastické. Elektrická vodivosť a tepelná vodivosť zliatin titánu sú nízke, sú odolné voči opotrebovaniu a oderu a ich únavová pevnosť je oveľa vyššia ako u zliatin horčíka. Hranica tečenia niektorých zliatin titánu pri miernom namáhaní (asi 90 MPa) zostáva vyhovujúca až do teploty asi 600 °C, čo je podstatne vyššia teplota, ako je teplota prípustná pre zliatiny hliníka a horčíka. Zliatiny titánu sú celkom odolné voči pôsobeniu hydroxidov, soľných roztokov, dusičnej a niektorých ďalších aktívnych kyselín, ale málo odolné voči pôsobeniu halogenovodíkových, sírových a ortofosforečných kyselín. Zliatiny titánu sú kované do teplôt cca 1150° C. Umožňujú zváranie elektrickým oblúkom v atmosfére inertného plynu (argón alebo hélium), bodové a valčekové (ševové) zváranie. Nie sú veľmi náchylné na rezanie (zadretie rezného nástroja). Tavenie zliatin titánu sa musí vykonávať vo vákuu alebo v kontrolovanej atmosfére, aby sa zabránilo kontaminácii kyslíkom alebo dusíkovými nečistotami, ktoré spôsobujú krehnutie. Zliatiny titánu sa používajú v leteckom a vesmírnom priemysle na výrobu dielov pracujúcich pri zvýšených teplotách (150-430 °C), ako aj v niektorých špeciálnych chemických prístrojoch. Ľahké pancierovanie kokpitov bojových lietadiel je vyrobené zo zliatin titánu a vanádu. Zliatina titánu, hliníka a vanádu je primárna zliatina titánu pre prúdové motory a draky lietadiel. V tabuľke Tabuľka 3 ukazuje charakteristiky špeciálnych zliatin a tabuľka. Obrázok 4 ukazuje hlavné prvky pridávané do hliníka, horčíka a titánu, čo naznačuje výsledné vlastnosti.

Zliatiny berýlia. Tvárna zliatina berýlia môže byť vyrobená napríklad vložením krehkých zŕn berýlia do mäkkej tvárnej matrice, ako je striebro. Zliatina tohto zloženia bola valcovaním za studena upravená na hrúbku 17 % originálu. Berýlium svojou špecifickou silou prekonáva všetky známe kovy. V kombinácii s nízkou hustotou je berýlium vhodné pre systémy navádzania rakiet. Modul pružnosti berýlia je väčší ako modul pružnosti ocele a berýliové bronzy sa používajú na výrobu pružín a elektrických kontaktov. Čisté berýlium sa používa ako moderátor neutrónov a reflektor v jadrových reaktoroch. Vďaka tvorbe ochranných oxidových vrstiev je stabilný na vzduchu pri vysokých teplotách. Hlavným problémom berýlia je jeho toxicita. Môže spôsobiť vážne dýchacie problémy a dermatitídu.

Zliatiny zlata

Zlato je ušľachtilý kov žltej farby, mäkký a dosť ťažký. Zlato je obsiahnuté v zemskej kôre aj vo vode, a hoci je jeho obsah v zemi pomerne nízky (3 μg/kg), existuje veľmi veľa oblastí, ktoré sú týmto kovom vysoko obohatené. Takéto oblasti, ktoré sú primárnymi ložiskami zlata, sa nazývajú placery.

Z fyzikálnych a chemických vlastností zlata treba poznamenať predovšetkým jeho mimoriadne vysokú tepelnú vodivosť a nízky elektrický odpor. Za normálnych podmienok neinteraguje s väčšinou kyselín a netvorí oxidy, neoxiduje na vzduchu a je odolný voči vlhkosti, zásadám a soliam, vďaka čomu bol zaradený medzi ušľachtilé kovy. Zlato je veľmi kujné a tvárne. Z kusu zlata s hmotnosťou jedného gramu natiahnete drôt dlhý tri a pol kilometra alebo vyrobíte zlatú fóliu 500-krát tenšiu ako ľudský vlas. Zlato je veľmi ťažký kov, čo je veľké plus pri jeho ťažbe. Jeho hustota je vysoká - 19,3 g/cm3, tvrdosť podľa Brinella - 20. Zlato je tiež najinertnejší kov, ale keď bola schopnosť aqua regia (zmes kyseliny chlorovodíkovej a dusičnej v pomere 3/1) rozpúšťať zlato objavil, dôvera v jeho zotrvačnosť bola otrasená. Kov sa topí pri veľmi vysokej teplote - 1063°C. Rozpúšťa sa v horúcej kyseline selénovej. Tieto fyzikálne a chemické vlastnosti zlata sa široko využívajú na jeho výrobu.

Zlato sa najčastejšie ťaží praním, čo je založené na jeho vysokej hustote (iné kovy s hustotou menšou ako zlato sa vymývajú v prúde vody). Prírodné zlato je však málokedy čisté, obsahuje striebro, meď a mnoho ďalších prvkov, takže po umytí všetko zlato prechádza hĺbkovým čistením - rafináciou. V Rusku sa rýdzosť zlata meria podľa jeho rýdzosti.

Existujú zliatiny zlata, ktoré sa v súčasnosti stávajú veľmi populárnymi.

Ružové zlato

Ružové zlato je zliatina čistého zlata a medi; šperková zliatina nezvyčajne jemného odtieňa.

Šperky z ružovej zliatiny sú čoraz obľúbenejšie, prstene a prívesky sú čoraz bežnejšie.

Zelené (olivové) zlato

Zelené (olivové) zlato je možné získať ako zliatinu zlata a draslíka.

Takéto zlúčeniny sa tiež nazývajú metalidy.

Vo všeobecnosti sú metalidy zlúčeniny zlata s hliníkom (fialové zlato), rubídiom (tmavo zelené), draslíkom (fialové a olivové), indiom (modré zlato). Takéto zliatiny sú veľmi krásne a exotické, ale zároveň sú krehké a nie ťažné. Nedajú sa spracovať ako drahý kov. Niekedy sa však takéto zliatiny šperkových kovov používajú ako vložky do šperkov, ako sú kamene.

Mimochodom, niekedy sa zelené zlato získava aj legovaním čistého zlata so striebrom. Malé začlenenie striebra do zliatiny šperkov poskytne zelenkastú farbu, o niečo väčší podiel urobí zlato žltozeleným, ďalšie zvýšenie obsahu striebra poskytne žltobiely odtieň a nakoniec úplne bielu farbu.

Modré zlato

Ide o zliatinu čistého zlata a india. Ale taká šperková zliatina je aj kovový kov, je nestabilná a nedá sa použiť ako obyčajné zlato.

Len ako vložky do dekorácií, t.j. ako kamene.

Zlato sa tiež zmení na modré, ak je pokovené ródiom.

Alebo ak je to nápad argentínskeho klenotníka Antoniassiho. Dodnes je záhadou, ako sa mu podarilo získať modrú zliatinu s rýdzosťou takmer 958 (zliatina obsahuje 90% čistého zlata). Klenotník sa s odhalením svojich tajomstiev neponáhľa.

Modré zlato

Modré zlato je zliatina zlata so železom a chrómom. Rovnako ako zelené a fialové, aj modré zlato možno použiť len ako vložky do šperkov.

Samotná modrá zliatina je krehká a len z nej nebude možné vyrobiť šperk.

Fialové zlato

V podstate ide o zliatinu zlata a hliníka. Takéto zlato môže byť „ocenené“ rýdzosťou 750 (obsah zlata v zliatine je dokonca viac ako 75 %).

Ďalším typom fialového zlata je zliatina zlata a draslíka.

Fialová šperková zliatina je krásna. Ale, bohužiaľ, je krehký a nie plastový. Niekedy ho možno nájsť v šperkoch vo forme vložiek, akoby to bol skôr drahý kameň ako kov.

Hnedé zlato

Hnedé zlato - zlato 585 alebo 750, s vyšším podielom medi v zliatine (prímes prímesí k čistému zlatu v zliatine). Klenotníci podrobujú toto zlato špeciálnej chemickej úprave.

Čierne zlato

Čierne zlato je neuveriteľne rafinovaný kov s hlbokou a jemnou farbou. Existuje niekoľko spôsobov, ako získať čierne zlato.

To zahŕňa legovanie kobaltom a chrómom s oxidáciou pri vysokých teplotách a poťahovanie čiernym ródiom alebo amorfným uhlíkom...

zliatina liatina oceľ zliatina zlato

Záver

Kovové predmety okolo nás len zriedka pozostávajú z čistých kovov. Len hliníkové panvice alebo medený drôt majú čistotu asi 99,9 %. Vo väčšine ostatných prípadov sa ľudia zaoberajú zliatinami. Rôzne druhy železa a ocele teda obsahujú spolu s kovovými prísadami malé množstvá uhlíka, ktoré majú rozhodujúci vplyv na mechanické a tepelné správanie zliatin. Všetky zliatiny majú špeciálne označenia, pretože... zliatiny s rovnakým názvom (napríklad mosadz) môžu mať rôzne hmotnostné frakcie iných kovov.

Použitá literatúra a webové stránky

b Chémia pre zvedavcov - E. Grosse.

ь Sovietsky encyklopedický slovník. - M.: Sovietska encyklopédia, 1983.

o Stručná chemická encyklopédia spracovaná I.A. Knuyants a kol., Sovietska encyklopédia, 1961-1967, T.2.

o Encyklopedický slovník mladého chemika, ktorý zostavili V.A. Kritsman a V.V. Stanzo. Vydavateľstvo "Pedagogika", 1982.

ь Veľká encyklopédia moderných školákov.

ь Všeobecná chémia. Glinka N.L., ZSSR, 1985

o webová stránka Wikipedia

b www.erudition.ru- správa "Zliatiny"

ь dic.academic.ru - webová stránka „Akademik“, téma „Zliatiny“

b www.chemport.ru- zliatin

Uverejnené na Allbest.ru

Podobné dokumenty

História zliatin. Odolnosť proti korózii, odlievacie vlastnosti, tepelná odolnosť a elektrický odpor zliatin. Základné vlastnosti zliatin. Roztok jedného kovu v druhom a mechanická zmes kovov. Klasifikácia a skupiny zliatin.

prezentácia, pridané 30.09.2011


Fyzikálne vlastnosti kovov a zliatin. Chemické vlastnosti kovov a zliatin. Zliatiny. Požiadavky na zliatiny a druhy zliatin. Skúšobné metódy pre tlač zliatin. Kovy a zliatiny používané v tlači.

abstrakt, pridaný 09.06.2006


Klasifikácia a všeobecná charakteristika zliatin medi a niklu, vplyv nečistôt na ich vlastnosti. Korózne správanie zliatin medi a niklu. Termodynamické modelovanie vlastností tuhých roztokov kovov. Energetické parametre teórie.

práca, pridané 13.03.2011


Základné kované hliníkové zliatiny. Mechanické vlastnosti siluminov. Značenie zliatin hliníka. Kremík ako hlavný legujúci prvok v hliníkových siluminoch. Typické mechanické vlastnosti tepelne nevytvrditeľných zliatin.

abstrakt, pridaný 01.08.2010


Zníženie rýchlosti korózie ako spôsob antikoróznej ochrany kovov a zliatin. Klasifikácia ochranných povlakov (kovové, galvanické, striekaná metalizácia, nekovové povlaky, organické, inhibičné, kyslíkové a iné).

kurzová práca, pridané 16.11.2009


Anodická oxidácia hliníka a jeho zliatin. Zákonitosti anodického správania hliníka a jeho zliatin v kyslých roztokoch v počiatočných štádiách tvorby AOP a sekundárnych procesoch, ktoré ovplyvňujú štruktúru a vlastnosti tvoriacej sa oxidovej vrstvy.

Kryštalická štruktúra nióbu, zlata a ich zliatin; počet a poloha internódií. diagram stavu systému Nb-V; graf závislosti periódy kryštálovej mriežky od zloženia zliatiny; stereografická projekcia; kryštalografické výpočty.

kurzová práca, pridané 05.09.2013


Všeobecné chápanie korózie kovov. Správanie sa titánu a jeho zliatin v rôznych agresívnych prostrediach. Vplyv legujúcich prvkov v titáne na odolnosť proti korózii. Elektrochemická korózia. Vlastnosti interakcie titánu so vzduchom.

abstrakt, pridaný 12.03.2006


Chemická charakteristika a vlastnosti kovov, ich umiestnenie v periodickej tabuľke prvkov. Klasifikácia kovov podľa rôznych kritérií. Náklady na kov ako faktor možnosti a uskutočniteľnosti jeho použitia. Najbežnejšie zliatiny.

test, pridané 20.08.2009


Všeobecné vlastnosti a vlastnosti medi. Zváženie hlavných metód získavania medi z rúd a minerálov. Definícia pojmu zliatiny. Štúdium vonkajších charakteristík, ako aj hlavných vlastností mosadze, bronzu, zliatin medi a niklu, kuproniklu.

DEFINÍCIA

Zliatiny- Ide o zmesi dvoch alebo viacerých prvkov, medzi ktorými prevládajú kovy. Kovy obsiahnuté v zliatine sa nazývajú základ. Do zliatiny sa často pridávajú nekovové prvky, ktoré dávajú zliatinám špeciálne vlastnosti; nazývajú sa legovacie alebo modifikujúce prísady. Spomedzi zliatin sú najdôležitejšie tie na báze železa a hliníka.

Klasifikácia zliatin

Existuje niekoľko spôsobov klasifikácie zliatin:

• výrobnou metódou (liate a práškové zliatiny);
• spôsobom získania produktu (liatie, tvárnené a práškové zliatiny);
• podľa zloženia (homogénne a heterogénne zliatiny);
• podľa charakteru kov - báza (železná - Fe báza, neželezná - báza, neželezné kovy a zliatiny vzácnych kovov - rádioaktívne prvky báza);
• počtom komponentov (dvojitý, trojitý atď.);
• podľa charakteristických vlastností (žiaruvzdorné, nízkotaviteľné, vysokopevnostné, tepelne odolné, tvrdé, odolné proti treniu, korózii atď.);
• podľa účelu (štrukturálne, inštrumentálne a špeciálne).

Vlastnosti zliatin

Vlastnosti zliatin závisia od ich štruktúry. Zliatiny sa vyznačujú štruktúrne necitlivými (určenými povahou a koncentráciou prvkov tvoriacich zliatiny) a štruktúrne citlivými vlastnosťami (v závislosti od charakteristík podkladu). Medzi štrukturálne necitlivé vlastnosti zliatin patrí hustota, teplota topenia a výparné teplo. tepelné a elastické vlastnosti, koeficient tepelnej rozťažnosti.

Všetky zliatiny vykazujú vlastnosti charakteristické pre kovy: kovový lesk, elektrickú a tepelnú vodivosť, ťažnosť atď.

Taktiež všetky vlastnosti charakteristické pre zliatiny možno rozdeliť na chemické (vzťah zliatin k účinkom aktívnych médií - voda, vzduch, kyseliny atď.) a mechanické (vzťah zliatin k účinkom vonkajších síl). Ak sa chemické vlastnosti zliatin zisťujú umiestnením zliatiny do agresívneho prostredia, potom sa na stanovenie mechanických vlastností používajú špeciálne testy. Na stanovenie pevnosti, tvrdosti, pružnosti, ťažnosti a iných mechanických vlastností sa vykonávajú skúšky ťahom, tečením, rázovou húževnatosťou atď.

Hlavné typy zliatin

Medzi všetkými druhmi zliatin sú široko používané rôzne ocele, liatina, zliatiny na báze medi, olova, hliníka, horčíka, ako aj ľahké zliatiny.

Ocele a liatiny sú zliatiny železa a uhlíka, s obsahom uhlíka v oceli do 2% a v liatine 2-4%. Ocele a liatiny obsahujú legujúce prísady: ocele – Cr, V, Ni a liatina – Si.

Existujú rôzne druhy ocelí, napríklad konštrukčné, nehrdzavejúce, nástrojové, žiaruvzdorné a kryogénne ocele sa rozlišujú podľa účelu určenia. Podľa chemického zloženia sa delia na uhlíkové (nízko-, stredno- a vysoko-uhlíkové) a legované (nízko-, stredno- a vysokolegované). V závislosti od štruktúry sa rozlišujú austenitické, feritické, martenzitické, perlitické a bainitické ocele.

Ocele našli uplatnenie v mnohých odvetviach národného hospodárstva, ako je stavebníctvo, chemický, petrochemický priemysel, ochrana životného prostredia, dopravná energetika a ďalšie odvetvia.

V závislosti od formy obsahu uhlíka v liatine - cementite alebo grafite, ako aj ich množstva sa rozlišuje niekoľko druhov liatiny: biela (svetlá farba lomu v dôsledku prítomnosti uhlíka vo forme cementitu), šedá (šedá farba lomu v dôsledku prítomnosti uhlíka vo forme grafitu), kujná a odolná voči teplu. Liatiny sú veľmi krehké zliatiny.

Oblasti použitia liatiny sú rozsiahle - z liatiny sa vyrábajú umelecké dekorácie (ploty, brány), skriňové diely, inštalatérske vybavenie, domáce potreby (panvice) a používa sa v automobilovom priemysle.

Zliatiny na báze medi sa nazývajú mosadze, obsahujú 5 až 45 % zinku ako prísady. Mosadz obsahujúca 5 až 20 % zinku sa nazýva červená (tompak) a mosadz obsahujúca 20 až 36 % zinku sa nazýva žltá (alfa mosadz).

Medzi zliatinami na báze olova sa rozlišujú dvojzložkové (zliatiny olova s ​​cínom alebo antimónom) a štvorzložkové zliatiny (zliatiny olova s ​​kadmiom, cínom a bizmutom, zliatiny olova s ​​cínom, antimónom a arzénom) a (typické z dvojzložkových zliatin) s rôznym obsahom rovnakých zložiek sa získajú rôzne zliatiny. Na spájkovanie rúrok a elektrických vodičov sa teda používa zliatina obsahujúca 1/3 olova a 2/3 cínu - terciárna (obyčajná spájka) a predtým sa používala zliatina obsahujúca 10-15% olova a 85-90% cínu - cínu. na odlievanie príborov.

Dvojzložkové zliatiny na báze hliníka – Al-Si, Al-Mg, Al-Cu. Tieto zliatiny sa ľahko vyrábajú a spracovávajú. Majú elektrickú a tepelnú vodivosť, sú nemagnetické, neškodné pri styku s potravinami a sú odolné voči výbuchu. Zliatiny na báze hliníka sa používajú na výrobu ľahkých piestov, používajú sa v konštrukcii vozov, automobilov a lietadiel, v potravinárskom priemysle, ako architektonické a dokončovacie materiály, pri výrobe technologických a domácich káblových vedení a pri kladení vysokých -napäťové elektrické vedenia.

Príklady riešenia problémov

PRÍKLAD 1

PRÍKLAD 2

Cvičenie	Keď bola zmes Al a Fe s hmotnosťou 11 g vystavená nadbytku HCl, uvoľnilo sa 8,96 litra plynu. Určte hmotnostné podiely kovov v zmesi.
Riešenie	Oba kovy reagujú, čo vedie k uvoľneniu vodíka: 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2 Fe + 2HCl = FeCl2 + H2 Poďme zistiť celkový počet mólov uvoľneného vodíka: v(H2) = V(H2)/V m v(H2) = 8,96/22,4 = 0,4 mol Nech látkové množstvo Al je x mol a Fe je y mol. Potom na základe reakčných rovníc môžeme napísať výraz pre celkový počet mólov vodíka: 1,5x + y = 0,4 Vyjadrime hmotnosť kovov v zmesi: Potom bude hmotnosť zmesi vyjadrená rovnicou: 27x + 56r = 11 Dostali sme systém rovníc: 1,5x + y = 0,4 27x + 56r = 11 Poďme to vyriešiť: (56-18)y = 11 – 7,2 v(Fe) = 0,1 mol x = 0,2 mol v(Al) = 0,2 mol Potom je hmotnosť kovov v zmesi: m(Al) = 27 x 0,2 = 5,4 g m(Fe) = 56 x 0,1 = 5,6 g Nájdite hmotnostné frakcie kovov v zmesi: ώ = m(Ja)/m súčet × 100 % ώ(Fe) = 5,6/11 × 100 % = 50,91 % ώ(Al) = 100 – 50,91 = 49,09 %
Odpoveď	Hmotnostné frakcie kovov v zmesi: 50,91 %, 49,09 %