Klasifikácia hliníkových zliatin. Súčasne s redukciou železa, kremíka, fosforu, mangánu a iných nečistôt sa znižuje

Klasifikácia vlastností kovov a zliatin

Vlastnosti kovov a zliatin sú rozdelené do 4 hlavných skupín:

1. fyzický,
2. chemický,
3. mechanický,
4. technologický.

Fyzikálne vlastnosti kovov a zliatin.

K fyzikálnym vlastnostiam kovov a zliatin patrí farba, hustota (špecifická hmotnosť), tavnosť, tepelná rozťažnosť, tepelná vodivosť, tepelná kapacita, elektrická vodivosť a ich schopnosť magnetizácie. Tieto vlastnosti sa nazývajú fyzikálne, pretože sa vyskytujú v javoch, ktoré nie sú sprevádzané zmenou chemického zloženia látky, t. j. kovy a zliatiny zostávajú nezmenené v zložení pri zahrievaní, prechode prúdu alebo tepla cez ne, ako aj pri zmagnetizované a roztavené. Mnohé z týchto fyzikálnych vlastností zaviedli jednotky merania, podľa ktorých sa posudzujú vlastnosti kovu.

Farba.

Kovy a zliatiny nie sú priehľadné. Ani tenké vrstvy kovov a zliatin nie sú schopné prepúšťať lúče, ale v odrazenom svetle majú vonkajší lesk a každý z kovov a zliatin má svoj špeciálny odtieň lesku alebo, ako sa hovorí, farbu. Napríklad meď je ružovo-červená, zinok je sivý, cín je lesklý biely atď.

Špecifická hmotnosť - toto je váha 1 cm 3 kov, zliatina alebo akákoľvek iná látka v gramoch. Napríklad merná hmotnosť čistého železa je 7,88 g/cm3 .

Topenie- schopnosť kovov a zliatin premeniť sa z pevnej látky na kvapalnú je charakterizovaná ich teplotou topenia. Kovy, ktoré majú vysokú teplotu topenia, sa nazývajú žiaruvzdorné (volfrám, platina, chróm atď.). Kovy s nízkou teplotou topenia sa nazývajú taviteľné (cín, olovo atď.).

Tepelná rozťažnosť - vlastnosť kovov a zliatin zväčšovať svoj objem pri zahrievaní, charakterizovaná lineárnymi a objemovými koeficientmi rozťažnosti. Lineárny koeficient rozťažnosti - pomer prírastku dĺžky vzorky kovu pri zahriatí na 1° na pôvodnú dĺžku vzorky. Koeficient objemovej expanzie - pomer nárastu objemu kovu pri zahriatí na 1° na pôvodný objem. Objemový koeficient sa rovná trojnásobku koeficientu lineárnej expanzie. Rôzne kovy majú rôzne koeficienty lineárnej rozťažnosti. Napríklad koeficient lineárnej rozťažnosti ocele sa rovná 0,000012 , meď - 0,000017 , hliník - 0,000023 . Keď poznáte koeficient lineárnej rozťažnosti kovu, môžete určiť jeho hodnotu predĺženia:

1. Určme, o koľko sa predĺži dĺžka oceľového potrubia 5000 m pri zahriatí na 20 °C :

5000 0,000012 20 = 1,2 m

1. Určme, o koľko sa predĺži dĺžka medeného potrubia 5000 m pri zahriatí na 20 °C :

5000·0,000017·20= 1,7 m

1. Určme, o koľko sa predĺži dĺžka hliníkového potrubia 5000 m pri zahriatí na 20 °C :

5000·0,000023·20=2,3 m

(Pri všetkých troch výpočtoch nebol zohľadnený súčiniteľ trenia v dôsledku vlastnej hmotnosti.) Na základe uvedených výpočtov sa farebné kovy pri zahrievaní rozťahujú vo väčšej miere ako oceľ, čo je potrebné vziať do úvahy počas proces zvárania.

Tepelná vodivosť -schopnosť kovov a zliatin viesť teplo. Čím väčšia je tepelná vodivosť, tým rýchlejšie sa teplo šíri cez kov alebo zliatinu pri zahrievaní. Kovy a zliatiny s vysokou tepelnou vodivosťou pri ochladzovaní uvoľňujú teplo rýchlejšie. Tepelná vodivosť červenej medi v 6 krát vyššia ako tepelná vodivosť železa. Pri zváraní kovov a zliatin s vysokou tepelnou vodivosťou je potrebné predbežné a niekedy sprievodné zahrievanie.

Tepelná kapacita - množstvo tepla potrebného na zahriatie jednotky hmotnosti na 1°. Merná tepelná kapacita - množstvo tepla v kcal(kilokalórie) potrebné na vykurovanie 1 kg látky na 1°. Platina a olovo majú nízke špecifické teplo. Merná tepelná kapacita ocele a liatiny je približne 4 krát vyššie ako špecifické teplo olova.

Elektrická vodivosť - schopnosť kovov a zliatin viesť elektrický prúd. Meď, hliník a ich zliatiny majú dobrú elektrickú vodivosť.

Magnetické vlastnosti - schopnosť kovov magnetizovať, čo sa prejavuje tým, že zmagnetizovaný kov priťahuje kovy, ktoré majú magnetické vlastnosti.

Chemické vlastnosti kovov a zliatin.

Chemické vlastnosti kovov a zliatin znamenajú ich schopnosť spájať sa s rôznymi látkami, predovšetkým s kyslíkom. Medzi chemické vlastnosti kovov a zliatin patria:

1. odolnosť proti korózii na vzduchu,
2. odolnosť voči kyselinám,
3. odolnosť voči alkáliám,
4. tepelná odolnosť.

Odolnosť kovov a zliatin voči vzduchu nazvala ich schopnosť odolávať ničivým účinkom kyslíka vo vzduchu.

Odolnosť voči kyselinám nazývaná schopnosť kovov a zliatin odolávať ničivým účinkom kyselín. Napríklad kyselina chlorovodíková ničí hliník a zinok, ale neničí olovo; kyselina sírová ničí zinok a železo, ale nemá takmer žiadny vplyv na olovo, hliník a meď.

Odolnosť voči alkáliám kovy a zliatiny sa nazývajú schopnosť odolávať ničivým účinkom alkálií. Alkálie sú obzvlášť škodlivé pre hliník, cín a olovo.

Tepelná odolnosť nazývaná schopnosť kovov a zliatin odolávať deštrukcii kyslíkom pri zahrievaní. Na zvýšenie tepelnej odolnosti sa do kovu zavádzajú špeciálne nečistoty, ako je chróm, vanád, volfrám atď.

Starnutie kovov - zmena vlastností kovov v priebehu času v dôsledku vnútorných procesov, vyskytujúca sa zvyčajne pomalšie pri izbovej teplote a intenzívnejšie pri zvýšených teplotách. Starnutie ocele je spôsobené precipitáciou karbidov a nitridov pozdĺž hraníc zŕn, čo vedie k zvýšeniu pevnosti a zníženiu ťažnosti ocele. Medzi prvky, ktoré znižujú sklon ocele k starnutiu, patrí hliník a kremík, zatiaľ čo prvky podporujúce starnutie zahŕňajú dusík a uhlík.

Mechanické vlastnosti kovov a zliatin.

Ryža. 1

Medzi hlavné mechanické vlastnosti kovov a zliatin patrí

1. sila,
2. tvrdosť,
3. elasticita,
4. plast,
5. sila nárazu,
6. plížiť sa,
7. únava.

Trvanlivosť nazývaná odolnosť kovu alebo zliatiny voči deformácii a zničeniu pod vplyvom mechanického zaťaženia. Zaťaženia môžu byť tlakové, ťahové, torzné, strihové a ohybové ( ryža. 1 ).

Tvrdosť je schopnosť kovu alebo zliatiny odolávať prieniku iného tvrdšieho telesa do nej.

Ryža. 2

V technológii sa najčastejšie používajú tieto metódy na testovanie tvrdosti kovov a zliatin:

1. 2,5 ; 5 A 10 mm- skúška tvrdosti podľa Brinell (ryža. 2,a );
2. lisovanie oceľovej gule s priemerom 1,588 mm alebo diamantový kužeľ - skúška tvrdosti podľa Rockwell (ryža. 2, b )
3. vtlačenie pravidelného štvorstenného diamantového ihlanu do materiálu - test podľa Vickers (ryža. 2, v ).

Ryža. 3

Elasticita je schopnosť kovu alebo zliatiny zmeniť svoj pôvodný tvar vplyvom vonkajšieho zaťaženia a obnoviť ho po odstránení zaťaženia ( ryža. 3 ).

Plastickosť je schopnosť kovu alebo zliatiny zmeniť tvar pod vplyvom zaťaženia bez toho, aby sa zlomil a po odstránení si tento tvar zachovať. Plasticita je charakterizovaná relatívnym predĺžením a relatívnou kontrakciou.

Kde Δ l = 11-10 - absolútne predĺženie vzorky pri pretrhnutí;

δ - relatívne rozšírenie;

l 1 - dĺžka vzorky v momente pretrhnutia;

l 0 - počiatočná dĺžka vzorky;

Kde Ψ -relatívne zúženie pri pretrhnutí;

F 0- počiatočná plocha prierezu vzorky;

F- plocha vzorky po pretrhnutí

Obr

Sila nárazu sa týka schopnosti kovu alebo zliatiny odolávať nárazovým zaťaženiam. Skúšky sa vykonávajú na kyvadlovom ohni ( ryža. 4). Pred testovaním kyvadla 1 stiahnutý do uhla elevácie α , v tejto polohe sú zaistené západkou. Strelka 2 , namontovaný na osi výkyvu kyvadla, sa stiahne až na doraz 3 nachádza sa na dieliku nulovej stupnice 4 . Kyvadlo uvoľnené zo západky spadne a zničí vzorku 5 a (pokračuje v pohybe a potom zotrvačnosťou stúpa na druhú stranu postele pod určitým uhlom β . Keď sa kyvadlo pohybuje dozadu, šípka 2 sa odchyľuje od nulového delenia a pri zvislej polohe kyvadla udáva hodnotu β - najväčší uhol elevácie kyvadla po zničení vzorky. Rozdiel uhlov α-β charakterizuje prácu lomu vzorky.

Ak chcete určiť nárazovú silu, najprv vypočítajte prácu A, ktorá sa vynakladá zaťažením kyvadla na deštrukciu vzorky

A = P (N - h) kgf m

Kde N - výška kyvadla pred nárazom m

h -výška kyvadla po náraze m

R - sila nárazu.

Potom sa určí rázová húževnatosť

Kde a n - nárazová pevnosť v kgf m/cm2

F - plocha prierezu vzorky v cm 2 .

Creep nazývaná vlastnosť kovu alebo zliatiny pomaly a nepretržite sa plasticky deformovať vplyvom stáleho zaťaženia (najmä pri zvýšených teplotách).

Únava sa nazýva postupná deštrukcia kovu alebo zliatiny pod veľkým počtom opakovane premenlivých zaťažení a schopnosť odolávať týmto zaťaženiam sa nazýva vytrvalosť.

Ťahová skúška vzoriek kovov a zliatin vykonávané pri nízkych, normálnych a zvýšených teplotách. Skúšky pri nízkych teplotách sa vykonávajú v súlade s GOST 11150-65 0 -100 °С a pri teplote varu technického kvapalného dusíka. Skúšky pri normálnych teplotách sa vykonávajú podľa G OST 1497-61 pri teplote 20 ± 10 °С .

Skúšky pri zvýšených teplotách sa vykonávajú podľa GOST 9651-61 pri teplotách do 1200 °C .

Pri skúšaní vzoriek na pevnosť v ťahu sa určuje konečná pevnosť - σ v , medza klzu (fyzická) - σ t , konvenčná (technická) medza klzu - σ о,2 , skutočná pevnosť v ťahu - S až a relatívne predĺženie - δ .

Ryža. 5

Aby ste pochopili vyššie uvedené hodnoty, zvážte diagram uvedený v ryža. 5. Vertikálna os 0-P spočítajte aplikované zaťaženie R v kilogramoch (čím vyšší je bod pozdĺž osi, tým väčšie je zaťaženie) a pozdĺž horizontálnej osi je absolútne predĺženie Δ l .

Pozrime sa na časti diagramu:

1. počiatočný rovný úsek 0-P ks, na ktorom je zachovaná úmernosť medzi predĺžením materiálu a zaťažením ( R pc- zaťaženie na proporcionálnom limite)
2. ostrý inflexný bod R't nazývané zaťaženie pri hornej medze klzu
3. zápletka R't - Rt rovnobežne s vodorovnou osou 0-Δ l (výnosová plošina), v rámci ktorej dochádza k predĺženiu vzorky pri konštantnom zaťažení Rt, nazývané zaťaženie na hranici klzu
4. bodka R in, označujúce najväčšiu ťahovú silu - zaťaženie pri konečnej pevnosti
5. bodka R k-sila v momente deštrukcie vzorky.

Pevnosť v ťahu pod napätím (dočasný odpor) σ v- napätie zodpovedajúce najväčšiemu zaťaženiu predchádzajúcemu zničeniu vzorky:

Kde F 0- plocha prierezu vzorky pred testovaním mm 2

P in- najväčšia ťažná sila v kgf .

Medza klzu (fyzický) σ t- najnižšie napätie, pri ktorom sa skúšobná vzorka deformuje bez zvýšenia zaťaženia (zaťaženie sa nezvýši, ale vzorka sa predĺži),

Podmienená medza klzu (technická) σ о,2- napätie, pri ktorom dosahuje zvyšková deformácia vzorky 0,2% :

Hranica proporcionality σ ks- podmienené napätie, pri ktorom odchýlka od lineárneho vzťahu medzi napätiami a deformáciami dosiahne určitý stupeň stanovený technickými podmienkami:

Skutočná odolnosť proti roztrhnutiu S až- napätie v hrdle ťahovej vzorky, definované ako pomer ťahovej sily pôsobiacej na vzorku bezprostredne pred jej pretrhnutím k ploche prierezu hrdla ( F ):

Technologické vlastnosti kovov a zliatin.

Medzi technologické vlastnosti kovov a zliatin patria:

• opracovateľnosť,
• ťažnosť,
• plynulosť,
• zmrštenie,
• zvárateľnosť,
• kaliteľnosť atď. .

Obrobiteľnosť sa vzťahuje na schopnosť kovov a zliatin obrábať reznými nástrojmi.

Kujnosť nazývame schopnosť kovov a zliatin získať požadovaný tvar pod vplyvom vonkajších síl, a to v studenom aj horúcom stave.

Tekutosť nazývame schopnosť kovov a zliatin plniť zlievarenské formy. Fosforová liatina má vysokú tekutosť.

Zmršťovanie je schopnosť kovov a zliatin zmenšovať svoj objem pri ochladzovaní pri tuhnutí z kvapalného stavu, ochladzovaní, spekaní lisovaných práškov alebo pri sušení.

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. Odlievacia 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 liatych bronzoch sú po Br napísané písmená, za ktorými nasledujú čísla, ktoré symbolicky označujú prvky zavedené do zliatiny (v súlade s tabuľkou 1) a nasledujúce čísla označujú obsah týchto prvkov v percentách. Zvyšok (do 100 %) znamená meď. Niekedy v niektorých značkách liatych bronzov píšu na konci 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) podľa GOST 11069-74 a vo forme deformovateľného polotovaru (plechy, profily, tyče atď.) podľa 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. Zliatiny na odlievanie na báze hliníka sú široko používané v chladiarenskom a potravinárskom priemysle pri výrobe tvarovo zložitých dielov (pomocou rôznych metód odlievania), ktoré vyžadujú zvýšenú odolnosť proti korózii v kombinácii s nízkou hustotou, napríklad niektoré kompresorové piesty, páky a iné časti.
Tvárnené zliatiny na báze 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 pomocou alfanumerického systému. V označení však nie je žiadny vzor. Jedinou zvláštnosťou je prítomnosť písmena T vo všetkých značkách, čo naznačuje, že patria 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 nevýhody bránia ich použitiu v potravinárskej a chladiacej technike.

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 ich 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.

Moderný priemysel využíva obrovské množstvo materiálov. Plast a kompozity, grafit a iné látky... Ale kov zostáva vždy relevantný. Vyrábajú sa z neho obrovské stavebné konštrukcie a používajú sa na výrobu rôznych strojov a iných zariadení.

Klasifikácia kovu preto zohráva dôležitú úlohu v priemysle a vede, pretože s jeho vedomím si môžete vybrať najvhodnejší typ materiálu pre konkrétny účel. Tento článok je venovaný tejto téme.

Všeobecná definícia

Kovy sú jednoduché látky, ktoré sa za normálnych podmienok vyznačujú prítomnosťou niekoľkých charakteristických znakov: vysoká tepelná vodivosť a elektrická vodivosť, ako aj kujnosť. Plastové. V pevnom stave sa vyznačujú kryštalickou štruktúrou na atómovej úrovni, a preto majú vysoké ukazovatele pevnosti. Existujú však aj zliatiny, ktoré sú ich derivátmi. Čo to je?

Toto je názov pre materiály získané z dvoch alebo viacerých látok ich zahriatím nad ich bod topenia. Upozorňujeme, že existujú kovové a nekovové zliatiny. V prvom prípade musí kompozícia obsahovať najmenej 50% kovu.

Neodbiehajme však od témy článku. Aká je teda klasifikácia kovu? Vo všeobecnosti je rozdelenie pomerne jednoduché:

1. Čierne kovy.
2. Neželezné kovy.

Prvá kategória zahŕňa železo a všetky zliatiny na jeho báze. Všetky ostatné kovy sú neželezné, rovnako ako ich zlúčeniny. Je potrebné zvážiť každú kategóriu podrobnejšie: napriek mimoriadne nudnej všeobecnej klasifikácii je v skutočnosti všetko oveľa komplikovanejšie. A ak si spomeniete, že existujú aj drahé kovy... A sú aj iné. Klasifikácia drahých kovov je však ešte jednoduchšia. Celkovo je ich osem: zlato a striebro, platina, paládium, ruténium, osmium, ako aj ródium a irídium. Najcennejšie sú kovy skupiny platiny.

V skutočnosti je klasifikácia ešte nudnejšia. Toto je názov (v šperkoch) pre rovnaké striebro, zlato a platinu. Dosť však o „vysokých veciach“. Je čas hovoriť o bežnejších a populárnych materiáloch.

Začneme prehľadom rôznych tried ocele, ktorá je presne derivátom najobľúbenejšieho železného kovu – železa.

čo je oceľ?

Železo a niektoré prísady, ktoré neobsahuje viac ako 2,14% atómového uhlíka. Klasifikácia týchto materiálov je mimoriadne rozsiahla a zohľadňuje: chemické zloženie a výrobné metódy, prítomnosť alebo neprítomnosť škodlivých nečistôt, ako aj štruktúru. Najdôležitejšou vlastnosťou je však chemické zloženie, pretože ovplyvňuje akosť a názov ocele.

Uhlíkové odrody

Tieto materiály neobsahujú žiadne legujúce prísady, ale ich výrobná technológia umožňuje určité množstvo iných nečistôt (zvyčajne mangánu). Keďže obsah týchto látok sa pohybuje od 0,8-1%, nemajú žiadny vplyv na pevnosť, mechanické a chemické vlastnosti ocele. Táto kategória sa používa v stavebníctve a výrobe rôznych nástrojov. Samozrejme, klasifikácia kovu nie je ani zďaleka úplná.

Konštrukčné uhlíkové ocele

Najčastejšie sa používajú na stavbu rôznych konštrukcií pre priemyselné, vojenské alebo domáce účely, ale často sa používajú na výrobu nástrojov a mechanizmov. V tomto prípade by obsah uhlíka v žiadnom prípade nemal prekročiť 0,5-0,6%. Musia mať extrémne vysokú pevnosť, ktorú určuje celá kohorta skúšok certifikovaných medzinárodnými agentúrami (σB, σ0,2, δ, ψ, KCU, HB, HRC). Existujú dva typy:

• Obyčajný.
• Vysoká kvalita.

Ako asi tušíte, prvé z nich sa používajú na stavbu rôznych inžinierskych stavieb. Kvalitné sa používajú výhradne na výrobu spoľahlivých nástrojov používaných v strojárstve a iných odvetviach.

Pokiaľ ide o tieto materiály, na ich povrchu je povolená korózia kovov. Klasifikácia ocelí iných typov poskytuje na ne oveľa prísnejšie požiadavky.

Nástrojové uhlíkové ocele

Ich oblasťou je presné strojárstvo, výroba prístrojov pre vedeckú oblasť a medicínu, ako aj iné priemyselné odvetvia, ktoré vyžadujú zvýšenú pevnosť a presnosť. Ich obsah uhlíka sa môže pohybovať od 0,7 do 1,5 %. Takýto materiál musí mať veľmi vysokú pevnosť, musí byť odolný voči faktorom opotrebovania a extrémne vysokým teplotám.

Legované ocele

Tak sa nazývajú materiály, ktoré okrem prírodných nečistôt obsahujú značné množstvo umelo pridaných legujúcich prísad. Patria sem chróm, nikel, molybdén. Okrem toho môžu legované ocele obsahovať aj mangán a kremík, ktorých obsah najčastejšie nepresahuje 0,8-1,2%.

V tomto prípade klasifikácia kovov znamená ich rozdelenie do dvoch typov:

• Ocele s nízkym obsahom prísad. Celkovo ich nie je viac ako 2,5 %.
• Legované. Obsahujú prísady od 2,5 do 10%.
• Materiály s vysokým obsahom aditív (viac ako 10%).

Aj tieto typy sú rozdelené na podtypy, ako v predchádzajúcom prípade.

Legovaná konštrukčná oceľ

Rovnako ako všetky ostatné odrody sa aktívne používajú v strojárstve, výstavbe budov a iných stavieb, ako aj v priemysle. Ak ich porovnáme s uhlíkovými odrodami, potom takéto materiály vyhrávajú z hľadiska pomeru pevnostných charakteristík, ťažnosti a viskozity. Okrem toho sú vysoko odolné voči extrémne nízkym teplotám. Používajú sa na výrobu mostov, lietadiel, rakiet a nástrojov pre vysoko presný priemysel.

Legované nástrojové ocele

Charakteristiky sú v zásade veľmi podobné vyššie uvedenému typu. Môže byť použitý na nasledujúce účely:

• Výroba rezných a vysoko presných meracích prístrojov a nástrojov. Z tohto materiálu sa vyrábajú najmä kovové sústružnícke nástroje, ktorých klasifikácia priamo závisí od ocele: jej trieda je nevyhnutne vytlačená na výrobku.
• Vyrábajú sa z nich aj matrice na valcovanie za studena a za tepla.

špeciálny účel

Ako už názov napovedá, tieto materiály majú niektoré špecifické vlastnosti. Existujú napríklad žiaruvzdorné a žiaruvzdorné typy, ako aj známa nehrdzavejúca oceľ. Rozsah ich použitia teda zahŕňa výrobu strojov a nástrojov, ktoré budú pracovať v obzvlášť ťažkých podmienkach: turbíny pre motory, pece na tavenie kovov atď.

Stavebné ocele

Ocele so stredným obsahom uhlíka. Používajú sa na výrobu širokej škály rôznych stavebných materiálov. Používajú sa najmä na výrobu profilov (tvarovaných a plechových), rúr, uholníkov atď. Je zrejmé, že pri výbere určitej kategórie kovu sa osobitná pozornosť venuje pevnostným charakteristikám ocele.

Navyše dlho pred konštrukciou sa všetky charakteristiky opakovane vypočítavajú pomocou matematických modelov, takže vo väčšine prípadov je možné vyrobiť ten či onen typ valcovaného výrobku podľa individuálnych požiadaviek zákazníka.

Betónové ocele

Ako ste pravdepodobne uhádli, ich oblasťou použitia je vystuženie blokov a hotových konštrukcií zo železobetónu. Vyrábajú sa vo forme tyčí alebo drôtu s veľkým priemerom. Materiál je buď uhlík alebo oceľ s nízkym obsahom legujúcich prísad. Existujú dva typy:

• Za tepla valcované.
• Tepelne a mechanicky spevnené.

Kotolne oceľové

Používajú sa na výrobu kotlov a valcov, ako aj iných nádob a armatúr, ktoré musia pracovať vo vysokotlakových podmienkach pri rôznych teplotných podmienkach. Hrúbka dielov sa v tomto prípade môže meniť od 4 do 160 mm.

Automatické ocele

Toto je názov pre materiály, ktoré sa dajú dobre spracovať rezaním. Majú tiež vysokú opracovateľnosť. To všetko robí z takejto ocele ideálny materiál pre automatizované výrobné linky, ktorých je každým rokom viac a viac.

Ložiskové ocele

Tieto typy patria svojim typom k štrukturálnym odrodám, ale svojím zložením sú podobné inštrumentálnym. Vyznačujú sa vysokou pevnosťou a veľkou odolnosťou proti opotrebovaniu (oteru).

Preskúmali sme základné vlastnosti a klasifikáciu kovov tejto triedy. Ďalšia v poradí je ešte bežnejšia a známejšia liatina.

Liatiny: klasifikácia a vlastnosti

Toto je názov materiálu, ktorý je zliatinou železa a uhlíka (ako aj niektorých ďalších prísad) a obsah C sa pohybuje od 2,14 do 6,67 %. Liatina, podobne ako oceľ, sa vyznačuje chemickým zložením, výrobnými metódami a množstvom uhlíka, ktoré obsahuje, ako aj oblasťami použitia v každodennom živote a priemysle. Ak liatina nemá žiadne prísady, nazýva sa nelegovaná. Inak - nadopované.

Klasifikácia podľa účelu

1. Existujú limitujúce, ktoré sa takmer vždy používajú na následné spracovanie na oceľ.
2. Zlievárenské odrody používané na odlievanie výrobkov rôznych konfigurácií a zložitosti.
3. Špeciálne, podobne ako ocele.

Klasifikácia podľa typu chemických prísad

• Biela liatina. Vyznačuje sa tým, že uhlík je vo svojej štruktúre takmer úplne viazaný a nachádza sa v zložení rôznych karbidov. Je veľmi ľahké ho rozlíšiť: po rozbití je biely a lesklý, vyznačuje sa najvyššou tvrdosťou, no zároveň je mimoriadne krehký a dá sa len veľmi ťažko opracovať.
• Napoly bielené. Vo vrchných vrstvách odliatku je na nerozoznanie od bielej liatiny, pričom jej jadro je sivé, obsahujúce vo svojej štruktúre veľké množstvo voľného grafitu. Vo všeobecnosti kombinuje vlastnosti oboch typov. Je dosť odolný, ale zároveň sa oveľa ľahšie spracováva a s krehkosťou je to oveľa lepšie.
• Šedá. Obsahuje veľa grafitu. Odolný, celkom odolný proti opotrebovaniu, ľahko spracovateľný.

Nie náhodou sa zameriavame na grafit. Faktom je, že klasifikácia kovov a zliatin v konkrétnom prípade závisí od jeho obsahu a priestorovej štruktúry. Podľa týchto vlastností sa delia na perlit, ferit-perlit a ferit.

Samotný grafit v každom z nich môže byť prítomný v štyroch rôznych formách:

• Ak je reprezentovaný doskami a „okvetnými lístkami“, potom patrí do lamelárnej odrody.
• Ak materiál obsahuje inklúzie, ktoré vzhľadom pripomínajú červy, potom hovoríme o vermikulárnom grafite.
• Rôzne ploché, nerovnomerné inklúzie teda naznačujú, že ide o vločkovitú odrodu.
• Guľovité, pologuľovité prvky charakterizujú sférický tvar.

Ale aj v tomto prípade je klasifikácia kovov a zliatin stále neúplná! Faktom je, že tieto nečistoty, bez ohľadu na to, aké zvláštne sa to môže zdať, priamo ovplyvňujú pevnosť materiálu. Takže v závislosti od tvaru a priestorovej polohy inklúzií sú liatiny rozdelené do nasledujúcich kategórií:

• Ak materiál obsahuje inklúzie lamelárneho grafitu, potom ide o obyčajnú sivú liatinu (SG).
• Analogicky s názvom „aditíva“ prítomnosť vermikulárnych častíc charakterizuje vermikulárny materiál (CVG).
• Temperovaná liatina (DC) obsahuje vločkovité inklúzie.
• Guľovité „plnivo“ charakterizuje vysokopevnostnú liatinu (DC).

Predstavili sme vám stručnú klasifikáciu a vlastnosti kovov, ktoré patria do kategórie „čierna“. Ako vidíte, napriek rozšírenej mylnej predstave sú veľmi rozmanité, veľmi sa líšia svojou štruktúrou a fyzikálnymi vlastnosťami. Zdalo by sa, že liatina je obyčajný a rozšírený materiál, ale... Aj ona má niekoľko úplne odlišných druhov a niektoré sú od seba také odlišné ako samotná liatina a oceľový plech!

Odpad sa mení na príjem!

Existuje predsa nejaká klasifikácia?Koniec koncov, každý rok idú na skládky milióny ton najrôznejších materiálov. Naozaj sa hromadne posielajú na roztavenie bez toho, aby prešli nejakým triedením alebo preosievaním? Samozrejme, že nie. Celkovo existuje deväť kategórií:

• 3A. Štandardný odpad zo železných kovov vrátane veľkých a hlavne veľkých kusov. Hmotnosť každého fragmentu je najmenej kilogram. Hrúbka kusov spravidla nepresahuje šesť milimetrov.
• 5A. V tomto prípade je šrot nadrozmerný. Hrúbka kusov je viac ako šesť milimetrov.
• 12A. Táto kategória zahŕňa zmes dvoch odrôd opísaných vyššie.
• 17A. Liatinový šrot, rozmer. Hmotnosť každého kusu je najmenej pol kilogramu, najviac však 20 kg.
• 19A. Podobne ako v predchádzajúcej triede, ale odpad je predimenzovaný. Okrem toho je povolený určitý obsah fosforu v materiáli.
• 20A. Liatinový šrot, kategória najviac nadrozmerných. Povolené sú kusy vážiace päť ton. Zvyčajne to zahŕňa demontované, vyradené priemyselné a vojenské zariadenia. Ako vidíte, klasifikácia a vlastnosti kovov v tejto kategórii sú dosť podobné.
• 22A. A opäť nadrozmerný liatinový šrot. Rozdiel je v tom, že v tomto prípade do kategórie odpadu patria použité a vyradené vodoinštalačné zariadenia.
• Zmiešať. Zmiešaný šrot. Dôležité! Nasledujúce typy obsahu nie sú povolené: kovový drôt, ako aj pozinkované časti.
• Galvanizácia. Ako už názov napovedá, zahŕňa to všetok šrot, ktorý obsahuje pozinkované úlomky.

Toto bola klasifikácia železných kovov. A teraz budeme diskutovať o ich farebných „kolegoch“, ktorí hrajú obrovskú úlohu v celom modernom priemysle a výrobe.

Neželezné kovy

Takto sa nazývajú všetky ostatné prvky, ktoré majú kovovú atómovú štruktúru, ale nepatria medzi železo a jeho deriváty. V anglickej literatúre sa môžete stretnúť s výrazom „non-iron metal“, ktorý je synonymom. Aká je klasifikácia neželezných kovov?

Existujú nasledujúce skupiny, ktorých rozdelenie je založené na niekoľkých kritériách naraz: ľahké a ťažké, ušľachtilé, rozptýlené a žiaruvzdorné, rádioaktívne odrody a odrody vzácnych zemín. Mnohé z farebných kovov vo všeobecnosti patria do kategórie vzácnych, pretože ich celkové množstvo na našej planéte je relatívne malé.

Používajú sa na výrobu dielov a zariadení, ktoré musia pracovať v podmienkach agresívneho prostredia, trenia, alebo v prípade potreby (napríklad snímače) majú vysoký stupeň tepelnej vodivosti alebo elektrickej vodivosti. Okrem toho sú žiadané vo vojenskom, kozmickom a leteckom priemysle, kde sa vyžaduje maximálna pevnosť pri relatívne nízkej hmotnosti.

Všimnite si, že klasifikácia ťažkých kovov stojí mimo. Ako taký však neexistuje, no do tejto skupiny patrí meď, nikel, kobalt, ale aj zinok, kadmium, ortuť a olovo. Z nich sa v priemyselnom meradle používa iba Cu a Zn, o ktorých sa zmienime neskôr.

Hliník a zliatiny na jeho báze

Hliník, „okrídlený kov“. Existujú tri typy (v závislosti od stupňa chemickej čistoty):

• Najvyšší štandard (špeciálna čistota) (99,999 %).
• Vysoká čistota.
• Technický test.

Posledný typ je na trhu dostupný vo forme plechov, rôznych profilov a drôtov s rôznymi prierezmi. V obchode sa označuje ako AD0 a AD1. Upozorňujeme, že aj vysokokvalitný hliník často obsahuje inklúzie Fe, Si, Gu, Mn, Zn.

Zliatiny

Aká je v tomto prípade klasifikácia neželezných kovov? V zásade nič zložité. existuje:

• duraly.
• Aviali.

Dural sú zliatiny, do ktorých sa pridáva meď a horčík. Okrem toho existujú materiály, kde sa ako prísady používa meď a horčík. Zliatiny sa tiež nazývajú zliatiny, ale obsahujú oveľa viac prísad. Hlavnými sú horčík a kremík, ako aj železo, meď a dokonca aj titán.

V zásade sa touto problematikou zaoberá materiálová veda oveľa podrobnejšie. Klasifikácia kovov nekončí pri hliníku a jeho druhoch.

Meď

Dnes rozlišujú (obsah čistej látky 97,97 %) a najmä čisté, vákuové (99,99 %). Na rozdiel od iných neželezných kovov sú mechanické a chemické vlastnosti medi mimoriadne silne ovplyvnené aj najmenšími nečistotami niektorých prísad.

Zliatiny

Delia sa na dve veľké skupiny. Tieto materiály sú, mimochodom, ľudstvu známe už tisíce rokov:

• Mosadz. Toto je názov zlúčeniny medi a zinku.
• Bronzová. Zliatina medi, ktorá už neobsahuje zinok, ale cín. Existujú však aj bronzy, ktoré obsahujú až desať prísad.

titán

Tento kov je vzácny a veľmi drahý. Vyznačuje sa nízkou hmotnosťou, neuveriteľnou pevnosťou, nízkou viskozitou. Všimnite si, že sa delí na niekoľko typov: VT1-00 (v tomto materiáli je množstvo nečistôt ≤ 0,10 %), VT1-0 (množstvo prísad ≤ 0,30 %). Ak je celkové množstvo cudzích nečistôt ≤ 0,093 %, potom sa takýto materiál vo výrobe nazýva jodid titánu.

Zliatiny titánu

Zliatiny tohto materiálu sú rozdelené do dvoch typov: deformovateľné a lineárne. Okrem toho existujú špeciálne podtypy: tepelne odolné, zvýšená plasticita. Existujú tiež tvrdené a netvrdené odrody (v závislosti od tepelného spracovania).

V skutočnosti sme úplne preskúmali klasifikáciu neželezných kovov a zliatin. Dúfame, že článok bol pre vás užitočný.

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 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 (ternárne) 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 výrobu veľkého množstva zliatin, ktoré majú širokú škálu 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 jej 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.

Kovy ľudia používajú už mnoho tisícročí. Určujúce éry ľudského vývoja sú pomenované podľa názvov kovov: doba bronzová, doba železná, doba liatiny atď. Ani jeden kovový výrobok okolo nás pozostáva zo 100% železa, medi, zlata či iného kovu. Každý z nich obsahuje prísady úmyselne zavedené osobou a škodlivé nečistoty zavedené proti vôli osoby.

Absolútne čistý kov je možné získať len vo vesmírnom laboratóriu. Všetky ostatné kovy v reálnom živote sú zliatiny - pevné zlúčeniny dvoch alebo viacerých kovov (a nekovov), účelovo získané v procese metalurgickej výroby.

Klasifikácia

Metalurgovia klasifikujú kovové zliatiny podľa niekoľkých kritérií:

Kovy a zliatiny na ich báze majú rôzne fyzikálne a chemické vlastnosti.

Kov s najväčším hmotnostným zlomkom sa nazýva báza.

Vlastnosti zliatin

Vlastnosti kovových zliatin sa delia na:

Na kvantitatívne vyjadrenie týchto vlastností sa zavádzajú špeciálne fyzikálne veličiny a konštanty, ako je medza pružnosti, Hookeov modul, viskozitný koeficient a iné.

Hlavné typy zliatin

Najpočetnejšie typy kovových zliatin sa vyrábajú na báze železa. Sú to ocele, liatiny a ferity.

Oceľ je látka na báze železa obsahujúca najviac 2,4 % uhlíka, používaná na výrobu dielov a krytov priemyselných inštalácií a domácich spotrebičov, vodnej, pozemnej a leteckej dopravy, nástrojov a zariadení. Ocele majú široké spektrum vlastností. Bežné sú pevnosť a elasticita. Jednotlivé charakteristiky jednotlivých druhov ocele sú dané zložením legujúcich prísad zavádzaných pri tavení. Polovica periodickej tabuľky sa používa ako prísady, kovy aj nekovy. Najbežnejšie z nich sú chróm, vanád, nikel, bór, mangán, fosfor.

Ak je obsah uhlíka vyšší ako 2,4 %, takáto látka sa nazýva liatina. Liatina je krehkejšia ako oceľ. Používajú sa tam, kde je potrebné odolávať veľkému statickému zaťaženiu s malým dynamickým. Liatina sa používa pri výrobe rámov veľkých obrábacích strojov a technologických zariadení, podnoží pracovných stolov, pri odlievaní plotov, roštov a dekoračných predmetov. V 19. a na začiatku 20. storočia bola liatina široko používaná v stavebných konštrukciách. Liatinové mosty prežili v Anglicku dodnes.

Látky s vysokým obsahom uhlíka a s výraznými magnetickými vlastnosťami sa nazývajú ferity. Používajú sa pri výrobe transformátorov a tlmiviek.

Kovové zliatiny na báze medi obsahujúce 5 až 45 % zinku sa bežne nazývajú mosadze. Mosadz je mierne náchylná na koróziu a je široko používaná ako konštrukčný materiál v strojárstve.

Ak do medi pridáte cín namiesto zinku, získate bronz. Toto je možno prvá zliatina, ktorú naši predkovia zámerne získali pred niekoľkými tisíckami rokov. Bronz je oveľa pevnejší ako cín a meď a je na druhom mieste v sile po dobre kovanej oceli.

Látky na báze olova sa široko používajú na spájkovanie drôtov a potrubí, ako aj v elektrochemických výrobkoch, predovšetkým batériách a akumulátoroch.

Dvojzložkové materiály na báze hliníka, ktoré obsahujú kremík, horčík alebo meď, sa vyznačujú nízkou špecifickou hmotnosťou a vysokou opracovateľnosťou. Používajú sa v motoroch, leteckom a kozmickom priemysle a v priemysle elektrických komponentov a zariadení.

Zliatiny zinku

Zliatiny na báze zinku sa vyznačujú nízkou teplotou topenia, odolnosťou proti korózii a výbornou opracovateľnosťou. Používajú sa v strojárstve, výrobe počítačov a domácich spotrebičov a vo vydavateľstve. Dobré vlastnosti proti treniu umožňujú použitie zliatin zinku na ložiskové panvy.

Zliatiny titánu

Titán nie je najdostupnejší kov, je náročný na výrobu a ťažko spracovateľný. Tieto nedostatky kompenzujú jedinečné vlastnosti titánových zliatin: vysoká pevnosť, nízka špecifická hmotnosť, odolnosť voči vysokým teplotám a agresívnemu prostrediu. Tieto materiály sú ťažko opracovateľné, no ich vlastnosti možno zlepšiť tepelným spracovaním.

Legovanie s hliníkom a malým množstvom iných kovov zvyšuje pevnosť a tepelnú odolnosť. Na zlepšenie odolnosti proti opotrebeniu sa do materiálu pridáva dusík alebo sa cementuje.

Kovové zliatiny na báze titánu sa používajú v nasledujúcich oblastiach:

1. 1. • letectvo;
      • chemický;
      • atómový;
      • kryogénne;
      • stavba lodí;
      • protetika.

Zliatiny hliníka

Ak bola prvá polovica 20. storočia storočím ocele, tak druhá sa právom nazývala storočím hliníka.

Je ťažké pomenovať odvetvie ľudského života, v ktorom by sa nenašli výrobky alebo časti vyrobené z tohto ľahkého kovu.

Zliatiny hliníka sa delia na:

1. 1. • Zlieváreň (s kremíkom). Používa sa na výrobu bežných odliatkov.
      • Na vstrekovanie (s mangánom).
      • Zvýšená pevnosť, so schopnosťou samotvrdnutia (s meďou).

Hlavné výhody zlúčenín hliníka:

1. 1. • Dostupnosť.
      • Nízka špecifická hmotnosť.
      • Trvanlivosť.
      • Odolnosť proti chladu.
      • Dobrá opracovateľnosť.
      • Elektrická vodivosť.

Hlavnou nevýhodou zliatinových materiálov je nízka tepelná odolnosť. Pri dosiahnutí 175°C dochádza k prudkému zhoršeniu mechanických vlastností.

Ďalšou oblasťou použitia je výroba zbraní. Látky na báze hliníka pri silnom trení a nárazoch neiskria. Používajú sa na výrobu ľahkého pancierovania pre kolesovú a lietajúcu vojenskú techniku.

Materiály z hliníkových zliatin sú široko používané v elektrotechnike a elektronike. Vďaka vysokej vodivosti a veľmi nízkej magnetizovateľnosti sú ideálne na výrobu krytov pre rôzne rádiové a komunikačné zariadenia, počítače a smartfóny.

Prítomnosť aj malého podielu železa výrazne zvyšuje pevnosť materiálu, ale zároveň znižuje jeho koróznu odolnosť a ťažnosť. Kompromis v obsahu železa sa nachádza v závislosti od požiadaviek na materiál. Negatívny vplyv železa je kompenzovaný pridaním kovov ako kobalt, mangán alebo chróm do zloženia zliatiny.

Materiály na báze horčíka konkurujú hliníkovým zliatinám, ale pre ich vyššiu cenu sa používajú len v najkritickejších výrobkoch.

Zliatiny medi

Zliatiny medi sa zvyčajne vzťahujú na rôzne druhy mosadze. S obsahom zinku 5-45% sa mosadz považuje za červenú (tombac) a s obsahom zinku 20-35% za žltú.

Vďaka svojej vynikajúcej opracovateľnosti rezaním, odlievaním a razením je mosadz ideálnym materiálom na výrobu malých dielov vyžadujúcich vysokú presnosť. Ozubené kolesá mnohých známych švajčiarskych chronometrov sú vyrobené z mosadze.

Mosadz je zmes medi a zinku

Málo známa zliatina medi a kremíka sa nazýva kremíkový bronz. Je vysoko odolný. Podľa niektorých zdrojov legendárni Sparťania ukovali svoje meče z kremíkového bronzu. Ak namiesto kremíka pridáte fosfor, získate výborný materiál na výrobu membrán a listových pružín.

Tvrdé zliatiny

Ide o oteruvzdorné a vysoko tvrdé materiály na báze železa, ktoré si zachovávajú svoje vlastnosti aj pri vysokých teplotách až do 1100 o C.

Ako hlavné aditívum sa používajú karbidy chrómu, titánu a volfrámu, pomocné sú nikel, kobalt, rubídium, ruténium alebo molybdén.

Hlavné oblasti použitia sú:

1. 1. • Rezné nástroje (frézy, vrtáky, závitníky, matrice, frézy atď.).
      • Meracie nástroje a zariadenia (pravítka, štvorce, posuvné meradlá; pracovné plochy špeciálnej rovnosti a stability).
      • Pečiatky, raznice a raznice.
      • Valce valcovní a papierenských strojov.
      • Ťažobné zariadenia (drviče, frézy, rýpadlá).
      • Časti a zostavy jadrových a chemických reaktorov.
      • Vysoko zaťažené časti vozidiel, priemyselné zariadenia a unikátne stavebné konštrukcie, ako je Burj Tower v Dubaji.

Existujú aj ďalšie oblasti použitia karbidových látok.