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

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, keď nimi prechádza prúd a teplo, ako aj keď sú zmagnetizované a roztavené. Mnohé z týchto fyzikálnych vlastností zaviedli jednotky merania, podľa ktorých sa posudzujú vlastnosti kovu.

Farba.

Kovy a zliatiny nie sú priehľadné. Dokonca aj tenké vrstvy kovov a zliatin nie sú schopné prenášať lúče, ale majú vonkajšiu brilanciu v odrazenom svetle a každý z kovov a zliatin má svoj vlastný špeciálny odtieň brilantnosti alebo, ako sa hovorí, farbu. Napríklad meď je ružovo červená, zinok je sivý, cín je žiarivo biely atď.

Špecifická hmotnosť je hmotnosť 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 prechádzať z pevného do kvapalného stavu, vyznačujúca sa teplotou topenia. Kovy s vysokou teplotou 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 koeficientmi lineárnej a objemovej rozťažnosti. Koeficient lineárnej rozťažnosti - pomer prírastku dĺžky vzorky kovu pri zahriatí na 1° na pôvodnú dĺžku vzorky. Koeficient objemovej rozťažnosti - pomer prírastku 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 poznáme koeficient lineárnej rozťažnosti kovu, je možné určiť jeho hodnotu predĺženia:

1. určiť, o koľko sa oceľové potrubie predĺži 5000 m pri zahriatí na 20 °С :

5000 0,000012 20 = 1,2 m

1. určiť, ako dlho sa medené potrubie predĺži 5000 m pri zahriatí na 20 °С :

5000 0,000017 20= 1,7 m

1. určiť, ako dlho sa predĺži hliníkové potrubie 5000 m pri zahriatí na 20 °С :

5000 0,000023 20 = 2,3 m

(Vo všetkých troch prípadoch nebol zohľadnený súčiniteľ trenia v dôsledku vlastnej hmotnosti.) Na základe vyššie uvedených výpočtov sa farebné kovy pri zahrievaní rozťahujú viac ako oceľ, s čím je potrebné počítať pri procese 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 aj súčasné zahrievanie.

Tepelná kapacita je množstvo tepla potrebné na zvýšenie teploty jednotky hmotnosti 1°. Merná tepelná kapacita - množstvo tepla v kcal(kilokalórie) potrebné na zahriatie 1 kg látky na 1°. Platina a olovo majú nízku špecifickú tepelnú kapacitu. Merná tepelná kapacita ocele a liatiny je približne 4 krát vyššia ako merná tepelná kapacita olova.

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

Magnetické vlastnosti - schopnosť kovov magnetizovať, ktorá sa prejavuje tým, že zmagnetizovaný kov priťahuje kovy s magnetickými vlastnosťami.

Chemické vlastnosti kovov a zliatin.

Chemické vlastnosti kovov a zliatin sa chápu ako ich schopnosť vstupovať do zlúčenín 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 na vzduchu nazývaná schopnosť posledného odolávať deštruktívnemu pôsobeniu kyslíka vo vzduchu.

odolnosť voči kyselinám nazývaná schopnosť kovov a zliatin odolávať deštruktívnemu pôsobeniu kyselín. Napríklad kyselina chlorovodíková ničí hliník a zinok, ale olovo nie; kyselina sírová ničí zinok a železo, ale nemá takmer žiadny vplyv na olovo, hliník a meď.

odolnosť voči alkáliám kovov a zliatin sa nazýva schopnosť odolávať deštruktívnemu pôsobeniu alkálií. Alkálie sú obzvlášť silné, ničia 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 čase v dôsledku vnútorných procesov, prebiehajúcich zvyčajne pomaly pri izbovej teplote a intenzívnejšie pri zvýšených teplotách. Starnutie ocele je spôsobené uvoľňovaním karbidov a nitridov pozdĺž hraníc zŕn, čo vedie k zvýšeniu pevnosti a zníženiu ťažnosti ocele. Prvky, ktoré znižujú tendenciu k starnutiu ocele, sú hliník a kremík a prvky, ktoré starnutie podporujú, sú dusík a uhlík.

Mechanické vlastnosti kovov a zliatin.

Ryža. jeden

Hlavné mechanické vlastnosti kovov a zliatin sú

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

silu nazývaná odolnosť kovu alebo zliatiny voči deformácii a zničeniu pri pôsobení mechanického zaťaženia. Zaťaženia môžu byť tlakové, ťahové, skrútené, strihové a ohybové ( ryža. jeden ).

tvrdosť nazývaná schopnosť kovu alebo zliatiny odolávať prenikaniu iného pevnejšieho telesa do nej.

Ryža. 2

V technológii sa najviac využívajú tieto metódy testovania tvrdosti kovov a zliatin:

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

Ryža. 3

elasticita nazýva sa schopnosť kovu alebo zliatiny zmeniť svoj pôvodný tvar pod vplyvom vonkajšieho zaťaženia a obnoviť ho po ukončení zaťaženia ( ryža. 3 ).

Plastickosť nazývaná schopnosť kovu alebo zliatiny, bez zrútenia, zmeniť tvar pod vplyvom zaťaženia a zachovať si tento tvar po jeho odstránení. Plasticita je charakterizovaná relatívnym predĺžením a relatívnou kontrakciou.

kde Δ l \u003d l 1 - l 0 - absolútne predĺženie vzorky pri pretrhnutí;

δ - relatívne rozšírenie;

l 1 - dĺžka vzorky v čase pretrhnutia;

l 0 - počiatočná dĺžka vzorky;

kde Ψ -relatívne zúženie pri pretrhnutí;

F0- počiatočná plocha prierezu vzorky;

F- plocha vzorky po pretrhnutí

Obr

sila nárazu nazývaná schopnosť kovu alebo zliatiny odolávať pôsobeniu rázového zaťaženia. Skúšky sa vykonávajú na kyvadlovom ohni ( ryža. štyri). Pred testovaním kyvadla 1 vziať do uhla elevácie α , v tejto polohe je upevnený západkou. Šípka 2 , upevnený na osi výkyvu kyvadla, sa stiahne na doraz 3 , ktorý sa nachádza na nultom dieliku 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 pohne späť, šípka 2 sa odchyľuje od nulového delenia a pri zvislej polohe kyvadla udáva hodnotu β - najväčší uhol elevácie kyvadla po deštrukcii vzorky. Rozdiel uhlov α-β charakterizuje prácu lomu vzorky.

Ak chcete určiť rázovú pevnosť, najskôr vypočítajte prácu ALE, ktorá sa vynaloží váhou kyvadla na deštrukciu vzorky

A \u003d P (H - h) kgf m

kde H - výška kyvadla pred dopadom m

h - výška kyvadla po dopade v 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 pri konštantnom zaťažení (najmä pri zvýšených teplotách).

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

Ťahové skúšky 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 °С .

Pri skúšaní vzoriek na ťah sa určuje konečná pevnosť - σ v , medza klzu (fyzická) - σ t , podmienená medza klzu (technická) - σ o,2 , skutočná odolnosť proti roztrhnutiu - S až a predĺženie - δ .

Ryža. 5

Ak chcete asimilovať vyššie uvedené hodnoty, zvážte diagram uvedený na obr. ryža. 5. vertikálna os 0-R vypočítajte použité zaťaženie R v kilogramoch (čím vyšší je bod pozdĺž osi, tým väčšie je zaťaženie) a na horizontálnej osi je absolútne predĺženie Δ l .

Zvážte časti diagramu:

1. počiatočný rovný úsek 0-R ks, ktorý zachováva úmernosť medzi predĺžením materiálu a zaťažením ( R pc- zaťaženie na hranici proporcionality)
2. zlomový bod R't nazývané zaťaženie pri hornej hranici klzu
3. zápletka R't - Rt rovnobežne s vodorovnou osou 0-Δ l (oblasť klzu), v rámci ktorej dochádza k predĺženiu vzorky pri konštantnom zaťažení Rt, čo sa nazýva zaťaženie pri medze klzu
4. bodka R in, označujúci najväčšiu ťahovú silu - zaťaženie pri ťahovej pevnosti
5. bodka R až je sila v momente deštrukcie vzorky.

Pevnosť v ťahu v napätí (dočasný odpor) σ v- napätie zodpovedajúce najväčšiemu zaťaženiu, ktoré predchádzalo zničeniu vzorky:

kde F0- plocha prierezu vzorky pred testovaním mm 2

P in- najväčšia ťažná sila v kgf .

Medza klzu (fyzický) σ t- najmenšie napätie, pri ktorom dôjde k deformácii skúšobnej vzorky bez zvýšenia zaťaženia (zaťaženie sa nezvýši, ale vzorka sa predĺži),

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

proporcionálny limit σ bodov- podmienené napätie, pri ktorom odchýlka od lineárneho vzťahu medzi napätím a deformáciami dosiahne určitý stupeň stanovený technickými podmienkami:

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

Technologické vlastnosti kovov a zliatin.

Medzi technologické vlastnosti kovov a zliatin patria:

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

Obrobiteľnosť nazývaná schopnosť kovov a zliatin obrábať rezným nástrojom.

Kujnosť nazývaná schopnosť kovov a zliatin získať potrebný tvar pod vplyvom vonkajších síl, a to ako v studenom, tak aj v horúcom stave.

plynulosť nazývaná schopnosť kovov a zliatin plniť formy. Fosforová liatina má vysokú tekutosť.

zmršťovanie nazývaná schopnosť kovov a zliatin zmenšovať svoj objem pri chladnutí pri tuhnutí z kvapalného stavu, ochladzovaní, spekaní stlačených práškov alebo 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 určitej skupiny a čísla v rôznych skupinách materiálov majú rôzny význam. V jednom prípade udávajú stupeň čistoty kovu (pri čistých kovoch), v druhom počet legujúcich prvkov a v treťom číslo zliatiny, ktoré podľa stavu. norma musí spĺňať určité zloženie alebo vlastnosti.
Meď a jej zliatiny
Technická meď je označená písmenom M, za ktorým sú čísla spojené s množstvom nečistôt (ukazujú stupeň čistoty materiálu). Trieda medi M3 obsahuje viac nečistôt ako M000. Písmená na konci značky znamenajú: k - katódové, b - bez kyslíka, p - deoxidované. Vysoká elektrická vodivosť medi určuje jej prevládajúce využitie v elektrotechnike ako vodivý materiál. Meď je dobre deformovaná, dobre zváraná a spájkovaná. Jeho nevýhodou je slabá opracovateľnosť.
Hlavnými zliatinami na báze medi sú 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 - H; titán -T; fosfor - F; Chrome -X; berýlium - B; Železo - F; horčík - Mg; Cín - O; Olovo - C; Zinok - C.
Postup pri označovaní liatej a tepanej mosadze je odlišný.
Mosadz je zliatina medi a zinku (Zn od 5 do 45%). Mosadz s obsahom 5 až 20% zinku sa nazýva červená (tompac), s obsahom 20-36% Zn - žltá. V praxi sa zriedka používajú mosadze, v ktorých koncentrácia zinku presahuje 45%. 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.
Deformovateľná mosadz je označená podľa GOST 15527-70.
Značku jednoduchej mosadze tvorí písmeno „L“, označujúce typ zliatiny – mosadz, a dvojciferné číslo charakterizujúce priemerný obsah medi. Napríklad trieda L80 je mosadz obsahujúca 80 % Cu a 20 % Zn. Všetky dvojzložkové mosadze dobre fungujú s tlakom. Dodávajú sa vo forme rúr a rúrok rôznych tvarov profilov, plechov, pásov, pások, drôtov a tyčí rôznych profilov. Výrobky z mosadze s vysokým vnútorným napätím (napríklad ťažko opracované) sú náchylné na praskanie. Pri dlhodobom skladovaní na vzduchu na nich vznikajú pozdĺžne a priečne trhliny. Aby sa tomu zabránilo, pred dlhodobým skladovaním je potrebné odstrániť vnútorné pnutie nízkoteplotným žíhaním pri 200-300 C.
Vo viaczložkových mosadzách je za písmenom L napísaných niekoľko písmen, ktoré označujú, ktoré legujúce prvky okrem zinku táto mosadz obsahuje. Potom nasledujú čísla po spojovníkoch, z ktorých prvý charakterizuje priemerný obsah medi v percentách a ďalšie charakterizujú každý z legujúcich prvkov v rovnakom poradí ako v písmenovej časti značky. Poradie písmen a číslic sa určuje podľa obsahu zodpovedajúceho prvku: najprv prichádza prvok, ktorý je 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.
Liata mosadz je označená v súlade s GOST 1711-30. Na začiatok značky napíšu aj písmeno L (mosadz), za ktorým napíšu písmeno C, čo znamená zinok, a číslo označujúce jeho obsah v percentách. V legovanej mosadzi sa dodatočne píšu písmená zodpovedajúce zavedeným legujúcim prvkom a čísla za nimi označujú percento týchto prvkov. Zvyšok, chýbajúci do 100 %, zodpovedá obsahu medi. Liata mosadz sa používa na výrobu armatúr a dielov pre stavbu lodí, puzdier, vložiek a ložísk.
Bronzy (zliatiny medi s rôznymi prvkami, kde zinok nie je hlavný). Rovnako ako mosadz sa delia na zlievarenské a kované. Označenie všetkých bronzov začína písmenami Br, čo v skratke znamená 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 %) je 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 ingotov, ingotov, valcovaného drôtu 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 je dobre deformovaný, ale zle spracovaný rezaním. Dá sa zrolovať do fólie.

Zliatiny na báze hliníka sa delia na liate a kované.
Zliatiny na odlievanie na báze hliníka sú označené podľa GOST 1583-93. Značka odráža hlavné zloženie zliatiny. Väčšina druhov zlievarenských zliatin 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 triedy 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 hliníka sú tiež široko používané v potravinárskej a chladiacej technike na výrobu rôznych dielov tlakovým spracovaním, ktoré majú tiež 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 triede označujú podmienené číslo zliatiny.
Technický titán je označený: VT1-00; VT1-0. Všetky ostatné triedy sa vzťahujú na zliatiny 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 raketovom, leteckom, chemickom inžinierstve, stavbe lodí a dopravnom inžinierstve. 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 odlievaných zliatin zvyčajne zodpovedá zloženiu tvárnených zliatin. Na konci značky odlievanej 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 stavom. Norma je rozdelená na zlievarenskú a deformovateľnú.
Liate horčíkové zliatiny v súlade s GOST 2856-79 sú označené písmenami ML a číslom, ktoré označuje podmienené číslo zliatiny. Niekedy sa za číslom píšu malé písmená: pch - vysoká čistota; je to všeobecný účel. Tepané horčíkové zliatiny sú označené v súlade s GOST 14957-76 písmenami MA a číslom označujúcim podmienené číslo zliatiny. Niekedy za číslom môžu byť malé písmená pch, čo znamená vysokú 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) s dobrými technologickými vlastnosťami. Preto sa zo zliatin horčíka vyrábajú jednoduché aj zložité diely, ktoré vyžadujú zvýšenú odolnosť proti korózii: hrdlá, benzínové nádrže, armatúry, telesá čerpadiel, bubny brzdových kolies, nosníky, volanty a mnoho ďalších produktov.
Cín, olovo a zliatiny na ich báze
Olovo vo svojej čistej forme sa prakticky nepoužíva v potravinárskom a chladiarenskom inžinierstve. Cín sa používa v potravinárskom priemysle ako náter na balenie potravín (napríklad pocínovanie plechoviek). Cín je označený v súlade s GOST 860-75. Existujú stupne O1pch; 01; 02; 03; O4. Písmeno O znamená cín a čísla - podmienené číslo. So zvyšujúcim sa číslom sa zvyšuje množstvo nečistôt. Písmená pch na konci značky znamenajú - vysoká čistota. V potravinárskom priemysle sa cín najčastejšie používa na pocínovanie plechov akosti O1 a O2.
Zliatiny na báze cínu a olova, v závislosti od účelu, sú rozdelené do dvoch veľkých skupín: babbits a spájky.
Babbits sú komplexné zliatiny na báze cínu a olova, ktoré navyše obsahujú antimón, meď a ďalšie prísady. Označujú sa podľa GOST 1320-74 písmenom B, čo znamená babbit, 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 babbit), písmeno C označuje olovený babbit atď. Treba mať na pamäti, že nie je možné určiť jeho úplné chemické zloženie podľa značky babbit. V niektorých prípadoch sa obsah cínu ani neuvádza, napríklad v triede BN, hoci tu obsahuje asi 10 %. Existujú aj bezcínové babbity (napríklad olovo-vápenaté), ktoré sú označené podľa GOST 1209-78 a v tejto práci sa neštudujú.

Babbits sú najlepším antifrikčným materiálom a používajú sa hlavne v klzných ložiskách.
Spájky podľa GOST 19248-73 sú rozdelené do skupín podľa mnohých kritérií: podľa spôsobu tavenia, podľa teploty tavenia, podľa hlavnej zložky atď. Podľa teploty tavenia sú rozdelené do 5 skupín :

1. Mimoriadne taviteľné (teplota topenia ttavenia ≤ 145 °C);

2. Nízka teplota topenia (bod topenia tmelt > 145 °С ≤ 450 °С);

3. Stredná teplota topenia (teplota topenia ttavenie > 450 °С ≤ 1100 °С);

4. Vysoká teplota topenia (teplota topenia tmelt > 1100 °С ≤ 1850 °С);

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.

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

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

Všeobecná definícia

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

Takzvané materiály získané z dvoch alebo viacerých látok ich zahriatím nad bod topenia. Všimnite si, že existujú kovové a nekovové zliatiny. V prvom prípade musí byť v kompozícii prítomných najmenej 50 % kovu.

Nenecháme sa však odviesť 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 však 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 stále existujú drahé kovy ... A sú tiež 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 platinoidy.

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

Začneme prehľadom rôznych druhov ocele, čo je len ten istý derivát 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 spôsoby výroby, prítomnosť alebo neprítomnosť škodlivých nečistôt, ako aj štruktúru. Najdôležitejšou vlastnosťou je však chemické zloženie, pretože ovplyvňuje akosť a názov ocele.

Uhlíkové odrody

V týchto materiáloch nie sú žiadne legujúce prísady, ale zároveň ich výrobná technológia umožňuje určité množstvo iných nečistôt (zvyčajne mangánu). Keďže obsah týchto látok sa pohybuje medzi 0,8-1%, nemajú žiadny vplyv na pevnosť, mechanické a chemické vlastnosti ocele. Táto kategória sa používa pri konštrukcii a výrobe rôznych nástrojov. Samozrejme, klasifikácia kovu zďaleka nekončí.

Konštrukčné uhlíkové ocele

Najčastejšie sa používajú na stavbu rôznych štruktúr na 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 (σВ, σ0,2, δ, ψ, KCU, HB, HRC). Existujú dva typy:

• Obyčajný.
• Kvalita.

Ako by ste mohli hádať, prvé idú na výstavbu rôznych inžinierskych stavieb. Vysoká kvalita sa používa výhradne na výrobu spoľahlivých nástrojov používaných v strojárstve a iných a výrobe.

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

Nástrojové uhlíkové ocele

Ich oblasťou je presné strojárstvo, výroba nástrojov pre vedeckú a medicínsku oblasť, ako aj iné priemyselné odvetvia, ktoré vyžadujú zvýšenú pevnosť a presnosť. V nich sa obsah uhlíka môže meniť 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 kovu znamená ich rozdelenie do dvoch typov:

• Ocele s nízkym obsahom prísad. Celkovo ich nie je viac ako 2,5 %.
• legované. V nich môžu byť prísady od 2,5 do 10%.
• Materiály s vysokým obsahom aditív (viac ako 10%).

Tieto typy sa tiež delia na poddruhy, 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 húževnatosti. Okrem toho sú vysoko odolné voči extrémne nízkym teplotám. Vyrábajú sa z nich mosty, lietadlá, rakety, nástroje pre vysoko presný priemysel.

Legované nástrojové ocele

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

• Výroba rezných, ako aj vysoko presných meracích prístrojov a nástrojov. Z tohto materiálu sú vyrobené najmä sústružnícke nástroje na kov, ktorých klasifikácia priamo závisí od ocele: jej značka je nevyhnutne vytlačená na výrobku.
• Vyrábajú aj pečiatky 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

Oceľ so stredným obsahom uhlíka. Používajú sa na výrobu najširšej škály rôznych stavebných materiálov. Najmä z nich sa vyrábajú profily (tvarované a plechové), rúry, rohy 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 druh valcovaného kovu podľa individuálnych požiadaviek zákazníka.

Betónové ocele

Ako ste pravdepodobne uhádli, ich náplňou je vystuženie blokov a hotových konštrukcií zo železobetónu. Vyrábajú sa vo forme tyčí alebo drôtu s veľkým priemerom. Materiál je buď uhlíková oceľ alebo nízkolegovaná oceľ. Existujú dva typy:

• Za tepla valcované.
• Tepelne a mechanicky tvrdené.

Kotlové ocele

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

Automatické ocele

Takzvané materiály, ktoré sú vhodné na spracovanie 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

Svojím typom patria tieto druhy k štrukturálnym odrodám, ale svojím zložením sú príbuzné s inštrumentálnym. Vyznačujú sa vysokou pevnosťou a veľkou odolnosťou proti opotrebovaniu (oteru).

Uvažovali sme o hlavných vlastnostiach a klasifikácii 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 v liatine nie sú žiadne prísady, nazýva sa nelegovaná. Inak dopované.

Klasifikácia podľa účelu

1. Existujú limity, ktoré sa takmer vždy používajú na následné spracovanie na oceľ.
2. Zlievárenské odrody používané na odlievanie výrobkov rôznych konfigurácií a zložitosti.
3. Špeciálne, analogicky s oceľami.

Klasifikácia podľa druhov chemických prísad

• Biela liatina. Vyznačuje sa tým, že uhlík vo svojej štruktúre je takmer úplne viazaný, pričom sa nachádza v zložení rôznych karbidov. Je veľmi ľahké ho rozlíšiť: na lomu je biely a lesklý, vyznačuje sa najvyššou tvrdosťou, no zároveň je mimoriadne krehký, s veľkými ťažkosťami sa dá 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. Odolné, pomerne odolné voči opotrebovaniu, dobre opracované.

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 perlitové, feritovo-perlitické a feritické.

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

• Ak je reprezentovaný doskami a "okvetnými lístkami", potom sa to týka lamelárnej odrody.
• Ak materiál obsahuje inklúzie, ktoré svojím vzhľadom pripomínajú červy, potom hovoríme o vermikulárnom grafite.
• Rôzne ploché, nerovnomerné inklúzie teda naznačujú, že pred vami je šupinatá odroda.
• 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 (SC).
• Analogicky s názvom "aditíva" prítomnosť vermikulárnych častíc charakterizuje vermikulárny materiál (CVG).
• Vločkovité inklúzie obsahujú tvárnu liatinu (CH).
• Sférické "plnivo" charakterizuje vysokopevnostnú liatinu (HF).

Vaša pozornosť bola prezentovaná stručnou klasifikáciou a vlastnosťami kovov, ktoré patria do kategórie "čierna". Ako vidíte, napriek rozšírenej mylnej predstave sú veľmi rôznorodé, veľmi sa líšia svojou štruktúrou a fyzikálnymi vlastnosťami. Zdalo by sa, že liatina je obyčajný a bežný materiál, ale ... Aj ona má niekoľko úplne odlišných typov a niektoré z nich sa od seba líšia ako samotná liatina a oceľový plech!

Odpad sa mení na príjem!

Existuje nejaká klasifikácia Koniec koncov, milióny ton najrôznejších materiálov idú každý rok na skládku. Posielajú sa v húfoch na roztavenie bez toho, aby prešli nejakým triedením a triedením? Samozrejme, že nie. Celkovo existuje deväť kategórií:

• 3A. Štandardný odpad zo železných kovov vrátane celkovo veľkých kusov. Hmotnosť každého fragmentu nie je menšia ako 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. Železný šrot celkovo. Hmotnosť každého kusu nie je menšia ako pol kilogramu, ale nie väčšia ako 20 kg.
• 19A. Podobne ako v predchádzajúcej triede, ale nadrozmerný odpad. Okrem toho je povolený určitý obsah fosforu v materiáli.
• 20A. Liatinový šrot, kategória najviac nadrozmerných. Povolené sú kusy s hmotnosťou päť ton. Spravidla 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 spočíva v tom, že v tomto prípade do kategórie odpadu patrí použitá a vyradená vodovodná technika.
• Zmiešať. Zmiešaný šrot. Dôležité! Nasledujúce typy obsahu nie sú povolené: a kovový drôt, ako aj pozinkované časti.
• Pozinkované. Ako už názov napovedá, zahŕňa to všetok šrot, ktorý zahŕňa pozinkované úlomky.

Toto bola klasifikácia železných kovov. A teraz si rozoberieme ich farebných „kolegov“, ktorí hrajú obrovskú rolu v celom modernom priemysle a výrobe.

Neželezné kovy

Toto je názov všetkých ostatných prvkov, ktoré majú kovovú atómovú štruktúru, ale nepatria medzi železo a jeho deriváty. V anglickej literatúre sa môžete stretnúť s výrazom „neželezný kov“, ktorý je synonymom. Aká je klasifikácia neželezných kovov?

Rozlišujú sa tieto skupiny, ktorých rozdelenie prebieha podľa niekoľkých dôvodov naraz: ľahké a ťažké, ušľachtilé, rozptýlené a žiaruvzdorné, rádioaktívne odrody a odrody vzácnych zemín. Mnohé z neželezných kovov sú vo všeobecnosti klasifikované ako vzácne, pretože ich celkový počet na našej planéte je relatívne malý.

Používajú sa na výrobu dielov a zariadení, ktoré musia pracovať v agresívnom prostredí, trení, prípadne v prípade potreby (napríklad snímače) majú vysoký stupeň tepelnej vodivosti alebo vodivosti elektrického prúdu. Okrem toho sú žiadané vo vojenskom, vesmírnom a leteckom priemysle, kde je potrebná maximálna pevnosť s relatívne malou hmotnosťou.

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 nižšie.

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 prítomný vo forme plechov, rôznych profilov a drôtov s rôznymi prierezmi. V obchode sa označuje ako AD0 a AD1. Upozorňujeme, že aj vo vysokokvalitnom hliníku sú často prítomné inklúzie Fe, Si, Gu, Mn, Zn.

Zliatiny

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

• duralové.
• Avialy.

Duralíny sú zliatiny, do ktorých sa pridáva meď a horčík. Okrem toho existujú materiály, kde sa ako prísady používa meď a horčík. Aviály 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 podrobnejšie zaoberá materiálová veda. Klasifikácia kovov nekončí pri hliníku a jeho druhoch.

Meď

Dodnes rozlišujú (obsah čistej látky 97,97 %) a extra 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 viac ako tisíc rokov:

• Mosadz. Toto je názov kombinácie medi a zinku.
• Bronzová. Zliatina medi, čo už nie je zinok, ale cín. Existujú však aj bronzy, v ktorých je až desať prísad.

titán

Tento kov je vzácny a veľmi drahý. Líši sa nízkou hmotnosťou, nepravdepodobnou trvanlivosťou, nízkou viskozitou. Všimnite si, že sa delí na niekoľko typov: VT1-00 (v tomto materiáli 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 sa rozlišujú ich špeciálne poddruhy: tepelne odolné, zvýšená plasticita. Existujú tiež tvrdené a netvrdené odrody (v závislosti od tepelného spracovania).

V skutočnosti sme plne zvážili 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 základného prvku a malého množstva nečistôt iných prvkov. Napríklad komerčne čistá meď obsahuje od 0,1 do 1% nečistôt olova, bizmutu, antimónu, železa a ďalších prvkov.

Zliatiny- sú to zložité kovy, predstavujúce kombináciu 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 získava tavením komponentov v tekutom stave. Iné 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, opracovateľnosti atď. Preto sa v technológii používajú oveľa širšie ako jednoduché kovy. Napríklad železo je mäkký kov, ktorý sa takmer nikdy nepoužíva vo svojej čistej forme. Ale najpoužívanejšie v technológii sú zliatiny železa a uhlíka - ocele a liatiny.

V súčasnej fáze vývoja technológie, spolu s nárastom počtu zliatin a komplikáciami ich zloženia, majú veľký význam kovy špeciálnej čistoty. Obsah hlavnej zložky v takýchto kovoch sa pohybuje od 99,999 do 99,999999999 %
a viac. Kovy vysokej čistoty sú potrebné pre raketovú vedu, jadrové, elektronické a iné nové odvetvia technológie.

V závislosti od povahy interakcie komponentov sa zliatiny rozlišujú:

1) mechanické zmesi;

2) chemické zlúčeniny;

3) tuhé roztoky.

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

2) Pevné riešenia sa vyznačujú tvorbou spoločnej priestorovej kryštálovej mriežky atómami rozpúšťadla základného kovu a atómami rozpustného prvku.
Štruktúra takýchto zliatin pozostáva z homogénnych kryštalických zŕn ako 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 tuhých roztokov sú oveľa vyššie ako u čistých komponentov. Vďaka svojej vysokej ťažnosti sú vhodné na kovanie a iné typy tlakového spracovania. 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, ktorá sa líši 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 legovaných zložiek. Zliatinové zloženie chemickej zlúčeniny je vyjadrené chemickým vzorcom. Tieto zliatiny majú zvyčajne vysoký elektrický odpor, vysokú tvrdosť a nízku ťažnosť. Chemická zlúčenina železa s uhlíkom - cementit (Fe 3 C) je teda 10-krát tvrdšia ako čisté železo.

Kovy používa človek už tisíce rokov. Podľa názvov kovov sú pomenované určujúce epochy vývoja ľudstva: doba bronzová, doba železná, doba liatiny atď. Žiadny kovový produkt okolo nás nie je 100% železo, meď, zlato alebo akýkoľvek iný kov. V každom sú prísady úmyselne zavedené osobou a škodlivé nečistoty, ktoré spadli 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), získané cielene 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 zliatiny

Vlastnosti kovových zliatin sa delia na:

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

Hlavné typy zliatin

Najpočetnejšie druhy 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 pre priemyselné inštalácie a domáce spotrebiče, vodnú, pozemnú a leteckú dopravu, náradie a príslušenstvo. Ocele majú široké spektrum vlastností. Spoločné sú sila a odolnosť. Jednotlivé vlastnosti jednotlivých druhov ocelí 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, ktoré majú výrazné magnetické vlastnosti, sa nazývajú ferity. Používajú sa pri výrobe transformátorov a tlmiviek.

Kovové zliatiny na báze medi obsahujúce 5 až 45 % zinku sa nazývajú mosadz. Mosadz nie je veľmi 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 vedome získali pred niekoľkými tisícročiami. Bronz je oveľa pevnejší ako cín a meď a má nižšiu pevnosť ako dobre kovaná oceľ.

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, do ktorých je zavedený kremík, horčík alebo meď, sa vyznačujú nízkou špecifickou hmotnosťou a vysokou opracovateľnosťou. Používajú sa pri výrobe motorov, v leteckom a kozmickom priemysle a pri výrobe elektrických komponentov a domácich spotrebičov.

zliatiny zinku

Zliatiny na báze zinku sa vyznačujú nízkym bodom topenia, odolnosťou proti korózii a vynikajúcou 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 sú vykúpené jeho jedinečnými vlastnosťami zliatin titánu: 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 zlepšuje 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 polovica sa právom nazývala storočím hliníka.

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

Zliatiny hliníka sa delia na:

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

Hlavné výhody zlúčenín hliníka:

1. 1. • Dostupnosť.
      • Malá 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 neiskria, keď sú vystavené silnému treniu a nárazom. Používajú sa na výrobu ľahkého pancierovania pre kolesovú a lietajúcu vojenskú techniku.

Materiály z hliníkových zliatin sú široko používané v elektrotechnike a elektronike. Vysoká vodivosť a veľmi nízka magnetizácia ich robí ideálnymi na výrobu krytov pre rôzne rádiové a komunikačné zariadenia, počítače a smartfóny.

Prítomnosť čo i len malej frakcie železa výrazne zvyšuje pevnosť materiálu, no zároveň znižuje jeho koróznu odolnosť a ťažnosť. V závislosti od požiadaviek na materiál sa nájde kompromis v obsahu železa. Negatívny vplyv železa sa kompenzuje pridávaním kovov ako kobalt, mangán alebo chróm do ligatúry.

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

zliatiny medi

Zvyčajne sa zliatinami medi rozumejú rôzne druhy mosadze. S obsahom zinku 5-45% sa mosadz považuje za červenú (tompac) a s obsahom 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 - 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 pridáme fosfor, získame výborný materiál na výrobu membrán a listových pružín.

Karbid

Ide o materiály na báze železa odolné voči opotrebovaniu a vysokej tvrdosti, ktoré si zachovávajú svoje vlastnosti aj pri vysokých teplotách až do 1100 °C.

Ako hlavná prísada sa používajú karbidy chrómu, titánu, 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, matrice a raznice.
      • Valce valcovní a papierenských strojov.
      • Ťažobné zariadenia (drviče, frézy, rýpadlá).
      • Detaily a komponenty jadrových a chemických reaktorov.
      • Vysoko zaťažené časti vozidiel, priemyselné zariadenia a unikátne stavebné konštrukcie, ako je napríklad veža Burj-Dubai.

Existujú aj ďalšie oblasti použitia karbidových materiálov.