Класифікація алюмінієвих сплавів. Одночасно з відновленням заліза відновлюються кремній, фосфор, марганець та інші домішки.

Класифікація властивостей металів та сплавів

Властивості металів і сплавів поділяються на 4 основні групи:

1. фізичні,
2. хімічні,
3. механічні,
4. технологічні.

Фізичні властивості металів та сплавів.

До фізичних властивостей металів і сплавів відносяться колір, щільність (питома вага), плавність, теплове розширення, теплопровідність, теплоємність, електропровідність та здатність їх намагнічуватись. Ці властивості називають фізичними тому, що виявляються в явищах, які не супроводжуються зміною хімічного складу речовини, тобто метали та сплави залишаються незміненими за складом при нагріванні, проходженні через них струму, тепла, а також при їх намагнічуванні та плавленні. Багато із зазначених фізичних властивостей мають встановлені одиниці виміру, за якими судять про властивості металу.

Колір.

Метали та сплави не прозорі. Навіть тонкі шари металів і сплавів не здатні пропускати промені, але вони мають у відбитому світлі зовнішній блиск, причому кожен із металів і сплавів має свій особливий відтінок блиску або, як кажуть, колір. Наприклад, мідь має рожево-червоний колір, цинк – сірий, олово – блискуче-білий тощо.

Питома вага -це вага 1 см 3металу, сплаву чи будь-якої іншої речовини в грамах. Наприклад, питома вага чистого заліза дорівнює 7,88 г/см 3 .

Плавлення- здатність металів та сплавів переходити з твердого стану в рідкий, характеризується температурою плавлення. Метали, що мають високу температуру плавлення, називають тугоплавкими (вольфрам, платина, хром тощо). Метали, що мають низьку температуру плавлення, називають легкоплавкими (олово, свинець тощо).

Теплове розширення - Властивість металів і сплавів збільшуватися в об'ємі при нагріванні, характеризується коефіцієнтами лінійного та об'ємного розширення. Коефіцієнт лінійного розширення - відношення збільшення довжини зразка металу при нагріванні на 1°до початкової довжини зразка. Коефіцієнт об'ємного розширення - відношення збільшення обсягу металу при нагріванні на 1°до початкового обсягу. Об'ємний коефіцієнт приймають рівним потрійним коефіцієнтом лінійного розширення. Різні метали мають різні коефіцієнти лінійного розширення. Наприклад, коефіцієнт лінійного розширення сталі дорівнює 0,000012 , міді - 0,000017 , алюмінію- 0,000023 . Знаючи коефіцієнт лінійного розширення металу, можна визначити його величину подовження:

1. визначимо, наскільки подовжиться сталевий трубопровід довжиною 5000 мпри його нагріванні до 20°С :

5000 · 0,000012 · 20 = 1,2 м

1. визначимо, наскільки подовжиться мідний трубопровід довжиною 5000 мпри його нагріванні до 20°С :

5000 · 0,000017 · 20 = 1,7 м

1. визначимо, наскільки подовжиться алюмінієвий трубопровід довжиною 5000 мпри його нагріванні до 20°С :

5000 · 0,000023 · 20 = 2,3 м

(У всіх трьох випадках розрахунку не брався до уваги коефіцієнт тертя від власної ваги.) На підставі наведених вище розрахунків кольорові метали при нагріванні розширюються більшою мірою, ніж сталь, що необхідно враховувати в процесі зварювання.

Теплопровідність -Здатність металів і сплавів проводити тепло. Чим більша теплопровідність, тим швидше тепло поширюється по металу або сплаву при нагріванні. При охолодженні метали і сплави, що мають велику теплопровідність, швидше віддають тепло. Теплопровідність червоної міді в 6 развище за теплопровідність заліза. При зварюванні металів і сплавів, що мають велику теплопровідність, потрібен попередній, а іноді супутній підігрів.

Теплоємність - кількість тепла, потрібна для нагрівання одиниці ваги на 1°. Питома теплоємність - кількість тепла в ккал(кілокалоріях), необхідне для нагрівання 1 кгречовини на 1°. Низьку питому теплоємність мають платина та свинець. Питома теплоємність сталі та чавуну приблизно в 4 разивище питомої теплоємності свинцю.

Електропровідність - здатність металів та сплавів проводити електричний струм. Хорошу електропровідність мають мідь, алюміній та їх сплави.

Магнітні властивості - здатність металів намагнічуватися, які виявляються в тому, що намагнічений метал притягує до себе метали, що мають магнітні властивості.

Хімічні властивості металів та сплавів.

Під хімічними властивостями металів і сплавів розуміють їхню здатність вступати в сполуки з різними речовинами і насамперед із киснем. До хімічних властивостей металів та сплавів відносять:

1. стійкість проти корозії на повітрі,
2. кислотостійкість,
3. лугостійкість,
4. жаростійкість.

Стійкістю металів та сплавів на повітрі називають здатність останніх протистояти руйнівній дії кисню, що перебуває у повітрі.

Кислотостійкістю називають здатність металів і сплавів протистояти руйнівній дії кислот. Наприклад, соляна кислота руйнує алюміній та цинк, а свинець не руйнує; сірчана кислота руйнує цинк та залізо, але майже не діє на свинець, алюміній та мідь.

Лугостійкістю металів і сплавів називають здатність протистояти руйнівній дії лугів. Луги особливо сильно руйнують алюміній, олово та свинець.

Жаростійкістю називають здатність металів та сплавів протистояти руйнуванню киснем при нагріванні. Для підвищення жаростійкості вводять спеціальні домішки в метал, як, наприклад, хром, ванадій, вольфрам і т.д.

Старіння металів - Зміна властивостей металів у часі внаслідок внутрішніх процесів, що зазвичай протікає уповільнено при кімнатній температурі і більш інтенсивно при підвищеній температурі. Старіння сталі обумовлено виділенням по межах зерен карбідів та нітридів, що призводить до підвищення міцності та зниження пластичності сталі. До елементів, що зменшують схильність до старіння сталі, відносяться алюміній та кремній, а сприяють старінню - азот та вуглець.

Механічні властивості металів та сплавів.

Мал. 1

До основних механічних властивостей металів та сплавів відносяться

1. міцність,
2. твердість,
3. пружність,
4. пластичність,
5. ударна в'язкість,
6. повзучість,
7. втома.

Міцністюназивають опір металу або сплаву деформації та руйнування під дією механічних навантажень. Навантаження можуть бути стискаючими, розтягуючими, скручуючими, зрізуючими та згинальними ( Мал. 1 ).

Твердістюназивають здатність металу чи сплаву чинити опір проникненню до нього іншого твердішого тіла.

Мал. 2

У техніці найбільшого застосування отримали такі способи випробування твердості металів і сплавів:

1. 2,5 ; 5 і 10 мм- випробування твердості з Брінелю (Мал. 2,а );
2. вдавлювання в матеріал сталевої кульки діаметром 1,588 ммабо алмазного конуса - випробування твердості по Роквеллу (Мал. 2,б )
3. вдавлювання в матеріал правильної чотиригранної алмазної піраміди. Віккерсу (Мал. 2,в ).

Мал. 3

Пружністюназивають здатність металу або сплаву змінювати свою початкову форму під дією зовнішнього навантаження та відновлювати її після припинення дії навантаження ( Мал. 3 ).

Пластичність називають здатність металу або сплаву, не руйнуючись, змінювати форму під дією навантаження та зберігати цю форму після її зняття. Пластичність характеризується відносним подовженням та відносним звуженням.

де Δ l = l 1 -l 0 - Абсолютне подовження зразка при розриві;

δ - відносне подовження;

l 1 -Довжина зразка в момент розриву;

l 0 -Початкова довжина зразка;

де Ψ -відносне звуження при розриві;

F 0- Початкова площа поперечного перерізу зразка;

F- площа зразка після розриву

Рис 4

Ударною в'язкістю називають здатність металу чи сплаву чинити опір дії ударних навантажень. Випробування виробляються на маятниковому багатті ( Мал. 4). Перед випробуванням маятник 1 відводять на кут підйому α , в цьому положенні закріплюють клямкою. Стрілку 2 , укріплену на осі гойдання маятника, відводять до упору 3 , розташованого біля нульового поділу шкали 4 . Маятник, звільнений від клямки, падає, руйнує зразок 5 і, (продовжуючи рухатися інерції, піднімається на інший бік станини, на деякий кут β . При зворотному русі маятника стрілка 2 відхиляється від нульового поділу і при вертикальному положенні маятника вказує величину β - Найбільшого кута підйому маятника після руйнування зразка. Різниця кутів α-β характеризує роботу зламу зразка.

Для визначення ударної в'язкості спочатку обчислюють роботу А, яка витрачена вантажем маятника на руйнування зразка

А = Р (Н – h) кгс м

де Н - Висота підйому маятника до удару в м

h -висота підйому маятника після удару в м

Р - ударна сила.

Потім визначають ударну в'язкість

Де а н -ударна в'язкість у кГс·м/см 2

F - площа поперечного перерізу зразка см 2 .

Повзучістю називають властивість металу чи сплаву повільно і безперервно пластично деформуватися під впливом постійного навантаження (особливо за підвищених температурах).

Втомоюназивають поступове руйнування металу чи сплаву за великої кількості повторно-змінних навантажень, а властивість витримувати ці навантаження називають витривалістю.

Випробування зразків металів та сплавів на розтягування здійснюють при знижених, нормальних та підвищених температурах. Випробування при знижених температурах виробляють відповідно до ГОСТ 11150-65 0 -100°С та при температурі кипіння технічного рідкого азоту. Випробування при нормальних температурах здійснюють за ГОСТ 1497-61 при температурі 20±10°С .

Випробування при підвищених температурах виробляють ГОСТ 9651-61 при температурі до 1200°С .

При випробуванні зразків на розтяг визначають межу міцності - σ в , межа плинності (фізична)- σ т , межа плинності умовна (технічна) - σ о,2 , Справжній опір розриву- S до та відносне подовження - δ .

Мал. 5

Для засвоєння зазначених вище величин розглянемо діаграму, подану на Мал. 5. По вертикальній осі 0-Рвідраховуємо прикладене навантаження Рв кілограмах (що вище точка по осі, тим більше навантаження), а по горизонтальній осі абсолютне подовження- Δ l .

Розглянемо ділянки діаграми:

1. початкова прямолінійна ділянка 0-Р пц, на якому зберігається пропорційність між подовженням матеріалу та навантаженням ( Р пц-навантаження при межі пропорційності)
2. точка різкого перегину кривої Р’ тназивається навантаженням при верхній межі плинності
3. ділянку Р' т - Р т, паралельний горизонтальній осі 0-Δ l (майданчик плинності), в межах якого подовження зразка відбувається при постійному навантаженні Р т, що має назву навантаження при межі плинності
4. крапка Р в, що відзначає найбільшу силу, що розтягує - навантаження при межі міцності
5. крапка Р до-Сила в момент руйнування зразка.

Межа міцності при розтягуванні (тимчасовий опір) σ в- напруга, що відповідає найбільшому навантаженню, що передувало руйнуванню зразка:

де F 0- площа поперечного перерізу зразка перед випробуванням у мм 2

P в- найбільша сила, що розтягує кгс .

Межа плинності (фізичний) σ т-найменше напруга, у якому відбувається деформація випробуваного зразка без збільшення навантаження (навантаження не збільшується, а зразок подовжується),

Межа плинності умовна (технічна) σ о,2- напруга, при якій залишкова деформація зразка досягає 0,2% :

Межа пропорційності σ пц- умовна напруга, при якій відступ від лінійної залежності між напругами та деформаціями досягає певного ступеня, що встановлюється технічними умовами:

Справжній опір розриву S до-напруга в шийці зразка, що розтягується, що визначається як відношення розтягуючої сили, що діє на зразок безпосередньо перед його розривом, до площі поперечного перерізу образна в шийці ( F ):

Технологічні властивості металів та сплавів.

До технологічних властивостей металів та сплавів відносяться:

• оброблюваність різанням,
• ковкість,
• рідина,
• усадка,
• зварюваність,
• прожарюваність і т.д .

Оброблюваністю різанням називають здатність металів та сплавів піддаватися механічній обробці різальним інструментом.

Ковкістюназивають здатність металів і сплавів приймати необхідну форму під впливом зовнішніх сил як і холодному, і у гарячому стані.

Рідкотекучістю називають здатність металів та сплавів заповнювати ливарні форми. Висока рідина має фосфористий чавун.

Усадкоюназивають здатність металів і сплавів при охолодженні зменшувати свій обсяг при затвердінні з рідкого стану, охолодженні, спіканні спресованих порошків або сушінні.

До кольорових металів відносяться всі метали, крім заліза та сплавів на його основі – сталей та чавунів, які називаються чорними. Сплави на основі кольорових металів використовують в основному як конструкційні матеріали зі спеціальними властивостями: корозійно-стійкі, підшипникові (що мають низький коефіцієнт тертя), тепло- і жароміцні та ін.

У маркуванні кольорових металів та сплавів на їх основі немає єдиної системи. У всіх випадках прийнято буквенно-цифрову систему. Літери вказують на належність сплавів до певної групи, а цифри у різних групах матеріалів мають різне значення. В одному випадку вони вказують на ступінь чистоти металу (для чистих металів), в іншому - кількість легуючих елементів, а в третьому позначають номер сплаву, якому по держ. стандарту повинні відповідати певний склад чи властивості.
Мідь та її сплави
Технічна мідь маркується літерою М, після якої йдуть цифри, пов'язані з кількістю домішок (показують рівень чистоти матеріалу). Мідь марки М3 містить більше домішок, ніж М000. Літери наприкінці марки означають: до - катодна, б - безкиснева, р - розкислена. Висока електропровідність міді спричиняє її переважне застосування в електротехніці як провідникового матеріалу. Мідь добре деформується, добре зварюється та паяється. Її недоліком є ​​погана оброблюваність різанням.
До основних сплавів на основі міді відносяться латуні та бронзи. У сплавах на основі міді прийнято буквенно-цифрову систему, що характеризує хімічний склад сплаву. Легуючі елементи позначаються російською літерою, яка відповідає початковій літері назви елемента. Причому часто ці літери не збігаються з позначенням тих самих легуючих елементів під час маркування сталі. Алюміній – А; Кремній – К; Марганець – Мц; Мідь – М; Нікель – Н; Титан-Т; Фосфор – Ф; Хром-Х; Берилій – Б; Залізо – Ж; Магній – Мг; Олово – О; Свинець – С; Цинк – Ц.
Порядок маркування ливарних та деформованих латунів різний.
Латунь – сплав міді з цинком (Zn від 5 до 45%). Латунь із вмістом від 5 до 20% цинку називається червоною (томпаком), із вмістом 20-36% Zn – жовтою. Насправді рідко використовують латуні, у яких концентрація цинку перевищує 45%. Зазвичай латуні ділять на:
- двокомпонентні латуні або прості, що складаються тільки з міді, цинку та, у незначних кількостях, домішок;
-багатокомпонентні латуні або спеціальні - крім міді та цинку є додаткові легуючі елементи.
Латуні, що деформуються, маркуються за ГОСТ 15527-70.
Марка простої латуні складається з літери «Л», що вказує на тип сплаву - латунь, і двозначної цифри, що характеризує середній вміст міді. Наприклад, марка Л80 - латунь, що містить 80% Cu та 20% Zn. Усі двокомпонентні латуні добре обробляються тиском. Їх поставляють у вигляді труб і трубок різної форми перерізу, листів, смуг, стрічки, дроту та прутків різного профілю. Латунні вироби з великою внутрішньою напругою (наприклад, нагартовані) схильні до розтріскування. При тривалому зберіганні повітря на них утворюються поздовжні і поперечні тріщини. Щоб уникнути цього, перед тривалим зберіганням необхідно зняти внутрішню напругу, провівши низькотемпературний відпал при 200-300 °C.
У багатокомпонентних латунях після літери Л пишуть ряд літер, які вказують, які легуючі елементи, крім цинку, входять до цієї латуні. Потім через дефіси слідують цифри, перша з яких характеризує середній вміст міді у відсотках, а наступні - кожного з елементів, що легують, в тій же послідовності, як і в буквеній частині марки. Порядок букв і цифр встановлюється за змістом відповідного елемента: спочатку йде той елемент, якого більше, а далі низхідною. Вміст цинку визначається різницею від 100%.
Латуні в основному застосовуються як корозійно-стійкий матеріал, що деформується. З них виготовляють листи, труби, прутки, смуги та деякі деталі: гайки, гвинти, втулки та ін.
Ливарні латуні маркуються відповідно до ГОСТ 1711-30. На початку марки теж пишуть літеру Л (латунь), після якої пишуть літеру Ц, що означає цинк, та число, що вказує на його вміст у відсотках. У легованих латунях додатково пишуть літери, що відповідають введеним легуючим елементам, і наступні за ними числа вказують зміст цих елементів у відсотках. Залишок, що бракує до 100%, відповідає вмісту міді. Ливарні латуні використовують для виготовлення арматури та деталей для суднобудування, втулок, вкладишів та підшипників.
Бронзи (сплави міді з різними елементами, де цинк не є основним). Вони подібно до латунь поділяються на ливарні та деформовані. Маркування всіх бронз починається з букв Бр, що скорочено означає бронзу.
У ливарних бронзах після Бр пишуть літери з наступними цифрами, які символічно позначають елементи, введені в сплав (відповідно до таблиці 1), а наступні цифри позначають вміст цих елементів у відсотках. Решта (до 100%) - мається на увазі мідь. Іноді у деяких марках ливарних бронз наприкінці пишуть букву «Л», що означає ливарна.
Більшість бронз має гарні ливарні властивості. Їх застосовують для різного фасонного лиття. Найчастіше їх використовують як корозійно-стійкий та антифрикційний матеріал: арматура, ободи, втулки, зубчасті колеса, сідла клапанів, черв'ячні колеса тощо. Усі сплави на основі міді мають високу холодостійкість.
Алюміній та сплави на його основі
Алюміній випускають у вигляді чушок, злитків, катанки тощо. (первинний алюміній) за ГОСТ 11069-74 та у вигляді напівфабрикату, що деформується (листи, профілі, прутки тощо) за ГОСТ 4784-74. За ступенем забрудненості той та інший алюміній поділяється на алюміній особливої ​​чистоти, високої чистоти та технічної чистоти. Первинний алюміній за ГОСТ 11069-74 маркують буквою А і числом, яким можна визначити вміст домішок в алюмінії. Алюміній добре деформується, але погано обробляється різанням. Прокаткою з нього можна отримати фольгу.

Сплави на основі алюмінію поділяються на ливарні та деформовані.
Ливарні сплави на основі алюмінію маркуються за ГОСТ 1583-93. Марка відбиває основний склад металу. Більшість марок ливарних сплавів починається з літери А, що означає алюмінієвий сплав. Потім пишуть літери та цифри, що відображають склад сплаву. У ряді випадків алюмінієві сплави маркують літерами АЛ (що означає ливарний метал алюмінію) і цифрою, що означає номер сплаву. Літера В, що стоїть на початку марки, показує, що сплав високоміцний.
Застосування алюмінію та сплавів на його основі дуже різноманітне. Технічний алюміній застосовують в основному в електротехніці як провідник електричного струму, як замінник міді. Ливарні сплави на основі алюмінію широко застосовуються в холодильній та харчовій промисловості при виготовленні деталей складної форми (різними методами лиття), від яких потрібна підвищена корозійна стійкість у поєднанні з невеликою щільністю, наприклад, поршні деяких компресорів, важелі та інші деталі.
Сплави, що деформуються, на основі алюмінію також знаходять широке застосування в харчовій і холодильній техніці для виготовлення різних деталей методом обробки тиском, до яких пред'являються також підвищені вимоги до корозійної стійкості і щільності: різні ємності, заклепки і т.п. Важливою перевагою всіх сплавів на основі алюмінію є їхня висока холодостійкість.
Титан та сплави на його основі
Титан та сплави на його основі маркуються відповідно до ГОСТ 19807-74 за буквенно-цифровою системою. Однак якоїсь закономірності в маркуванні немає. Єдиною особливістю є наявність у всіх марках букви Т, що свідчить про приналежність до титану. Числа у марці означають умовний номер металу.
Технічний титан маркується: ВТ1-00; ВТ1-0. Всі інші марки відносяться до сплавів на основі титану (ВТ16, АТ4, ОТ4, ПТ21 та ін). Головною перевагою титану та його сплавів є гарне поєднання властивостей: щодо низької щільності, високої механічної міцності та дуже високої корозійної стійкості (у багатьох агресивних середовищах). Основний недолік - висока вартість та дефіцитність. Ці недоліки стримують застосування їх у харчовій та холодильній техніці.

Сплави титану застосовуються в ракетній, авіаційній техніці, хімічному машинобудуванні, суднобудуванні та транспортному машинобудуванні. Вони можуть використовуватися за підвищених температур до 500-550 градусів. Вироби із сплавів титану виготовляють обробкою тиском, але можуть бути виготовлені та литтям. Склад ливарних сплавів зазвичай відповідає складу сплавів, що деформуються. Наприкінці марки ливарного металу стоїть літера Л.
Магній та сплави на його основі
Технічний магній через його незадовільні властивості не знаходить застосування в якості конструкційного матеріалу. Сплави з урахуванням магнію відповідно до держ. стандартом діляться на ливарні та деформовані.
Ливарні сплави магнію відповідно до ГОСТ 2856-79 маркують літерами МЛ та числом, яке позначає умовний номер сплаву. Іноді після числа пишуть малі літери: пч - підвищеної чистоти; він – загального призначення. Сплави магнію, що деформуються, маркують відповідно до ГОСТ 14957-76 літерами МА і числом, що позначає умовний номер сплаву. Іноді після числа можуть бути малі літери пч, що означає підвищеної чистоти.

Сплави на основі магнію мають подібно до сплавів на основі алюмінію хорошим поєднанням властивостей: низькою щільністю, підвищеною корозійною стійкістю, відносно високою міцністю (особливо питомою) при хороших технологічних властивостях. Тому із сплавів магнію виготовляють як прості, так і складні за формою деталі, від яких потрібна підвищена корозійна стійкість: горловини, бензинові баки, арматура, корпуси насосів, барабани гальмівних коліс, ферми, штурвали та багато інших виробів.
Олово, свинець та сплави на їх основі
Свинець у чистому вигляді практично не використовується в харчовій та холодильній техніці. Олово застосовується в харчовій промисловості як покриття харчової тари (наприклад лудіння консервної жерсті). Маркується олово відповідно до ГОСТ 860-75. Є марки О1ПЧ; О1; О2; О3; О4. Літера О позначає олово, а цифри – умовний номер. Зі збільшенням номера збільшується кількість домішок. Літери пч наприкінці марки означають – підвищеної чистоти. У харчовій промисловості для лудіння консервної жерсті застосовують олово найчастіше марок О1 та О2.
Сплави з урахуванням олова і свинцю залежно від призначення поділяються на великі групи: бабіти і припої.
Бабіти - складні сплави на основі олова та свинцю, які додатково містять сурму, мідь та інші добавки. Вони маркуються за ГОСТ 1320-74 буквою Б, що означає бабіт, і числом, що показує вміст олова у відсотках. Іноді, крім літери Б, може бути інша літера, яка вказує на особливі добавки. Наприклад, буква Н означає добавку нікелю (нікелевий бабіт), буква С - свинцевий бабіт та ін. Слід мати на увазі, що за маркою бабіта не можна встановити його повний хімічний склад. У деяких випадках навіть не вказується вміст олова, наприклад, у марці БН, хоча тут його міститься близько 10 %. Є й безолов'янисті бабіти (наприклад, свинцево-кальцієві), які маркуються за ГОСТ 1209-78 і в даній роботі не вивчаються.

Бабіти є найкращим антифрикційним матеріалом і застосовуються переважно у підшипниках ковзання.
Припої відповідно до ГОСТ 19248-73 підрозділяються на групи за багатьма ознаками: за способом розплавлення, за температурою розплавлення, за основним компонентом та ін. За температурою розплавлення вони поділяються на 5 груп:

1. Особливо легкоплавкі (температура плавлення tпл ≤ 145 °С);

2. Легкоплавкі (температура плавлення tпл > 145 ° С ≤ 450 ° С);

3. Середньоплавкі (температура плавлення tпл > 450 ° С ≤ 1100 ° С);

4. Високоплавкі (температура плавлення tпл > 1100 ° С ≤ 1850 ° С);

5. Тугоплавкі (температура плавлення tпл > 1850 ° С).

Перші дві групи застосовуються для низькотемпературного (м'якого) паяння, інші - високотемпературного (твердого) паяння. За основним компонентом припої поділяють на: галієві, вісмутові, олов'яно-свинцеві, олов'яні, кадмієві, свинцеві, цинкові, алюмінієві, германієві, магнієві, срібні, мідно-цинкові, мідні, кобальтові, нікелеві, марганцеві , залізні, цирконієві, ніобієві, молібденові, ванадієві.

У сучасній промисловості використовується величезна кількість матеріалів. Пластик та композити, графіт та інші речовини... Але метал завжди залишається актуальним. З нього роблять гігантські будівельні конструкції, він використовується для створення різноманітних машин та іншої техніки.

Тому класифікація металу грає у промисловості та науці важливу роль, оскільки, знаючи її, можна підібрати найбільш підходящий тип матеріалу для тієї чи мною мети. Саме цій темі і присвячено цю статтю.

Загальне визначення

Металами називаються прості речовини, які у звичайних умовах характеризуються наявністю кількох відмітних ознак: високою теплопровідністю та провідністю електричного струму, а також ковкістю. Пластичні. У твердому стані характеризуються кристалічною будовою на атомарному рівні, а тому мають високі показники міцності. Але є ще й сплави, які є їх похідними. Що це таке?

Так називаються матеріали, отримані з двох і більше речовин шляхом їх нагрівання понад температуру плавлення. Врахуйте, що бувають сплави металеві та неметалеві. У першому випадку у складі повинно бути не менше 50 % металу.

Втім, не відволікатимемося від тематики статті. Отже, яка буває класифікація металу? Загалом, ділити його досить просто:

1. Чорні метали.
2. Кольорові метали.

До першої категорії відноситься залізо та всі сплави на його основі. Інші метали є кольоровими, втім, як і їх з'єднання. Необхідно розглянути кожну категорію докладніше: незважаючи на вкрай нудну загальну класифікацію, насправді все значно складніше. А якщо згадати, що існують ще дорогоцінні метали... І вони теж бувають різними. Втім, класифікація дорогоцінних металів ще простіша. Усього їх налічується вісім штук: золото та срібло, платина, паладій, рутеній, осмій, а також родій та іридій. Найбільш цінними є платиноїди.

Власне, класифікація і того нудніша. Так називаються (в ювелірній справі) ті самі срібло, золото і платина. Втім, досить про «високі матерії». Час поговорити про найпоширеніші і ходові матеріали.

Почнемо ми з огляду різних сортів сталі, яка якраз є похідним самого ходового чорного металу - заліза.

Що таке сталь?

Заліза та деяких присадок, де міститься не більше 2,14 % атомарного вуглецю. Класифікація цих матеріалів вкрай велика, причому вона враховує: хімічний склад і способи виробництва, наявність або відсутність шкідливих домішок, а також структуру. Втім, найважливішою ознакою є хімічний склад, оскільки він впливає на марку та назву сталі.

Вуглецеві різновиди

У цих матеріалах взагалі немає легуючих добавок, але при цьому технологія їх виготовлення допускає кілька інших домішок (як правило, марганцю). Так як вміст цих речовин коливається в межах 0,8-1%, якогось впливу на міцнісні, механічні та хімічні властивості стали вони не надають. Використовується ця категорія у будівництві та виробництві різного інструменту. Зрозуміло, класифікація металу цьому далеко ще не завершена.

Конструкційні вуглецеві сталі

Найчастіше використовуються для будівництва різних конструкцій промислового, військового або побутового призначення, але нерідко їх застосовують для випуску інструментів і механізмів. В цьому випадку вміст вуглецю в жодному разі не повинен перевищувати 0,5-0,6%. Вони повинні мати гранично високу міцність, яка визначається цілою когортою, сертифікованих міжнародними агентствами випробувань (σВ, σ0,2, δ, ψ, KCU, HB, HRC). Бувають два види:

• Прості.
• Якісні.

Як нескладно здогадатися, перші йдуть на будівництво різноманітних інженерних конструкцій. Якісна ж використовується виключно для випуску надійних інструментів, що застосовуються в машинобудуванні та інших виробництвах.

Щодо цих матеріалів, то на їх поверхні допускається корозія металу. Класифікація ж сталей інших типів передбачає наявність значно жорсткіших до них вимог.

Інструментальні вуглецеві сталі

Їхня сфера — точне машинобудування, виготовлення інструментів для наукової сфери та медицини, а також інших промислових галузей, які потребують підвищеної міцності та точності. Вони вміст вуглецю може коливатися від 0,7 до 1,5 %. Такий матеріал повинен мати дуже високу міцність, бути стійким до факторів зносу і гранично високих температур.

Леговані сталі

Так називають матеріали, в яких, крім природних домішок, міститься значна кількість легуючих присадок, що штучно додаються. До них належать хром, нікель, молібден. Крім цього, в легованих сталях може бути марганець і кремній, вміст яких найчастіше не перевищує 0,8-1,2 %.

У цьому випадку класифікація металу передбачає їх розподіл на два типи:

• Стали з низьким вмістом присадок. У сумі їх буває трохи більше 2,5 %.
• Леговані. Вони добавок може бути від 2,5 до 10 %.
• Матеріали з високим вмістом добавок (понад 10%).

Ці типи також поділяються на підвиди, як і попередньому випадку.

Легована конструкційна сталь

Як і всі інші різновиди, активно використовуються в машинобудуванні, зведенні будівель та інших споруд, а також у промисловості. Якщо порівнювати їх з вуглецевими різновидами, то такі матеріали виграють за співвідношенням характеристик міцності, пластичності і в'язкості. Крім того, вони мають високу стійкість до впливу екстремально низьких температур. З них виготовляють мости, літаки, ракети, інструменти для високоточної промисловості.

Леговані інструментальні сталі

У принципі, за параметрами дуже схожі з розглянутим вище типом. Можуть бути використані в таких цілях:

• Виробництво різальних та високоточних вимірювальних приладів та інструментів. Зокрема, виробляють із цього матеріалу токарні різці по металу, класифікація яких безпосередньо залежить від сталі: її марка обов'язково друкується на виробі.
• З них роблять штампи для холодного і гарячого прокату.

спеціального призначення

Як можна зрозуміти з назви, ці матеріали мають якісь специфічні характеристики. Наприклад, зустрічаються жароміцні та жаростійкі види, а також усім відома нержавіюча сталь. Відповідно, сфера їх застосування включає виробництво машин і інструментів, які працюватимуть в особливо складних умовах: турбіни для двигунів, печі для виплавки металу та ін.

Будівельні сталі

Стали із середнім вмістом вуглецю. Використовуються для випуску найширшої номенклатури різних будівельних матеріалів. Зокрема, саме з них роблять профілі (фасонний та листовий), труби, куточки і т. д. Очевидно, що при виборі певної категорії металу особливу увагу звертають на характеристики сталі сталі.

Крім того, ще задовго до будівництва всі характеристики багаторазово прораховуються на прикладі математичних моделей, тому в більшості випадків той чи інший вид прокату може бути виготовлений за індивідуальними вимогами замовника.

Арматурні сталі

Як ви напевно здогадалися, сфера їх застосування – армування блоків та готових конструкцій із залізобетону. Випускають їх у вигляді стрижнів або дроту з більшим діаметром. Матеріалом служить або вуглецева, або сталь з низьким вмістом легуючих присадок. Буває двох видів:

• Гарячекатана.
• Термічно та механічно зміцнена.

Котельні сталі

Використовуються для випуску котлів та циліндрів, а також інших судин та арматури, які мають працювати в умовах підвищеного тиску при різних температурних режимах. Товщина деталей у цьому випадку може змінюватись від 4 до 160 мм.

Автоматні сталі

Так називаються матеріали, які добре піддаються обробці шляхом їхнього розрізання. Мають також високу оброблюваність. Все це робить таку сталь ідеальним матеріалом для автоматизованих ліній виробництв, яких з кожним роком стає дедалі більше.

Підшипникові сталі

Ці види за своїм типом відносяться до конструкційних різновидів, але їх склад споріднює їх з інструментальним. Відрізняються високими характеристиками міцності і величезною стійкістю до зносу (стирання).

Нами були розглянуті основні властивості та класифікація металів цього класу. На черзі – ще більш поширений та відомий чавун.

Чавуни: класифікація та властивості

Так називається матеріал, що являє собою сплав заліза та вуглецю (а також деяких інших присадок), причому вміст коливається від 2,14 до 6,67%. Чавун, як і сталь, розрізняють за хімічним складом, способами виробництва і за кількісним обсягом вуглецю, що міститься в ньому, а також за сферами застосування в повсякденному житті та промисловості. Якщо у чавуні немає присадок, його називають нелегованим. В іншому випадку - легованим.

Класифікація за призначенням

1. Бувають граничними, які завжди використовуються для подальшої переробки в сталь.
2. Ливарні різновиди, що використовуються для виливки виробів різної конфігурації та складності.
3. Спеціальні, за аналогією зі сталями.

Класифікація за типами хімічних добавок

• Білий чавун. Характеризується тим, що вуглець у його структурі пов'язаний практично повністю, перебуваючи там у складі різних карбідів. Його дуже легко відрізнити: на зламі він білий і блискучий, характеризується високою твердістю, але при цьому вкрай тендітний, насилу піддається механічній обробці.
• Половинчастий вибілений. У верхніх шарах виливки від не відрізняються від білого чавуну, тоді як серцевина її — сіра, що містить у своїй структурі велику кількість вільного графіту. Загалом поєднує в собі ознаки обох типів. Досить міцний, але в той же час куди легше піддається обробці, та й з крихкістю справи значно кращі.
• Сірий. Містить у своєму складі багато графіту. Міцний, досить зносостійкий, добре обробляється.

Ми не випадково наголошуємо на графіт. Справа в тому, що від його змісту та просторової структури залежить класифікація металів та сплавів у конкретному випадку. Залежно від цих характеристик вони поділяються на перлітні, ферито-перлітні та феритні.

Сам графіт у кожному з цих може бути присутнім у чотирьох різних формах:

• Якщо він представлений пластинками та «пелюстками», то відноситься до пластинчастого різновиду.
• Якщо в матеріалі є включення, які за своїм зовнішнім виглядом нагадують хробаків, то йдеться про вермікулярний графіт.
• Відповідно, різні плоскі, нерівномірні включення говорять про те, що перед вами — пластів'ячий різновид.
• Сферичні, напівсферичні елементи характеризують кулясту форму.

Але і в цьому випадку класифікація металів та сплавів ще неповна! Справа в тому, що ці домішки, хоч би яким дивним це здалося, безпосередньо впливають на міцність матеріалу. Отже, залежно від форми та просторового становища включень, чавуни поділяються на такі категорії:

• Якщо у матеріалі є вкраплення пластинчастого графіту, це звичайний сірий чавун (СЧ).
• За аналогією з назвою «присадки» наявність вермікулярних частинок характеризує вермікулярний матеріал (ЧВГ).
• Пластівкові включення містить ковкий чавун (КЧ).
• Кулястий «наповнювач» характеризує високоміцний чавун (ВЧ).

До вашої уваги було представлено коротку класифікацію та властивості металів, які відносяться до «чорної» категорії. Як бачите, незважаючи на повсюдно поширену оману, вони дуже різноманітні, сильно розрізняються за своєю структурою та фізичними властивостями. Здавалося б, чавун — звичайний і поширений матеріал, але... Навіть він має кілька абсолютно різних видів, і деякі з них так само не схожі один на одного, як чавун і листова сталь!

Відходи – у доходи!

А чи є якась класифікація Адже щороку у відвал йдуть мільйони тонн найрізноманітніших матеріалів. Невже вони скопом вирушають на переплавлення, не пройшовши жодної відбраковки та сортування? Зрозуміло, що ні. Усього розрізняють дев'ять категорій:

• 3А. Стандартні відходи чорного металу, у тому числі габаритні, особливо великі шматки. Вага кожного фрагмента – не менше кілограма. Як правило, товщина шматків не перевищує шести міліметрів.
• 5А. В цьому випадку брухт негабаритний. Товщина шматків — понад шість міліметрів.
• 12А. Ця категорія має на увазі суміш двох вищеописаних різновидів.
• 17А. Лом чавунний, габаритний. Вага кожного шматка - не менш як півкілограма, але не більше 20 кг.
• 19А. Аналогічний попередньому класу, але відходи негабаритні. Крім того, допускається певний вміст фосфору у матеріалі.
• 20А. Чавунний брухт, найбільш негабаритна категорія. Допускаються шматки по п'ять тонн вагою. Як правило, сюди входить демонтоване, списане промислове та військове обладнання. Як бачите, класифікація і властивості металів у цій категорії досить однотипні.
• 22А. І знову негабаритний чавунний брухт. Відмінність полягає в тому, що в цьому випадку до категорії відходів відноситься сантехнічне обладнання, що відслужило і списане.
• Мікс. Змішаний брухт. Важливо! Не допускається вміст такого типу: і дріт металевий, а також оцинковані деталі.
• Оцинкування. Як відомо з назви, сюди входить весь брухт, у складі якого є оцинковані фрагменти.

Такою була класифікація чорних металів. А зараз ми обговоримо їхні кольорові «колеги», які відіграють величезну роль у всій сучасній промисловості та виробництві.

Кольорові метали

Так називають усі інші елементи, які мають металеву атомарну будову, але при тому не належать до заліза та його похідних. В англомовній літературі можна зустріти термін "незалізний метал", що є синонімічним поняттям. Яка є класифікація кольорових металів?

Бувають такі групи, поділ яких йде відразу за декількома ознаками: легкі та важкі, шляхетні, розсіяні та тугоплавкі, радіоактивні та рідкісноземельні різновиди. Багато кольорових металів взагалі відносяться до категорії рідкісних, оскільки їх загальна кількість на нашій планеті порівняно невелика.

Застосовуються вони для виробництва деталей і приладів, які повинні працювати в умовах агресивного середовища, тертя, або при необхідності (датчики, наприклад) мати високий рівень теплопровідності або провідності електричного струму. Крім того, вони потрібні у військовій, космічній та авіаційній галузях, де потрібна максимальна міцність при порівняно невеликій масі.

Зауважимо, що окремо стоїть класифікація важких металів. Втім, як такої її немає, але до складу цієї групи входить мідь, нікель, кобальт, а також цинк, кадмій, ртуть та свинець. З них у промислових масштабах використовується лише Cu та Zn, про які ми згадаємо надалі.

Алюміній та сплави на його основі

Алюміній, "крилатий метал". Розрізняють три його види (залежно від ступеня хімічної чистоти):

• Найвища проба (особлива чистота) (99,999%).
• Висока чистота.
• Технічна проба.

Останній вигляд є на ринку у вигляді листів, різноманітного профілю та дроту з різним перетином. Позначається у торгівлі як АД0 та АД1. Врахуйте, що навіть у алюмінії високої проби нерідко є вкраплення Fe, Si, Gu, Mn, Zn.

Сплави

Що таке класифікація кольорових металів у разі? У принципі нічого складного. Існують:

• Дюралюміни.
• Авіалі.

Дюралюмінами називаються сплави, в які додають мідь та магній. Крім того, бувають матеріали, де як присадки використовується мідь і магній. Авіалями також називаються сплави, але вони містять набагато більше добавок. Основними є магній та кремній, а також залізо, мідь і навіть титан.

У принципі, це питання набагато докладніше розглядає матеріалознавство. Класифікація металів ж на алюмінії та його видах не закінчується.

Мідь

На сьогоднішній день розрізняють (вміст чистої речовини 97,97%) та особливо чисту, вакуумну (99,99%). На відміну від інших кольорових металів, на механічні та хімічні якості міді надзвичайно сильно впливають навіть найдрібніші домішки якихось присадок.

Сплави

Поділяються на дві великі групи. Матеріали ці, до речі, відомі людству вже не одну тисячу років:

• Латунь. Так називається з'єднання міді та цинку.
• бронза. Мідний сплав, до складу якого входить не цинк, а олово. Втім, бувають такі бронзи, в яких налічується до десяти присадок.

Титан

Метал цей рідкісний і дорогий. Відрізняється низькою вагою, неймовірною міцністю, малою в'язкістю. Зауважимо, що підрозділяється на кілька видів: ВТ1-00 (у цьому матеріалі кількість домішок ≤ 0,10%), ВТ1-0 (обсяг присадок ≤ 0,30%). Якщо загальна сума сторонніх домішок ≤ 0,093 %, такий матеріал у виробництві називають йодидним титаном.

Титанові сплави

Сплави цього матеріалу діляться на два види: деформовані та лінійні. Крім того, розрізняють особливі їх підвиди: жаростійкі, підвищеної пластичності. Бувають ще зміцнювані та не зміцнювані різновиди (залежить від термічної обробки).

Власне, нами було повністю розглянуто класифікацію кольорових металів і сплавів. Сподіваємось, що стаття була вам корисною.

Поняття металу, їх класифікація та властивості.

У техніці металами називають усі металеві матеріали. До них відносяться прості метали та складні метали – сплави.

Прості метали складаються з одного основного елемента та незначної кількості домішок інших елементів. Наприклад, технічно чиста мідь містить від 0,1 до 1% домішок свинцю, вісмуту, сурми, заліза та інших елементів.

Сплави- це складні метали, що становлять поєднання будь-якого простого металу (основи сплаву) з іншими металами або неметалами. Наприклад, латунь – сплав міді з цинком. Тут основу металу становить мідь.

Хімічний елемент, що входить до складу металу чи сплаву, називається компонентом. Крім основного компонента, що переважає сплаві, розрізняють ще легуючі компоненти, що вводяться до складу сплаву для отримання необхідних властивостей. Так, для покращення механічних властивостей та корозійної стійкості латуні до неї додають алюміній, кремній, залізо, марганець, олово, свинець та інші легуючі компоненти.

За кількістю компонентів сплави діляться на двокомпонентні (подвійні), трикомпонентні (потрійні) і т. д. Крім основних та легуючих компонентів, у сплаві містяться домішки інших елементів.

Більшість сплавів одержують сплавленням компонентів у рідкому стані. Інші способи приготування сплавів: спікання, електроліз, сублімація. І тут речовини називаються псевдосплавами.

Здатність металів до взаємного розчинення створює хороші умови для отримання великої кількості сплавів, що мають найрізноманітніші поєднання корисних властивостей, яких немає у простих металів.

Сплави перевершують прості метали за міцністю, твердістю, оброблюваністю і т. д. Ось чому вони застосовуються в техніці значно ширше за прості метали. Наприклад, залізо - м'який метал, що майже не застосовується в чистому вигляді. Зате найширше застосування у техніці мають сплави заліза з вуглецем - сталі та чавуни.

На сучасному етапі розвитку техніки поряд із збільшенням кількості сплавів та ускладненням їх складу великого значення набувають метали особливої ​​чистоти. Зміст основного компонента таких металах становить від 99,999 до 99,999999999%
и більше. Метали особливої ​​чистоти потрібні ракетобудуванню, атомній, електронній та іншим галузям техніки.

Залежно від характеру взаємодії компонентів розрізняють сплави:

1) механічні суміші;

2) хімічні сполуки;

3) тверді розчини.

1) Механічна сумішдвох компонентів утворюється тоді, коли вони у твердому стані не розчиняються один в одному і не вступають у хімічну взаємодію. Сплави - механічні суміші (наприклад, свинець - сурма, олово - цинк) неоднорідні за своєю структурою і є сумішшю кристалів даних компонентів. При цьому кристали кожного компонента сплаву повністю зберігають свої індивідуальні властивості. Ось чому властивості таких сплавів (наприклад, електроопір, твердість та ін) визначаються як середнє арифметичне від величини властивостей обох компонентів.

2) Тверді розчинихарактеризуються утворенням загальної просторової кристалічної решітки атомами основного металу-розчинника та атомами розчинного елемента.
Структура таких сплавів складається з однорідних кристалічних зерен, подібно до чистого металу. Існують тверді розчини заміщення та тверді розчини впровадження.

До таких сплавів відносяться латуні, міднонікелеві, залізохромисті та ін.

Сплави – тверді розчини є найпоширенішими. Їхні властивості відрізняються від властивостей складових компонентів. Так, наприклад, твердість та електроопір у твердих розчинів значно вищі, ніж у чистих компонентів. Завдяки високій пластичності вони добре піддаються куванню та іншим видам обробки тиском. Ливарні властивості та оброблюваність різанням у твердих розчинів низькі.

3) Хімічні сполуки, подібно до твердих розчинів, є однорідними сплавами. При їх затвердінні утворюється зовсім нова кристалічна решітка, відмінна від грат складових сплав компонентів. Тому властивості хімічної сполуки самостійні і залежить від властивостей компонентів. Хімічні сполуки утворюються при певному кількісному співвідношенні сплавлюваних компонентів. Склад сплаву хімічної сполуки виражається хімічною формулою. Ці сплави мають зазвичай високий електроопір, велику твердість, малу пластичність. Так, хімічна сполука заліза з вуглецем - цементит (Fe 3 C) твердіша за чистий залізо в 10 разів.

Метали використовуються людиною вже багато тисячоліть. За іменами металів названі визначальні епохи розвитку людства: Бронзовий Вік, Залізний Вік, Вік Чавуну і т.д. Жоден металевий виріб з навколишніх нас не складається на 100% із заліза, міді, золота або іншого металу. У будь-якому присутні свідомо введені людиною добавки і шкідливі домішки, що потрапили без волі людини.

Абсолютно чистий метал можна отримати лише у космічній лабораторії. Всі інші метали в реальному житті є сплавами — твердими сполуками двох або більше металів (і неметалів), отриманими цілеспрямовано в процесі металургійного виробництва.

Класифікація

Металурги класифікують сплави металів за кількома критеріями:

Метали та сплави на їх основі мають різні фізико-хімічні характеристики.

Метал, що має найбільшу масову частку, називають основою.

Властивості сплавів

Властивості, якими мають металеві сплави, поділяються на:

Для кількісного вираження цих властивостей вводять спеціальні фізичні величини та константи, такі як межа пружності, модуль Гука, коефіцієнт в'язкості та інші.

Основні види сплавів

Найчисленніші види сплавів металів виготовляються на основі заліза. Це сталі, чавуни та ферити.

Сталь - це речовина на основі заліза, що містить не більше 2,4% вуглецю, застосовується для виготовлення деталей та корпусів промислових установок та побутової техніки, водного, наземного та повітряного транспорту, інструментів та пристроїв. Сталі відрізняються широким спектром якостей. Загальні з них – міцність та пружність. Індивідуальні характеристики окремих марок стали визначаються складом присадок, що легують, що вводяться при виплавці. Як присадки використовується половина таблиці Менделєєва, як метали, так і неметали. Найпоширеніші їх — хром, ванадій, нікель, бор, марганець, фосфор.

Якщо вміст вуглецю більше 2,4%, таку речовину називають чавуном. Чавуни більш тендітні, ніж сталь. Вони застосовуються там, де потрібно витримувати великі статичні навантаження за малих динамічних. Чавуни використовуються при виробництві станин великих верстатів та технологічного обладнання, основ для робочих столів, при відливанні огорож, грат та предметів декору. У XIX і на початку XX століття чавун широко застосовувався у будівельних конструкціях. Донині в Англії збереглися мости з чавуну.

Речовини з великим вмістом вуглецю, що мають виражені магнітні властивості, називають феритами. Вони використовуються при виробництві трансформаторів та котушок індуктивності.

Сплави металів на основі міді, що містять від 5 до 45% цинку, прийнято називати латунями. Латунь мало піддається корозії і широко застосовується як конструкційний матеріал у машинобудуванні.

Якщо замість цинку до міді додати олово, то вийде бронза. Це, мабуть, перший сплав, свідомо одержаний нашими предками кілька тисячоліть тому. Бронза набагато міцніша і олова, і міді і поступається за міцністю тільки добре викованої сталі.

Речовини на основі свинцю широко застосовуються для паяння проводів і труб, а також в електрохімічних виробах, насамперед батарейках та акумуляторах.

Двокомпонентні матеріали на основі алюмінію, до складу яких вводять кремній, магній або мідь, відрізняються малою питомою вагою та високою оброблюваністю. Вони використовуються в двигунобудуванні, аерокосмічній промисловості та виробництві електрокомпонентів та побутової техніки.

Цинкові метали

Сплави на основі цинку відрізняються низькими температурами плавлення, стійкістю до корозії та відмінною оброблюваністю. Вони застосовуються у машинобудуванні, виробництві обчислювальної та побутової техніки, у видавничій справі. Хороші антифрикційні властивості дозволяють використовувати цинкові метали для вкладишів підшипників.

Титанові сплави

Титан не найдоступніший метал, він складний у виробництві та важко обробляється. Ці недоліки викупаються його унікальними властивостями титанових сплавів: високою міцністю, малою питомою вагою, стійкістю до високих температур та агресивних середовищ. Ці матеріали погано піддаються механічній обробці, але їх властивості можна поліпшити за допомогою термічної обробки.

Легування алюмінієм та невеликими кількостями інших металів дозволяє підвищити міцність та жаростійкість. Для поліпшення зносостійкості додають матеріал азот або цементують його.

Металеві сплави на основі титану використовуються у таких областях:

1. 1. • аерокосмічна;
      • хімічна;
      • атомна;
      • кріогенна;
      • суднобудівна;
      • протезування.

Алюмінієві сплави

Якщо перша половина ХХ століття була століттям стали, то друга по праву назвалася століттям алюмінію.

Важко назвати галузь людської життєдіяльності, у якій не зустрічалися вироби чи деталі з цього легкого металу.

Алюмінієві сплави поділяють на:

1. 1. • Ливарні (з кремнієм). Застосовуються для отримання звичайних виливків.
      • Для лиття під тиском (з марганцем).
      • Збільшеної міцності, що мають здатність до самозагартування (з міддю).

Основні переваги сполук алюмінію:

1. 1. • Доступність.
      • Невелика питома вага.
      • Довговічність.
      • Стійкість до холоду.
      • Хороша оброблюваність.
      • Електропровідність.

Основним недоліком сплавних матеріалів є низька термостійкість. При досягненні 175 ° С відбувається різке погіршення механічних властивостей.

Ще одна сфера застосування – виробництво озброєнь. Речовини на основі алюмінію не іскорять при сильному терті та зіткненнях. Їх застосовують для випуску полегшеної броні для колісної та літаючої військової техніки.

Дуже широко застосовуються алюмінієві сплавні матеріали в електротехніці та електроніці. Висока провідність та дуже низькі показники намагнічуваності роблять їх ідеальними для виробництва корпусів різних радіотехнічних пристроїв та засобів зв'язку, комп'ютерів та смартфонів.

Присутність навіть невеликої частки заліза суттєво підвищує міцність матеріалу, але також знижує його корозійну стійкість та пластичність. Компроміс за вмістом заліза знаходять залежно від вимог до матеріалу. Негативний вплив заліза компенсують додаванням до складу лігатури таких металів, як кобальт, марганець або хром.

Конкурентом алюмінієвим сплавам виступають матеріали на основі магнію, але через вищу ціну їх застосовують лише у найбільш відповідальних виробах.

Мідні сплави

Зазвичай під мідними металами розуміють різні марки латуні. При вмісті цинку в 5-45% латунь вважається червоною (томпак), а при вмісті в 20-35% - жовтою.

Завдяки чудовій оброблюваності різанням, литтям та штампуванням латунь – ідеальний матеріал для виготовлення дрібних деталей, що потребують високої точності. Шестерні багатьох знаменитих швейцарських хронометрів зроблені з латуні.

Латунь - суміш міді та цинку

Маловідомий сплав міді та кремнію називають кремнистою бронзою. Він відрізняється високою міцністю. За деякими джерелами, із крем'янистої бронзи кували свої мечі легендарні спартанці. Якщо замість кремнію додати фосфор, то вийде відмінний матеріал для мембран та листових пружин.

Тверді сплави

Це стійкі до зносу і які мають високу твердість матеріали на основі заліза, до того ж зберігають свої властивості при високих температурах до 1100 про С.

Як основна присадка застосовуються карбіди хрому, титану, вольфраму, допоміжними є нікель, кобальт, рубідій, рутеній або молібден.

Основними сферами застосування є:

1. 1. • Ріжучий інструмент (фрези, свердла, мітчики, плашки, різці тощо).
      • Вимірювальний інструмент та обладнання (лінійки, косинці, штангенциркулі робочі поверхні особливої ​​рівності та стабільності).
      • Штампи, матриці та пуансони.
      • Валки прокатних станів та папероробних машин.
      • Гірське обладнання (дробилки, шарошки, ковші екскаваторів).
      • Деталі та вузли атомних та хімічних реакторів.
      • Високонавантажені деталі транспортних засобів, промислового обладнання та унікальних будівельних конструкцій, наприклад, як башта Бурж — Дубай.

Існують і інші сфери застосування твердосплавних речовин.