Сплавы металлов

Металлы применяются человеком уже много многих веков. По именам металлов названы определяющие эпохи развития человечества: Бронзовый Век, Стальной Век, Век Чугуна и т.д. Ни одно изделие из металла из находящихся вокруг нас не состоит на 100% из железа, меди, золота или иного металла. В любом присутствуют осознанно введенные человеком добавки и попавшие кроме воли человека вредные примеси.

Полностью чистый металл можно получить только в космической лаборатории. Все другие металлы в реальности собой представляют сплавы — твёрдые соединения 2-ух или более металлов (и неметаллов), полученные целенаправленно в процессе производства металлургии.

Классификация

Металлурги отмечают сплавы металлов по нескольким показателям:

1. метод изготовления:
   • литые;
   • порошковые;
2. производственная технология:
   • литейные;
   • деформируемые;
   • порошковые;
3. однородность структуры:
   • однородные;
   • гетерогенные;

Виды сплавов по их основе

Металлы и сплавы на их основе имеют разные физико-химические характеристики.

Металл, имеющий самую большую массовую долю, называют основой.

Свойства сплавов

Свойства, которыми обладают сплавы из металла, делятся на:

1. Структурно — нечувствительные. Они обуславливаются качествами элементов, и их процентным содержанием. К ним можно отнести :
   • плотность;
   • температура плавления;
   • тепловые и упругие характеристики;
   • показатель термического увеличения;
2. структурно — чувствительные. Определяются качествами элемента — основы.
3. https://youtu.be/qgzo40bfL1o
4. Все сплавные материалы в той либо другой мере показывают отличительные железные свойства:
   • блеск;
   • эластичность;
   • проводимость тепла;
   • проводимость электричества.
5. Более того, свойства разделяют на:
   • Химические, определяемые взаимоотношениями материала с химически энергичными веществами.
   • Механичные, определяемые взаимным действием с другими физическими телами.

Для количественного выражения таких свойств вводят специализированные физические величины и константы, такие, как предел упругости, модуль Гука, показатель вязкости и остальные.

Главные виды сплавов

Самые бесчисленные виды сплавов металлов делаются на основе железа. Это стали, чугуны и ферриты.

Сталь — это вещество на основе железа, содержащее не больше 2,4% углерода, используется для производства деталей и корпусов промышленных установок и техники для дома, водного, наземного и воздушного транспорта, инструментов и устройств. Стали отличительны широчайшим диапазоном параметров. Общие из них — крепость и упругость. Частные характеристики некоторых марок стали определяются составом легирующих присадок, вводимых при выплавке. В качестве присадок применяется половина таблицы Менделеева, как металлы , так и неметаллы. Самые популярные из них — хром, ванадий, никель, бор, марганец, фосфор.

Если содержание углерода более 2,4% , такое вещество называют чугуном. Чугуны довольно хрупкие, чем сталь. Они используются там, где необходимо держать большие статические нагрузки при малых динамических. Чугуны применяются при производстве станин больших станков и тех. оборудования, оснований для рабочих столов, при отливке оград, решёток и декоративных предметов. В XIX и в начале 20 века чугун активно использовался в конструкциях в строительстве. До сегодняшних дней в Англии сбереглись мосты из чугуна.

Вещества с высоким содержанием углерода, имеющие выраженные магнитные свойства, называют ферритами. Они применяются при производстве преобразователей электрической энергии и катушек индуктивности.

Сплавы металлов на основе меди, содержащие от 5 до 45% цинка, называют латунями. Латунь мало склонна к ржавчине и повсеместно используется как конструкционный материал в автомобилестроении.

Если взамен цинка к меди добавить олово, то выйдет бронза. Это, все таки, первый сплав, осознанно получившийся нашими предками пару тысячелетий назад. Бронза более прочнее и олова, и меди и уступает по своей прочности только отлично выкованной стали.

Вещества на основе свинца повсеместно используются для пайки проводов и труб, а еще в электрохимических изделиях, в первую очередь, батарейках и аккумуляторных батареях.

С двумя компонентами материалы на основе алюминия, в их состав вводят кремний, магний или медь, отличительны малым удельным весом и высокой обрабатываемостью. Они применяются в двигателестроении, космической промышленности и производстве электрокомпонентов и техники для дома.

Цинковые сплавы

Сплавы на основе цинка отличительны невысокими температурами плавления, устойчивостью к коррозийным процессам и отличной обрабатываемостью. Они используются в автомобилестроении, производстве вычислительной и техники для дома, в издательском деле. Хорошие антифрикционные свойства дают возможность применять цинковые сплавы для вкладышей подшипников.

Сплавы титана

Титан не один из самых доступных металл, он сложен в изготовлении и сложно отделывается. Данные недостатки искупаются его необычными характеристиками титановых сплавов: большей прочностью, малым удельным весом, стойкостью к большим температурам и агрессивным средам. Данные материалы плохо поддаются обработке механическим путем, зато их свойства можно сделать лучше при помощи термообработки.

Легирование алюминием и минимальными количествами остальных металлов дает возможность увеличить крепость и жаростойкость. С целью улучшения стойкости к износу в материал добавляют азот или цементируют его.

Область использования титановых сплавов

Сплавы из металла на основе титана применяются в следующих областях:

Силумины

Если первая половина 20 века была столетием стали, то вторая заслуженно назвалась столетием алюминия.

Тяжело назвать отрасль жизнедеятельности человека, в которой бы не встречались изделия или детали из данного легкого металла.

Силумины разделяют на:

1. 1. • Литейные (с кремнием). Используются для получения обыкновенных отливок.
      • Для литья под давлением (с марганцем).
      • Увеличенной прочности, обладающие способностью к самозакаливанию (с медью).

Важные достоинства соединений алюминия:

1. 1. • Доступность.
      • Небольшой удельный вес.
      • Долговечность.
      • Стойкость к холоду.
      • Хорошая обрабатываемость.
      • Проводимость электричества.

Главным минусом сплавных материалов считается термостойкость очень плохая. При достижении 175°С происходит внезапное ухудшение механических параметров.

Еще одна область использования — производство вооружений. Вещества на основе алюминия не искрят при сильном трении и соударениях. Их используют для выпуска очень легкой брони для колесной и летающей бронетехники.

Очень повсеместно используются металлические сплавные материалы в электротехнике и электронике. Высокая проводимость и довольно невысокие критерии намагничиваемости делают их замечательными для изготовления корпусов самых разных радиотехнических устройств и средств связи, компьютеров и смартфонов.

Слитки из сплавов алюминия

Присутствие даже маленькой доли железа существенно увеличивает прочность материала, но еще уменьшает его устойчивость к процессам коррозии и эластичность. Компромисс по содержанию железа находят в зависимости от требований к материалу. Отрицательное воздействие железа скомпенсируют прибавлением в состав лигатуры подобных металлов, как кобальт, марганец или хром.

Соперником сплавам алюминия выступают материалы на основе магния, но ввиду более большей стоимости их используют лишь в очень ответственных изделиях.

Сплавы меди

В большинстве случаев под медными сплавами знают разные марки латуни. При содержании цинка в 5-45% латунь считается красной (томпак), а при содержании в 20-35%- жёлтой.

Благодаря отличной обрабатываемости резанием, литьем и штамповкой латунь — прекрасный материал для производства небольших деталей, требующих большой точности. Шестеренки многих знаменитых швейцарских хронометров выполнены из латуни.

Неизвестный сплав меди и кремния называют кремнистой бронзой. Он выделяется большей прочностью. По некоторым источникам, из кремнистой бронзы ковали собственные мечи легендарные спартанцы. Если взамен кремния добавить фосфор, то выйдет замечательный материал для изготовления мембранных тканей и листовых пружин.

Твёрдые сплавы

Это износостойкие и обладающие большой твердостью материалы на основе железа, более того сохраняющие собственные свойства при больших температурах до 1100 о С.

В качестве главной присадки используются карбиды хрома, титана, вольфрама, вспомогательными являются никель, кобальт, рубидий, рутений или молибден.

Ключевыми сферами использования считаются:

1. 1. • Режущий инструмент (фрезы, сверла, метчики, плашки, резцы и т.п.).
      • Инструмент для измерений и оборудование (линейки, угольники, штангенциркули поверхности для работы особенной ровности и стабильности).
      • Штампы, матрицы и пуансоны.
      • Валки прокатных станов и бумагоделательных машин.
      • Горное оборудование (дробилки, шарошки, ковши экскаваторов).
      • Детали и узлы атомных и химических реакторов.
      • Высоконагруженные детали ТС, оборудования которое применяется в промышленности и уникальных конструкций строительства, таки, к примеру, как башня Бурж — Дубай.

Сфере использования твёрдых сплавов

Есть и иные сфере использования твердосплавных веществ.

Если вы нашли погрешность, пожалуйста, выдилите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.