Кольорові метали та сплави

Доатегорія:

Технічне обслуговування автомобілів

Кольорові метали та сплави

З кольорових металів у автомобілебудуванні широко використовуються олово, свинець, цинк, сурма, алюміній, мідь.

Олово (Sn) – метал сріблясто-білого кольору з легким блакитним відтінком. Питома вага чистого олова 7,3; температура плавлення 232 ° С, температура кипіння 2270 ° С. Олово має високу пластичність, ковкість, легко прокочується в тонкі листи і фольгу (станіоль).

При нагріванні пластичність олова зменшується і при температурі 200 ° С воно стає настільки крихким, що може бути легко потерто в порошок. Чисте олово стійке щодо корозії та дії органічних кислот. Олово одержують із олов'яних руд, основною з яких є мінерал каситерит (олов'яний камінь).

Товарне олово випускається головним чином у вигляді чушок вагою 25-45 кг, а також у вигляді прутів перетином близько 1 см2 і довжиною - 30-40 см. Олово широко застосовується як компонент різних сплавів, а також для лудіння.

Свинець (РЬ)-блискучий метал синювато-сірого кольору. Питома вага 11,34 температура плавлення 327,4 ° С, температура кипіння 1640 ° С. Свинець дуже м'який метал, легко прокочується в холодному стані листи різної товщини і добре кується. У вологому повітрі швидко окислюється, покриваючись тонкою плівкою окису сірого кольору, який захищає його від корозії.

Всі сполуки свинцю отруйні, особливо органічні похідні, наприклад тетраетилсвинець, який додають в бензин. Свинець дуже стійкий щодо дії сірчаної та соляної кислот, а також органічних кислот, лугів та олій. В азотній кислоті він легко розчиняється. Основною рудою, з якої одержують свинець, є свинцевий блиск (галеніт). Свинець випускається чушками вагою 30-35 кг.

У автомобілебудуванні свинець застосовується головним чином виготовлення решіток акумуляторних пластин, активної маси пластин, клем і перемичок акумуляторів. Крім того, він застосовується як компонент у бронзах, олов'яні-свинцевих припоях та в антифрикційних сплавах.

Цинк (Zn)-метал сріблясто-білого кольору з блакитним відтінком, у зламі має сильний металевий блиск. Питома вага 7,13; температура плавлення 419 ° С, температура кипіння 907 ° С. При нормальній температурі дуже тендітний. Нагрітий до температури 100-150 ° С, цинк набуває пластичності, легко піддається ковці, прокатці в тонкі листи і волочению в дріт, при нагріванні вище 200-250 ° С втрачає пластичність і в'язкість і знову стає крихким.

У сухому вигляді цинк майже окислюється. У вологому повітрі та у воді окислюється, покриваючись тонким шаром окису, що оберігає метал від подальшого окислення. У кислотах та лугах розчиняється добре. Цинк одержують із руди, яка зветься цинковою обманкою.

Цинк застосовується для різних цілей. Він є компонентом таких сплавів як латунь, бронза, мельхіор, друкарський метал, використовується для покриття поверхонь різних сталевих виробів (гаряче цинкування) з метою запобігання їх від корозії.

Сурма (Sb) - метал блискучого сріблясто-білого кольору, дуже крихкий. Питома вага сурми 6,62; температура плавлення 630 ° С, температура кипіння 1440 ° С. При нормальній температурі сурма на повітрі не окислюється. Вона стійка щодо дії води та розведених кислот. У концентрованих соляної та сірчаної кислотах сурма розчиняється. Сурма добувається з мінералу, званого серйозним блиском.

Сурма як компонент у різних сплавах надає їм твердості та підвищує корозійну стійкість. Сплави сурми зі свинцем використовуються виготовлення акумуляторних пластин і виробів, стійких проти дії сірчаної кислоти. Сплави сурми, міді, олова та свинцю застосовують як антифрикційні сплави для заливання підшипників. Відповідно до ГОСТ 1089-62 сурма випускається наступних марок: СуО, Cyl, Су2, СуЗ та Су4.

Алюміній (А1)-метал сріблясто-білого кольору з матовим відтінком, що виходить внаслідок окислення. Питома вага 2,7; температура плавлення 658 ° С, температура кипіння близько 2000 ° С. На повітрі він дуже швидко окислюється, покривається тонкою плівкою окису, яка захищає його від подальшого окислення. Плівка окису алюмінію плавиться при температурі 2050°.

Алюміній - м'який метал, легко піддається механічній обробці, куванню, різанню, прокатці, волоченню в дріт, добре проводить тепло та електричний струм. Він дуже нестійкий щодо дії лугів, сірчаної та соляної кислот. Органічні та азотні кислоти на нього не діють. У соляній кислоті алюміній розчиняється.

Алюміній видобувається головним чином з бокситів, у яких міститься у вигляді окису алюмінію (глинозем). Товарний алюміній випускається у вигляді чушок вагою 15 кг, плит (болванок) вагою 100 кг і брусків квадратного перерізу вагою 35 кг.

Алюміній застосовується як компонент у різних сплавах. У автомобілебудуванні чистий алюміній застосовується виготовлення фольги, що йде на обкладки конденсаторів, покриття рефлекторів фар в лампах-фарах та інших.

Мідь (Сі)-метал жовтувато-червоного кольору. Питома вага 8,94; температура плавлення чистої міді 1083 ° С, а температура кипіння 2310 ° С. Пари міді мають зелений колір, вони дуже отруйні, як і сполуки міді.

Чиста мідь - м'який метал, в'язкий, легко піддається ковці, прокатці в листи завтовшки до сотих часток міліметра. Мідь добре простягається у дріт різної товщини. Чиста мідь добре проводить тепло та електричний струм. За електропровідністю вона стоїть на другому місці після срібла.

Мідь видобувають із руд, званих мідним колчеданом і мідним блиском.

Мідь випускається у вигляді злитків, прутків, труб, дроту, листів, стрічок, фольги та порошку.

Мідь застосовується як у чистому вигляді, і у вигляді сплавів коїться з іншими металами (латунь, бронза, томпак та інших.). У автомобільній промисловості мідь застосовується виготовлення електропроводів, деталей приладів електрообладнання, паяльників тощо.

Сплави на мідній основі. Мідь є основним компонентом у латуні, бронзі та твердих припоях.

Латунь є сплавом, до складу якого входять в основному мідь і цинк. Латунь має велике застосування у різних галузях промисловості. Вона добре кується, прокочується в листи різної товщини та штампується. В автомобільній промисловості вона застосовується виготовлення різних втулок, краників, деталей карбюраторів, радіаторів. системи охолодження, затискних гвинтів та різної арматури.

Бронза є сплавом міді з оловом. Бронзи, до складу яких входять, крім міді та олова, інші елементи, звуться спеціальних бронз. Бронза має високу міцність і стійкість проти стирання і щодо дії атмосферного повітря та кислот. Бронза добре заповнює ливарні форми, дає малу усадку і добре піддається механічній обробці.

В автомобільній промисловості бронза різного хімічного складу застосовується для виливки черв'ячних коліс та виготовлення втулок, деталей пневматичних гальм та арматури.

Тверді припої. Найбільш широке застосування мають мідно-цинкові припої, що є сплавами міді та цинку. Вони мають високу міцність і високу температуру плавлення (810-880°С). Мідно-цинкові тверді припої маркують літерами ПМЦ, які позначають, що це припій мідно-цинковий. Після літер ставлять цифри, що визначають вміст у відсотках міді, наприклад, ПМЦ-36, ПМЦ-48 (відповідно міді 36+2%, 48±2%, решта цинку). Тверді припої застосовуються в основному для паяння міді, бронзи, латуні.

Алюмінієві метали. До складу алюмінієвих сплавів входять мідь, цинк, магній, марганець, кремній, залізо та інші елементи.

Алюмінієві ливарні сплави, до складу яких входить кремній від 10 до 14%, називаються силумінами. Ці сплави відрізняються добрими ливарними та механічними властивостями. Алюмінієві сплави використовують для виготовлення поршнів, головок циліндрів карбюраторних двигунів та інших деталей.

Цинкові сплави, що складаються з цинку, вміст якого доходить до 95%, алюмінію (3,5-4,5%) та міді (2,75-3,5%), застосовують для виготовлення методом лиття під тиском корпусів карбюраторів, паливних насосів , корпусів автомобільних сигналів, різних ручок, корпусів вимірювальних приладів, облицювання радіаторів тощо.

Антифрикційні метали застосовують для заливання підшипників. Структура таких сплавів є пластичною основою з вкрапленими в неї більш твердими частинками, розташованими рівномірно. Внаслідок м'якої, пластичної основи сплаву підшипник легко приробляється до поверхні шийок валу, що обертається в ньому.

Вкраплені основу тверді частинки є опорою валу, оскільки м'яка основа сплаву зношується швидше. При зносі зменшується поверхня зіткнення валу з підшипником, внаслідок чого зменшується тертя та покращується циркуляція олії. Як антифрикційні сплави застосовують бабіти, свинцеві бронзи та інші сплави.

Бабіти є сплавами олова і свинцю. Залежно від вмісту олова вони поділяються на високоолов'янисті та малоолов'янисті. Високоолов'янисті мають олов'яну основу, а малоолов'янисті – свинцеву. У всіх бабітах, крім олова та свинцю, містяться сурма та мідь.

В автомобільній промисловості широко застосовують бабіти БН та БТ. Бабіт БН має наступний хімічний склад (%): олова - 9-11, сурми - 13-15, міді-1,5-2, миш'яку - 0,5-1,75, кадмію-1,25-1,75, нікелю - 0,75-1,25 та інше - свинець. Бабіт БТ: олова - 9-11, сурми - 14-16, міді - 0,7 - 1,1, телура - 0,05-0,2 та інше - свинець.

Для заливання вкладишів підшипників колінчастого валу дизельних двигунів застосовують свинцеву бронзу БрСЗО. Така бронза має високу теплопровідність і здатність зберігати свої властивості при нагріванні до температури 200°С.

Випускається та застосовується новий антифрикційний сплав СОС 6-6 для тонкостінних вкладишів підшипників карбюраторних двигунів. Хімічний склад сплаву СОС 6-6 наступний: 5,5-6,5% олова, 5,5-6,6% сурми та інше - свинець.

Кольорові метали, їх властивості та сплави

До кольорових металів і сплавів відносяться практично всі метали і сплави, за винятком заліза та його сплавів, що утворюють групу чорних металів. Кольорові метали зустрічаються рідше, ніж залізо і часто їхній видобуток коштує значно дорожче, ніж видобуток заліза. Однак кольорові метали часто мають такі властивості, які у заліза не виявляються, і це виправдовує їх застосування.

Вираз "кольоровий метал" пояснюється кольором деяких важких металів: наприклад, мідь має червоний колір.

Якщо метали відповідним чином змішати (у розплавленому стані), виходять сплави. Сплави мають кращі властивості, ніж метали, з яких вони складаються. Сплави, своєю чергою, поділяються на сплави важких металів, сплави легких металів тощо.

Кольорові метали з ряду ознак поділяють такі групи:

- важкі метали - мідь, нікель, цинк, свинець, олово;

- легкі метали - алюміній, магній, титан, берилій, кальцій, стронцій, барій, літій, натрій, калій, рубідій, цезій;

- благородні метали - золото, срібло, платина, осмій, рутеній, родій, паладій;

- малі метали - кобальт, кадмій, сурма, вісмут, ртуть, миш'як;

- тугоплавкі метали - вольфрам, молібден, ванадій, тантал, ніобій, хром, марганець, цирконій;

- рідкісноземельні метали - лантан, церій, празеодим, неодим, самарій, європій, гадоліній, тербій, ітербій, диспрозій, гольмій, ербій, тулій, лютецій, прометій, скандій, ітрій;

- розсіяні метали - індій, германій, талій, талій, реній, гафній, селен, телур;

- радіоактивні метали - уран, торій, протактиній, радій, актіній, нептуній, плутоній, америцій, каліфорній, ейнштейній, фермій, менделевий, нобелій, лоуренсій.

Найчастіше кольорові метали застосовують у техніці та промисловості у вигляді різних сплавів, що дозволяє змінювати їх фізичні, механічні та хімічні властивості у дуже широких межах. Крім того, властивості кольорових металів змінюють шляхом термічної обробки, нагартовки, за рахунок штучного і природного старіння і т. д.

Кольорові метали піддають всім видам механічної обробки та обробки тиском - кування, штампування, прокатування, пресування, а також різання, зварювання, паяння.

З кольорових металів виготовляють литі деталі, а також різні напівфабрикати у вигляді дроту, профільного металу, круглих, квадратних та шестигранних прутків, смуги, стрічки, листів та фольги. Значну частину кольорових металів використовують у вигляді порошків для виготовлення виробів методом порошкової металургії, а також для виготовлення різних фарб та антикорозійних покриттів.

· - деякі хімічні елементи Національна Комісія України (ПКУ) рекомендує називати так: Срібло – Аргентумом, Золото – Аурумом, Вуглець – Карбоном, Мідь – Купрумом тощо. Назви елементів у певних випадках використовуються як власні імена - пишуться з великої літери в середині речення. У школах діти (на уроках хімії) називають азотну кислоту нітратною, сірчану – сульфурною тощо. В інших випадках (географія, історія та ін) застосовуються загальновживані назви, тобто. золото називається золотом, мідь – міддю тощо.

Кольорові метали та сплави

Сплави кольорових металів застосовують виготовлення деталей, що працюють в умовах агресивного середовища, що піддаються тертю, що вимагають великої теплопровідності, електропровідності і зменшеної маси.

Мідь-метал червоного кольору, що відрізняється високою теплопровідністю та стійкістю проти атмосферної корозії. Міцність невисока: ав = 180... ...240 МПа при високій пластичності б>50%.

Латунь - сплав міді з цинком (10...40 %), добре піддається холодній прокатці, штампуванню, витягуванню.<7ь = 25О...4ОО МПа, 6=35..15%. При маркировке лату-ней (Л96, Л90, ..., Л62) цифры указывают на содержание меди в процентах. Кроме того, выпускают латуни многокомпонентные, т. е. с другими элементами (Мп, Sn, Pb, Al).

Бронза – сплав міді з оловом (до 10%), алюмінієм, марганцем, свинцем та іншими елементами. Має гарні ливарні властивості (вентилі, крани, люстри). При маркуванні бронзи Бр.ОЦСЗ-12-5 окремі індекси позначають: Бр - бронза, О - олово, Ц - цинк, С-свинець, цифри 3, 12, 5 - вміст у відсотках олова цинку, свинцю. Властивості бронзи залежить від складу: бв=15О...21О МПа, б=4...8%, НВ60 (у середньому).

Алюміній - легкий сріблястий метал, що має низьку міцність при розтягуванні - аа = 80... ...100 МПа, твердість - НВ20, мала щільність - 2700 кг/м3, стійкий до атмосферної корозії. У чистому вигляді в будівництві застосовують рідко (фарби, газоутворювачі, фольга). Для підвищення міцності в нього вводять легуючі добавки (Мп, Сі, Mg, Si, Fe) та використовують деякі технологічні прийоми. Алюмінієві сплави ділять на ливарні, що застосовуються для виливки виробів (силуміни), і деформовані (дюралюміни), що йдуть для прокатки профілів, листів тощо.

Силуміни - сплави алюмінію з кремнієм (до 14%), вони мають високі ливарні якості, малу усадку, міцністю оі = 200 МПа, твердістю НВ50...70 при досить високій пластичності 6== =5...10 %. Механічні властивості силумінів можна суттєво покращити шляхом модифікування. При цьому збільшується ступінь дисперсності кристалів, що підвищує міцність та пластичність силумінів.

Дюралюміни – складні сплави алюмінію з міддю (до 5,5%), кремнієм (менше 0,8%). марганцем (до 0,8%), магнієм (до 0,8%) та ін. Їх властивості покращують термічною обробкою (загартуванням при температурі 500...520°З наступним старінням). Старіння здійснюють повітря протягом 4...5 діб при нагріванні на 170°С протягом 4...5 год.

Термообробка алюмінієвих сплавів ґрунтується на дисперсному твердінні з виділенням твердих дисперсних частинок складного хімічного складу. Що дрібніші частки новоутворень, то вище ефект зміцнення сплавів. Межа міцності дюралюмінів після загартування та старіння становить 400...480 МПа і може бути підвищена до 550...600 МПа в результаті наклепу при обробці тиском.

Останнім часом алюміній та його сплави все ширше застосовують у будівництві для несучих конструкцій, що захищають. Особливо ефективне застосування дюралюмінів для конструкцій у більшпрогонових спорудах, у збірно-розбірних конструкціях, при сейсмічному будівництві, у конструкціях, призначених для роботи в агресивному середовищі. Розпочато виготовлення тришарових навісних панелей із листів алюмінієвих сплавів із заповненням пінопластовими матеріалами. Шляхом введення газоутворювачів можна створити високоефективний матеріал піноалюміній із середньою щільністю 100...300 кг/м3

Всі алюмінієві сплави піддаються зварюванню, але воно здійснюється важче, ніж зварювання сталі, через утворення тугоплавких оксидів АЬОз.

Особливостями дюралюміну як конструкційного сплаву є: низьке значення модуля пружності, приблизно в 3 рази менше, ніж у сталі, вплив температури (зменшення міцності при підвищенні температури понад 400 ° С та збільшення міцності та пластичності при негативних температурах); підвищений приблизно 2 рази проти сталлю коефіцієнт лінійного розширення; знижена зварюваність.

Титан останнім часом почав застосовуватися в різних галузях техніки завдяки цінним властивостям: високій корозійній стійкості, меншій щільності (4500 кг/м3) порівняно зі сталлю, високим властивостям міцності, підвищеній теплостійкості. На основі титану створюються легкі та міцні конструкції із зменшеними габаритами, здатні працювати при підвищених температурах.

Технології підготовки поверхні металу

Надійний антикорозійний захист металу можливий лише за високого рівня підготовки поверхні.

Перед нанесенням антикорозійного лакофарбового матеріалу необхідно, перш за все, вибрати технологію та метод підготовки поверхні металу перед фарбуванням.

Існують механічні та хімічні методи підготовки поверхні. Механічні методи мають низку обмежень у застосуванні та не здатні забезпечити хороші захисні властивості лакофарбових покриттів, особливо при їх експлуатації у жорстких умовах. В даний час широкого поширення набули хімічні методи підготовки поверхні. Дані методи дозволяють обробляти вироби будь-якої форми та складності, легко піддаються автоматизації та забезпечують високу якість поверхні виробів, що фарбуються.

Як вибрати технологічний процес підготовки поверхні?

Яку схему підготовки поверхні слід вибрати для різних металів, різних лакофарбових покриттів та умов експлуатації? Давайте про все по порядку.

Вибір технології підготовки поверхні залежить від трьох основних факторів: умов експлуатації пофарбованих виробів, типу металу та лакофарбового покриття, що застосовується.

З погляду підготовки поверхні метали можна розділити на дві категорії:

Чорні метали - сталь, чавун та ін;

Кольорові метали – алюміній, сплави цинку, титану, міді, оцинкована сталь та ін.

Для підготовки поверхні чорних металів застосовують фосфатування, для обробки кольорових металів – фосфатування або хроматування. При одночасному обробленні цинку та алюмінію з чорними металами перевагу віддають фосфатуванню. Пасивування застосовують на заключній стадії після операцій фосфатування, хроматування та знежирення.

p align="justify"> Технологічні процеси підготовки поверхні виробів, що експлуатуються всередині приміщень, можуть складатися з 3-5 стадій.

Практично у всіх випадках після проведення хімічної підготовки поверхні виробу висушують від вологи у спеціальних камерах.

Повний цикл хімічної підготовки поверхні виглядає так:

Знежирення;

Промивання питною водою;

Нанесення конверсійного шару;

Промивання питною водою;

Промивання демінералізованою водою;

Пасивація.

Технологічний процес кристалічного фосфатування передбачає стадію активації перед нанесенням конверсійного шару. При застосуванні хроматування можуть бути введені стадії освітлення (під час використання сильнолужного знежирення) або кислотної активації.

Матеріалознавство: конспект лекцій Алексєєв Віктор Сергійович

1. Кольорові метали та сплави, їх властивості та призначення

Цінні властивості кольорових металів зумовили їхнє широке застосування у різних галузях сучасного виробництва. Мідь, алюміній, цинк, магній, титан та інші метали та їх сплави є незамінними матеріалами для приладобудівної та електротехнічної промисловості, літакобудування та радіоелектроніки, ядерної та космічної галузей техніки. Кольорові металимають низку цінних властивостей: високу теплопровідність, дуже малу щільність (алюміній і магній), дуже низьку температуру плавлення (олово, свинець), високу корозійну стійкість (титан, алюміній). У різних галузях промисловості широко застосовуються алюмінієві сплави з іншими легуючими елементами.

Сплави на магнієвій основі відрізняються малою щільністю, високою питомою міцністю, добре обробляються різанням. Вони знайшли широке застосування у машинобудуванні та зокрема в авіабудуванні.

Технічна мідь, що містить не більше 0,1% домішок, застосовується для різних видів провідників струму.

Мідні сплавиза хімічним складом класифікуються на латуні та бронзи. В свою чергу латуніза хімічним складом поділяються на прості, леговані тільки цинком, та спеціальні, які, крім цинку, містять як легуючі елементи свинець, олово, нікель, марганець.

Бронзитакож поділяються на олов'яні та безолов'яні. Безолов'яні бронзимають високу міцність, хороші антикорозійні та антифрикційні властивості.

У металургії широко використовується магній, за допомогою якого здійснюють розкислення та обессерювання деяких

торих металів і сплавів, модифікують сірий чавун з метою отримання графіту кулястої форми, виробляють метали, що важко відновлюються (наприклад, титан), суміші порошку магнію з окислювачами служать для виготовлення освітлювальних і запальних ракет в реактивній техніці і піротехніці. Властивості магнію значно покращуються за рахунок легування. Алюміній та цинк з масовою часткою до 7 % підвищують його механічні властивості, марганець покращує його опір корозії та зварюваність, цирконій, введений у сплав разом із цинком, подрібнює зерно (у структурі сплаву), підвищує механічні властивості та опір корозії.

З магнієвих сплавів виготовляють фасонні виливки, і навіть напівфабрикати – листи, плити, прутки, профілі, труби, дроту. Промисловий магній отримують електролітичним способом з магнезиту, доломіту, карналіту, морської води та відходів різного виробництва за схемою отримання чистих безводних солей магнію, електроліз цих солей у розплавленому стані та рафінування магнію. .

У харчовій промисловості широко застосовується пакувальна фольга з алюмінію та його сплавів – для обгортки кондитерських та молочних виробів, а також у великих кількостях використовується алюмінієвий посуд (травкові котли, піддони, ванни тощо).

З книги Танки та механічна тяга в артилерії автора Хлистів Ф Л

§1. БОЙОВІ БРОНЕВЕЗЕННЯ, ЇХ ВЛАСТИВОСТІ І ПРИЗНАЧЕННЯ. Танк, з одного боку, можна розглядати, як гусеничну самохідну кулеметну або артилерійську установку, покриту з усіх боків бронею, з іншого боку, як броньовий автомобіль, з гусеничним ходом. Таким

З книги Процеси життєвого циклу програмних засобів автора Автор невідомий

1.1. Призначення Цей стандарт встановлює, використовуючи чітко визначену термінологію, загальну структуру процесів життєвого циклу програмних засобів, яку можна орієнтуватися у програмній промисловості. Цей стандарт визначає процеси, роботи та

З книги ПРОГРАМНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ВБУДОВАНИХ СИСТЕМ. Загальні вимоги до розробки та документування автора Держстандарт Росії

5.2.3 Призначення рівня ПЗ Спочатку процес оцінки безпеки системи надає рівень(ни) ПЗ, що відповідає компонентам ПЗ конкретної системи. При проведенні цього призначення враховують вплив відмов як втрати функції чи неправильного

З книги Матеріалознавство: конспект лекцій автора Алексєєв Віктор Сергійович

1. Вуглецеві та леговані конструкційні сталі: призначення, термічна обробка, властивості. Ці стали

З книги Художня обробка металу. Дорогоцінні метали. Сплави та видобуток автора Мельников Ілля

Художня обробка металу. Дорогоцінні метали. Сплави та видобуток Дорогоцінними металами називають метали, які належать до так званої шляхетної групи. Це золото, срібло, платина та метали платинової групи. Такі, як рутеній, паладій, іридій, осмій,

З книги Матеріали для ювелірних виробів автора Куманін Володимир Ігорович

7.4. Сплави міді, що імітують золоті та срібні сплави З метою здешевлення художніх виробів під час виробництва недорогих прикрас широко використовуються томпак, латунь, мельхіор, нейзильбер; при виготовленні художніх виробів – бронзи. Сплави міді з цинком,

З книги Основи дизайну. Художня обробка металу [Навчальний посібник] автора Єрмаков Михайло Прокопович

Розділ II Художнє лиття: чавун і кольорові метали Про природу речей «…металлам, розплавленим жаром, може бути фігура і форма яка завгодно» Лукрецій

З книги Фільтри для очищення води автора Хохрякова Олена Анатоліївна

7.2. Метали для виготовлення знаків та ювелірних прикрас Золото – хімічний елемент – чудовий жовтий метал. Тяжкий, м'який, пластичний, хімічно інертний. Застосовується в основному у вигляді сплавів з іншими металами, що підвищує його міцність та твердість.

З книги Завоювання природи автора Андрєєв Борис

Метали Залізо загальне Залізо – один із найпоширеніших елементів у природі. Його вміст у земній корі становить близько 4,7 % за масою, тому залізо, з погляду його поширеності в природі, прийнято називати макроелементом. У природній воді залізо

З книги Гідроакумулятори та розширювальні баки автора Бєліков Сергій Євгенович

Тяжкі метали Поняття «важкі метали» не відноситься до строго визначених. Різні автори у складі групи важких металів вказують різні хімічні елементи. В екологічних публікаціях до цієї групи включають близько 40 елементів з атомною масою понад 50 атомних

З книги Зварювання автора Банніков Євген Анатолійович

Призначення обладнання Індивідуальні магістральні промивні фільтри призначені для очищення холодної та гарячої води від механічних домішок. Ступінь очищення визначається розміром осередку фільтруючого елемента – фільтруючого

З книги Матеріалознавство. Шпаргалка автора Буслаєва Олена Михайлівна

VI. У ЧОМУ РОЗПОРЯДЖЕННІ ПОВИННІ БУТИ КОЛЬОРОВІ СЛУГИ. 1. Як краще використовувати кольорових слуг. Принаймні розвитку техніки виробничу працю людини дедалі більше механізується. Робота людини та тварин замінюється роботою машини. І водночас у високій мірі

З книги автора

2.1. За призначенням принципово всі баки можна розділити на дві великі підгрупи: баки для компенсації температурних розширень теплоносія і баки для роботи з господарською та питною (холодною) водою, що знаходиться під робочим тиском

З книги автора

З книги автора

44. Алюміній; вплив домішок на властивості алюмінію; алюмінієві сплави, що деформуються і ливарні, Алюміній відрізняють низька щільність, високі тепло- і електропровідність, хороша корозійна стійкість у багатьох середовищах за рахунок утворення на поверхні металу щільної

З книги автора

45. Мідь; вплив домішок на властивості міді. Латуні, бронзи, мідно-нікелеві сплави Мідь - це метал червоного, в зламі рожевого кольору, має температуру плавлення 1083о С. Кристалічні грати ГЦК з періодом 0,31607 ям. Щільність міді 8,94 г/см3. Мідь має високі

Кольорові метали та їх сплави дуже потрібні, широко застосовуються у всіх галузях промисловості та сільського господарства. До них відносяться всі метали за винятком заліза та його похідних, які класифікуються як чорні метали.

Практично всі кольорові метали мають такі властивості:

• Стійкістю до корозії та значних перепадів температур;
• Пластичність;
• Багатосторонністю застосування.

Крім цього, важливою особливістю кольорових металів є те, що їх властивості можна змінити за допомогою загартування, старіння штучного або термічної обробки. Також вони добре обробляються штампуванням, прокаткою, куванням, зварюванням, паянням, пресуванням та різкою.

Найбільш цінними кольоровими металами є: алюміній; Мідь; Нікель; Олово; Свинець; Цинк; Магній.

Алюміній.

Маючи високу електропровідність, алюміній у чистому вигляді широко застосовується там, де ця властивість важлива, наприклад, для виготовлення дротів ліній електропередач.

Широко використовуються і алюмінієві сплави, які поділяються на дві групи: зміцнювані та не зміцнювані.

Сплави, що зміцнюються, які піддаються термообробці, відомі під назвами дуралюмін і авіаль, у складі їх міститься мідь, цинк і певне поєднання магнію з кремнієм.

Крім термічної обробки, такі сплави піддаються природному старінню і загартування, що збільшує їх характеристики міцності. З цих видів сплавів створюються високоміцні конструкції з малою масою для застосування в аерокосмічній промисловості.

Сплави, що не зміцнюються термічною обробкою, широко застосовуються в транспортному машинобудуванні для виготовлення вузлів найрізноманітніших транспортних засобів.

Мідь

Мідь стала першим металом, яким людина почала користуватися, і трапилося це, швидше за все, за багато тисячоліть до нашої ери. Крім цього, мідь була першим матеріалом, який був використаний для передачі електрики. Її основними технічними характеристиками є висока електропровідність та ковкість.

Чиста мідь широко застосовується в електротехнічній промисловості для виготовлення кабельних виробів та різного виду проводів. Також вона використовується у виробництві електрогенераторів, радіоапаратури, телеграфного та телефонного обладнання.

В інших галузях найчастіше використовуються її сплави. Особливо популярні латуні, які містять цинк та інші елементи для надання необхідних властивостей. Вони мають чудові механічні характеристики, легко обробляються, тому широко застосовуються в хімічній промисловості та машинобудуванні для виготовлення різних ємностей і трубопроводів. Також вони використовуються, повсюдно, для побутових товарів різного призначення.

Крім них широко застосовуються бронзи, що містять, як основну складову сплаву, олово.

Нікель

Чистий нікель використовується як захисне антикорозійне покриття поверхонь від впливу хімічно активних речовин.

Крім цього, з нього виготовляються різні котли, цистерни та тиглі, що володіють високою корозійною стійкістю, і використовуються в хімічній, текстильній, харчовій промисловості. Широко використовується нікель при виробництві різного виду акумуляторів та електродів для паливних елементів.

У деяких областях використовується порошкоподібний нікель як каталізатор хімічних процесів. Наприклад, він застосовується у реакціях гідрогенізації спиртів, циклічних альдегідів ароматичних та ненасичених вуглеводнів.

Олово

З чистого олова в основному одержують білу жерсть, яку використовують для виготовлення консервних банок.

Дуже популярними у різних галузях є сплави із цього кольорового матеріалу. Наприклад, при друкарстві використовуються шрифти, відлиті з гарта, який є сплавом олова зі свинцем і сурмою.

Дуже затребуваним є бабіт, що отримується методом сплавлення олова зі свинцем, сурмою та міддю. З цього сплаву виготовляється величезна кількість деталей, зокрема підшипників, робоча поверхня яких високостійка і має низький коефіцієнт тертя.

Свинець та цинк.

Хоча свинець і цинк видобуваються на тих самих природних родовищах, області їх застосування значно відрізняються. Стійкість свинцю до агресивних впливів дозволяє використовувати його як захисні покриття телефонних і телеграфних проводів. У хімічному виробництві з нього виготовляють спеціальне обладнання.

Цинк у чистому вигляді часто застосовується для виготовлення оцинкованого заліза. І той і інший метал широко використовуються в різних сплавах для виготовлення вузлів обладнання в машинобудуванні, металургії, медицині та інших галузях народного господарства.

З кольорових металів найбільше застосування у будівництві отримали сплави алюмінію, що застосовуються як конструкційний матеріал. Сплави міді і титану використовуються переважно для запірно-регулювальної арматури, водопровідно-опалювальних та електротехнічних систем будівель та споруд.

Алюміній та його сплави.Алюміній- метал сріблясто-білого кольору щільністю 2 700 кг/м 3 з температурою плавлення 658 "С. Чистий алюміній внаслідок малої міцності в будівельних конструкціях застосовується рідко. Застосування знаходять його сплави.

Сплави алюмінію характеризуються міцністю при розтягуванні R p= 100...700 МПа та відносним подовженням б = 6...22 %. Модуль пружності алюмінієвих сплавів майже в 3 рази нижче, ніж у сталі (0,7-105 МПа). Марки алюмінієвих сплавів складаються з літер та цифр, що характеризують склад сплаву. Алюмінієві сплави поділяються на ливарні та деформовані (оброблювані тиском).

Ливарні сплавивнаслідок їх низької пластичності застосовуються у будівництві тільки для опорних частин конструкцій (сплав АЛ-8).

Деформовані сплавизастосовуються для виробництва листів, пресованих профілів, труб та прутків, а також для виготовлення деталей куванням та штампуванням. Їх механічні властивості підвищують легуванням (елементами Mg, Мп, Сі, Si, Al, Zn), пластичним деформуванням (нагартуванням) та загартуванням з наступним старінням при кімнатній або підвищеній температурі.

Сплави, що деформуються, поділяються на термічно зміцнювані і неукрепляемые. До термічно зміцнюваних належать:

1) авіаль (Al-Mg-Si) (АД31, АДЗЗ, АД35, АВ);

2) дюралюмін (Al - Сі - Mg) (Д1, Д16);

3) високоміцні сплави на основі Al – Zn – Mg – (Сі) (В92, В95);

4) кувальні жароміцні сплави (Al – Mg – Si – Сі) (АК6, АК8).

До термічно неукріплюваних відносяться:

1) технічний алюміній (сплав із вмістом домішок не більше 1 %), що позначається буквою А з цифрою (наприклад, А1);

2) алюмінієво-марганцевий сплав (АМц);

3) алюмінієво-магнієві сплави (магналії) (АМг).

Вид обробки сплаву позначають літерами, доданими через рису до основної марки: М - відпалений (м'який); Н – нагартований; Н2 – напівнагартований; Т - загартований та природно зістарений; Т1 - загартований та штучно зістарений (при температурі 160... 180 °С); Т4 - неповністю загартований та штучно зістарений; А – без обробки тиском; плак. - плакований; Б – без плакування.

Плакуваннямназивається покриття листів з алюмінієвих сплавів при прокатуванні тонким шаром (5% від товщини листа з кожного боку) чистого алюмінію, що оберігає основний метал від корозії. Нагартовка і напівнагартування застосовуються для сплавів, що термічно не зміцнюються, загартування і старіння - для сплавів, що термічно зміцнюються.

Особливі групи сплавів складають спечені алюмінієві порошки (САП) і сплави (САС), а також пінистий алюміній, що отримується при замішуванні порошку титану гідриду в рідкому алюмінії. Піноалюміній має щільність 300... 500 кг/м 3 тому його можна застосовувати як тепло- і звукоізоляційний матеріал.

Мідь та її сплави.Мідь у чистому вигляді має невелику міцність та високу пластичність. Температура її плавлення становить 1083” С. Вона погано обробляється різанням, але добре деформується в холодному та гарячому станах. У будівництві мідь застосовується для водопровідних труб та покрівельної черепиці.

Сплави міді (латуні та бронзи) у будівництві застосовуються для декоративних цілей (поручні, накладки, арматура для дверей та вікон) та в сантехніці.

Латунь -сплав міді із цинком. Марки латунів позначають буквою Л і цифрами, що означають вміст міді у відсотках. Міцність латунів при розтягуванні R p - 250...600 МПа. Для поліпшення властивостей латуні піддають холодному та гарячому деформуванню, рекристалізаційному відпалу при температурі 500...700°С та легуванню добавками Sn, Si, Мп, Al, Fe, Pb, що підвищують міцність, корозійну стійкість та антифрикційні властивості. Спеціальні латуні маркують наступним чином: ЛА77-2 (латунь, що містить 77% Сі, 2% А1 та 21% Zn); ЛАЖ60-1-1 (латунь, що містить 60% Сі, 1% Al, 1% Fe та 38% Zn). Вони є однорідними твердими розчинами і тому дуже пластичними.

Олов'яниста бронзаявляє собою твердий розчин 4 - 5% олова в міді. При більшому вмісті олова пластичність та ливарні властивості бронзи різко знижуються. Перед обробкою тиском бронзу піддають рекристалізаційному відпалу при температурі 600...650°С. Для поліпшення ливарних властивостей та підвищення міцності у бронзу вводять до 1 % фосфору. Бронзи, що обробляються тиском, мають міцність. R p - 350...400 МПа, пластичність 8 = 40...70% (після відпалу) та 8 = 4... 12% (після холодної деформації).

Алюмінієвіі крем'янисті бронзи(Сплави міді з алюмінієм і кремнієм) мають механічні властивості, аналогічні олов'янистим бронзам, але більш стійкі в агресивних середовищах.

Берилієві бронзи(Сплави міді з бериллієм) містять 2,0 ... 2,5% Ве і мають найкращі властивості з усіх бронз. Після загартування при 760...780°З старіння при 300...350°С механічні властивості берилієвої бронзи становлять: R p= 1300 ... 1350 МПа, 8 = 1,5%.

Свинцеві бронзи(Сплави міді зі свинцем) містять до 30% свинцю. Їхні компоненти не утворюють твердих розчинів. Вони мають невисоку міцність (Я р - 60 МПа) та пластичність (8 = 4 %).

Маркують усі бронзи аналогічно латуням. Наприклад: БрОЦСНЗ-7-5-1 - олов'яниста бронза, що містить 3% Sn, 7% Zn, 5% Pb, 1% Ni та 84% Сі; БРАЖН 10-4-4 - алюмінієва бронза, що містить 10% А1, 4% Fe, 4% Ni та 82% Сі.

Титан та його сплави.Титан -метал сріблясто-білого кольору, що плавиться при температурі 1665 "С. Існують дві модифікації титану: при температурі нижче 882 °С - а-титан з гексагональними гратами щільністю 4 505 кг/м 3 ; при температурі 900 °С і вище - (i -титан з об'ємоцентрованими кубічними гратами щільністю 4 320 кг/м 3 . тиском та зварюється. Для поліпшення властивостей титан легують добавками Al, Mo, V, Мп, Сг, Sn, Fe, Zn, Si.

Розрізняють а-сплави та (а + Р)-сплави титану. Перші є тверді розчини з алюмінієм і легуючими елементами (Sn, Zn і Mo, Fe, Сг) в а-титані. Вони не зміцнюються термообробкою і піддаються лише рекристалізаційному відпалу за температури 780... 850 °З. Другі складаються з а та р твердих розчинів і містять крім алюмінію Сг, Mo, Fe. Вони зміцнюються загартуванням та старінням. Найбільш поширені а-сплави (ВТ5, ВТ5-1, ОТ4) мають такі показники: /? р = = 700 ... 950 МПа; 8 = 12...25%; (а + р)-сплави (ВТ6, ВТ8, ВТ14) мають такі показники: R p= 950... 1400 МПа; 8 = 8 ... 15%. Титанові сплави корозійностійкі, добре деформуються в гарячому та холодному станах, піддаються зварюванню.

Вироби із кольорових металів.Кольорові метали дорожчі від сталі і чавуну, тому застосовуються у випадках, коли необхідні їх специфічні властивості: стійкість до корозії, висока теплопровідність, електропровідність, декоративні властивості, характерна для алюмінію та його сплавів мала маса.

Як покрівельні матеріали застосовуються мідь, алюміній і цинк-титановий сплав. Для влаштування мідної покрівлі за фальцевою технологією використовують мідну стрічку, що випускається у рулонах. Алюміній застосовується як для виготовлення металочерепиці, так і для фальцевих покрівель.

У Європі досить поширені покрівлі з Х)-цинку - цинку, легованого титаном та міддю.

Алюмінієві сплави застосовують для виготовлення гнутих та пресованих профілів, штампувань, гофрованих листів різної форми. З таких елементів виконуються різні збірно-розбірні та листові конструкції, що несуть конструкції навісних фасадів, тришарові панелі (типу «сандвіч») зовнішніх стін та покриттів, підвісні стелі, сайдинг, декоративні накладки, дверні та віконні палітурки.

Сплави міді використовують для виробництва водопровідних труб, фітингів, дверної та віконної фурнітури, декоративних деталей інтер'єру та фасадів.