Цікаво та пізнавально про СПЛАВИ

 Мідь - один з перших металів, які людина почала застосовувати для технічних цілей. Разом з золотом, сріблом, залізом, оловом, свинцем і ртуттю, мідь відома людям з найдавніших часів і зберігає своє важливе технічне значення до теперішнього часу.

2.Мідь – це пластичний, рожево-червоний метал з металевим блиском. Мідь володіє високою пластичністю і корозійною стійкістю, високою електропровідністю. Електропровідність міді в 1,7 рази вище, ніж у алюмінію і теплопровідністю, а також стійкістю проти  атмосферної корозії. На повітрі мідь покривається щільною зелено-сірою плівкою основного карбонату, яка захищає її від подальшого окислення. При високих температурах мідь сильно окислюється .

Температура плавлення міді 1083 ° С, температура кипіння 2567°С.^. Завдяки високій пластичності мідь добре обробляється тиском (з міді можна зробити фольгу товщиною 0,02 мм), але через високу в'язкість по­гано піддається різанню. Мідь задовільно зварюється та добре паяєть­ся.

3. Мідь маркують буквою М, після якої стоїть цифра. Чим більше цифра, тим більше в ній домішок. Найвища марка М00 - 99,99% міді, М4 - 99% міді.

Цей метал застосовується в багатьох галузях промисловості, у чистому ви­гляді широко застосовується в електротехніці та приладобудуванні.

Застосування в локомотивах: обмотки трансформаторів , обмотки генераторів ТЕД, контакти реле та апаратів.

4. На зміну мідно-кам'яному вікові прийшов бронзовий (II — поч. І тис. до Н. X.), істотною рисою якого було поширення виробів з бронзи — першого штучно створеного людиною металевого сплаву. Перегляд відеоролику «Бронзовий вік» (1 хв)

Винайдений метал був міцніший за мідь, мав меншу температуру плавлення, що значно спростило технологію обробки (його можна було виплавляти в примітивних печах або на звичайних вогнищах). Ці переваги сприяли поширенню та утвердженню бронзи як основного матеріалу для виготовлення знарядь праці, зброї, прикрас.

Бронзами називають сплави міді з оловом, а також з алюмінієм, свинцем, берилієм, кремнієм, хромом або іншими елементами. Частка олова у бронзах може становити від 1,25 до 10 %. Серед неметалічних сполук найчастіше до складу бронзи входить фосфор. Типова бронза має склад: 94,65 % — мідь, 5 % — олово, 0,35 % — фосфор. Фосфор надає бронзам додаткової пружності, твердості, та збільшує стійкість до корозії. Температура плавлення бронзи перебуває в межах 990…1190 °С

.

5. Бронзи мають хороші ливарні і високі антифрикційні властивості, а також оброблюваність різанням. Більшість бронз мають достатньо високу корозійну стійкість. Вони використовуються при виготовленні арматури газових і водопровідних ліній і в хімічному машинобудуванні, де важлива також висока корозійна стійкість бронз.

Залежно від назви основного легуючого компонента бронзи поділяють на олов'яні, алюмінієві, кремнієві, свинцеві, берилієві і т.д.

Олов’яні бронзи – це сплави міді з оловом та іншими елементами: Zn, Pb, Ni, P. Бронзи з вмістом 6%Sn не піддаються деформуванню і їх використовують у литому стані. Характерною особливістю олов’яних бронз є дуже мала усадка, тому їх використовують для отримання найбільш складних за конфігурацією відливків

Алюмінієві бронзи – це сплави міді з алюмінієм, які додатково можуть бути леговані Ni, Mn, Fe та ін. Вони мають добрі технологічні і механічні властивості. З алюмінієвих бронз виготовляють литтям і обробкою тиском відповідальні деталі машин: шестерні, втулки, фланці.

Кремнієві бронзи – це сплави міді з кремнієм. Їх застосовують як замінник олов’яних бронз. Вони характеризуються більшою усадкою, ніж олов’яні бронзи, вищими корозійною стійкістю і механічними властивостями, а також високою пружністю.

Берилієві бронзи – це сплави міді з берилієм. Вони характеризуються високими механічними, зокрема, пружними властивостями, стійкістю проти корозії. Застосовують берилієві бронзи для виготовлення пружин, мембран, слюсарного інструменту та ін.

Свинцеві бронзи – це сплави міді зі свинцем. Вони використовуються як антифрикційний матеріал у підшипниках ковзання.

Хромові бронзи – це сплави міді з хромом. Вони мають високі механічні властивості, добру електро- і теплопровідність

Цирконієві бронзи – це сплави міді з цирконієм. Вони мають високу електро- і теплопровідність, що наближаються до аналогічних характеристик міді, і жароміцність. Хромові і цирконієві бронзи застосовують у двигунобудуванні.

За технологічною ознакою бронзи, як інші сплави кольорових металів (алюмінієві, титанові, магнієві сплави), підрозділяють на:

• Ливарні (з ливарних бронз виготовляють переважно арматуру, а також деталі, що працюють в умовах тертя (втулки, вкладки підшипників, вінці черв'ячних коліс).

• Деформівні

Бронзи маркуються літерами Бр. Легуючі елементи позначаються початковою літерою назви цього елемента: А — алюміній, Б — берилій, Ж — залізо, К — кремній, Мг — магній, Мц — марганець, Н — нікель, О — олово, С — свинець, Ф — фосфор, Ц — цинк За буквами вказується вміст легуючих елементів у процентах.

Малий коефіцієнт тертя і стійкість до зношування робить бронзи незамінними при виготовленні вкладишів підшипників, черв’яків і черв’ячних коліс, шестерень і інших деталей відповідальних і точних приладів. В локомотивах бронза використовується в підшипниках колінвалу, турбокомпресорів, нагнітачів повітря.

6. Латуні – це мідні сплави, в яких основним легуючим елементом є цинк. При вмісті цинку до 39% латуні мають високу пластичність, добре оброблюються тиском при низьких і високих температурах. При вмісті Zn>39% латуні мають підвищену міцність і твердість, але низьку пластичність.

Для підвищення механічних властивостей та хімічної стійкості латуней до них часто додають легуючі елементи: Al, Ni, Mn, Si, Sn тощо. Al, Mn, Fe, Si підвищують міцність і твердість латуні, однак при цьому знижують її пластичність. Al, Mn, Sn, Ni підвищують корозійну стійкість латуней.

За технологічною ознакою латуні поділяються на ті, що деформуються та ливарні. Латуні, що деформуються, використовують для виготовлення виробів і напівфабрикатів обробкою тиском. Ливарні латуні використовуються для фасонного лиття. Це в основному складнолеговані сплави. Легуючі елементи впливають на ливарні властивості латуней по різному. Наприклад, Fe, Mn знижують рідкотекучість, а Sn (до 2,5%) підвищує її. Використовується латунь локомотивах - в корпусах щіткоутримувачів електричних машин, генераторів.

Куніали (мідь – нікель – алюміній) використовують для виготовлення деталей підвищеної міцності, пружин та інших електротехнічних виробів.

Нейзильбери (мідь – нікель – цинк) мають колір близький до срібла. Вони добре протистоять атмосферній корозії. Їх використовують в приладобудуванні та при виробництві годинників.

Мельхіори (мідь – нікель та незначна кількість добавки заліза і марганцю) дуже корозієстійкі, навіть у морській воді. Їх використовують для виготовлення теплообмінних апаратів, ювелірних виробів тощо.

Копелі (мідь – нікель (43%) – марганець (0,5%)) – спеціальний термоелектричний сплав для виготовлення термопар.

Манганін (мідь – нікель (3%) – марганець (12%)) – спеціальний сплав з високим питомим електричним опором. Використовується для виготовлення електронагрівальних елементів.

Константани (мідь – нікель (40%) – марганець (1,5%)) – застосовуються для виготовлення електронагрівальних елементів.

Абісинське золото — стійкий до корозії мідний сплав, що імітує золото за кольором; містить 88% Cu, 11,5% Zn і 0,5% Au[1]. Додавання 0,5% Au сприяє тривалішому збереженню блиску без потемніння.

Назву сплав отримав через те, що вперше був створений в Абісинії (Ефіопії). Широко використовувався у XIX-му столітті для виготовлення ювелірних виробів (біжутерії).

Моне́ль (монель-метал) — високоміцний корозійностійкий нікелевий сплав, що містить 27…29% Cu, 2…3% Fe, 1,2…1,8% Монель характеризується:

• високою корозійною стійкістю в морській воді і хімічних апаратах;

• відсутністю корозійного розтріскування;

• добрими механічними властивостями до температур близько 550 °C;

• доброю оброблюваністю і зварюваністю.

Спекулум — сріблястий сплав олова та бронзи.

Томпа́к або бакунт — різновид латуні з вмістом міді 88—97 % і цинку до 10%. Має високу пластичність, антикорозійні й антифрикційні властивості.

Добре зварюється зі сталлю й благородними металами. Має високу корозійну стійкість,підвищену пластичність, легко обробляється тиском у гарячому та холодному стані.

Томпак використовують для виготовлення радіаторних трубок, художніх виробів, та фурнітури.

Мідні сплави - це латуні та бронзи. Латуні - це сплави міді з цинком. Коли цинку менше 20%, латунь називають томпаком. Крім цинку, в латунях міститься незначна кількість домішок (до 7-8%), які надають їм спеціальних властивостей, - залізо, марганець, кремній, алюміній та ін. Латуні маркуються літерою Л (латунь) і числом, яке вказує на процентний вміст міді. Наприклад, латунь Л62 містить 62% міді та 38% цинку. Якщо в складі латуні є спеціальні домішки, то після літери Л пишуть літерні значення домішок: заліза - З, марганцю - Мц, алюмінію - А, свинцю - С, кремнію - К тощо, а після числа, що вказує на процентний вміст міді, стоять числа, які вказують на процентний вміст домішок. Наприклад, латунь ЛМцС58-2-2 містить 58% міді, 2% марганцю, 2% свинцю та 38% цинку.

За технологічними ознаками латуні поділяють на ливарні та такі, що обробляються тиском (деформівні). Для покращення механічних властивостей та оброблюваності латуні в мідно-цинковий сплав додають 2...8 % заліза, алюмінію, нікелю та інших елементів. Такі латуні називають спеціальними.

Латуні ливарні застосовують для отримання виробів шляхом лиття. З латуні ЛА67-2,5 відливають деталі, які мають високу стійкість до корозії.

З латуні ЛС59-1Л виготовляють корпуси та інші деталі трубопровідної та санітарно- технічної арматури. Літера Л у кінці марки означає, що латунь ливарна.

Латуні ЛС59-1, Л62 та ін., що їх оброблюють тиском, призначені для виготовлення шляхом прокатування листів, фольги, дротиків та труб. Дротики, листи використовують для деталей санітарно-технічної арматури, санітарних пристроїв (кріпильних деталей, шпинделів вентилів та кранів, сальникових втулок, шайб тощо).

Бронзою називають сплав міді з оловом та іншими елементами, крім цинку. Розрізняють прості (олов'янисті) та спеціальні (безолов'янисті) бронзи. В спеціальних бронзах олово замінено свинцем, алюмінієм, залізом, манганом, кадмієм, берилієм. Залежно від хімічного складу такі бронзи називаються свинцевистими, алюмінієвими, манганистими, берилієвими тощо. Як і латуні, бронзи поділяють на ливарні та деформівні.

Бронзи мають високу стійкість до корозії, гарні ливарні якості; легко піддаються механічній обробці. Бронзи можуть містити домішки, які значно поліпшують їхні властивості.

Олов'яниста бронза містить 6-12% олова, з вмістом олова понад 22% бронза стає крихкою. Олово надає бронзі високої рідкотекучості, підвищеної стійкості проти корозії та гарних антифрикційних властивостей.

Цинк покращує рідкотекучість бронзи, збільшує її міцність і знижує вартість за рахунок заміни частини дефіцитного олова.

Свинець поліпшує антифрикційні властивості та оброблюваність бронзи, підвищує її рідкотекучість.

Алюмінієва бронза містить 5-10% алюмінію. Вона має вищі, ніж олов'яниста бронза, механічні властивості, більшу міцність на розрив і пластичність, а також стійкість до корозії.

Бронзи маркують літерами Бр (бронза), за якими стоять початкові літери назв їхніх складників, після них - числа, які вказують на процентний вміст цих складників. Наприклад, БрОЦС5-5-5 містить 5% олова, 5% цинку, 5% свинцю та 85% міді, бронза марки БрА5 містить 5% алюмінію та близько 95% міді.

Бронзи широко застосовують для виготовлення деталей трубопровідної арматури (вентилів, кранів), змішувачів холодної та гарячої води, туалетних кранів тощо.

Приклад маркування бронзи

 

 

Алюміній - легкий, пластичний метал сріблясто-білого кольору, проводить тепло й електричний струм, легко піддається обробці. За сировинними запасами алюміній найпоширеніший у природі елемент, що міститься в багатьох мінералах. Найбільш поширені з них боксити і глиноземи. Ця обставина і можливість одержання на основі алюмінію необхідних техніці сплавів - одна з умов великого майбутнього алюмінію.

Залежно від хімічного складу алюміній поділяється на алюміній особливої чистоти А999, який містить 99,999% алюмінію, високої чистоти А995-А99, А97, А95, який містить алюмінію відповідно від 99,995 до 99,95% і технічної чистоти А85, А8, А7, А7Е, А6, А5, А5Е та АО, який містить алюмінію відповідно від 99,85% до 99%. Алюміній містить домішки: залізо, кремній, мідь, цинк, титан та ін.

В алюміній технічної чистоти, який постачається у вигляді злитків (чушок) для подальшої обробки тиском, входить титан у кількості до 0,1% для марок А85, А8, А7 і А5 і в кількості до 0,15% для марки АО.

Алюміній має добру пластичність, високу корозійну стійкість у прісній воді, за атмосферних і деяких інших умов. На повітрі поверхня алюмінію покривається тонкою плівкою оксиду алюмінію А1203, яка захищає від окислення нижчі шари металу.

Алюміній широко використовують для виготовлення електродротів, хімічної апаратури, речей широкого вжитку. З алюмінію шляхом прокатування отримують листи, труби, дротики та ін. З листового алюмінію виготовляють повітроводи для вентиляції. Застосування алюмінію особливо доцільне у вентиляційних установках, якими переміщуються гази, насичені окисами азоту.

Сплави алюмінію за призначенням бувають ливарні та оброблювані тиском. З першої групи сплавів найбільше в техніці застосовують силуміни, із сплавів другої групи — дюралюмінії.

Силумінами називаються сплави алюмінію з кремнієм (від 8 до 13%) та невеликою кількістю добавок міді, марганцю і магнію. Порівняно з алюмінієм силуміни відрізняються механічними властивостями, гарною оброблюваністю, високою рідкотекучістю і незначною усадкою при застиганні. Їх маркують літерами АЛ (алюміній ливарний) і цифрою, яка показує умовний номер сплаву (АЛ2, АЛ4 тощо).

Силуміни застосовують для відливання деталей автомобільних і тракторних двигунів, корпусів різних приладів, електроосвітлювальної арматури.

До сплавів, які зміцнюються термообробкою, належать дюралюмінії Д1, Д16, Д18, Д19. Вони містять близько 4% міді, по 1 % магнію і марганцю, а також постійні домішки кремнію і заліза. Термічна обробка дюралюмініїв полягає у гартуванні і природному або штучному старінні. Для гартування сплави нагрівають до 500°С і охолоджують у воді. Природне старіння здійснюють при кімнатній температурі протягом 5-7 діб, штучне старіння - при 150°С - 180°С протягом 2 - 4 год. Відпалюють дюралюмінії при 340°С - 370°С. Сплави типу дюралюмініїв мають невисоку корозієстійкість, тому для захисту листів від корозії' застосовують плакування. Воно полягає в тому, що на обидва боки листа наносять тонкий захисний шар чистого алюмінію. Крім листів, дюралюмінії випускають . у вигляді прутів, труб, катаних і пресованих профілів.

Магній - найлегший з технічних металів сріблясто-білого кольору. Магній розповсюджений у вигляді сплавів, які в 1,5 рази легші від алюмінієвих, добре обробляються різанням і порівняно міцні (ат = 270 МПа).

Сплави магнію добре обробляються різанням, вони легкі, стійкі до ударних навантажень, але погано протистоять корозії. Для захисту від корозії вироби з магнієвих сплавів фарбують або покривають спеціальними лаками. Магнієві сплави застосовують у літакобудуванні (виготовляють баки для бензину), а також для виробництва штампованих деталей і виливок.

Титан — метал густиною 4,5 г/см3, твердістю НВ 85 і пластичністю 6 =25%, має значну міцність—міцніший від заліза. Якщо залізо має от = 250..330 МПа, то титан от = 300...450 МПа. Особливість титану в тому, що він легкий, його міцність майже не змінюється при нагріванні до 400 °С, високостійкий в агресивних середовищах, тобто корозієстійкий у морській воді, багатьох кислотах і лугах. Ці властивості є наслідком утворення на поверхні титану стійкої оксидної плівки. Температура плавлення титану 1665 °С. Титан срібно-білого кольору з голубуватим відтінком. Титан можна зварювати в атмосфері захисних газів.

Свинець - м'який, в'язкий метал сіруватого кольору, має високу пластичність та хороші ливарні якості, добре протистоїть корозійній дії сірчаної та соляної кислот. Свинець - невід'ємний складник цілої низки сплавів (антифрикційних бронз, латуней, м'яких припоїв тощо). Залежно від хімічного складу виробляють свинець високої чистоти таких марок: С0000, С000, С00 і свинець С0, С1С, СІ, С2С, С2, СЗ, СЗС.

Свинець застосовують в електротехніці - у виготовленні кислотних акумуляторів, оболонок кабелів. У санітарній техніці його використовують для зачеканення розтрубів чавунних труб (наприклад, коли трубопровід прокладають у ґрунті, насиченому агресивними речовинами тощо). На підприємствах хімічної промисловості застосовують труби із свинцю для переміщення агресивної рідини.

Олово - м'який, в'язкий метал сріблясто-білого кольору.

Застосовують для лудіння харчового посуду. Воно входить до складу різних технічних сплавів (бронз, м'яких припоїв та ін.). Оловом покривають листи тонколистової сталі для захисту від корозії, отримуючи так звану білу жерсть, з якої потім виготовляють тару для мастил.

Цинк - крихкий метал сірого кольору. При витримуванні на повітрі створює тонку, але щільну плівку окису, яка запобігає подальшому окисленню металу. Сплави на основі цинку (наприклад, сплав цинку з міддю до 5%) мають низьку температуру плавлення і високу рідкотекучість. З них виготовляють шляхом виливання під тиском деталі карбюраторів автомобілів, деталі різних приладів тощо.

Хром - тугоплавкий, твердий метал білого кольору, має дуже високу температуру плавлення - 1 890° С. Металевий хром використовують для нанесення покриттів (хромування), які мають захисні та декоративні властивості. У поєднанні із залізом (феросплави) хром є дуже важливим легованим елементом.

Нікель - тугоплавкий, ковкий метал сірувато-білого кольору з магнітними властивостями. Нікель використовують як легуючу добавку в сталях. Також нікель застосовують для декоративних та захисних покриттів металів. Сплав нікелю з марганцем (НМЧ2,5, НМц5) використовують для виготовлення свічок запалювання автомобільних, авіаційних та тракторних двигунів внутрішнього згоряння, сплав нікелю з хромом (НХ9,5) - для виготовлення термопар. А сплав нікелю з міддю називається мельхіор.