Сплави

При плавленні метали зазвичай змішуються, утворюючи сплави. Ще в давні часи люди помітили, що в більшості випадків сплави мають іншими, нерідко більш корисними для людини властивостями, ніж складові їх чисті метали. Як ви вже знаєте, у бронзи, наприклад, міцність вище, ніж у складових її міді та олова. Сталь і чавун міцніше технічно чистого заліза. Тому в чистому вигляді метали використовують рідко. Значно частіше застосовують їх сплави. Відомо не набагато більше 80 металів, але з них отримано десятки тисяч різних сплавів.

Крім більшої міцності багато сплавів володіють більшою корозійною стійкістю і твердістю, кращими ливарними властивостями, ніж чисті метали. Так, чиста мідь дуже погано піддається литтю, з неї важко отримати виливки, і в той же час олов’яна бронза – сплав міді та олова – має прекрасні ливарні властивості: з неї відливають художні вироби, що вимагають тонкої опрацювання деталей. Чавун – сплав заліза з вуглецем – також чудовий ливарний матеріал. Чистий алюміній – дуже м’який метал, порівняно неміцний на розрив. Але сплав, що складається з алюмінію, магнію, марганцю, міді та нікелю, званий дюралюмінію, в чотири рази міцніше алюмінію на розрив.

Крім більш високих механічних якостей сплавам притаманні властивості, яких немає у чистих металів. Прикладами можуть служити одержувана на основі заліза нержавіюча сталь – матеріал з високою корозійною стійкістю навіть в агресивних середовищах і з високою жароміцних, магнітні матеріали, сплави з високим електричним опором, з малим коефіцієнтом термічного розширення.

Компонентами сплавів можуть бути і неметали, і з’єднання.

Станом компонентів сплави можуть бути однорідними, коли при сплаву утворюється як би розчин одного металу в іншому, наприклад сплави міді та олова, золота і срібла, і неоднорідними, наприклад чавун, що є механічною суміш заліза і вуглецю.

Сплави класифікують по-різному, залежно від того, яка буде ознака узятий за основу. Найчастіше сплави підрозділяють по складу. Наприклад, виділяють мідні, алюмінієві, нікелеві, титанові та інші сплави.

Є групи сплавів, що носять загальні назви: бронзи, латуні та ін. Іноді в назві сплаву відзначають особливо цінні компоненти: берилієві бронзи, вольфрамова сталь та ін.

У металургії залізо і всі його сплави виділяють в одну групу під назвою чорні метали; Решта метали і їхні сплави мають технічна назва кольорові метали.

Переважна більшість залізних (або чорних) сплавів містить вуглець. Їх поділяють на чавуни і сталі.

Чавун – сплав на основі заліза, що містить від 2 до 4,5% вуглецю, а також марганець, кремній, фосфор і сірку. Чавун значно твердіше заліза, зазвичай він дуже крихкий, що не кується, а при ударі розбивається. Цей сплав застосовують для виготовлення різних масивних деталей методом лиття, так званий ливарний чавун, і для переробки в сталь – переробний чавун.

Залежно від стану вуглецю в сплаві розрізняють сірий і білий чавун (табл. 4).

Сталь – сплав на основі заліза, що містить менше 2% вуглецю. За хімічним складом стали поділяють на два основних види: вуглецева і легована.

Вуглецева сталь являє собою сплав заліза головним чином з вуглецем, але, на відміну від чавуну, вміст у ній вуглецю, а також марганцю, кремнію, фосфору і сірки набагато менше. Залежно від кількості вуглецю стали підрозділяють на м’які (вміст вуглецю не перевищує 0,3%), середньої твердості (вуглецю дещо більше, ніж у м’яких) і тверді (вуглецю може бути до 2%). З стали м’якої та середньої твердості роблять деталі машин, труби, болти, цвяхи, скріпки і т. Д., А з твердої – різні інструменти і посуд.

Легована сталь – це теж сплав заліза з вуглецем, тільки в нього введені спеціальні, легуючі добавки: хром, нікель, вольфрам, молібден, ванадій та ін.

Легуючі добавки надають сплаву особливі якості. Так, хромонікелеві стали дуже пластичні, міцні, жаростійкі, кислототривкі, стійкі проти корозії (іржавіння). Їх застосовують у будівництві (наприклад, облицювання колон станції «Маяковська» московського метро виконана з хромонікелевої сталі (рис. 32)), а також для виготовлення нержавіючих предметів домашнього побуту (ножів, виделок, ложок), всіляких медичних та інших інструментів. Хромомолібденові і хромованадіевой стали дуже тверді, міцні і жаростійкі. Їх використовують для виготовлення трубопроводів, компресорів, двигунів і багатьох інших деталей машин сучасної техніки. Хромовольфрамовие стали зберігають велику твердість при дуже високих температурах. Вони служать конструкційним матеріалом для швидкорізальних інструментів.

Стали – це основа сучасного машинобудування, оборонної промисловості, ракетобудування та інших галузей промисловості.

У розвитку сучасної металургії стали велике значення мали роботи Д. К. Чернова та П. П. Аносова.

З кольорових сплавів відзначимо бронзу, латунь, мельхіор, дюралюміній.

Бронза – сплав на основі міді з додаванням (до 20%) олова. Бронза добре відливається, тому її використовують в машинобудуванні для виготовлення підшипників, поршневих кілець, клапанів, арматури і т. Д. Використовують бронзу також і для художнього лиття (рис. 33).

Латунь – мідний сплав, що містить від 10 до 50% цинку. Застосовують у моторобудуванні, для виготовлення меблевої фурнітури.

Посилання на основну публікацію