Металлы и их сплавы

Сплавы

Сплав

Макроскопически однородный металлический материал, состоящий из смеси двух или большего числа химических элементов с преобладанием металлических компонентов.

Сплавы являются одним из основных конструкционных материалов. Среди них наибольшее значение имеют сплавы на основе железа и алюминия. В технике применяется более 5 тыс. сплавов .

Виды сплавов

По способу изготовления сплавов различают литые и порошковые сплавы. Литые сплавы получают кристаллизацией расплава смешанных компонентов. Порошковые — прессованием смеси порошков с последующим спеканием при высокой температуре. Компонентами порошкового сплава могут быть не только порошки простых веществ, но и порошки химических соединений. Например, основными компонентами твёрдых сплавов являются карбиды вольфрама или титана.

В сплаве могут присутствовать: твердые растворы внедрения, твердые растворы замещения, химических соединений (в том числе карбиды, нитриды, интерметаллиды) и кристаллиты простых веществ.

Сплавы различают по назначению

Для измерительной и электронагревательной аппаратуры

Для изготовления режущих элементов

Конструкционные со специальными свойствами

Конструкционные

Для заливки подшипников

Манганин

Победит

Баббит

Бронза

Сталь

Нихром

Чугун

Латунь

Дюралюминий

Чугун

Сплав железа с углеродом (и другими элементами). Содержание углерода в чугуне не менее 2,14% Углерод придаёт сплавам железа твёрдость, снижая пластичность и вязкость. Углерод в чугуне может содержаться в виде цементита и графита . В зависимости от формы графита и количества цементита, выделяют белый, серый, ковкий и высокопрочные чугуны . Чугуны содержат постоянные примеси ( Si, Mn, S, P ), а в некоторых случаях также легирующие элементы ( Cr, Ni, V, Al и др.). Как правило, чугун хрупок.

Разливка чугуна

Порошок чугуна

Чугунная плитка

Сталь

Сплав железа с углеродом и/или с другими элементами. Сталь содержит не более 2,14% углерода.

Стали делятся на конструкционные и инструментальные . Разновидностью инструментальной является быстрорежущая сталь.

Стали, в зависимости от способа их получения, содержат разное количество неметаллических включений. Содержание примесей лежит в основе классификации сталей по качеству: обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особо высококачественные .

Получение стали

Мартеновский способ заключается в том, что выжигание избытка углерода в чугуне происходит не только за счет кислорода воздуха, но и кислорода оксидов железа, которые добавляются в виде железной руды и ржавого железного лома.

4Fe 2 O 3 + 6Si = 8Fe + 6SiO 2

2Fe 2 O 3 + 6Mn = 4Fe + 6MnO

Fe 2 O 3 + 3C = 2Fe + 3CO ↑

5Fe 2 O 3 + 2P = 10FeO + P 2 O 5

FeO + С = Fe + CO ↑

Стальные трубы

Бронза - сплав меди, обычно с оловом как основным легирующим элементом, но применяются и сплавы с алюминием, кремнием, бериллием, свинцом и другими элементами, за исключением цинка и никеля.

Латунь — это двойной или многокомпонентный сплав на основе меди, где основным легирующим элементом является цинк, иногда с добавлением олова, никеля, свинца, марганца, железа и других элементов.

Бронза и Латунь

Бронза и Латунь

Бронзовые часы

Латунные часы

Манганин

Термостабильный сплав на основе меди (около 85 %) с добавкой марганца (11,5—13,5 %) и никеля (2,5—3,5 %). Характеризуется чрезвычайно малым изменением электрического сопротивления в области комнатных температур.

Манганин

Победит

Металлокерамический твердый сплав. твёрдый сплав карбида вольфрама WC и кобальта в соотношении 90% и 10% масс, соответственно. По твёрдости близок к алмазу (8090 по шкале Роквелла), применяется при бурении горных пород.