Вівторок, 22.8.2017
Вітаю Вас Гість • Реєстрація • Вхід
Метали та сплави

 

У промисловості метали застосовуються в основному у вигляді сплавів: чорних (чавун, сталь) і кольорових (бронза, латунь, дюралюміній і ін)


Сталь і чавун - це сплави заліза з вуглецем. Але в сталі зміст вуглецю трохи менше, ніж у чавуні.

У чавуні міститься від 2 до 4% вуглецю. До складу чавуну входять також кремній, марганець, фосфор і сірка. Чавун - тендітний твердий сплав. Тому його використовують у тих виробах, які не будуть піддаватися ударам. Наприклад, з чавуну відливають радіатори опалення, станини верстатів і інші вироби.


  • Сталь, як і чавун, має домішки кремнію, фосфору, сірки та інших елементів, але в меншій кількості.
  • Сталь не тільки міцний, але і пластичний метал. Завдяки цьому вона добре піддається механічній обробці. Сталь буває м'якої і твердої.

          

  • Більш тверда сталь використовується для виготовлення дроту, цвяхів, шурупів, заклепок і інших виробів.
  • З дуже твердої сталі роблять металеві конструкції (конструкційна сталь) і ріжучі інструменти (інструментальна сталь). Інструментальна сталь має більшу, ніж конструкційна, твердість і міцність.

  • Додавання в сталь таких елементів, як хром, нікель, вольфрам, ванадій, дозволяє отримати сплави з особливими фізичними властивостями - кислотостійкі, нержавіючі, жароміцні і т. д.



Чавун виплавляють із залізної руди в доменних печах. Руду разом з коксом (спеціально обробленим вугіллям, що дає при горінні високу температуру) завантажують у доменну піч зверху. Знизу в домну весь час вдувають чисте гаряче повітря, щоб кокс краще горів. Усередині печі утворюється висока температура, руда плавиться, і отриманий чавун стікає на дно печі. Розплавлений метал випливає з отвору домни в ковші. З суміші чавуну зі сталевим ломом в мартенівських печах, конверторах і електропечах отримують сталь.


З кольорових сплавів найбільш широко застосовуються бронза, латунь і дюралюміній.



Бронза - жовто-червоний сплав на основі міді з додаванням олова, алюмінію та інших елементів. Відрізняється високою міцністю, стійкістю проти корозії. З бронзи відливають художні вироби, роблять сантехнічну арматуру, трубопроводи, деталі, що працюють в умовах тертя і підвищеної вологості.


Латунь - сплав міді з цинком, жовтого кольору. Має високу твердість, пластичність, корозійну стійкість. Випускається у вигляді листів, дроту, шестигранного прокату і застосовується найчастіше для виготовлення деталей, що працюють в умовах підвищеної вологості.


Дюралюміній - сплав алюмінію з міддю, цинком, магнієм і іншими металами, сріблястого кольору. Володіє високими антикорозійними властивостями, добре обробляється. Дюралюміній широко застосовують в авіабудуванні, машинобудуванні та будівництві, де потрібні легкі і міцні конструкції.



Основні властивості металів


Ви знаєте, що метали мають різні властивості. Одні з них м'які, в'язкі, інші тверді, пружні або крихкі. Знати властивості металів необхідно для того, щоб правильно визначити найбільш відповідний для того або іншого виробу матеріал.



Фізичні властивості.


До цих властивостей відносяться: колір, питома вага, теплопровідність, електропровідність, температура плавлення.


Колір металу або сплаву є однією з ознак, що дозволяють судити про його властивості.


  • Метали розрізняються за кольором. Наприклад, сталь - сіруватого кольору, цинк - синювато-білого, мідь - рожево-червоного.
  • При нагріванні за кольором поверхні металу можна приблизно визначити, до якої температури він нагрітий, що особливо важливо для зварювальників. Однак деякі метали (алюміній) при нагріві не міняють кольору.
  • Поверхня окисленого металу має інший колір, чому не окисленого.


Питома вага - вага одного кубічного сантиметра речовини, виражений в грамах. Наприклад, вуглецева сталь має питому вагу, рівний 7,8 г/см3. В авто-і авіабудуванні вага деталей є однією з найважливіших характеристик, оскільки конструкції повинні бути не тільки міцними, а й легкими. Чим більше питома вага металу, тим важчим (при рівному обсязі) виходить виріб.


Теплопровідність - здатність металу проводити тепло - вимірюється кількістю тепла, яке проходить по металевому стрижню перетином у 1 см2 за 1 хв. Чим більше теплопровідність, тим важче нагріти кромки зварюваної деталі до потрібної температури.


Температура плавлення - температура, при якій метал переходить з твердого стану в рідкий. У сталі, наприклад, температура плавлення набагато більш висока, ніж у олова.


Чисті метали плавляться при одній постійній температурі, а сплави - в інтервалі температур.


Механічні властивості.


До механічних властивостей металів і сплавів відносяться міцність, твердість, пружність, пластичність, в'язкість.

Ці властивості зазвичай є вирішальними показниками, за якими судять про придатність металу до різних умов роботи.



Міцність - здатність металу чинити опір руйнуванню при дії на нього навантаження.


Твердість - здатність металу чинити опір впровадженню в його поверхню іншого більш твердого тіла. Якщо вдарити молотком по Кернеру, поставленому на сталеву пластинку, утворюється невелика лунка. Якщо те ж саме зробити з платівкою з міді, лунка буде більше. Це свідчить про те, що сталь твердіше міді.


Пружність - властивість металу відновлювати свою форму і розміри після припинення дії навантаження. Високою пружністю повинна володіти, наприклад, ресори і пружини, тому вони виготовляються зі спеціальних сплавів. Спробуйте одночасно розтягнути і відпустити пружини зі сталевої і мідного дроту. Ви побачите, що перша знову стиснеться, а друга залишиться в тому ж положенні. Значить, сталь більш пружний матеріал, ніж мідь.


Пластичність - здатність металу змінювати форму і розміри під дією зовнішнього навантаження і зберігати нову форму і розміри після припинення дії сил. Пластичність - властивість, протилежне пружності. Чим більше пластичність, тим легше метал кується, штампується, прокочується.


В'язкість - здатність металу чинити опір швидко зростаючим (ударним) навантаженням. Наприклад, якщо наносити удари по чавунній плиті, вона зруйнується. Чавун - крихкий метал. В'язкість - властивість, протилежне крихкості. В'язкі метали застосовуються в тих випадках, коли деталі при роботі піддаються ударному навантаженню (деталі вагонів, автомобілів і т. п.).