Сплавы металлов. Основные сплавы металлов. Свойства металлов и сплавов

• Доклады и сообщения
• География
• Сплавы металлов

Давным-давно люди приметили, говоря о биологии, например, что если совместить два организма, то третий превзойдёт своих родителей. Оказывается, тот же принцип работает и в химии, поэтому историю появления сплавов можно считать незамысловатой. Кто-то просто заметили, что при плавлении металлы смешиваются и получается что-то новое и более прочное.
По современному определению сплавы — это химическое соединение, в которое должен входить хотя бы один металл, при этом остальные компоненты металлами могут не являться.

Например, бронза, являющаяся сплавом медь+олово, более прочная, поэтому чаще всего люди и используют сплавы. Тем более существует бесчисленное множество различных вариаций сплавов, хотя на данный момент известно всего восемьдесят с лишним видов металлов.

Также сплавы отличаются высокой стойкостью и твёрдостью помимо того, что они обладают превосходными литейными свойствами. Например, оловянная бронза (медь+олово) лучше поддаётся литью, чем просто медь, поэтому она часто используется в изваянии произведений искусства. К подобным литейным сплавам также относятся чугун (железо+углерод), дюралюминий (алюминий+медь+магний+марганец) и т.д.

Рассмотрим классификацию сплавов:

• Состав. Сплавы подразделяются по преобладающим компонентам, например: титановые, медные, никелевые и т.д.
• Ценность. Названия сплавов относятся к ценности компонентов, например: латунь, вольфрамовая сталь и т.д.
• Черные металлы. Название чаще всего используется в металлургическом производстве. В эту группу входят абсолютно все сплавы, в составе которых есть железо.
• Цветные металлы. Опять-таки название используется в металлургии и относится к остальным металлам, помимо железа.

Соответственно, вышеперечисленные группы делятся на подгруппы с более узким выбором общих компонентов или свойств, например.

Вариант №2

Сплавы

1) Причины использования 2) Классификации 3) Компоненты и лигатуры 4) Применение

Человек революционный шаг сделал, когда понял, что смесь меди и олова гораздо твёрже, чем любой из этих металлов в чистом виде. Считается, что это произошло не менее восьми тысяч лет назад.

В современном мире используются десятки тысяч сплавов, и продолжается разработка новых. Используют несколько критериев для классификации сплавов.

Прежде всего, выделяют две большие группы: чёрные металлы (т.е. сплавы на основе железа) и цветные металлы (на основе других элементов).

В зависимости от того, где будет использован данный металл, его относят к сплавам общего назначения или к специальным. Далее, различают двойные и сложные (тройные, четверные и т.д.) сплавы по числу элементов, входящих в его состав.

Выделяют легированные сплавы. В них вносят специальные примеси для получения нужных свойств. С точки зрения производственного процесса сплавы бывают литейные, порошковые (спекаемые) и деформируемые.

Степень связанности элементов в сплаве может быть разной, поэтому различают механическую смесь (каждый элемент образует отдельный кристалл), твёрдый раствор (разные элементы встраивается в общую кристаллическую решётку) и соединение (атомы образуют химическую связь).

Для придания железу большей твёрдости вносят углерод, но одновременно металл становится более хрупким. Сталь содержит 0.3-2.14% углерода. Малоуглеродистая сталь используется как конструкционный материал, более твёрдые сорта идут на изготовление инструментов. Легированная сталь применяется в машиностроении и изготовлении инструментов с большой скоростью резания. Легируют сталь введением хрома, марганца, титана, ванадия и др. Таким способом добиваются увеличения прочности без потери твёрдости.

Чугун содержит от 2 до 4% углерода. Из него литьём изготавливают изделия, обладающие хорошей стойкостью к истиранию, прочностью, жёсткостью.

Кадмий замедляет износ медных сплавов. В медных сплавах цинк увеличивает пластичность и устойчивость к коррозии. Титан намного увеличивает температурный предел эксплуатации. Никель и, в меньшей степени, хром увеличивают прочность феррита, не влияя на пластичность.

9 класс по химии

Откуда взялся Фунт Стерлингов

Стерлинг — название сплава из 92,5% (и выше) серебра и 7,5% других металлов, обычно меди (серебро 925-й пробы и выше). Чистое серебро 999-й пробы слишком мягкое и не подходит для создания больших предметов, поэтому его обычно сплавляют с медью, чтобы придать прочность и при этом сохранить пластичность и красоту благородного металла.

Название «стерлинг» появилось в XII в. Первоначально так называли древнюю английскую серебряную монету. 240 монет весили 1 фунт (453,6 г). Стоимость крупных покупок рассчитывали в фунтах стерлингов. С другой стороны, это был способ проверки полновесности монет: если вес 240 монет не был равен 1 фунту, монеты могли быть фальшивыми или слишком изношенными.

Поделиться ссылкой

Популярные темы сообщений

• Лошадь домашнее животное
  Лошадь — одна из красивейших и благороднейших животных. Она была приручена четыре тысячелетия назад. Вскоре он видоизменил ее обличье по своим планам. И вот перед нами предстали всевозможные породы – от миниатюрных пони
• Свойства льда
  Каждый человек, хотя бы раз в жизни видел лёд. Но не все знают , при какой температуре лёд начинает таять, где больше всего льда на планете и какие же свойства он имеет. Сегодня мы попытаемся узнать об этом холодном и скользком веществе чуть больше.
• Жесткость воды и ее устранение
  Под жёсткостью воды понимается присутствие в ней таких физико-химических свойств, которые связанны с определённой величиной содержащихся в воде солей щёлочноземельных металлов в растворённом состоянии, чаще всего магния или кальция.

Классификация

Металлурги классифицируют сплавы металлов по нескольким критериям:

1. метод изготовления:
   литые;
2. порошковые;
3. технология производства:
   литейные;
4. деформируемые;
5. порошковые;
6. однородность структуры:
   • гомогенные;

   гетерогенные;

Виды сплавов по их основе

7. вид металла – основы:
   черные (железо);
8. цветные (цветные металлы);
9. редких металлов (радиоактивные элементы);
10. количество компонентов:
    двойные;
11. тройные;
12. и так далее;
13. физико-химические свойства:
    тугоплавкие;
14. легкоплавкие;
15. высокопрочные;
16. жаропрочные;
17. твердые;
18. антифрикционные;
19. коррозионностойкие и др.;
20. предназначение:
    конструкционные;
21. инструментальные;
22. специальные.

Металлы и сплавы на их основе имеют различные физико-химические характеристики.

Металл, имеющий наибольшую массовую долю, называют основой.

Сплавы на основе алюминия

Как мы уже говорили, без них современную промышленность представить себе решительно невозможно. Судите сами: сплавы алюминия активно применяются в авиационной, космической, военной, научно-инженерной и прочих отраслях. Без алюминия невозможно представить себе производителей современной бытовой и мобильной техники, так как корпуса из этого металла все чаще используются современными флагманами этих отраслей.

О легких сплавах

Как мы уже говорили, свойства металлов и сплавов отличаются тем, что у вторых во многих случаях характеристики выше. Особенно это заметно в отношении современной промышленности. В последние годы ей требуется огромное количество легких сплавов, которые обладают повышенной механической прочностью, а также устойчивостью к воздействиям неблагоприятных факторов внешней среды и высокой температуре.

Чаще всего для их производства используется алюминий, бериллий, а также магний. Особенно востребованы соединения на основе алюминия и магния, так как сфера их возможного применения чрезвычайно широка.

Основные определения

Вообще сплавы металлов – это материалы, полученные методом выплавки, при производстве которых были использованы два или более металлических элемента (в химическом смысле), а также (опционально) специальные присадки. Одним из первых материалов такого рода была бронза. В ее состав входит 85% меди и 15% олова (80:20 в случае колокольной бронзы). В настоящее время существует несколько разновидностей этого соединения, в составе которых вообще нет олова. Но встречаются они не так уж и часто.
Нужно четко понимать, что сплавы металлов в большинстве случаев образуются вообще без участи человека. Дело в том, что получить абсолютно чистый с химической точки зрения материал можно только в лаборатории. В любом металле, который используется в бытовых условиях, наверняка есть следы другого элемента. Классический пример – золотые украшения. В каждом из них есть определенная доля меди. Впрочем, в классическом смысле под этим определением все равно понимают соединение двух и более металлов, которое было целенаправленно получено человеком.

Вся история человека является отличным примером того, как сплавы металлов оказались способны оказать огромное влияние на развитие всей нашей цивилизации. Не случайно есть даже длительный исторический период, который называется «Бронзовый век».

Стали

Все соединения железа, содержащие до 2% углерода, называются сталями. Если в составе имеется хром, ванадий или молибден, то их называют легированными. С этими материалами мы сталкиваемся постоянно, ежедневно и ежечасно. Количество сталей на сегодняшний день таково, что одно их перечисление могло бы занять не слишком тонкую книгу.
Мы уже говорили, что механические свойства металлов и сплавов сильно отличаются, но в случае этих материалов нередко противоположными качествами обладают даже различные виды сталей, отчего сферы их применения сильно расходятся.

Если в материале менее 0,25% углерода, то он используется в каких-то технических конструкциях. Если же в стали более 0,55% углерода, то она идеально подходит для производства различных высококачественных режущих инструментов, в том числе резцов для токарных станков, сверл и хирургических принадлежностей. Но если речь идет о приспособлениях, которые применяются для быстрой резки, то на их производство идет исключительно легированная сталь.

Примеры решения задач

Тогда масса сплавов будет:

Отношение массы олова в новом сплаве к массе нового сплава составляет:

Источник

Чугун

Если в сплаве железа содержится более 3-4% углерода, то он называется чугуном. Кроме того, его важным элементом является кремний. Из чугуна изготавливается масса деталей и готовых изделий. К примеру, блоки двигателей для автомобилей. В случае качественно сделанной отливки без полостей и каверн, изделие обладает впечатляющей механической прочностью. В этой связи стоит вспомнить хотя бы пушки 14-15 века, которые нередко выдерживали трех-четырехкратное увеличение порохового заряда.

Конечно же, применение металлов и сплавов никогда не ограничивалось исключительно военной отраслью, но зачастую получалось так, что именно эта отрасль промышленности постоянно находила новые методы обработки металла, двигая вперед всю цивилизацию.

Читать реферат по химии: «Сплавы металлов» Страница 1

(Назад)

Функция «чтения» служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!

Окружающие нас металлические предметы редко состоят из чистых металлов. Только алюминиевые кастрюли или медная проволка имеют чистоту около 99,9%. В большинстве же других случаев люди имеют дело со сплавами. Так, различные виды железа и стали, содержат наряду с металлическими добавками незначительные количества углерода, которые оказывают решающее влияние на механическое и термическое поведение сплавов. Все сплавы имеют специальную маркировку, т.к. сплавы с одним названием (например, латунь) могут иметь разные массовые доли других металлов.

Для изготовления сплавов применяют различные металлы. Самое большое значение среди всех сплавов имеют, стали различных составов. Простые конструкционные стали, состоят из железа относительно высокой чистоты с небольшими (0,07—0,5%) добавками углерода. Так, чугун, получаемый в доменной печи, содержит около 10% других металлов, из них примерно 3% составляет углерод, а остальные — кремний, марганец, сера и фосфор. А легированные стали, получают, добавляя к железу кремний, медь, марганец, никель, хром, вольфрам, ванадий и молибден.

Никель наряду с хромом является важнейшим компонентом многих сплавов. Он придает сталям высокую химическую стойкость и механическую прочность. Так, известная нержавеющая сталь содержит в среднем 18% хрома и 8% никеля. Для производства химической аппаратуры, сопел самолетов, космических ракет и спутников требуются сплавы, которые устойчивы при температурах выше 1000 °С, то есть не разрушаются кислородом и горючими газами и обладают при этом прочностью лучших сталей. Этим условиям удовлетворяют сплавы с высоким содержанием никеля. Большую группу составляют медно-никелевые сплавы.

Сплав меди, известный с древнейших времен, — бронза содержит 4-30% олова (обычно 8-10%). До наших дней сохранились изделия из бронзы мастеров Древнего Египта, Греции, Китая. Из бронзы отливали в средние века орудия и многие другие изделия. Знаменитые Царь-пушка и Царь-колокол в Московском Кремле также отлиты из сплава меди с оловом. В настоящее время в бронзах олово часто заменяют другими металлами, что приводит к изменению их свойств. Алюминиевые бронзы, которые содержат 5-10% алюминия, обладают повышенной прочностью. Из такой бронзы чеканят медные монеты. Очень прочные, твердые и упругие бериллиевые бронзы содержат примерно 2% бериллия. Пружины, изготовленные из бериллиевой бронзы, практически вечны. Широкое применение в народном хозяйстве нашли бронзы, изготовленные на основе других металлов: свинца, марганца, сурьмы, железа и кремния.

Сплав мельхиор содержит от 18 до 33% никеля (остальное медь). Температура плавления мельхиора составляет 1170 °С. Он имеет красивый внешний вид. Из мельхиора изготавливают посуду и украшения, чеканят монеты («серебро»). Похожий на мельхиор сплав — нейзильбер — содержит, кроме 15% никеля, до 20% цинка. Этот сплав используют для изготовления художественных изделий, медицинского инструмента. Медно-никелевые сплавы константан (40% никеля) и манганин (сплав меди, никеля и марганца) обладают очень высоким электрическим сопротивлением. Их используют в производстве электроизмерительных приборов. Характерная особенность всех медно-никелевых сплавов — их высокая стойкость к процессам коррозии — они почти не подвергаются разрушению даже в морской воде. Сплавы меди

Свойства сплавов

Свойства, которыми обладают металлические сплавы, подразделяются на:

1. Структурно — нечувствительные. Они обуславливаются свойствами компонентов, и их процентным содержанием. К ним относятся :
   плотность;
2. температура плавления;
3. тепловые и упругие характеристики;
4. коэффициент термического расширения;
5. структурно — чувствительные. Определяются свойствами элемента — основы.
7. Все сплавные материалы в той или иной мере проявляют характерные металлические свойства:
   блеск;
8. пластичность;
9. теплопроводность;
10. электропроводность.
11. Кроме того, свойства подразделяют на:
    • Химические, определяемые взаимоотношениями материала с химически активными веществами.

    Механические, определяемые взаимодействием с другими физическими телами.

Механические свойства

12. Основными характеристиками сплавных материалов, влияющими на их пригодность для применения в той или иной инженерной конструкции, являются:
    Прочность-характеристика силы противостояния механическим нагрузкам и разрушению.
13. Твердость-способность к сопротивлению внедрению в материал твердых тел.
14. Упругость-возможность восстановить исходную форму тела после деформации, вызванной внешней нагрузкой.
15. Пластичность — свойство, обратное упругости. Определяет способность материала к изменению формы тела без его разрушения под приложенной нагрузкой и сохранения этой новой формы.
16. Вязкость — способность сопротивляться быстро возрастающим (ударным) нагрузкам

Для количественного выражения этих свойств вводят специальные физические величины и константы, такие, как предел упругости, модуль Гука, коэффициент вязкости и другие.

Сплавы магния

Они имеют крайне невысокую массу, а также характеризуются весьма впечатляющей прочностью. Кроме того, именно эти материалы великолепно подходят для литейной промышленности, а заготовки прекрасно поддаются токарной и фрезеровочной обработке. А потому их активно используют в производстве ракет и авиационных турбин, корпусов приборов, дисков автомобильных колес, а также некоторых сортов броневой стали.

Некоторые разновидности этих сплавов отличаются великолепными показателями вязкостного демпфирования, а потому они идут на производство деталей и конструкций, которым приходится работать в условиях экстремально высокого уровня вибраций.