Каталог :: Химия

Реферат: Сплавы

                              Сплавы                              
                                Реферат по химии                                
                                на тему "Сплавы"                                
                               ученика 11"Б" СШ№1                               
                                 Каримова Володи                                 
                              Стрежевой-2000                              
Окружающие нас металлические предметы редко состоят из чистых металлов. Только
алюминиевые кастрюли или медная проволка имеют
чистоту около 99,9%. В бо
льшин­стве же других случаев люди имеют дело со сплавами. Сплавы - это системы,
состоящие из двух или нескольких металлов, а также из металлов и неметаллов,
обладающие свойствами, присущи металлическому состоянию.  Так, различные виды
железа и стали содержат наряду с металлическим
и добавками незначительные количества углерода,
которые оказывают решающее влияние на механическое и тер­мическое поведение
сплавов. Все сплавы имеют специльную 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 металов, 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 мельхиор содержит от 18 до 33% никеля (остальное медь). 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.. Латуни благодаря своим
качествам нашли широкое применение в ма­шиностроении, химической
промыш­ленности, в производстве бытовых товаров. Для придания латуням особых
свойств в них часто добав­ляют алюминий, никель, кремний, марганец и другие
металлы. Из латуней изготавливают тру­бы для радиаторов автомашин,
тру­бопроводы, патронные гильзы, па­мятные медали, а также части
технологических аппаратов для полу­чения различных веществ.
Для деталей машин используют сплавы меди с цинком , оловом, алюминием,
кремнием и др. (а не чистую медь) из-за их большей прочности: 30-40 кгс/мм^2
у сплавов и    25-29 кгс/мм^2 у технически чистой меди .
Медные сплавы (кроме бериллиевой бронзы и некоторых алюминиевых бронз) не
принимают термической обработки, и их механические свойства и износостойкость
определяются химическим составом и его влиянием на структуру. Модуль
упругости медных сплавов (900-12000 кгс/мм^2 ниже , чем у стали).
Основное преимущество медных сплавов - низкий коэффициент трения (что делает
особенно рациональным применением их в парах скольжения), сочетающийся для
многих сплавов с высокой пластичностью и хорошей стойкостью против коррозии в
ряде агрессивных сред и хорошей электропроводностью.
Марки обозначаются следующим образом.
Первые буквы в марке означают: Л - латунь и Бр. - бронза.
Буквы, следующие за буквой  Л в латуни или Бр. В бронзе, означают:
А - алюминий, Б - бериллий, Ж - железо, К - кремний, Мц - марганец,
Н - никель, О - олово, С - свинец, Ц - цинк, Ф. - фосфор.
Цифры, помещенные после буквы, указывают среднее процентное
содержание элементов. Порядок расположения цифр, принятый для латуней,
отличается от порядка, принятого для бронз.
В марках латуни первые две цифры (после буквы) указывают
содержание основного компонента - меди. Остальные цифры, отделяемые друг
от друга через тире, указывают среднее содержание легирующих элементов.
Эти цифры расположены в том же порядке, как и буквы, указывающие
присутствие в сплаве того или иного элемента. Таким образом содержание
цинка в наименовании марки латуни не указывается  и определяется по
разности. Например, Л86 означает латунь с 68% Cu  (в среднем) и не имеющую
других  легирующих элементов, кроме цинка; его содержание составляет (по
разности) 32%. ЛАЖ 60-1-1 означает латунь с 60% Cu , легированную алюминием
(А) в количестве 1% , с железом (Ж) в количестве 3% и марганцем (Мц) в
количестве 1%. Содержание цинка (в среднем) определяется вычетом из 100%
суммы процентов содержания меди, алюминия, железа и марганца.
В марках бронзы (как и в сталях) содержание основного компонента -
меди - не указывается, а определяется по разности. Цифры после букв,
отделяемые друг от друга через тире, указывают среднее содержание
легирующих элементов; цифры расположенные в том же порядке, как и
буквы, указывающие на легирование бронзы тем или иным компонентом.
Например, Бр.ОЦ10-2 означает бронзу с содержанием олова (О) ~ 4% и цинка (Ц)
~ 3%.Содержание меди определяется по разности (из 100%). Бр.АЖНЮ-4-4 означает
бронзу с 10% Al , 4% Fe и 4% Ni  (и 82% Cu). Бр. КМц3-1 означает бронзу с 3%
Si , и 1% Mn (и 96% Cu).
                       1. Медно-цинковые сплавы. Латуни .                       
По химическому составу различают латуни простые и сложные,
а по структуре - однофазные и двухфазные. Простые латуни легируются одним
компонентом: цинком. Однофазные простые латуни имеют высокую пластичность;
она наибольшая у латуней с 30-32% цинка (латуни Л70 , Л67). Латуни с более
низким содержанием цинка (томпаки и полутомпаки) уступают латуням Л68 и Л70 в
пластичности, но превосходят их в электро- и теплопроводности. Они
поставляются в прокате и поковках.
Двухфазные простые латуни имеют хорошие ковкость (но главным
образом при нагреве) и повышенные литейные свойства и используются  не
только в виде проката, но и в отливках. Пластичность их ниже чем у однофазных
латуней, а прочность и износостойкость выше за счет влияния
более твердых частиц второй фазы.
2. Оловянные бронзы .
Однофазные и двухфазные бронзы превосходят латуни в прочности и
сопротивлении коррозии (особенно в морской воде).
Однофазные бронзы в катаном состоянии, особенно после зачительной холодной
пластической деформации, имеют повышенные прочностные и упругие свойства .
Для двухфазных бронз характерна более высокая износостойкость.
Важное преимущество двухфазных оловянистых бронз - высокие литейные
свойства; они получают при литье наиболее низкий коэффициент усадки по
сравнению с другими металлами, в том числе чугунами. Оловянные бронзы
применяют для литых деталей сложной формы. Однако для арматуры котлов и
подобных деталей они используются лишь в случае небольших давлений пара.
Недостаток отливок из оловянных бронз - их значительная микропористость.
Поэтому для работы при повышенных давлениях пара они все больше заменяются
алюминиевыми бронзами.
Из-за высокой стоимости олова чаще используют бронзы, в которых
часть олова заменена цинком (или свинцом).
3. Алюминиевые бронзы (табл. 37).
Эти бронзы   все более широко заменяют латуни и оловян­ные бронзы.
У алюминиевых бронз литейные свойства (жидкотекучесть)
ниже, чем у оловянных; коэффициент усадки больше, но они не образуют
пористости, что обеспечивает получение более плотных отливок.Литейные
свойства улучшаются введением в указанные бронзы небольших количеств
фосфора.
Кроме того, алюминиевые двухфазные бронзы, имеют более высокие
прочностные свойства, чем латуни и оловянные бронзы.
Алюминиевые бронзы используют в судостроении, авиации, и т.д..В
виде лент, листов, проволоки их применяют для упругих элементов, в
частности для токоведущих пружин.
                         4. Кремнистые бронзы (табл. 38)                         
Применение кремнистых бронз ограниченное. Используются
однофазные бронзы как более пластичные. Они превосходят алюминиевые
бронзы и латуни в прочности и стойкости в щелочных (в том числе сточных)
средах. Эти бронзы применяют для арматуры и труб, работающих в указанных средах.
Кремнистые бронзы, дополнительно легированные марганцем, в результате сильной
холодной деформации приобретают повышенные прочность и упругость и в виде
ленты или проволоки используются для различных упругих элементов.
5. Бериллиевые бронзы.
Бериллиевые бронзы сочетают очень высокую прочность  и коррозионную стойкость
с повышенной электропроводностью.
Однако эти бронзы из-за высокой стоимости бериллия используют лишь для
особо ответственных в изделиях небольшого сечения в виде лент, проволоки
для пружин, мембран, сильфонов и контактах в электрических машинах,
аппаратах и приборах.
Бериллиевые бронзы после закалки и старения, т.к. растворимость бериллия  в
меди уменьшается с понижением температуры.
Выделение при старении частиц химического соединения CuBe повышает
прочность и уменьшает концентрацию бериллия в растворе меди.
По следующим рецептам можно получить легкоплавкие сплавы. Сплав Ньютона: 
31 массовая часть свинца, 19 частей олова и 50 частей висмута. Температура
плавления 95 °С. Сплав Вуда: 25 частей
свинца, 12,5 частей олова, 50 частей висмута и 12,5 частей кадмия. Температура
плавления 60 °С. Ложка из такого сплава расплавится, если ею помешать горячий
кофе. Раньше это демонстрировали в качестве шутли­вого опыта. Однако
перемешанный таким образом напиток ядовит из-за солей свинца и висмута!
     Использованная литература:
1.  Книга для чтения по неогранической химии. - А. Крицман
2.      Химия для любознательных - Эю Гроссе.