Реферат: Сплавы

Реферат по химии

на тему «Сплавы»

ученика 11«Б» СШ№1

Каримова Володи

Стрежевой-2000

Окружающиенас металлические предметы редко состоят из чистых металлов. Только алюминиевые кастрюли или медная проволка имеют чистоту около99,9%. В большин­ствеже других случаев люди имеют дело со сплавами. Сплавы — это системы, состоящиеиз двух или нескольких металлов, а также из металлов и неметаллов, обладающиесвойствами, присущи металлическому состоянию.  Так, различные виды железа истали содержат наряду с металлическими добавками незначительныеколичества углерода, которые оказывают решающее влияние на механическое и тер­мическоеповедение сплавов. Все сплавы имеют специльную маркировку, т.к. сплавы с однимназванием (например, латунь) могут иметь разные массовые доли других металлов.

Дляизготовления сплавов применяют различные металлы. Самое большое значение средивсех сплавов имеют стали раз­личных составов. Простые конструкционные сталисостоятиз железа относительно высокой чистоты снебольшими (0,07—0,5%) добавками углерода. Так, чугун, получаемый в доменнойпечи, 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 имолибден.

Никельнаряду с хромом является важнейшим компонентоммногих сплавов. Он придает сталям высокую химическую стойкость и механическуюпрочность. Так, известная нержа­веющая сталь содержит в среднем 18% хрома и 8% никеля. Для производства химическойаппаратуры, сопел самолетов, космических ракет и спутников требуются сплавы,которые устойчивы при тем­пературах выше 1000 °С, то есть не разрушаютсякислородом и горючими газами и обладают при этом прочностью лучших сталей. Этимусловиям удовлетворяют сплавы с высоким содержанием никеля. Большую группусоставляют медно-никелевые сплавы.

Сплав мельхиорсодержит 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, до20% цинка. Этот сплав используют для изготовления худо­жественных изделий,медицинского инструмента. Медно-никелевые спла­вы константан (40%никеля) и ман­ганин (сплав меди, никеля и мар­ганца) обладают оченьвысоким электрическим сопротивлением. Их используют в производстве элект­роизмерительныхприборов. Харак­терная особенность всех медно-ни­келевых сплавов — их высокаястой­кость к процессам коррозии — они почти не подвергаются разрушению даже вморской воде… Латуни благодаря своим качествам нашли широкое применение в ма­шиностроении,химической промыш­ленности, в производстве бытовых товаров. Для приданиялатуням особых свойств в них часто добав­ляют алюминий, никель, кремний,марганец и другие металлы. Из латуней изготавливают тру­бы для радиаторовавтомашин, тру­бопроводы, патронные гильзы, па­мятные медали, а также частитехнологических аппаратов для полу­чения различных веществ.

Для деталеймашин используют сплавы меди с цинком, оловом, алюминием, кремнием и др. (а нечистую медь) из-за их большей прочности: 30-40 кгс/мм^2 у сплавов и    25-29кгс/мм^2 у технически чистой меди .

Медные сплавы(кроме бериллиевой бронзы и некоторых алюминиевых бронз) не принимаюттермической обработки, и их механические свойства и износостойкостьопределяются химическим составом и его влиянием на структуру. Модуль упругостимедных сплавов (900-12000 кгс/мм^2 ниже, чем у стали).

Основноепреимущество медных сплавов — низкий коэффициент трения (что делает особеннорациональным применением их в парах скольжения), сочетающийся для многихсплавов с высокой пластичностью и хорошей стойкостью против коррозии в рядеагрессивных сред и хорошей электропроводностью.

Маркиобозначаются следующим образом.

Первые буквы вмарке означают: Л — латунь и Бр. — бронза.

Буквы, следующиеза 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. Порядокрасположения цифр, принятый для латуней,

отличается от порядка, принятого длябронз.

        В марках латуни первые две цифры(после буквы) указывают

содержание основного компонента — меди.Остальные цифры, отделяемые друг

от друга через тире, указывают среднеесодержание легирующих элементов.

Эти цифры расположены в том же порядке,как и буквы, указывающие

присутствие в сплаве того или иногоэлемента. Таким образом содержание

цинка в наименовании марки латуни неуказывается  и определяется по

разности. Например, Л86 означает латуньс 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 количестве3% и марганцем (Мц) в количестве 1%. Содержание цинка (в среднем) определяетсявычетом 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 поразности. Цифры после букв,

отделяемые друг от друга через тире,указывают среднее содержание

легирующих элементов; цифрырасположенные в том же порядке, как и

буквы, указывающие на легирование бронзытем или иным компонентом.

Например, Бр.ОЦ10-2 означает бронзу ссодержанием олова (О) ~ 4% и цинка (Ц) ~ 3%.Содержание меди определяется поразности (из 100%). Бр.АЖНЮ-4-4 означает бронзу с 10% Al, 4% Fe и 4% Ni  (и82% Cu). Бр. КМц3-1 означает бронзу с 3% Si, и 1% Mn (и 96% Cu).

1.Медно-цинковые сплавы. Латуни .

        По химическому составу различаютлатуни простые и сложные,

а по структуре — однофазные идвухфазные. Простые латуни легируются одним компонентом: цинком. Однофазныепростые латуни имеют высокую пластичность; она наибольшая у латуней с 30-32%цинка (латуни Л70, Л67). Латуни с более низким содержанием цинка (томпаки иполутомпаки) уступают латуням Л68 и Л70 в пластичности, но превосходят их вэлектро- и теплопроводности. Они поставляются в прокате и поковках.

 Двухфазныепростые латуни имеют хорошие ковкость (но главным

образом при нагреве) и повышенныелитейные свойства и используются  не

только в виде проката, но и в отливках.Пластичность их ниже чем у однофазных  латуней, а прочность и износостойкостьвыше за счет влияния

более твердых частиц второй фазы.

2.Оловянные бронзы .

Однофазные идвухфазные бронзы превосходят латуни в прочности и

сопротивлении коррозии (особенно вморской воде).

 Однофазныебронзы в катаном состоянии, особенно после зачительной холодной пластическойдеформации, имеют повышенные прочностные и упругие свойства .

 Для двухфазныхбронз характерна более высокая износостойкость.

Важное преимущество двухфазныхоловянистых бронз — высокие литейные

свойства; они получают при литьенаиболее низкий коэффициент усадки по

сравнению с другими металлами, в томчисле чугунами. Оловянные бронзы

применяют для литых деталей сложнойформы. Однако для арматуры котлов и подобных деталей они используются лишь вслучае небольших давлений пара. Недостаток отливок из оловянных бронз — ихзначительная микропористость. Поэтому для работы при повышенных давлениях параони все больше заменяются алюминиевыми бронзами.

 Из-за высокойстоимости олова чаще используют бронзы, в которых

часть олова заменена цинком (илисвинцом).

3.Алюминиевые бронзы (табл. 37).

Эти бронзы   всеболее широко заменяют латуни и оловян­ные бронзы.

У алюминиевых бронз литейные свойства(жидкотекучесть)

ниже, чем у оловянных; коэффициентусадки больше, но они не образуют

пористости, что обеспечивает получениеболее плотных отливок.Литейные

свойства улучшаются введением вуказанные бронзы небольших количеств

фосфора.

Кроме того,алюминиевые двухфазные бронзы, имеют более высокие

прочностные свойства, чем латуни иоловянные бронзы.

Алюминиевыебронзы используют в судостроении, авиации, и т.д… В

виде лент, листов, проволоки ихприменяют для упругих элементов, в

частности для токоведущих пружин.

4. Кремнистыебронзы (табл. 38)

Применениекремнистых бронз ограниченное. Используются

однофазные бронзы как более пластичные.Они превосходят алюминиевые

бронзы и латуни в прочности и стойкостив щелочных (в том числе сточных)

средах. Эти бронзы применяют дляарматуры и труб, работающих в указанных средах.

Кремнистыебронзы, дополнительно легированные марганцем, в результате сильной холоднойдеформации приобретают повышенные прочность и упругость и в виде ленты илипроволоки используются для различных упругих элементов.

                                 5.Бериллиевые бронзы.

Бериллиевыебронзы сочетают очень высокую прочность  и коррозионную стойкость с повышеннойэлектропроводностью.

Однако эти бронзы из-за высокойстоимости бериллия используют лишь для

особо ответственных в изделияхнебольшого сечения в виде лент, проволоки

для пружин, мембран, сильфонов иконтактах в электрических машинах,

аппаратах и приборах.

Бериллиевыебронзы после закалки и старения, т.к. растворимость бериллия  в медиуменьшается с понижением температуры.

Выделение при старении частицхимического соединения CuBe повышает

прочностьи уменьшает концентрацию бериллия в растворе меди.

По следующимрецептам можно получить легкоплавкие сплавы. Сплав Ньютона: 31 массоваячасть свинца, 19 частей олова и 50 частей висмута. Температура плавления 95 °С.Сплав Вуда: 25 частей свинца, 12,5 частейолова, 50 частей висмута и 12,5 частей кадмия. Температура плавления 60 °С. Ложкаиз такого сплава расплавится, если ею помешать горячий кофе. Раньше этодемонстрировали в качестве шутли­вого опыта. Однако перемешанный таким образомнапиток ядовит из-за солей свинца и висмута!

Использованная литература:

1.  Книга длячтения по неогранической химии. — А. Крицман

2.   Химия для любознательных — Эю Гроссе.