Перейти к содержанию

Цветные металлы; перечень и их полезные свойства

 

Содержание

Цветные металлы – перечень и их полезные свойства

Эта группа металлов немногочисленна, но ценима промышленностью, медициной, эстетами. Цветные металлы не утилизируют даже после многих лет использования. Переработка дает им вторую жизнь и бережет природу.

Цветные металлы

Что считать цветным металлом

Первый уровень деления металлов – на чёрные и цветные.

С чёрными проблем нет: это железо и его сплавы(чугун, сталь).

Цветные ранжируют по-разному. Иногда таковыми считаются все металлы, кроме железа и его сплавов (в список включаются благородные, редкоземельные, радиоактивные).

У промышленников своя классификация. Цветные металлы – это бесжелезистые элементы определенного цветового оттенка (отсюда название группы).

Подразделяются на два вида:

  • Тяжелые – цинк, медь, олово, свинец, никель.
  • Легкие – алюминий, магний, титан.

В ряде стран такие металлы именуются не цветными, а нежелезными.

Сокращенное наименование сегмента цветных металлов – цветмет, черных – чермет.

Чермет и цветмет: в чем разница?

Первый фактор, по которому цветные металлы отличаются от черных, – отсутствие магнетизма . У чермета его создает железо.

Цветные металлы и сплавы

Чтобы отличить черный металл от цветного, к образцу подносят магнит. Если притянется, – он из черного металла.

Другие характеристики цветмета:

  • Пластичнее, легче черных.
  • Благодаря отсутствию железа, цветмет устойчивее к коррозии.
  • Премиальные механические характеристики при низких температурах. Однако медь, алюминий, магний утрачивают их при нагревании, разрушаясь даже от слабого удара.
  • Взаимодействуют с газами (исключая инертные), растворяют их при нагреве.
  • Высокая тепловодность, теплоемкость. Это свойство цветмета учитывают сварщики. Для работы требуется термоимпульс, без которого изделие быстро остывает. Поэтому перед сваркой детали (особенно из алюминия, меди, магния) разогревают.
  • Прочнее, долговечнее. Неуязвимость к внешнему форс-мажору обеспечивает пленка-оксид на поверхности.

Однако агрессивные внешние факторы (особенно кислородно-влажная среда) влияют на структуру цветмета. Например, оцинкованные поверхности становятся белесоватыми.

У цветмета окисляется только поверхность, в отличие от черных металлов.

Добыча и обработка

Источник цветмета – рудное сырье. Способы добычи руды традиционны: из шахты либо карьера.

Сырьем занимается цветная металлургия. Это сегмент полного цикла.

Здесь выполняются следующие процессы:

  1. Обогащение (очистка руд цветных металлов от примесей).
  2. Плавка.
  3. Механическая обработка. Материал куют, прессуют, штампуют.

Различают металлургию легких и тяжелых металлов. В обоих видах это затратное, загрязняющее окружающую среду производство.

Второй способ получения сырья – переработка металлолома. Более рентабельный, экологически чистый метод.

По происхождению различают первичный (из руды) и вторичный (из лома) металл.

Классификация и сферы применения цветмета

По физическим свойствам цветмет подразделяется на тяжелые и легкие металлы. Сфера использования обоих видов обусловлена свойствами цветных металлов: износостойкостью, легкостью на фоне прочности, пластичностью, устойчивостью к коррозии.

Тяжелые цветные металлы

Данный вид цветмета включает пять названий.

Номер один в цветмете. Самый распространенный плюс повышенная пластичность, тепло- и электропроводность. Формирует сплавы почти со всеми металлами. Самые популярные – бронза (с оловом), латунь (с цинком), красное золото.

Самородная медь

Самородная медь

Золотистый с розоватостью цветмет – основа кабелей, проволоки, труб для термоагрегатов, боеприпасов, бытовых изделий, декора.

Свинец

Самый тяжелый из цветмета, плотный сизовато-серый.

Мягкий (1,5 из 10 по Моосу), режется вручную, царапается ногтем, легко прокатывается до фольги.

свинец

Тепло- и электропроводность ниже средних: у меди, например, на порядок больше. Плюс малая стойкость к вибрациям, беззащитность перед гниющей органической массой, растворами извести, бетона.

Идет на аккумуляторы, основу и покрытие проводов, кабелей, электроды, боеприпасы.

Свинец ставит щит радиации, но токсичен, отнесен к химически опасным веществам 1 класса.

Легкоплавкий цветмет со сменными свойствами: хрупок при обычной температуре, пластичен при нагреве. Равнодушен к ржавлению, разрушается кислотами либо щелочами.

Цинк

Используется машиностроителями, металлургами как покрытие железа для предотвращения коррозии.

Олово

Серебристо-белый умеренно блестящий тяжелый металл.

Востребован как компонент сплавов для подшипников, припоев.

Расплавленное олово

Расплавленное олово

Самый экологически чистый в «тяжелом» сегменте цветмета, поэтому используется не только промышленностью, но и в быту (например, как материал крышек для консервации).

Никель

Серебристо-белый с желтоватостью цветмет. Один из лучших катализаторов, обязательный компонент нержавеющих сталей, повышающий химическую стойкость.

Никель металл

Мелкий порошок никеля самовоспламеняется при комнатной температуре.

Востребован изготовителями щелочных аккумуляторов (в том числе для электромобилей) и емкостей для химически агрессивных веществ.

Легкие цветные металлы

Сегмент легких цветных металлов состоит из трех позиций.

Алюминий

Серебристый цветмет – суперпроводник электричества, пластичен. Механические параметры оставляют желать лучшего, поэтому добавляется к сплавам. Они прочны, легки, невосприимчивы к коррозии, большинству агрессивных сред, термовоздействию.

металл алюминий

Используется как материал корпуса изделий авиа-, морских судов, электропроводов.

Титан

Блестящий серебристый с голубоватым отливом материал. Легок, прочен, устойчив к коррозии, вязок. Пластичен, хрупким становится при -80°C или большом проценте примесей.

Стержень, состоящий из титановых кристаллов высокой чистоты

Стержень, состоящий из титановых кристаллов высокой чистоты

По прочности цветмет сопоставим со сталью, но вполовину легче. Вдвое прочнее алюминия, однако массивнее всего наполовину. За это ценится строителями ракет, самолетов, судов, нефтяниками.

Заготовка титанового шпангоута истребителя F-15 до и после прессования на штамповочном прессе компании Alcoa усилием 45 тыс. тонн, май 1985

Заготовка титанового шпангоута истребителя F-15 до и после прессования на штамповочном прессе компании Alcoa усилием 45 тыс. тонн, май 1985

Титан совместим с тканями организма человека, благодаря чему используется пищепромом и как материал экзоскелета, зубных протезов, пирсинга.

Магний

Легкое красивое блестящее вещество.

Благодаря малой плотности цветмет хорошо обрабатывается, устойчив к жару, большинству горючих веществ.

Металлический магний

Металлический магний

Однако требует осторожности. В нагретом воздухе сгорает с ярким свечением. Смесь порошка с марганцовкой, другими окислителями порождает взрыв.

Горящий магний затушить водой невозможно.

Вторичное использование цветмета

Использованный цветмет не утилизируют по многим причинам.

Переработка – дело выгодное

Первичное производство цветмета (из руд) – затратный, трудоемкий, экологически проблемный процесс. Поэтому закономерно стремление предприятий оптимизировать расходы. То есть перерабатывать цветной металлолом. Стоимость процесса впятеро дешевле переработки первичного сырья.

Вторичное использование лома цветмета выгодно: предприятие экономит деньги, попутно избегая штрафов за загрязнение окружающей среды.

Сдатчики цветмета тоже получают неплохие деньги. Поэтому на промышленных предприятиях отработана практика складирования такого металлолома для сдачи на пункт приема либо меткомбинат.

Какой лом берут на переработку

Металлолом подразделяют на два вида:

  1. Бытовой – корпус, детали отслужившей бытовой техники, гаджетов, кабели.
  2. Промышленный – не подлежащее ремонту оборудование, изношенные элементы конструкций, стружка, другие отходы, отбраковка производства.

Для переработки годится алюминиевый, медный, никелевый, свинцовый, цинковый, оловянный, титановый лом. Плюс сплавы (бронза, латунь), лом смешанного состава.

Этапы переработки

Поступивший цветмет проходит следующие стадии:

  1. Проверка на предмет радиации, взрывоопасности, наличия опасных химических компонентов.
  2. Сортировка по металлам.
  3. Измельчение.
  4. Прессовка.
  5. Упаковка.
  6. Отправка на металлургический комбинат.

Пункт приема металлического вторсырья (лома) есть в большинстве населенных пунктов. Диапазон принимаемых от организаций и граждан металлических отходов – от крупных конструкций до стружки и порошка любой массы.

Сплавы цветных металлов их состав и применение

Цветная металлургия занимается добычей руд цветных металлов, а также обогащением и выплавкой чистых металлов и их сплавов. Цветные металлы имеют множество ценных свойств: малую плотность (магний, алюминий), высокую теплопроводность (медь), устойчивость к коррозии (титан) и др. Условно они делятся на тяжелые, легкие, благородные и редкие.

Группы металлов

К тяжелым металлам относятся вещества, которые отличаются высокой плотностью. Это кобальт, хром, медь, свинец и др. Некоторые из них (свинец, цинк, медь) применяют в чистом меде, но обычно используют в качестве легирующих элементов.

Плотность легких металлов — менее 5 г/см3. В этой группе относятся алюминий, натрий, калий, литий и др. Их используют как раскислители при изготовлении чистых металлов и сплавов, а также применяют в пиротехнике, медицине, фототехнике и других областях.

Благородные металлы отличаются высокой устойчивостью к коррозии. В данную группу входят платина, золото, серебро, осмий, палладий, родий, иридий и рутений. Они применяются в медицине, электротехнике, приборостроении, ювелирном деле.

Редкие металлы объединены в отдельную группу, так как имеют особые свойства, не характерные для других металлов. Это уран, вольфрам, селен, молибден и др.

Также выделяется группа широко применяемых металлов. В нее входят титан, алюминий, медь, олово, магний и свинец.

Сплавы на основе цветных металлов бывают литейные и деформируемые.

Они различаются технологией создания заготовок: из литейных производят детали с помощью литья в металлические или песчаные формы, а из деформируемых делают листы, фасонные профили, проволоку и другие элементы.

В этом случае используются методы прессования, ковки и штамповки. Литейные сплавы относятся к металлургии тяжелых металлов, деформируемые — к металлургии легких металлов.

Алюминий и его сплавы

Сплавы цветных металлов их состав и применение

Алюминий — цветной металл, который имеет серебристо-белый оттенок и плавится при температуре 650°С. В периодической системе ему соответствует символ Al. Этот элемент занимает третье место по распространенности среди всех пород в земной коре (на первом месте — кислород, на втором — кремний). В атмосферных условиях на поверхности алюминия образуется оксидная пленка, препятствующая появлению коррозии.

Важные свойства алюминия:

  • Низкая плотность — всего 2,7г/см3 (например, у меди — 8,94г/см3).
  • Высокая электрическая проводимость (37*106 См/м) и теплопроводность (203,5 Вт/(м·К)).
  • Низкая прочность в чистом виде — 50 МПа.
  • Структура кристаллической решетки — кубическая гранецентрированая.

Металл легко обрабатывается давлением. Находит широкое применение в электропромышленности: из алюминия изготавливают проводники электрического тока. При производстве стали его используют для раскисления.

Из алюминия также делают посуду, однако она не подходит для приготовления солений и хранения кисломолочных продуктов — элемент неустойчив в щелочной и кислой среде. Некоторые стальные детали покрывают алюминием (процесс алитирования), чтобы повысить их жаростойкость.

Из-за невысокой прочности алюминий практически не применяется в чистом виде.

При маркировке алюминия используется буква А в сочетании с числом, которое указывает на содержание металла. Например, марка A99 содержит 99,95% алюминия, а марка А99 — 99,99%. Существует также марка особой чистоты — А999, в которой 99,999% алюминия.

Деформируемые сплавы алюминия

Сплавы цветных металлов их состав и применение

Деформируемые алюминиевые сплавы делятся на упрочняемые и неупрочняемые.

Упрочняемые деформируемые сплавы алюминия — это дуралюмины (система А-Сu-Mg) и высокопрочные сплавы (Аl-Сu-Mg-Zn). Высокие механические свойства и небольшой удельный вес позволяют широко применять эти сплавы в области машиностроения, особенно — в изготовлении деталей для самолетов.

Основными легирующими элементами для дуралюминов служат магний и медь. Эти сплавы маркируются буквой Д с числом. Из Д1 делают лопасти винтов, Д16 используется для лонжеронов, шпангоутов, обшивки самолетов, а Д 17 — для крепежных заклепок.

Высокопрочные сплавы, помимо алюминия, меди и магния, содержат цинк. Обозначаются буквой В и числом, применяются для изготовления деталей сложной конфигурации, лопастей вертолетов, высоконагруженных конструкций.

Неупрочняемые деформируемые алюминиевые сплавы — это сплавы алюминия с марганцем (маркировка — АМц1) и с магнием (AМг2 и АМг3).

Они хорошо обрабатываются сваркой, вытяжкой, прокаткой, горячей и холодной штамповкой. Отличаются высокой пластичностью, но при этом не очень прочные.

Они выпускаются преимущественно в виде листов, которые применяются для изготовления изделий сложной формы (заклепки, рамы и др.).

Литейные сплавы на основе алюминия

Наиболее широкое применение получили литейные сплавы алюминия и кремния, которые называются силуминами. Они содержат более 4,5% кремния и обозначаются буквами АК с номером марки.

Силумины сочетают малый удельный вес с высокими механическими и литейными свойствами.

Они применяются для сложного литья авто-, мото- и авиадеталей, а также для производства некоторых видов бытовой техники — мясорубок, теплообменников, санитарно-технических арматур и др.

Сплавы на основе меди

Сплавы цветных металлов их состав и применение

Медь — цветной металл, который на поверхности имеет красный оттенок, а в изломе — розовый. В периодической системе Д.И. Менделеева обозначается символом Cu. В чистом виде металл имеет высокую степень пластичности, электро- и теплопроводности, а также характеризуется устойчивостью к коррозии. Это позволяет использовать медь и ее сплавы для кровель ответственных зданий.

Важные свойства металла:

  • Температура плавления — 1083°С.
  • Структура кристаллической решетки — кубическая гранецентрированая.
  • Плотность — 8,94 г/см3.

Благодаря пластичности медь легко поддается обработке давлением, но плохо режется. Из-за большой усадки металл обладает низкими литейными свойствами. Любые примеси, за исключением серебра, оказывают большое влияние на вещество и снижают его электрическую проводимость.

При маркировке меди используется буква М с числом, которое обозначает марку. Чем меньше номер марки, тем больше в ней чистого вещества. Например, М00 содержит 99,99 % меди, а М4 — 99 %.

Наиболее широкое применение в технике находят две группы медных сплавов — бронзы и латуни.

Бронзы

Сплавы цветных металлов их состав и применение

Бронзы — сплавы на основе меди, в которых легирующим элементом является любой металл, кроме цинка. Наиболее часто применяются сплавы меди со свинцом, оловом, алюминием, кремнием и сурьмой.

Все бронзы по химическому составу делятся на оловянные и специальные, или безоловянные, то есть не содержащие в своем составе олова.

Оловянные бронзы отличаются наиболее высокими литейными, механическими и антифрикционными свойствами, а также имеют повышенную устойчивость к коррозии. Из-за высокой стоимости олова эти сплавы применяют ограниченно.

Специальные бронзы часто используют в качестве заменителей оловянных, и некоторые имеют лучшие технологические свойства. Выделяются следующие виды специальных бронз:

  • Алюминиевые. Они содержат от 5% до 11% алюминия, а также марганец, никель, железо и другие металлы. Эти сплавы обладают более высокими механическими свойствами, чем оловянные бронзы, однако их литейные свойства ниже. Алюминиевые бронзы служат для изготовления мелких ответственных деталей.
  • Свинцовистые. В их состав входит около 30% свинца. Эти сплавы имеют высокие антифрикционные свойства, поэтому широко применяются в производстве подшипников.
  • Кремнистые. Эти бронзы содержат примерно 4% кремния, легируются никелем и марганцем. По своим механическим свойствам почти соответствуют сталям. Применяются, в основном, для изготовления пружинистых элементов в судостроении и авиации.
  • Бериллиевые. Содержат до 2,3% бериллия, характеризуются высокой упругостью, твердостью и износостойкостью. Эти бронзы используются для пружин, которые работают в условиях агрессивной среды.

Все бронзы имеют хорошие антифрикционные показатели, коррозионную стойкость, высокие литейные свойства, которые позволяют использовать сплавы для изготовления памятников, отливки колоколов и др.

При маркировке бронз используются начальные буквы Бр, после которых идут первые буквы названий основных металлов с указанием их содержания в процентах. Например, сплав БрОФ8-0,3 включает 8% олова и 0,3% фосфора.

Латуни

Сплавы цветных металлов их состав и применение

Латунями называют сплавы меди и цинка с добавлением других металлов — алюминия, свинца, никеля, марганца, кремния и др. В простых латунях содержится только медь и цинк, а многокомпонентные сплавы включают от 1% до 8% различных легирующих элементов, которые добавляют для улучшения различных свойств.

  • Марганец, никель и алюминий повышают устойчивость сплава к коррозии и его механические свойства.
  • Благодаря добавкам кремния сплав становится более текучим в жидком состоянии и легче поддается сварке.
  • Свинец упрощает обработку резанием.

Процентное содержание цинка в любой латуни не превышает 50 %. Эти сплавы стоят дешевле, чем чистая медь, а благодаря добавлению цинка и легирующих элементов, они обладает большей устойчивостью к коррозии, прочностью и вязкостью, а также характеризуются высокими литейными свойствами. Латуни используют для изготовления деталей методами прокатки, вытяжки, штамповки и др.

При маркировке простой латуни используется буква Л и число, обозначающее содержание меди. Например, марка Л96 содержит 96% меди.

Для многокомпонентных латуней используется сложная формула: буква Л, затем первые буквы основных металлов, цифра, обозначающая содержание меди, а затем состав других элементов по порядку.

Например, латунь ЛАМш77-2–0,05 содержит 77% меди, 2% алюминия, 0,05% мышьяка, остальное — цинк.

Магний и его сплавы

Сплавы цветных металлов их состав и применение

Магний — цветной металл, который имеет серебристый оттенок и обозначается символом Mg в периодической системе.

Важные свойства магния:

  • Температура плавления — 650°С.
  • Плотность — 1,74 г/см3.
  • Твердость — 30-40 НВ.
  • Относительное удлинение — 6-17%.
  • Временное сопротивление — 100-190 МПа.

Металл обладает высокой химической активностью, в атмосферных условиях неустойчив к образованию коррозии. Он хорошо режется, воспринимает ударные нагрузки и гасит вибрации.

Так как магний имеет низкие механические свойства, он практически не применяется в конструкционных целях, зато используется в пиротехнике, химической промышленности и металлургии.

Он часто выступает в качестве восстановителя, легирующего элемента и раскислителя при изготовлении сплавов.

При маркировке используются буквы Мг с цифрами, которые обозначают процентное содержание магния. Например, в марке Мг96 содержится 99,96% магния, а в Мг90 — 99,9 %.

Сплавы на основе магния характеризуются высокой удельной прочность (предел прочности — до 400 МПа). Они хорошо режутся, шлифуются, полируются, куются, прессуются, прокатываются. Из недостатков магниевых сплавов — низкая устойчивость к коррозии, плохие литейные свойства, склонность воспламеняться при изготовлении.

Деформируемые сплавы магния

Наиболее распространены три группы сплавов на основе магния.

Сплавы магния, легированные марганцем

Содержат до 2,5% марганца, не упрочняются термической обработкой. У них хорошая коррозионная стойкость. Так как эти сплавы легко свариваются, они применяются для сварных деталей несложной конфигурации, а также для деталей арматуры, масляных и бензиновых систем, которые не испытывают больших нагрузок. Среди данной группы — сплавы МА1 и МА8.

Сплавы системы Mg-Al-Zn-Mn

В состав этих сплавов, помимо магния и марганца, входят алюминий и цинк. Они заметно повышают прочность и пластичность, благодаря чему сплавы подходят для изготовления штампованных и кованых деталей сложных форм. К этой группе относятся марки МА2-1 и МА5.

Сплавы системы Mg-Zn

Сплавы на основе магния и цинка дополнительно легируются кадмием, цирконием и редкоземельными металлами. Это высокопрочные магниевые сплавы, которые применяются для деталей, испытывающих высокие нагрузки (в самолетах, автомобилях, станках и др.). К данной группе относятся сплавы марок МА14, МА15, МА19.

Литейные сплавы магния

Самая распространенная группа литейных магниевых сплавов относится к системе Mg-Al-Zn. Эти сплавы практически не поглощают тепловые нейтроны, поэтому широко применяются в атомной технике.

Из них также делают детали самолетов, ракет, автомобилей (двери кабин, корпуса приборов, топливные баки и др.). Сплавы магния, цинка и алюминия используют в приборостроении и в изготовлении кожухов для электронной аппаратуры.

К данной группе относятся марки МЛ5 и МЛ6.

Высокопрочные литейные магниевые сплавы отличаются лучшими механическими и технологическими свойствами. Они применяются в авиации для изготовления нагруженных деталей. К данной группе относятся сплавы МЛ12 (магний, цинк и цирконий), МЛ8 (магний, цинк, цирконий и кадмий), МЛ9 (магний, цирконий, неодим), МЛ10 (магний, цинк, цирконий, неодим).

Цинк и его сплавы

Сплавы цветных металлов их состав и применение

Цинк — цветной металл серо-голубоватого оттенка. В системе Д. И. Менделеева обозначается символом Zn. Он обладает высокой вязкостью, пластичностью и коррозионной стойкостью. Важные свойства металла:

  • Небольшая температура плавления — 419 °С.
  • Высокая плотность — 7,1 г/см3.
  • Низкая прочность — 150 МПа.

В чистом виде цинк используется для оцинкования стали с целью защиты от коррозии. Применяется в полиграфии, типографии и гальванике. Его часто добавляют в сплавы, преимущественно в медные.

Существуют следующие марки цинка: ЦВ00, ЦВ0, ЦВ, Ц0А, Ц0, Ц1, Ц2 и Ц3. ЦВ00 — самая чистая марка с содержанием цинка в 99,997%. Самый низкий процент чистого вещества в марке Ц3 — 97,5%.

Деформируемые цинковые сплавы

Деформируемые сплавы цинка используются для производства деталей методами вытяжки, прессования и прокатки. Они обрабатываются в горячем состоянии при температуре от 200 до 300 ?С. В качестве легирующих элементов выступают медь (до 5%), алюминий (до 15%) и магний (до 0,05%).

Деформируемые цинковые сплавы характеризуются высокими механическими свойствами, благодаря которым часто используются в качестве заменителей латуней. Они обладают высокой прочностью при хорошей пластичности. Сплавы цинка, алюминия и меди наиболее распространены, так как они имеют самые высокие механические свойства.

Литейные цинковые сплавы

В литейных цинковых сплавах легирующими элементами также выступают медь, алюминий и магний. Сплавы делятся на 4 группы:

  • Для литья под давлением.
  • Антифрикционные.
  • Для центробежного литья.
  • Для литья в кокиль.

Слитки легко полируются и принимают гальванические покрытия. Литейные цинковые сплавы имеют высокую текучесть в жидком состоянии и образуют плотные отливки в застывшем виде.

Литейные сплавы получили широкое применение в автомобильной промышленности: из них делают корпуса насосов, карбюраторов, спидометров, радиаторных решеток. Сплавы также используются для производства некоторых видов бытовой техники, арматуры, деталей приборов.

В России цветная металлургия — одна из самых конкурентоспособных отраслей промышленности. Многие отечественные компании являются мировыми лидерами в никелевой, титановой, алюминиевой подотраслях. Эти достижения стали возможными благодаря крупным инвестициям в цветную металлургию и применению инновационных технологий.

Сплавы цветных металлов

Из цветных металлов наиболее широкое применение в качестве исходных литейных материалов имеют медь, олово, цинк, никель, алюминий, магний, свинец, сурьма.

В литейном производстве эти металлы почти не применяются в чистом виде, а употребляются главным образом в виде различных сплавов.

Широко применяются сплавы меди с цинком (латуни) или с оловом, алюминием, марганцем (бронзы), а также сплавы на алюминиевой и магниевой основе.

Бронзами называют сплавы меди с оловом или другими металлами, если внешний вид и свойства этих сплавов близки к внешнему виду и свойствам оловянистых бронз.

Бронзы подразделяют на две основные группы — бронзы оловянистые и безоловянистые. Литейные качества бронз выше литейных качеств чистой меди; так, температура плавлении меди 1083°, а температура бронзы колеблется от 875 до 1050°; усадка меди составляет 2,04%, а у некоторых бронз снижается до 0,83%; способность к растворению газов у бронз ниже, чем у чистой меди.

Для удешевления, а также для повышения жидкоплавкости к оловянистым бронзам прибавляют некоторое количество цинка. Бронзы, содержащие кроме цинка и другие присадки, называются специальными.

В помещенных ниже табл. 23 и 24 приведены марки, химический состав, механические свойства и примерное назначение литейных бронз.

  • Сплавы цветных металлов их состав и применение
  • Сплавы цветных металлов их состав и применение
  • Сплавы цветных металлов их состав и применение
  • Латуни

Для отливок обычно применяют латунь, содержащую от 55 до 60% Си и от 45 до 40% Zn. Литейные качества латуни с повышением содержания цинка в общем понижаются, так как при этом увеличивается ее усадка.

Температура плавления различных латуней практически колеблется в пределах приблизительно от 800 до 1000°; с повышением содержания цинка температура плавления латуни понижается. Латуни, содержащие, кроме меди и цинка, еще другие металлы, называются специальными. Главнейшими специальными примесями к латуни являются свинец, олово и никель.

Примесь свинца (до 2,5%) повышает способность латуни обрабатываться посредством резания; примесь олова (до 1,5%) придает способность хорошо сопротивляться разъедающему действию морской воды.

Сплавы меди, цинка и никеля называются мельхиором; примесь никеля (до 20%) сообщает сплаву серебристо-белый цвет и уменьшает окисляемость сплава на воздухе.

В табл. 25 приведен химический состав и механические свойства литейных латуней и их применение в промышленности.

Сплавы цветных металлов их состав и применение

Сплавы на алюминиевой основе

Сплавы на алюминиевой основе имеют широкое применение в качестве литейного материала; важнейшим из них является силумин, содержащий около 90—87% Аl и 10—13% Si; силумин имеет высокие литейные качества; температура плавления — 575°, линейная усадка до 1,4%; хорошо заполняет формы.

Малый удельный вес (2,7) и достаточно высокие механические качества (предел прочности при растяжении до 25 кг/мм2, удлинение до 11%) способствуют широкому применению его в качестве материала для изготовления литейных сплавов на алюминиевой основе.

Большое влияние на расширение применения силумина имело улучшение его структуры, называемое модифицированием: к расплавленному силумину добавляется до 0,1% Na, в результате чего сплав приобретает мелкозернистое строение, повышающее его механические качества.

Силумин в России выпускается трех марок, отличающихся содержанием примесей (табл. 26).

Сплавы цветных металлов их состав и применение

В помещаемой ниже табл. 27 приведены химический состав, механические свойства и примерное назначение литейных сплавов на алюминиевой основе по ГОСТ 2685-44.

Сплавы цветных металлов их состав и применение

  1. Сплавы на магниевой основе
  2. Сплавы на магниевой основе, применяемые для литья, содержат до 11% Аl, до 3% Zn, а также небольшие количества Мn и Si; для повышения литейных качеств в них иногда вводят бериллий (около 0,02%), титан (до 0,2%) и другие элементы.

Плавка сплавов на магниевой основе и процесс заливки их в формы требует специальных мер предохранения сплава от воспламенения. Ввиду достаточной прочности магниевых сплавов при малом удельном весе ( — 1,7) магниевые сплавы имеют широкое применение в разных отраслях машиностроения.

В табл. 28 приведены марки литейных магниевых сплавов, их химический состав, механические свойства и назначение (по ГОСТ 2856-45).

Сплавы цветных металлов их состав и применение

Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ

Пароль на архив: privetstudent.com

Цветные металлы и их сплавы

В ювелирном производстве цветные металлы и их сплавы применяются в основном как легирующие материалы в сплавах с драгоценными металлами. К ним относятся: медь и ее сплавы, цинк, кадмий, ни­кель, свинец, алюминий, олово и ртуть.

Некоторые недрагоценные цветные металлы и сплавы, напри­мер, на основе меди с последующим гальванопокры­тием для имитации цвета золота или серебра и алю­миния с последующим анодированием, применяют для изготовления ювелирной галантереи.

Алюминий ( А1). Порядковый номер 13, атомный вес 26,98, плотность — 2,7, температура плавления — 658 °С, твердость по Бринеллю — 26 (по Моосу — 2,5).

Сплавы цветных металлов их состав и применение

Очень легкий серебристо-белый металл с голубо­ватым оттенком, достаточно пластичный, хорошо прокатывается, штампуется, куется. Имеет высокие показатели тепло — и электропроводности.

Разрушается в воде, но устойчив к воздействию концентрированной азотной и органических кислот. Ценность его в ювелирном деле очень невелика. Из него изготавливают только очень дешевую ювелир­ную галантерею.

Железо (Fe). Порядковый номер 26, атомный вес 55,84, плотность — 7,87, температура плавления — 1539 «С, температура кипения — 2740 °С, твердость по Бринеллю — 60.

Это голубовато-белый металл, довольно устойчивый в сухом воздухе, но во влажном покрывается слоем ржавчины. Растворяется в соляной кислоте, а в концентрированной серной и азотной кислотах покрывается защитным слоем. Из-за высокой температуры плавления и высокой окисляемости редко используется в ювелирной практике.

Никель (Ni). Порядковый номер 28, атомный вес 58,69, плотность — 8,9, температура плавления — 1445 °С, температура кипения — 3000 °С, твердость по Бринеллю — 60 (по Моссу — 5).

Сплавы цветных металлов их состав и применение

Это желтовато-белый металл, твердый, тугоплавкий, устойчивый ко всем видам коррозии и хорошо подвергается обработке. Обладает высокой отражательной способностью и слабыми магнитными свойствами, химически устойчив на воздухе, благодаря чему применяется для покрытия стальных и медных предметов.

Его привлекательность для ювелиров объясняется достаточно высокой химической стойкостью металла. Он подвергается только сильному воздействию азотной кислоты. Все остальные кислоты на него практически не оказывают воздействия.

Легко полируется и прокатывается. Никель входит в состав большинства сплавов, например, в состав белого золота. Ювелиры используют его для придания сплаву твердости и текучести. Идет он и на декоративное покрытие (никелирование).

Медь (Си). Порядковый номер 29, атомный вес 63,54, плотность — 8,96, температура плавления — 1083 «С, температура кипения — 2310 °С, твердость по Бринеллю — 35 (по Моосу — 3,0).

Это единственный металл красно-розового цвета. Очень мягкий, пластичный, вязкий, поэтому легко поддается обработке давлением (волочению, прокатке, штамповке, чеканке), обладает хорошей тягучестью, а также хорошей тепло — и электропроводностью, хорошо поддается механической обработке и полировке.

Химически малоактивна, но при этом нужно учитывать, что она очень быстро теряет свой блеск, а во влажной среде покрывается налетом закиси меди. Медь легко подвергается воздействию азотной, серной и соляной кислот. Именно поэтому она в основном употребляется в качестве компонентов припоев и сплавов.

Чистая медь редко применяется для изготовления украшений, но иногда находит применение при изготовлении шаблонов и опытных образцов изделий. В редких случаях из нее могут сделать филигранные украшения, чаще — чеканные. В художественной промышленности ею пользуются для изделий под эмаль и других поделок.

Цинк ( Zn). Порядковый номер 30, атомный вес 65,39, плотность — 7,13, температура плавления — 419,5 °С, температура кипения — 906 °С, твердость по Бринеллю — 35 (по Моосу — 3).

Это серовато-серый металл с синеватым оттенком, хрупкий, но при нагревании до 100-150 °С обретает пластичность, легко прокатывается в листы. Он стоек к воздействию воды, но при этом растворяется с легкостью в любой кислоте.

Находясь на воздухе покрывается тонким малозаметным слоем оксида, предохраняющим металл от дальнейшего окисления, но сразу теряется блеск. Цинк хрупок, легко ломается даже при комнатной температуре, а при температуре выше 200 °С становится настолько хрупок, что его можно размять.

Цинк незаменим при изготовлении припоев с высокой температурой плавления. Является непременным компонентом многих сплавов, в том числе белого золота.

Кадмий (Cd). Порядковый номер 48, атомный вес 112,41, плотность — 8,65, температура плавления — 320,9 °С, температура кипения — 765 °С, твердость по Бринеллю — 16 (по Моосу — 3,0-3,5).

Он обладает серебристо-белым цветом с синеватым, как и у свинца, оттенком, на воздухе покрывается защитной окисной пленкой серого цвета. С кадмием легко работать, так как он легко обрабатывается благодаря свой мягкости и вязкости.

Используется только как компонент сложных припоев с невысокой температурой плавления. В расплавленном виде легко смешивается с другими металлами, что значительно облегчает работу с ним. Легко растворяется различными кислотами.

Работа с кадмием сильно осложняется из-за высокой ядовитости, поскольку его пары быстро поражают дыхательные пути и очень долго выветриваются из помещения.

Олово (Sn). Порядковый номер 50, атомный вес 118,71, плотность — 7,3, температура плавления — 231,9 °С, температура кипения — 2362 °С, твердость по Бринеллю — 5 (по Моосу 2,0-3,0).

Это мягкий, вязкий и пластичный металл серебристо-белого цвета, обладает хорошей ковкостью и пластичностью. Он устойчив к коррозиям, но легко подвергается воздействию щелочей. Неприятной осо* бенностью олова, которое ограничивает его использование, является явление, названное «оловянной чумой».

Дело в том, что при температуре ниже 13,5 °С металл становится крайне неустойчивым и может начать менять свой цвет в сторону серого.

В ювелирном деле этот металл не получил широкого применение, тем не менее его используют для изготовления,, отдельных видов ювелирных украшений, но в основном — в качестве компонента медных и легкоплавких припоев.

Ртуть (Hg). Порядковый номер 80, атомный вес 200,59, плотность — 13,55, температура плавления — 38,8 «С, температура кипения — 356,9 °С.

Сплавы цветных металлов их состав и применение

Ртуть — жидкий металл, способный растворять в себе многие металлы, образуя жидкие или твердые сплавы (амальгамы). Она взаимодействует со слабо разбавленной азотной кислотой и с концентрированной серной кислотой. Для повышения температуры плавления в нее добавляют золото, серебро и другие металлы.

Полученные таким образом амальгамы при комнатной температуре тверды. В ювелирной практике ртуть используют для получения золотой или серебряной амальгамы при горячем золочении и серебрении.

Но в не очень хорошо оборудованных мастерских использование ртути представляет собой большую опасность из-за высокой ядовитости этого металла.

Цитаты и изречения о металлах

Подобно Солнцу, растапливающему воск, но делающим твердым глину, золото расширяет великие сердца, но заставляет сжиматься ничтожные.Антуан де Ривароль (1753–1801) — французский писатель

Еще информация о стоимости драгметаллов

6.4. Цветные металлы и сплавы

Многие цветные металлы (Cu, Al, Mg, Pb, Sn,
Zn, Ti) и их сплавы обладают рядом ценных
свойств: хорошей пластичностью, вязкостью,
высокой электро- и теплопроводностью,
прочностью, низкой плотностью, коррозионной
стойкостью и другими достоинствами.
Благодаря этим качествам цветные металлы
и их сплавы занимают важное место среди
конструкционных материалов.

Из цветных металлов в автомобилестроении
в чистом виде и в виде сплавов широко
используются алюминий, медь, свинец,
олово, магний, цинк, титан.

Алюминий и его сплавы

Алюминий– металл серебристо-белого
цвета, характеризуется низкой плотностью,
высокой электропроводностью, температура
плавления 660°С. Механические свойства
алюминия невысокие, поэтому в чистом
виде как конструкционный материал
применяется ограниченно.

Для повышения физико-механических и
технологических свойств алюминий
легируют различными элементами (Cu, Сr,
Mg, Si, Zn, Mn, Ni).

В зависимости от содержания постоянных
примесей различают:

    • алюминий особой чистоты марки А999 (0,001 % примесей);
    • алюминий высокой чистоты – А935, А99, А97, А95 (0,005…0,5 % примесей);
    • технический алюминий – А35, А3, А7, А5, А0 (0,15…0,5 % примесей).

    Технический алюминий выпускают в виде
    полуфабрикатов для дальнейшей переработки
    в изделия. Алюминий высокой чистоты
    применяют для изготовления фольги,
    токопроводящих и кабельных изделий.

    Сплавы на основе алюминия классифицируются
    по следующим признакам:

      • по технологии изготовления;
      • по степени упрочнения после термической обработки;
      • по эксплуатационным свойствам.

      Деформируемые сплавы. К неупрочняемым
      термической обработкой относятся
      сплавы:

        • алюминия с марганцем марки АМц;
        • алюминия с магнием марок АМг; АМгЗ, АМг5В, АМг5П, АМг6.

        Эти сплавы обладают высокой пластичностью,
        коррозионной стойкостью, хорошо
        штампуются и свариваются, но имеют
        невысокую прочность. Из них изготовляют
        бензиновые баки, проволоку, заклепки,
        а также сварные резервуары для жидкостей
        и газов, детали вагонов.

        В группе деформируемых алюминиевых
        сплавов, упрочняемых термической
        обработкой, различают сплавы:

          • нормальной прочности;
          • высокопрочные сплавы;
          • жаропрочные сплавы;
          • сплавы для ковки и штамповки.

          Сплавы нормальной прочности. К ним
          относятся сплавы системы Алюминий +
          Медь + Магний (дуралюмины), которые
          маркируются буквой Д.

          Дюралюмины (Д1,
          Д16, Д18) характеризуются высокой прочностью,
          достаточной твердостью и вязкостью.
          Для упрочнения сплавов применяют закалку
          с последующим охлаждением в воде.

          Закаленные дуралюмины подвергаются
          старению, что способствует увеличению
          их коррозионной стойкости.

          Дуралюмины широко используются в
          авиастроении: из сплава Д1 изготовляют
          лопасти винтов, из Д16 – несущие
          элементы фюзеляжей самолетов, сплав Д18 –
          один из основных заклепочных материалов.

          Высокопрочные сплавы алюминия(В93,
          В95, В96) относятся к системе
          Алюминий+Цинк+Магний+Медь. В качестве
          легирующих добавок используют марганец
          и хром, которые увеличивают коррозионную
          стойкость и эффект старения сплава.

          Для
          достижения требуемых прочностных
          свойств, сплавы закаливают с последующим
          старением. Высокопрочные сплавы по
          своим прочностным показателям превосходят
          дюралюмины, однако менее пластичны и
          более чувствительны к концентраторам
          напряжений (надрезам).

          Из этих сплавов
          изготовляют высоконагруженные наружные
          конструкции в авиастроении – детали
          каркасов, шасси и обшивки.

          Жаропрочные сплавы алюминия(АК4-1,
          Д20) имеют сложный химический состав,
          легированы железом, никелем, медью и
          другими элементами. Жаропрочность
          сплавам придает легирование, замедляющее
          диффузионные процессы.

          Детали из жаропрочных сплавов используются
          после закалки и искусственного старения
          и могут эксплуатироваться при температуре
          до 300°С.

          Сплавы для ковки и штамповки(АК2,
          АК4, АК6, АК8) относятся к системе
          Алюминий+Медь+Магний с добавками кремния.
          Сплавы применяют после закалки и старения
          для изготовления средненагруженных
          деталей сложной формы (АК6) и высоконагруженных
          штампованных деталей – поршни, лопасти
          винтов, крыльчатки насосов и др.

          Литейные сплавы. Для изготовления
          деталей методом литья применяют
          алюминиевые сплавы систем Al-Si, Al-Cu, Al-Mg.
          Для улучшения механических свойств
          сплавы легируют титаном, бором, ванадием.
          Главным достоинством литейных сплавов
          является высокая жидкотекучесть,
          небольшая усадка, хорошие механические
          свойства.

          Медь и ее сплавы

          Главными достоинствами меди как
          машиностроительного материала являются
          высокие тепло- и электропроводность,
          пластичность, коррозионная стойкость
          в сочетании с достаточно высокими
          механическими свойствами. К недостаткам
          меди относят низкие литейные свойства
          и плохую обрабатываемость резанием.

          Легирование медиосуществляется
          с целью придания сплаву требуемых
          механических, технологических,
          антифрикционных и других свойств.
          Химические элементы, используемые при
          легировании, обозначают в марках медных
          сплавов следующими индексами:

          • А – алюминий;
          • Вм – вольфрам;
          • Ви – висмут;
          • В – ванадий;
          • Км – кадмий;
          • Гл – галлий;
          • Г – германий;
          • Ж – железо;
          • Зл – золото;
          • К – кобальт;
          • Кр – кремний;
          • Мг – магний;
          • Мц – марганец;
          • М – медь;
          • Мш – мышьяк;
          • Н – никель;
          • О – олово;
          • С – свинец;
          • Сн – селен;
          • Ср – серебро;
          • Су – сурьма;
          • Ти – титан;
          • Ф – фосфор;
          • Ц – цинк.

          Медные сплавы классифицируют по следующим
          признакам:

          по химическому составу на:

            • латуни;
            • бронзы;
            • медноникелевые сплавы;

            по технологическому назначению на:

            по изменению прочности после термической
            обработки на:

              • упрочняемые;
              • неупрочняемые.

              Латуни– сплавы меди, а которых
              главным легирующим элементом является
              цинк.

              В зависимости от содержания легирующих
              компонентов различают:

                • простые (двойные) латуни;
                • многокомпонентные (легированные) латуни.

                Простые латуни маркируют буквой «Л» и
                цифрами, показывающими среднее содержание
                меди в сплаве.
                Например, сплав Л90 –
                латунь, содержащая 90 % меди, остальное
                – цинк.

                В марках легированных латуней группы
                букв и цифр, стоящих после них, обозначают
                легирующие элементы и их содержание в
                процентах.
                Например,
                сплав ЛАНКМц75-2-2,5-0,5-0,5 – латунь
                алюминиевоникелькремнистомарганцевая,
                содержащая 75 % меди, 2 % алюминия, 2,5 %
                никеля, 0,5 % кремния, 0,5 % марганца, остальное
                – цинк.

                В зависимости от основного легирующего
                элемента различают алюминиевые,
                кремнистые, марганцевые, никелевые,
                оловянистые, свинцовые и другие латуни.

                Бронзы– это сплавы меди с
                оловом и другими элементами (алюминий,
                марганец, кремний, свинец, бериллий).
                В
                зависимости от содержания основных
                компонентов, бронзы делятся на:

                  • оловянные, главным легирующим элементом которых является олово;
                  • безоловянные (специальные), не содержащие олова.

                  Бронзы маркируютбуквами «Бр» и
                  буквенные индексы элементов, входящих
                  в состав. Затем следуют цифры, обозначающие
                  среднее содержание элементов в процентах
                  (цифру, обозначающую содержание меди в
                  бронзе, не ставят).
                  Например, сплав
                  марки БрОЦС5-5-5 означает, что бронза
                  содержит олова, свинца и цинка по 5 %,
                  остальное – медь (85 %).

                  В зависимости от технологии переработки
                  оловянные и специальные бронзы
                  подразделяют на:

                    • деформируемые;
                    • литейные;
                    • специальные.

                    Деформируемые оловянные бронзысодержат
                    до 8 % олова. Эти бронзы используют для
                    изготовления пружин, мембран и других
                    деформируемых деталей. Литейные бронзы
                    содержат свыше 6 % олова, обладают высокими
                    антифрикционными свойствами и достаточной
                    прочностью; их используют для изготовления
                    ответственных узлов трения (вкладыши
                    подшипников скольжения).

                    Специальные бронзы включают в свой
                    состав алюминий, никель, кремний, железо,
                    бериллий, хром, свинец и другие элементы.
                    В большинстве случаев название бронзы
                    определяется основным легирующим
                    компонентом.

                    Титан и его сплавы

                    Титановые сплавы классифицируют по:

                      • технологическому назначению на литейные и деформируемые;
                      • механическим свойствам – низкой (до 700 МПа), средней (700…1000 МПа) и высокой (более 1000 МПа) прочности;
                      • эксплуатационным характеристикам – жаропрочные, химически стойкие и др.;
                      • отношению к термической обработке – упрочняемые и неупрочняемые;
                      • структуре (α-, α+β- и β-сплавы).

                      Деформируемые титановые сплавы по
                      механической прочности выпускаются
                      под марками:

                        • низкой прочности – ВТ1;
                        • средней прочности – ВТ3, ВТ4, ВТ5;
                        • высокой прочности ВТ6, ВТ14, ВТ15 (после закалки и старения).

                        Для литья применяются сплавы, аналогичные
                        по составу деформируемым сплавам (ВТ5Л,
                        ВТ14Л), а также специальные литейные
                        сплавы.

                        Магний и его сплавы

                        Главным достоинством магния как
                        машиностроительного материала являются
                        низкая плотность, технологичность.
                        Однако его коррозионная стойкость во
                        влажных средах, кислотах, растворах
                        солей крайне низка.

                        Чистый магний
                        практически не используют в качестве
                        конструкционного материала из-за его
                        недостаточной коррозионной стойкости.

                        Он применяется в качестве легирующей
                        добавки к сталям и чугунам и в ракетной
                        технике при создании твердых топлив.

                        Эксплуатационные свойства магния
                        улучшают легированием марганцем,
                        алюминием, цинком и другими элементами.
                        Легирование способствует повышению
                        коррозионной стойкости (Zr, Mn), прочности
                        (Al, Zn, Mn, Zr), жаропрочности (Th) магниевых
                        сплавов, снижению окисляемости их при
                        плавке, литье и термообработке.

                        Сплавы на основе магния классифицируют
                        по:

                          • механическим свойствам – невысокой, средней прочности; высокопрочные, жаропрочные;
                          • технологии переработки – литейные и деформируемые;
                          • отношению к термической обработке – упрочняемые и неупрочняемые термической обработкой.

                          Маркировка магниевых сплавовсостоит
                          из буквы, обозначающей соответственно
                          сплав (М), и буквы, указывающей способ
                          технологии переработки (А – для
                          деформируемых, Л – для литейных),
                          а также цифры, обозначающей порядковый
                          номер сплава.

                          Деформируемые магниевые сплавы MA1,
                          MA2, МА3, MA8 применяют для изготовления
                          полуфабрикатов – прутков, труб, полос
                          и листов, а также для штамповок и поковок.

                          Литейные магниевые сплавыМЛ1,
                          МЛ2, МЛ3, МЛ4, МЛ5, МЛ6 нашли широкое
                          применение для производства фасонных
                          отливок. Некоторые сплавы МЛ применяют
                          для изготовления высоконагруженных
                          деталей в авиационной и автомобильной
                          промышленности: картеры, корпуса
                          приборов, колесные диски, фермы шасси
                          самолетов.

                          • Ввиду низкой коррозионной стойкости
                            магниевых сплавов изделия и детали из
                            них подвергают оксидированию с последующим
                            нанесением лакокрасочных покрытий.
                          • Баббиты и припои
                          • Для изготовления деталей, эксплуатируемых
                            в условиях трения скольжения, используют
                            сплавы, характеризующиеся низким
                            коэффициентом трения, прирабатываемостью,
                            износостойкостью, малой склонностью к
                            заеданию.
                          • К группе антифрикционных материалов
                            относят сплавы на основе олова, свинца
                            и цинка.
                          • Баббиты – антифрикционные
                            материалы на основе олова и свинца.
                          • В состав баббитов вводятся легирующие
                            элементы, придающие им специфические
                            свойства: медь увеличивает твердость
                            и ударную вязкость; никель – вязкость,
                            твердость, износостойкость; кадмий –
                            прочность и коррозионную стойкость;
                            сурьма – прочность сплава.
                          • Баббиты применяют для заливки вкладышей
                            подшипников скольжения, работающих при
                            больших окружных скоростях и при
                            переменных и ударных нагрузках.
                          • По химическому составу баббиты
                            классифицируют на группы:
                            • оловянные (Б83, Б88),
                            • оловянно-свинцовые (БС6, Б16);
                            • свинцовые (БК2, БКА).

                            Лучшими антифрикционными свойствами
                            обладают оловянные баббиты.

                            Баббиты на основе свинца имеют несколько
                            худшие антифрикционные свойства, чем
                            оловянные, но они дешевле и менее
                            дефицитны. Свинцовые баббиты применяют
                            в подшипниках, работающих в легких
                            условиях.

                            В конструктивных элементах подвижного
                            состава железных дорог используют
                            подшипники скольжения из кальциевых
                            баббитов.

                            В марках баббитов цифра показывает
                            содержание олова. Например, баббит БС6
                            содержит по 6 % олова и сурьмы, остальное
                            – свинец.

                            Антифрикционные цинковые ставы(ЦВМ10-5,
                            ЦАМ9-1,5
                            ) используют для изготовления
                            малонагруженных подшипников скольжения.
                            Такие подшипники успешно заменяют
                            бронзовые при температурах эксплуатации,
                            не превышающих 120 °С.

                            Цветные металлы и их сплавы

                            Цветная металлургия занимается добычей руд цветных металлов, а также обогащением и выплавкой чистых металлов и их сплавов. Цветные металлы имеют множество ценных свойств: малую плотность (магний, алюминий), высокую теплопроводность (медь), устойчивость к коррозии (титан) и др. Условно они делятся на тяжелые, легкие, благородные и редкие.

                            К тяжелым металлам относятся вещества, которые отличаются высокой плотностью. Это кобальт, хром, медь, свинец и др. Некоторые из них (свинец, цинк, медь) применяют в чистом меде, но обычно используют в качестве легирующих элементов.

                            Плотность легких металлов — менее 5 г/см3. В этой группе относятся алюминий, натрий, калий, литий и др. Их используют как раскислители при изготовлении чистых металлов и сплавов, а также применяют в пиротехнике, медицине, фототехнике и других областях.

                            Благородные металлы отличаются высокой устойчивостью к коррозии. В данную группу входят платина, золото, серебро, осмий, палладий, родий, иридий и рутений. Они применяются в медицине, электротехнике, приборостроении, ювелирном деле.

                            Алюминий и его сплавы

                            Чушки из сплава алюминия

                            Алюминий — цветной металл, который имеет серебристо-белый оттенок и плавится при температуре 650°С. В периодической системе ему соответствует символ Al. Этот элемент занимает третье место по распространенности среди всех пород в земной коре (на первом месте — кислород, на втором — кремний). В атмосферных условиях на поверхности алюминия образуется оксидная пленка, препятствующая появлению коррозии.

                            Важные свойства алюминия:

                            • Низкая плотность — всего 2,7г/см3 (например, у меди — 8,94г/см3).
                            • Высокая электрическая проводимость (37*106 См/м) и теплопроводность (203,5 Вт/(м·К)).
                            • Низкая прочность в чистом виде — 50 МПа.
                            • Структура кристаллической решетки — кубическая гранецентрированая.

                            Металл легко обрабатывается давлением. Находит широкое применение в электропромышленности: из алюминия изготавливают проводники электрического тока. При производстве стали его используют для раскисления. Из алюминия также делают посуду, однако она не подходит для приготовления солений и хранения кисломолочных продуктов — элемент неустойчив в щелочной и кислой среде. Некоторые стальные детали покрывают алюминием (процесс алитирования), чтобы повысить их жаростойкость. Из-за невысокой прочности алюминий практически не применяется в чистом виде.

                            При маркировке алюминия используется буква А в сочетании с числом, которое указывает на содержание металла. Например, марка A99 содержит 99,95% алюминия, а марка А99 — 99,99%. Существует также марка особой чистоты — А999, в которой 99,999% алюминия.

                            Деформируемые сплавы алюминия

                            Деформируемые алюминиевые сплавы

                            Деформируемые алюминиевые сплавы делятся на упрочняемые и неупрочняемые.

                            Упрочняемые деформируемые сплавы алюминия — это дуралюмины (система А-Сu-Mg) и высокопрочные сплавы (Аl-Сu-Mg-Zn). Высокие механические свойства и небольшой удельный вес позволяют широко применять эти сплавы в области машиностроения, особенно — в изготовлении деталей для самолетов.

                            Основными легирующими элементами для дуралюминов служат магний и медь. Эти сплавы маркируются буквой Д с числом. Из Д1 делают лопасти винтов, Д16 используется для лонжеронов, шпангоутов, обшивки самолетов, а Д 17 — для крепежных заклепок.

                            Высокопрочные сплавы, помимо алюминия, меди и магния, содержат цинк. Обозначаются буквой В и числом, применяются для изготовления деталей сложной конфигурации, лопастей вертолетов, высоконагруженных конструкций.

                            Неупрочняемые деформируемые алюминиевые сплавы — это сплавы алюминия с марганцем (маркировка — АМц1) и с магнием (AМг2 и АМг3). Они хорошо обрабатываются сваркой, вытяжкой, прокаткой, горячей и холодной штамповкой. Отличаются высокой пластичностью, но при этом не очень прочные. Они выпускаются преимущественно в виде листов, которые применяются для изготовления изделий сложной формы (заклепки, рамы и др.).

                            Литейные сплавы на основе алюминия

                            Наиболее широкое применение получили литейные сплавы алюминия и кремния, которые называются силуминами. Они содержат более 4,5% кремния и обозначаются буквами АК с номером марки. Силумины сочетают малый удельный вес с высокими механическими и литейными свойствами. Они применяются для сложного литья авто-, мото- и авиадеталей, а также для производства некоторых видов бытовой техники — мясорубок, теплообменников, санитарно-технических арматур и др.

                            Сплавы на основе меди

                            Сплавы на основе меди

                            Медь — цветной металл, который на поверхности имеет красный оттенок, а в изломе — розовый. В периодической системе Д.И. Менделеева обозначается символом Cu. В чистом виде металл имеет высокую степень пластичности, электро- и теплопроводности, а также характеризуется устойчивостью к коррозии. Это позволяет использовать медь и ее сплавы для кровель ответственных зданий.

                            Важные свойства металла:

                            • Температура плавления — 1083°С.
                            • Структура кристаллической решетки — кубическая гранецентрированая.
                            • Плотность — 8,94 г/см3.

                            Благодаря пластичности медь легко поддается обработке давлением, но плохо режется. Из-за большой усадки металл обладает низкими литейными свойствами. Любые примеси, за исключением серебра, оказывают большое влияние на вещество и снижают его электрическую проводимость.

                            При маркировке меди используется буква М с числом, которое обозначает марку. Чем меньше номер марки, тем больше в ней чистого вещества. Например, М00 содержит 99,99 % меди, а М4 — 99 %.

                            Наиболее широкое применение в технике находят две группы медных сплавов — бронзы и латуни.

                            Бронзы

                            Бронзовый сплав

                            Бронзы — сплавы на основе меди, в которых легирующим элементом является любой металл, кроме цинка. Наиболее часто применяются сплавы меди со свинцом, оловом, алюминием, кремнием и сурьмой.

                            Все бронзы по химическому составу делятся на оловянные и специальные, или безоловянные, то есть не содержащие в своем составе олова.

                            Оловянные бронзы отличаются наиболее высокими литейными, механическими и антифрикционными свойствами, а также имеют повышенную устойчивость к коррозии. Из-за высокой стоимости олова эти сплавы применяют ограниченно.

                            Специальные бронзы часто используют в качестве заменителей оловянных, и некоторые имеют лучшие технологические свойства. Выделяются следующие виды специальных бронз:

                            • Алюминиевые. Они содержат от 5% до 11% алюминия, а также марганец, никель, железо и другие металлы. Эти сплавы обладают более высокими механическими свойствами, чем оловянные бронзы, однако их литейные свойства ниже. Алюминиевые бронзы служат для изготовления мелких ответственных деталей.
                            • Свинцовистые. В их состав входит около 30% свинца. Эти сплавы имеют высокие антифрикционные свойства, поэтому широко применяются в производстве подшипников.
                            • Кремнистые. Эти бронзы содержат примерно 4% кремния, легируются никелем и марганцем. По своим механическим свойствам почти соответствуют сталям. Применяются, в основном, для изготовления пружинистых элементов в судостроении и авиации.
                            • Бериллиевые. Содержат до 2,3% бериллия, характеризуются высокой упругостью, твердостью и износостойкостью. Эти бронзы используются для пружин, которые работают в условиях агрессивной среды.

                            Все бронзы имеют хорошие антифрикционные показатели, коррозионную стойкость, высокие литейные свойства, которые позволяют использовать сплавы для изготовления памятников, отливки колоколов и др.

                            При маркировке бронз используются начальные буквы Бр, после которых идут первые буквы названий основных металлов с указанием их содержания в процентах. Например, сплав БрОФ8-0,3 включает 8% олова и 0,3% фосфора.

                            Латуни

                            Прутки из латуни и сплавов width=

                            Латунями называют сплавы меди и цинка с добавлением других металлов — алюминия, свинца, никеля, марганца, кремния и др. В простых латунях содержится только медь и цинк, а многокомпонентные сплавы включают от 1% до 8% различных легирующих элементов, которые добавляют для улучшения различных свойств.

                            • Марганец, никель и алюминий повышают устойчивость сплава к коррозии и его механические свойства.
                            • Благодаря добавкам кремния сплав становится более текучим в жидком состоянии и легче поддается сварке.
                            • Свинец упрощает обработку резанием.

                            Процентное содержание цинка в любой латуни не превышает 50 %. Эти сплавы стоят дешевле, чем чистая медь, а благодаря добавлению цинка и легирующих элементов, они обладает большей устойчивостью к коррозии, прочностью и вязкостью, а также характеризуются высокими литейными свойствами. Латуни используют для изготовления деталей методами прокатки, вытяжки, штамповки и др.

                            При маркировке простой латуни используется буква Л и число, обозначающее содержание меди. Например, марка Л96 содержит 96% меди. Для многокомпонентных латуней используется сложная формула: буква Л, затем первые буквы основных металлов, цифра, обозначающая содержание меди, а затем состав других элементов по порядку. Например, латунь ЛАМш77-2–0,05 содержит 77% меди, 2% алюминия, 0,05% мышьяка, остальное — цинк.

                            Магний и его сплавы

                            Магний

                            Магний — цветной металл, который имеет серебристый оттенок и обозначается символом Mg в периодической системе.

                            Важные свойства магния:

                            • Температура плавления — 650°С.
                            • Плотность — 1,74 г/см3.
                            • Твердость — 30-40 НВ.
                            • Относительное удлинение — 6-17%.
                            • Временное сопротивление — 100-190 МПа.

                            Металл обладает высокой химической активностью, в атмосферных условиях неустойчив к образованию коррозии. Он хорошо режется, воспринимает ударные нагрузки и гасит вибрации. Так как магний имеет низкие механические свойства, он практически не применяется в конструкционных целях, зато используется в пиротехнике, химической промышленности и металлургии. Он часто выступает в качестве восстановителя, легирующего элемента и раскислителя при изготовлении сплавов.

                            При маркировке используются буквы Мг с цифрами, которые обозначают процентное содержание магния. Например, в марке Мг96 содержится 99,96% магния, а в Мг90 — 99,9 %.

                            Сплавы на основе магния характеризуются высокой удельной прочность (предел прочности — до 400 МПа). Они хорошо режутся, шлифуются, полируются, куются, прессуются, прокатываются. Из недостатков магниевых сплавов — низкая устойчивость к коррозии, плохие литейные свойства, склонность воспламеняться при изготовлении.

                            Деформируемые сплавы магния

                            Наиболее распространены три группы сплавов на основе магния.

                            Сплавы магния, легированные марганцем

                            Содержат до 2,5% марганца, не упрочняются термической обработкой. У них хорошая коррозионная стойкость. Так как эти сплавы легко свариваются, они применяются для сварных деталей несложной конфигурации, а также для деталей арматуры, масляных и бензиновых систем, которые не испытывают больших нагрузок. Среди данной группы — сплавы МА1 и МА8.

                            Сплавы системы Mg-Al-Zn-Mn

                            В состав этих сплавов, помимо магния и марганца, входят алюминий и цинк. Они заметно повышают прочность и пластичность, благодаря чему сплавы подходят для изготовления штампованных и кованых деталей сложных форм. К этой группе относятся марки МА2-1 и МА5.

                            Сплавы системы Mg-Zn

                            Сплавы на основе магния и цинка дополнительно легируются кадмием, цирконием и редкоземельными металлами. Это высокопрочные магниевые сплавы, которые применяются для деталей, испытывающих высокие нагрузки (в самолетах, автомобилях, станках и др.). К данной группе относятся сплавы марок МА14, МА15, МА19.

                            Литейные сплавы магния

                            Самая распространенная группа литейных магниевых сплавов относится к системе Mg-Al-Zn. Эти сплавы практически не поглощают тепловые нейтроны, поэтому широко применяются в атомной технике. Из них также делают детали самолетов, ракет, автомобилей (двери кабин, корпуса приборов, топливные баки и др.). Сплавы магния, цинка и алюминия используют в приборостроении и в изготовлении кожухов для электронной аппаратуры. К данной группе относятся марки МЛ5 и МЛ6.

                            Высокопрочные литейные магниевые сплавы отличаются лучшими механическими и технологическими свойствами. Они применяются в авиации для изготовления нагруженных деталей. К данной группе относятся сплавы МЛ12 (магний, цинк и цирконий), МЛ8 (магний, цинк, цирконий и кадмий), МЛ9 (магний, цирконий, неодим), МЛ10 (магний, цинк, цирконий, неодим).

                            Цинк и его сплавы

                            Цинк и его сплавы

                            Цинк — цветной металл серо-голубоватого оттенка. В системе Д. И. Менделеева обозначается символом Zn. Он обладает высокой вязкостью, пластичностью и коррозионной стойкостью. Важные свойства металла:

                            • Небольшая температура плавления — 419 °С.
                            • Высокая плотность — 7,1 г/см3.
                            • Низкая прочность — 150 МПа.

                            В чистом виде цинк используется для оцинкования стали с целью защиты от коррозии. Применяется в полиграфии, типографии и гальванике. Его часто добавляют в сплавы, преимущественно в медные.

                            Существуют следующие марки цинка: ЦВ00, ЦВ0, ЦВ, Ц0А, Ц0, Ц1, Ц2 и Ц3. ЦВ00 — самая чистая марка с содержанием цинка в 99,997%. Самый низкий процент чистого вещества в марке Ц3 — 97,5%.

                            Деформируемые цинковые сплавы

                            Деформируемые сплавы цинка используются для производства деталей методами вытяжки, прессования и прокатки. Они обрабатываются в горячем состоянии при температуре от 200 до 300 ?С. В качестве легирующих элементов выступают медь (до 5%), алюминий (до 15%) и магний (до 0,05%).

                            Деформируемые цинковые сплавы характеризуются высокими механическими свойствами, благодаря которым часто используются в качестве заменителей латуней. Они обладают высокой прочностью при хорошей пластичности. Сплавы цинка, алюминия и меди наиболее распространены, так как они имеют самые высокие механические свойства.

                            Литейные цинковые сплавы

                            В литейных цинковых сплавах легирующими элементами также выступают медь, алюминий и магний. Сплавы делятся на 4 группы:

                            • Для литья под давлением.
                            • Антифрикционные.
                            • Для центробежного литья.
                            • Для литья в кокиль.

                            Слитки легко полируются и принимают гальванические покрытия. Литейные цинковые сплавы имеют высокую текучесть в жидком состоянии и образуют плотные отливки в застывшем виде.

                            Литейные сплавы получили широкое применение в автомобильной промышленности: из них делают корпуса насосов, карбюраторов, спидометров, радиаторных решеток. Сплавы также используются для производства некоторых видов бытовой техники, арматуры, деталей приборов.

                            В России цветная металлургия — одна из самых конкурентоспособных отраслей промышленности. Многие отечественные компании являются мировыми лидерами в никелевой, титановой, алюминиевой подотраслях. Эти достижения стали возможными благодаря крупным инвестициям в цветную металлургию и применению инновационных технологий.

                            Источник https://jgems.ru/metally/tsvetnye

                            Источник https://nzmetallspb.ru/stanki/splavy-tsvetnyh-metallov-ih-sostav-i-primenenie.html

                            Источник https://tpkmag.ru/cvetnye-metally-i-splavy

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

X