Известно, что в чистом виде металлы используются редко. Чаще всего нас окружают различные соединения металлов и их сплавы. Сплавы – это вещества, состоящие из химических элементов, один из которых является металлом.
Получение сплавов
Очень давно было замечено, что если смешать расплавленные металлы и остудить полученную смесь, то получается вещество, свойства которого отличаются от свойств каждого из металлов. Так, если в расплавленную медь добавить алюминий, то в результате химической реакции получается новое соединение с формулой АlСи.
Алюминиевые медные сплавы известны своей механической прочностью и коррозией; характеризуются красивым золотистым цветом, что способствует использованию в архитектуре крыш и фасадов. Бериллиевые медные сплавы являются самыми твердыми из всех меди. Они обладают свойствами, аналогичными свойствам многих высокопрочных сталей, но также имеют более высокую коррозионную стойкость.
Альпака — это семейство медных сплавов с цинком и никелем. У них есть внешний вид, который помнит серебро, которое также называют «серебристым». Медные и цинковые сплавы известны как латунь. Латунь имеет красный цвет, когда цинк составляет менее 18%. Металл становится желтым, чтобы увеличить содержание цинка. Латунь сложнее металлической меди. Расплавленная латунь не является вязкой и поэтому идеально подходит для деталей отливки и поверхностных структур. Латунь часто используется для украшения и обстановки для своего «золотого» цвета.
Сплавы получают различными способами. Если смешивают расплавленные компоненты, а затем производят кристаллизацию полученного расплава, то получают литой сплав. Кристаллизация – это процесс перехода из жидкого состояния в твердое. При этом образуется соединение с кристаллической структурой. А если смешивают порошки компонентов, а затем спекают смесь при высокой температуре, то получают сплав, который называется порошковым сплавом. Для улучшения свойств в сплавы вводятся элементы, которые называются легирующими.
Многие духовые инструменты изготовлены из латуни или тому подобного. Металлургически говоря, термин «бронза» может использоваться только для меди и оловянных сплавов, хотя этот термин также распространяется на медно-другие металлические сплавы. Содержание меди составляет более 60%. Вы можете распознать оловянное содержание бронзового цвета: чем больше золота, тем больше количество олова, а красные тона указывают на низкое содержание олова. Пруд повышает стойкость к коррозии и твердость меди, образуя сплошные слои патины.
Медно-никель-цинковые сплавы известны как альпака. Первоначально разработанный в Китае, этот сплав был привезен в Европу в 17 веке, по-видимому, похожим на серебро и середина 19 Столетие часто использовалось для столовых приборов. Никель делает этот сплав очень прочным и устойчивым к коррозии; Он используется для объектов, которые должны носить много ношения, таких как ключи, замки, медицинские инструменты и точность. По оценкам, существующие в настоящее время медные сплавы в мире находятся вокруг.
Виды сплавов
В состав сплавов могут входить только металлы или соединения металлов с неметаллами. Свое название сплав обычно получает от названия элемента, который содержится в сплаве в самом большом количестве и составляет основу сплава. Так, если основой сплава является железо, то сплавы называются чёрными. А если основа сплавов — цветные металлы, то и сплавы называются цветными. Бывают ещё сплавы редких металлов и сплавы радиоактивных металлов.
Среди них — медно-никелевые сплавы, характеризующиеся отличной морской коррозионной стойкостью, отличной механической прочностью и эрозией. Белая часть монет 1 и 2 евро состоит из медного сплава с 25% никелем. Другим важным семейством сплавов являются купраалуминаты, также известные как алюминиевые бронзы. Они используются для изготовления пропеллеров, клапанов, подшипников, оборудования и фасадов зданий, благодаря привлекательному золотому виду.
Не всегда свойства «чистой» металлической меди достаточны для реагирования на конкретное применение: чистая медь, например, недостаточно сильна, чтобы противостоять интенсивному стрессу. Поэтому его особенности преднамеренно модулируются путем создания сплавов с различными другими металлами, такими как цинк, олово, никель, алюминий, золото, серебро и марганец. По оценкам, на рынке насчитывается более 400 медных сплавов, каждый со своей комбинацией свойств.
Черные сплавы
В сплавах могут быть два и более компонентов.
Наиболее известные чёрные сплавы – сталь и чугун. Оба эти сплава являются смесью железа и углерода. Но чугун содержит углерода намного больше, чем сталь. Кроме углерода, в чугун входят сера, фосфор, марганец и кремний. В сталь также добавляются эти элементы, но в гораздо меньших количествах. Чугун – хрупкий материал. Его применяют там, где не требуется ковка. А вот сталь не только прочный, но и пластичный материал. Поэтому она широко применяется в промышленности в металлических конструкциях, механизмах, деталях, для изготовления режущих инструментов и т. д. В нашем доме нас окружают изделия из нержавеющей стали: ножи, вилки, ложки, ножницы, тёрки, кастрюли.
В зависимости от содержания цинка, механической прочности и истирания, обрабатываемости, пластичности, твердости, цвета, антибактериальности, теплообмена и коррозионная стойкость Для производства наших кранов используется сплав с около 40% цинка. Высокая устойчивость к бронзовой коррозии объясняет очень большое использование в морском строительстве или материалы, которые контактируют с жидкостями или коррозионными средами, были разработаны около 4 тыс. лет назад и были настолько важны, что им был присвоен возраст «бронзового возраста». Медь-алюминиевые сплавы известны своей механической прочностью и коррозией; характеризуются красивым золотистым цветом, который ценится в архитектуре для крыш и фасадов зданий. Альпакка серебристая и используется для декоративного применения при строительстве духовых инструментов, мягких пружин и небольших механических деталей; после использования в производстве столовых приборов.
- Латунь представляет собой общий сплав меди и цинка.
- Бронзовые сплавы изготовлены из меди и олова.
Под термином «металлические сплавы» они идентифицируют те материалы, которые получены из комбинации двух или более химических элементов, в которых элемент в наибольшем проценте всегда является металлом.
Цветные сплавы
Самые известные сплавы меди – бронза и латунь.
Сплав меди с оловом называют бронзой. В III тысячелетии до н.э из меди изготавливались орудия труда, так как залежи меди в то время были огромны. Выяснилось, что если медь соединить с оловом, то получается вещество, более поддающееся литью. Так впервые была получена бронза. Следующее тысячелетие назвали «бронзовым веком». В XV в. из бронзы начали отливать пушки. В наше время бронза применяется в машиностроение для изготовления различных деталей.
Многие химические сплавы, обладающие собственными характеристиками металлического состояния, считаются с химической точки зрения. Примерами металлических сплавов являются. Чугуна и стали, бронзы и латуни. . Металлические сплавы можно классифицировать по различным критериям.
Бинарные сплавы: образованы двумя химическими элементами; тройные сплавы: образованы из трех химических элементов; четвертичные сплавы: образованы из четырех химических элементов. Они могут быть классифицированы в соответствии с основным элементом, который их составляет.
Латунь – сплав меди с цинком. Используется в производстве техники, автомобилестроении, в химической промышленности. Интересно, что латунь внешне схожа с золотом. Поэтому до XIX века ее часто выдавали за золото.
Соединение меди с алюминием называют алюминиевой бронзой. Алюминиевая бронза — очень пластичный материал.
Мельхиор — сплав меди и никеля. Используется для изготовления столовых приборов и художественных изделий.
Свойства металлических сплавов
Ферромагнетик: они намагничиваются под действием магнитного поля и остаются намагниченными при отмене поля, амагнитные, обычно цветные сплавы. Металлические сплавы имеют очень разные химические и физические свойства, иногда значительно превышающие химические свойства основного металла.
Обычно добавление постороннего элемента к металлу снижает электрическую проводимость и повышает твердость. При образовании сплавов наряду с увеличением твердости очень часто происходит снижение прочности на растяжение и уменьшение пластичности. Степень эластичности, обусловленная образованием сплава, претерпевает небольшие изменения и обычно увеличивается.
Известный алюминиевый сплав дюралюминий – соединение алюминия с медью, магнием и марганцем. Применяется в авиационной промышленности и авиастроении.
Магниевые, титановые, берилиевые сплавы также находят свое применение в промышленности и медицине.
Металлы и сплавы играют очень важную роль в различных видах жизнедеятельности человека. Невозможно перечислить все сферы, в которых металлы и их сплавы находят применение.
Плотность также претерпевает небольшие изменения; может быть увеличение или уменьшение плотности в секунду, что аллигатор более или менее плотный, чем основной металл. Изменение значения плотности также связано с процентом аллигатора в металлическом сплаве.
Железные руды с помощью чугунных отливок — отливки из чугуна или чугуна, чугун, чугун и в основном используются для производства, путем рафинирования различных видов стали. Отчасти частично отказано непосредственно после вычитания или добавления других элементов, таких как кремний, марганец, сера, фосфор вместе со стальным и чугунным ломом и литой в формы для производства струй для металлообрабатывающей промышленности.
Сплав — макроскопически однородный металлический материал, состоящий из смеси двух или большего числа химических элементов с преобладанием металлических компонентов.
Сплавы состоят из основы (одного или нескольких металлов), малых добавок специально вводимых в сплав легирующих и модифицирующих элементов, а также из не удаленных примесей (природных, технологических и случайных).
Свойства: прочный, хрупкий, с низкой устойчивостью к растяжению и сгибанию, устойчив к сжатию и коррозии; чугун не может претерпеть пластмассы, потому что он не податливый, горячий или холодный; он имеет очень хороший плавкий предохранитель: он плавкий предохранитель при не очень высокой температуре, является жидким, имеет хорошие и компактные струи и позволяет легко создавать очень сложные детали.
Поэтому сталь, являющаяся наиболее важным стальным продуктом, выпускается в самых разнообразных типах, каждая из которых имеет разные характеристики, классифицируемые в соответствии с химическим составом, структурой, производственным процессом и преобладающим использованием. Очень распространенная классификация выделяет пять основных категорий.
Сплавы являются одним из основных конструкционных материалов. Среди них наибольшее значение имеют сплавы на основе железа и алюминия. В технике применяется более 5 тыс. сплавов.
Виды сплавов
По способу изготовления сплавов различают литые и порошковые сплавы. Литые сплавы получают кристаллизацией расплава смешанных компонентов. Порошковые — прессованием смеси порошков с последующим спеканием при высокой температуре. Компонентами порошкового сплава могут быть не только порошкипростых веществ, но и порошки химических соединений. Например, основными компонентами твёрдых сплавов являются карбиды вольфрама или титана.
Углеродистые стали Они составляют более 90% всех сталей и содержат переменную величину, обычно менее 1, 5% углерода, максимум 1, 65% марганца, 0, 60% кремния и 0, 60% меди. Согласно содержанию или проценту углерода они делятся на. Экструдированные стали; десерты; полутвердый; трудно. . Экструдированные и сладкие стали обычно называют железом. Части автомобилей, туши, большинство стальных зданий, лодочные корпуса, гвозди, винты и болты — это лишь некоторые из изделий из углеродистых сталей.
Сплавы стали Они характеризуются наличием переменных количеств одного или нескольких элементов — таких как ванадий, молибден, марганец, кремний, медь — в процентах выше, чем в углеродистых сталях. Стальные сплавы используются при производстве многих механических компонентов: стержней, валов, штифтов, рулевых колес, осей транспортных средств и т.д.
По способу получения заготовки (изделия) различают литейные (например, чугуны, силумины), деформируемые (например, стали) и порошковые сплавы.
В твердом агрегатном состоянии сплав может быть гомогенным (однородным, однофазным — состоит из кристаллитов одного типа) и гетерогенным (неоднородным, многофазным).Твёрдый раствор является основой сплава (матричная фаза). Фазовый состав гетерогенного сплава зависит от его химического состава. В сплаве могут присутствовать:твердые растворы внедрения, твердые растворы замещения, химических соединений (в том числе карбиды, нитриды, интерметаллиды) и кристаллиты простых веществ.
Легколегированные стали с высоким сопротивлением. Они содержат только небольшие количества других элементов, таких как, например, ванадий, и поэтому, как правило, дешевле обычных легированных сталей; производятся со специальными процедурами, способными придать им механическую прочность даже при низких температурах и коррозионную стойкость, превышающую коррозию углеродистых сталей.
Нержавеющие сталиКроме, никель и другие легирующие элементы делают их блестящими и защищают их от приступа атмосферных агентов и агрессивных газов и кислот. Они обладают необычной механической прочностью, которую также можно поддерживать в течение длительного времени при чрезвычайно высоких или низких температурах Блеск их поверхности делает их пригодными для использования и в чисто декоративных целях. Они используются в строительстве труб и резервуаров нефтеперерабатывающих и химических заводов, реактивных самолетов и космических капсул, хирургического оборудования и инструментов, стоматологических и хирургических протезов.
Свойства сплавов
Свойства металлов и сплавов полностью определяются их структурой (кристаллической структурой фаз и микроструктурой). Макроскопические свойства сплавов определяются микроструктурой и всегда отличаются от свойств их фаз, которые зависят только от кристаллической структуры. Макроскопическая однородность многофазных (гетерогенных) сплавов достигается за счёт равномерного распределения фаз в металлической матрице. Сплавы проявляют металлические свойства, например: электропроводность и теплопроводность, отражательную способность (металлический блеск) и пластичность. Важнейшей характеристикой сплавов является свариваемость.
Широкое использование в кухонных горшках, столовых приборах и кухонных принадлежностях. В частности, упомянутые быстро движущиеся стали включают вольфрам, молибден и другие связующие элементы, которые повышают износостойкость при высокоскоростной механической обработке, экструзии или сверхбыстрой, которые также содержат хром. Серебро: сплав, состоящий из серебра и меди. Стерлинг 925 указывает, что в сплаве присутствует 925 штук серебра и всего 75 штук меди. Над серебряной посудой 800, которые после изготовления имеют розовое отражение, чтобы придать большую яркость и блеск, покрыты чистой серебряной ванной.
Сплавы, используемые в промышленности
Сплавы различают по назначению: конструкционные, инструментальные и специальные.
Конструкционные сплавы:
· дюралюминий
Конструкционные со специальными свойствами (например, искробезопасность, антифрикционные свойства):
Для заливки подшипников:
Для измерительной и электронагревательной аппаратуры:
Посеребренное серебро: термин серебряной пластины в общем случае идентифицирует артефакт, выполненный из сплава металла из неблагородного металла или сплава серебра, независимо от метода, используемого для достижения этого. В большинстве случаев медные или латунные поверхности покрыты серебром электролизом. Этот метод не был предназначен для экономии на очень высокой рыночной цене серебра, а просто для того, чтобы иметь возможность достичь объектов, которые для их конкретного использования имели более высокую устойчивость, чем сопротивление серебра.
· манганин
Для изготовления режущих инструментов:
· победит
В промышленности также используются жаропрочные, легкоплавкие и коррозионностойкие сплавы, термоэлектрические и магнитные материалы, а также аморфные сплавы.
Мета́ллы (от лат. metallum — шахта, рудник) — группа элементов, в виде простых веществ, обладающих характернымиметаллическими свойствами , такими как высокие тепло- и электропроводность, положительный температурный коэффициент сопротивления, высокая пластичность и металлический блеск.
Этот метод, в основном используемый для небольших предметов, часто предназначенных для резки, состоял из покрытия серебряного или серебряного сердечника. Слиток, приготовленный таким образом, запекается. После слияния он пропускается через ролики, чтобы уменьшить его до листов желаемой толщины, а затем работать с одинаковыми формами и методами серебра.
Более широко известна так называемая «старая пластина Шеффилда» или «сплавленная пластина», термины, используемые для определения способа изготовления медных пластин с медным покрытием под действием тепла. Действительно, хотя время подготовки сырья и обработка изделий были более длительными, чем затраты на реализацию такого серебряного предмета, низкая стоимость металла в значительной степени компенсировала большую ручную работу. Но старые истории и технологии Шеффилда считали дни. Многие производители перешли на новую и более дешевую технологию, и многие другие быстро закрылись.
Из 118 химических элементов, открытых на данный момент (из них не все официально признаны), к металлам относят:
6 элементов в группе щелочных металлов,
6 в группе щёлочноземельных металлов,
38 в группе переходных металлов,
11 в группе лёгких металлов,
7 в группе полуметаллов,
14 в группе лантаноиды + лантан,
14 в группе актиноиды (физические свойства изучены не у всех элементов) + актиний,
вне определённых групп бериллий и магний.
Таким образом, к металлам, возможно, относится 96 элементов из всех открытых.
В астрофизике термин «металл» может иметь другое значение и обозначать все химические элементы тяжелее гелия
Свойства металлов
Характерные свойства металлов [править | править исходный текст]
· Металлический блеск (характерен не только для металлов: его имеют и неметаллы иод и углерод в виде графита)
· Хорошая электропроводность
· Возможность лёгкой механической обработки (см.: пластичность; однако некоторые металлы, например германий и висмут, непластичны)
· Высокая плотность (обычно металлы тяжелее неметаллов)
· Высокая температура плавления (исключения: ртуть, галлий и щелочные металлы)
· Большая теплопроводность
· В реакциях чаще всего являются восстановителями
Физические свойства металлов [править | править исходный текст]
Все металлы (кроме ртути и, условно, франция) при нормальных условиях находятся в твёрдом состоянии, однако обладают различной твёрдостью. Ниже приводится твёрдость некоторых металлов по шкале Мооса.