Таблица сплавы по химии: Таблица “Сплавы – свойства, состав и применение”

alexxlab | 12.07.2023 | 0 | Разное

Доклад на тему Сплавы металлов 9 класс сообщение

• Доклады и сообщения
• География
• Сплавы металлов

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

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

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

Рассмотрим классификацию сплавов:

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

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

Вариант №2

Сплавы

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

9 класс по химии

Откуда взялся Фунт Стерлингов

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

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

Поделиться ссылкой

Популярные темы сообщений

• Корова
  Корова относится к травоядным животным. В холодное время года, корову можно прокормить благодаря зерновым культурам, а также кукурузе. А вот летом, взрослое животное может съесть не меньше 45 кг травы. Если корова относится к молочной породе,
• Карибский кризис
  Холодная война – масштабное противостояние двух блоков государств во главе с США и СССР. Холодная война отличалась очень неустойчивой и опасной политической ситуацией в мире. Было несколько «спадов» и обострений во время этого противостояния,
• Правила игры в баскетбол
  Наверное, каждый знает о том, что баскетбол является самым знаменитым и популярным видом спорта. Баскетбол – это спортивная игра, в которой набирается определенное количество людей. И каждая из команд старается разными способами забить мяч

Свойства сплавов

Свойства, которыми обладают металлические сплавы, подразделяются на:

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

    Механические, определяемые взаимодействием с другими физическими телами.

Механические свойства

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

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

Цинковые сплавы

Сплавы на основе цинка отличаются низкими температурами плавления, стойкостью к коррозии и отличной обрабатываемостью. Они применяются в машиностроении, производстве вычислительной и бытовой техники, в издательском деле. Хорошие антифрикционные свойства позволяют использовать цинковые сплавы для вкладышей подшипников.

Титан не самый доступный металл, он сложен в производстве и тяжело обрабатывается. Эти недостатки искупаются его уникальными свойствами титановых сплавов: высокой прочностью, малым удельным весом, стойкостью к высоким температурам и агрессивным средам. Эти материалы плохо поддаются механической обработке, но зато их свойства можно улучшить с помощью термической обработки.

Легирование алюминием и небольшими количествами других металлов позволяет повысить прочность и жаростойкость. Для улучшения износостойкости в материал добавляют азот или цементируют его.

Область применения титановых сплавов

Металлические сплавы на основе титана используются в следующих областях:

1. аэрокосмическая;
2. химическая;
3. атомная;
4. криогенная;
5. судостроительная;
6. протезирование.

Сплавыметодическая разработка (химия, 9 класс) по теме

Конспект урока по химии в 9 классе по теме: «Сплавы».

Цель урока:

1. Познакомиться с видами сплавов;
2. Познакомиться со свойствами сплавов
3. Значением сплавов. (медь и её сплавы. Иконы, чистка монет)

Оборудование: коллекции металлов и сплавов, кристаллические решетки металлов и сплавов, открытки изделий из сплавов, дидактические задания, периодическая таблица Д.И.Менделеева, иллюстративный материал, образцы изделий из сплавов.

Ход урока.

1. Орг. момент.
2. Повторение.

1. Физические свойства металлов.
2. Металлическая связь.

1. Содержание урока.

При плавлении металлы обычно смешиваются друг с другом, образуя сплавы. В большинстве случаев сплавы обладают более полезными свойствами, чем составляющие их чистые металлы. У бронзы, например, прочность выше, чем у составляющих ее меди и олова. Сталь и чугун прочнее технически чистого железа. Поэтому в чистом виде металлы используют редко. Получены десятки тысяч сплавов

Помимо большей прочности многие сплавы обладают большей коррозионной стойкостью и твердостью, лучшими литейными свойствами, чем чистые металлы. Так, чистая медь очень плохо поддается литью, из нее трудно получить отливки, и в то же время оловянная бронза имеет прекрасные литейные свойства: из нее отливают художественные изделия, требующие тонкой проработки деталей. Чугун-сплав железа с углеродом — также великолепный литейный материал.

Помимо более высоких механических качеств сплавам присущи свойства, которых нет у чистых металлов. Примерами могут служить получаемая на основе железа нержавеющая сталь-материал с высокой коррозионной стойкостью даже в агрессивных средах и с высокой жаропрочностью, магнитные материалы, сплавы с высоким электрическим сопротивлением, с малым коэффициентом термического расширения.

Сплавы — это материалы с характерными свойствами, состоящие из двух и более компонентов, из которых по крайней мере один — металл.

В металлургии железо и его сплавы выделяют в одну группу под названием черные металлы; остальные металлы и их сплавы имеют техническое название цветные металлы.

Подавляющее большинство железных (или черных) сплавов содержит углерод. Их разделяют на чугуны и стали.

Чугун-сплав на основе железа, содержащий от 2 до 4,5% углерода, а также марганец, кремний, фосфор и серу. Чугун значительно тверже железа, обычно он очень хрупкий, не куется, а при ударе разбивается. Этот сплав применяется для изготовления различных массивных деталей методом литья, так называемый литейный чугун и для переработки в сталь — передельный чугун.

В зависимости от состояния углерода в сплаве различают серый и белый чугун.

Сталь-сплав на основе железа, содержащий менее 2% углерода. По химическому составу стали делят на два основных вида: углеродистая и легированная стали.

Углеродистая сталь представляет собой сплав железа главным образом с углеродом, но, в отличие от чугуна, содержание в ней углерода, а также других веществ гораздо меньше. В зависимости от количества углерода стали подразделяют на мягкие(0,3%С), средней твердости и твердые (до2%С). Из мягкой и средней твердости стали делают детали машин, трубы, гвозди, скрепки и т. д., а из твердой — различные инструменты.

Легированная сталь- это тоже сплав железа с углеродом, только в него введены еще специальные, легирующие добавки: хром, никель, вольфрам, молибден и др.

Легирующие добавки придают сплаву особые качества. Так, хромоникелевые стали очень пластичные, прочные, жаростойкие, кислотоупорные, устойчивые против коррозии. Они применяются в строительстве, а также для изготовления нержавеющих предметов домашнего обихода (ножей, вилок, ложек), всевозможных медицинских и других инструментов. Хромомолибденовые и хромованадиевые стали очень твердые, прочные и жаростойкие. Они используются для изготовления трубопроводов, компрессоров, моторов и многих других деталей машин современной техники.

Стали — это основа современного машиностроения, оборонной промышленности, ракетостроения и других отраслей промышленности.

В развитии современной металлургии стали большое значение имели работы Д. К. Чернова и П. П. Аносова.

Сплавы меди

Сплавы, повышающие прочность и другие свойства меди, получают введением в нее добавок, таких, как цинк, олово, кремний, свинец, алюминий, марганец, никель. На сплавы идет более 30% меди.

Латуни — сплавы меди с цинком ( меди от 60 до 90% и цинка от 40 до 10%) — прочнее меди и менее подвержены окислению. При присадке к латуни кремния и свинца повышаются ее антифрикционные качества, при присадке олова, алюминия, марганца и никеля возрастает антикоррозийная стойкость. Листы, литые изделия используются в машиностроении, особенно в химическом, в оптике и приборостроении, в производстве сеток для целлюлознобумажной промышленности.

Бронзы. Бронза- сплав на основе меди с добавкой ( до 20% ) олова. Бронза хорошо отливается, поэтому используется в машиностроении, где из нее изготавливают подшипники, поршневые кольца, клапаны, арматуру и т. д. Используется также для художественного литья.

Раньше бронзами называли сплавы меди (80-94%) и олова (20-6%). В настоящее время производят безоловянные бронзы, именуемые по главному вслед за медью компоненту.

Алюминиевые бронзы. Дюралюминий — сплав на основе алюминия, содержащий медь, магний. Марганец и никель. Имеет хорошие механические свойства, применяется в самолетостроении машиностроении.

содержат 5-11% алюминия, обладают высокими механическими свойствами в сочетании с антикоррозийной стойкостью.

Свинцовые бронзы, содержащие 25-33% свинца, используют главным образом для изготовления подшипников, работающих при высоких давлениях и больших скоростях скольжения.

Кремниевые бронзы, содержащие 4-5% кремния, применяют как дешевые заменители оловянных бронз.

Бериллиевые бронзы, содержащие 1,8-2,3% бериллия, отличаются твердостью после закалки и высокой упругостью. Их применяют для изготовления пружин и пружинящих изделий.

Кадмиевые бронзы — сплавы меди с небольшим количества кадмия (до1%) — используют при производстве троллейных проводов, для изготовления арматуры водопроводных и газовых линий и в машиностроении.

Припои — сплавы цветных металлов, применяемые при пайке для получения монолитного паяного шва. Среди твердых припоев известен медносеребряный сплав (44,5-45,5% Ag; 29-31%Cu; остальное — цинк).Из цветных сплавов отметим бронзу, латунь, мельхиор, дюралюминий.

Бронза- сплав на основе меди с добавкой ( до 20% ) олова. Бронза хорошо отливается, поэтому используется в машиностроении, где из нее изготавливают подшипники, поршневые кольца, клапаны, арматуру и т. д. Используется также для художественного литья.

Дюралюминий — сплав на основе алюминия, содержащий медь, магний. Марганец и никель. Имеет хорошие механические свойства, применяется в самолетостроении машиностроении.

Дополнительный материал с презентацией

Медь в искусстве.

В незапамятные времена медь стала доступна человеку. Медный век был ознаменован широким использованием орудий, изготовленных из медных самородков. Достаточно распространенный в природе, обладающий хорошей ковкостью, сравнительно легко поддающийся обработке – этот металл первым завоевал доверие и признание человеческой цивилизации. Достаточно упомянуть о том, что уже в 3-м тысячелетии до нашей эры при помощи медных инструментов были добыты и изготовлены 2 миллиона 300 тысяч каменных глыб, из которых сложено одно из семи чудес света – египетская пирамида Хеопса. Изготовление изделий из меди и искусство медной чеканки по древности происхождения уступает лишь художественной керамике. Бронзовый век, пришедший на смену медному, открыл людям еще одну возможность – использование сплавов. Бронза – это сплав меди с оловом. Знаменательно, что это вещество дало начало развитию искусства литья. Из бронзы изготавливались преимущественно предметы роскоши, драгоценности, а также первые зеркала. В Египте эксперименты с медью привели к возникновению алхимии. Египетские жрецы открыли для себя сплав меди и цинка – латунь. Сходство латуни с золотом заставило первых алхимиков прийти к выводу, что они владеют секретом получения золота из меди (правда, в отличие от золота, латунь окисляется). Кроме сплавов, использовались и химические соединения меди. Например, в Александрии окисленная медь использовалась в качестве женского грима – получаемой таким образом зеленой краской подводили глаза. Этот же краситель применялся и в живописи терм (бань) римского императора Тита, в стенных фресках Помпеи.

Медь и бронза были известны также в Индии, Ассирии, Риме и в Греции. Один из богов, воспетых в «Илиаде», кузнец Гефест выковывает из меди победный щит герою Троянской войны Ахиллу, а в начале III века до н. э. в районе порта Родоса на побережье Эгейского моря появляется другое чудо света – Колосс Родосский – 32-метровая статуя бога Солнца Гелиоса. Гигантское сооружение, под которым свободно проплывали парусные суда, было полностью медным. До наших дней также дошли выполненные на заре человеческой цивилизации уникальные скульптуры из бронзы – Марк Аврелий, Дискобол, Спящий сатир и другие. Не менее популярна была медь и в Японии. Так, в VIII веке н.э. была создана гигантская медная фигура Будды в храме Тодайдзи весом более 400 тонн.

Из меди и сплавов изготавливались и монеты разных стран.

Медь в искусстве России

На территории нашей страны медные рудники появились приблизительно в начале 2-го тысячелетия до н. э. VIII–VI веками до н. э. датируются находки археологов в Закавказье, Сибири и на Алтае: медные ножи, наконечники стрел, бронзовые щиты, шлемы и другие предметы. Промышленная выплавка меди, однако, началась лишь в начале XIII века в Архангельской области, на Цильменском месторождении.

Меднолитая пластика – это замечательное и до конца не исследованное явление русской художественной культуры, имеющее тысячелетнюю историю. Определяя значение медных крестов, икон и складней в жизни русского народа, Ф.И.Буслаев, известный филолог и искусствовед XIX в., писал: «Это были святыни самые удобные для перенесения, прочные и дешевые; потому они и доселе в большом употреблении в простом народе…». 1 Эти слова с полным правом можно отнести к любому региону России, в том числе и к Московской губернии, где на протяжении XVIII – XX вв. не только почитали меднолитые образа, но и занимались их производством.

Определяющей вехой в истории медного литья стал указ Петра I от 31 января 1723 г. «О запрещении иметь в приходских церквах иконы частных лиц; также выливать и продавать в рядах священные изображения из меди и олова». 2 Этот указ поставил под контроль производство, продажу и бытование меднолитых предметов, которые следовало «употребить на церковные нужды». Таким образом, уже в начале XVIII в. была определена политика государственных властей по отношению к медной пластике. Именно в этих условиях, поставивших литейное дело в нелегальное положение, мастера-старообрядцы разных направлений (беспоповцы и поповцы) сумели не только сохранить древнерусские традиции, но и создать новые образцы крестов, икон и складней.

Из меди и сплавов на Руси отливалось и оружие. 40-тонная Царь-пушка была отлита из бронзы в 1586 году Андреем Чеховым. Медные монеты впервые на Руси были введены в середине XVII века. Издавна была известна на Руси и уксуснокислая медь – ярко-зеленая краска, носившая в старину название «яр-медянки».

Медное литье, утвердившееся в русском церковном искусстве в домонгольскую эпоху, неотрывно сопровождает всю историю русской религиозности и благочестия. Купола, как известно, в России кроют золотом, однако основа для покрытия купола изготавливалась обычно из меди. И сегодня медь является предпочтительным материалом для изготовления церковных куполов: так, при реконструкции храма Василия Блаженного в Москве в скором времени планируется заменить железные купола медными, так как железо быстро ржавеет. Высочайшего мастерства русские умельцы достигли и в искусстве литья колоколов. Бронзовый Царь-колокол, предназначенный для колокольни Ивана Великого, весом более 200 тонн был отлит в 1735 году отцом и сыном Материными. Медными листами покрыта и южная дверь Успенского собора – главного храма Древней Руси.

Литые иконы, кресты и складни изготовлялись в России с древнейших времён. Особенно популярными стали литые иконы в среде старообрядцев – они нуждались в иконах, выполненных из прочного материала, приспособленного для частых перевозок, длительного пребывания под открытым небом или, в случае обыска или необходимости прятать свои святыни от гонителей, в земле. Медные сплавы как нельзя более отвечали этим требованиям. Родиной старообрядческого цветнометаллического литья считается поморский Выговский монастырь, где, по-видимому, до середины XVIII в. сформировались основные композиционные и стилевые мотивы медной пластики. К XIX в. медные иконы отливались не только на Севере, но и на Урале, и даже в мастерских Подмосковья.

Медь нашла свое применение и в светском искусстве Руси. Гравюра на металле – технология, заимствованная с Запада, но получившая свое продолжение и развитие в руках русских мастеров – не перестает удивлять тонкостью и изяществом исполнения и в наши дня. Первые гравюры на металле, появившиеся в Петровскую эпоху, были резцовыми – их получали путем нанесения на поверхность металла резцом штрихов и линий. В дальнейшем резцовая техника сочеталась с пунктирной (когда вместо резца использовались пуансоны – с их помощью наносились точки различной величины, формы и глубины), с различными типами обработки поверхности медной доски, а также травления участков доски, предварительно покрытых кислотоупорным лаком. Сегодня культура гравюры на меди оказалась во многом утраченной из-за своей сложности и строгости принципов.

В архитектуре и оформлении городского пространства императорской России прочное место заняли и бронзовые скульптуры. Из бронзы изготовлен и знаменитый петербургский «Медный всадник» – творение французского скульптора Фальконе, воспетый А. С. Пушкиным.

Медные монеты прошлого

Монета 10 копеек, Сибирь, 1770 г

.

Монета 10 копеек, Сибирь, 1770 г.

1. Домашнее задание.

§ 7 упр. 1- 3, сообщения о производстве и применении сплавов .

1. Закрепление

1. На какие две группы делятся металлы?
2. Сравните состав и свойства чугуна и стали.

В чем сходство и различие?

1. Медные изделия дома

Виды металла: классификация и сферы применения

Металлы – обобщенное название химических элементов, объеденных по ряду признаков. В периодической таблице они занимают большую часть, однако до сих пор не существует документа, позволяющего разделить их на классы.

Отличаются металлы в первую очередь своими качественными характеристиками. Какие-то имеют высокую теплопроводимость, другие выдерживают высокие нагрузки на разрыв и растяжение. В зависимости от этих качеств определяется и сфера применения, но металлы в природном виде, даже очищенные, не обладают необходимыми показателями в достаточном виде, поэтому применяется технология сплавов, то есть соединения нескольких элементов в одну молекулярную решетку. Это позволяет существенно улучшить характеристики, и придать сплаву необходимые качества.

Простой пример: возьмем распространенный в промышленности сплав бронзу. Это соединение, где основным элементом выступает медь. В качестве легирующего, то есть улучшающего качество, компонента используется олово. В результате соединения получается новый металл, более твердый и упругий по сравнению с чистой медью, который часто используют для изготовления крепежа.

Основные виды классификации металлов

Существует несколько видов классификации металлов. Начнем с основного типа – деления на две большие группы: черные и цветные. Черные металлы отличает высокая температура плавления, плотность и повышенная твердость. Цветные металлы, в большинстве случаев, плавятся при более низких температурах и обладают повышенной электро и теплопроводимостью.

Такое разделение обусловлено распространением элементов в природе. На добычу черных элементов приходится более 90 процентов от всей массы добываемых металлов, в то время как на цветную группу приходится не более 5-10 процентов. Необходимо отметить, что виды классификации являются условными, и используются в зависимости от назначения конечного продукта, который производят из этих металлов. Так, для изготовления крепежа используется классификация по техническим характеристикам, а для изготовления сложных сплавов химическая и кристаллическая. Рассмотрим эти виды подробнее.

Химическая классификация металлов

Все элементы в периодической таблице делятся на четыре основных группы, маркируемые латинскими буквами:

• S. Отмечены розовым цветом.
• P. Желтые элементы.
• D. Бирюзовый цвет.
• F. Зеленые элементы в таблице.

Каждая группа содержит в себе металлы. Элементы из первых двух категорий (S и P) называют простым видом, а элементы из групп D и F переходным. Также каждая группа делится еще на несколько категорий. В группу S входят щелочные и щелочеземеленые металлы, а в группы D и F платиновые, урановые и редкоземельные. При этом в каждой группе существуют исключения, из чего можно сделать вывод, что деление металлов по химическим группам является условностью, и редко применяется в практических сферах. Такое деление интересно только для научных изысканий, и практически не применимо в промышленности и производстве. Например, изготовление крепежа отталкивается от технических аспектов, и лишь в малой степени от химических.

Классификация металлов по кристаллической решетке

Все элементы имеют, так называемую, кристаллическую решетку. Абстрактная структура, определяющая расположение атомов и электронов, а также их привязку к ядру. В аморфных материалах, таких как стекло, атомы расположены хаотично, и не имеют строгой конструкции. В отличие от металлов, которые в твердом виде обладают строго структурированной решеткой, с четким построением молекулярных элементов. Всего разделяют 4 вида кристаллических решеток, которые проще представить в виде таблицы:

Это наиболее распространенные типы кристаллических решеток, часто встречающиеся у металлов. В общей сложности система классификации насчитывает 14 конфигураций, но у металлов они или встречаются крайне редко, или не встречаются вообще. Также следует отметить, что правильное построение решетки возможно только при естественном затвердевании металла, без искусственных ускорений. Если процесс остывания был ускорен, форма решетки изменится. В производстве это называют закаливанием, в результате которого меняется не только молекулярная структура, но и технические свойства.

Также, при нарушении норм производства металлического проката, может наблюдаться замена в кристаллической решетке. Это ведет к полному изменению качеств готового изделия. Чтобы условия производства соблюдались, были разработаны нормы стандартизации, гарантирующие четкое соответствие готового проката техническому описанию его свойств.

Техническая классификация металлов

Наиболее полную систему классификации предложил профессор Гуляев, хотя современные ученые и не согласны с некоторыми ее аспектами, ничего нового пока предложено не было. Итак, черные металлы делят на 5 основных подгрупп:

1. Железные металлы. Сюда входят марганец, кобальт, никель, и конечно, железо. Наиболее распространенная в природе группа, используемая в сплавах как основной компонент.
2. Тугоплавкие. Элементы, имеющие высокую температуру расплавления. В качестве эталона принята мера в 1539 градусов по Цельсию.
3. Редкоземельные. Дорогостоящие в плане добычи и обработки элементы, к которым относят неодим, европий, самарий и другие металлы, используемые в качестве присадок к основному сплаву. Способны даже при небольшом проценте вмешательства существенно повысить или полностью изменить характеристики сплава.
4. Щелочные. Особая группа, практически не применяемая в чистом виде. Чаще всего используются в атомной энергетике. Сюда относят: литий, барий, радий и другие.
5. Урановые. Торий, уран, плутоний. Применяются исключительно в атомной энергетике.

Цветные металлы также делят на несколько подгрупп. Их три:

1. Легкие. Алюминий, магний, бериллий. Обладают низким удельным весом и часто применяются в авиастроении и прочих сферах, где необходим твердый, но в то же время легкий материал.
2. Легкоплавкие. Металлы с наиболее низкой температурой плавления: цинк, олово, свинец. Используются как в чистом виде, в качестве припоя и соединительного элемента, и как легирующие добавки, повышающие или изменяющие характеристики сплава.
3. Благородные или драгоценные металлы. Наиболее редкие элементы, к которым относят: золото, серебро, палладий, платину. Обладают максимальной устойчивостью к коррозии и окислению, благодаря чему получают широкое распространение в различных промышленных сферах.

Практически все металлы из двух групп поддаются смешению, то есть производству из них сплавов с необходимыми техническими характеристиками.

Классификатор металлов по ГОСТ

Если рассматривать метлы с точки зрения геологии и распространения в природе, их делят на две большие группы: черные и цветные. Об этом мы уже говорили выше. В химии деление происходит по 4 направлениям, но чтобы привести виды металлов к общему знаменателю, необходимо более точное разделение. Начнем с основного типа классификации: металлы и сплавы. Металлы – это материалы, используемые в чистом, или практически чистом виде. Здесь допускаются примеси, но в незначительной степени, то есть те, которые не способны оказать влияния и изменить технические характеристики. Сплавами называют соединения, с высоким содержанием двух и более элементов.

Для того чтобы сплав получил маркировку, в его составе должно быть не менее 50 процентов основного компонента. То есть, если мы берем бронзу, то понимаем, что в ее составе больше половины занимает медь, а остальное делится между другими металлическими компонентами. Чистые металлы, в свою очередь, делятся на стали и чугуны. Эти металлы имеют в составе углерод. Если его содержание не превышает 2,14 %, его называют сталью. Свыше этого значения уже чугун.

Классификация металлов

Чтобы привести все виды металлов к единому стандарту качества, необходимо разделить их на группы. Таких групп 3:

1. Стали,
2. Чугуны,
3. Сплавы на основе цветных металлов.

Каждая группа имеет деление на подгруппы. У стали это:

• углеродистая,
• легированная,
• специальная.

Углеродистая сталь не имеют легирующих, то есть изменяющих структуру элементов. Допускаются примеси, но в незначительном количестве. Углеродистая сталь в свою очередь делится на инструментальную и конструкционную. Кардинальные различия заключаются в процентах содержания в составе углерода. Конструкционная сталь содержит не более 0,6%, а инструментальная от 0,7 до 1,5%. Далее конструкционная сталь делится на обычное качество и высокое. В обычном качестве допускаются примеси серы и фосфора, но в количестве, не превышающем 0,3 процента. Соответственно высококачественная сталь не предусматривает наличия этих элементов в составе, или их количество должно быть меньше установленной нормы.

Далее легированная сталь, то есть материал, имеющий в составе компонент, влияющий на качественные характеристики сплава. Список легирующих элементов довольно большой, и здесь его приводить не имеет смысла. Содержание легирующего элемента начинается от 2,5%. Такая сталь называется низколегированной. Если в составе от 2,5 до 10 процентов, это уже среднелегированная марка, а при содержании свыше 10 процентов, получается высоколегированная сталь.

Помимо этого легированные стали делятся по назначению. Здесь три группы:

1. инструментальная,
2. конструкционная,
3. специальная

В стандартизации каждый элемент имеет буквенное обозначение, а для причисления легированной стали к тому или иному классу используется отдельный список. Все легированные стали обозначаются сочетанием букв и цифр. Для примера рассмотрим такое соединение: 10Г2СД.

Первая цифра здесь – это количество углерода в сотых долях процента. Далее буква Г, в классификаторе означающая марганец. Следующая за буквой Г цифра 2 говорит нам о том, что марганец в этом составе присутствует в двухпроцентной доле. И последние две буквы – это дополнительные элементы, процентная доля которых менее 1,5%.

В данном случае сюда добавлены медь и кремний.

Последний вид стали – специальный. Он делится на несколько групп:

• строительная,
• подшипниковая,
• арматурная,
• котельная,
• автоматная.

Соответственно для каждой группы имеются свои стандарты.

Далее идут чугуны, делящиеся на три группы:

1. белый,
2. отбеленный,
3. и графитизированный.

У каждой группы также имеется свое разделения, но наибольший интерес представляет графитизированный чугун, который делится на:

• серый,
• вермикулярный,
• ковкий
• и высокопрочный.

Отношение к какой-либо группе определяется процентным соотношением углерода к металлу в составе, а также наличию примесей, допустимых стандартами, то есть ГОСТами.

И, наконец, последняя крупная группа – сплавы на основе цветных металлов. Здесь очень много разделений и видов классификации, поэтому остановимся на трех основных категориях, и представим их в виде таблиц:

Алюминиевые сплавы:

Медные сплавы:

Поиск сплава в классификаторе ГОСТ

Государственные стандарты четко определяют не только виды металлов и сплавов, но и качество производства заготовок для дальнейшей обработки и производства металлоизделий. Реестр очень большой, и первый пункт, который нам нужен – металлы и металлические изделия.

Далее переходим в необходимый раздел. Углеродистая и качественная сталь имеет маркировку В2 и В3 соответственно, а цветные металлы и их сплавы находятся в разделе В5. Также имеет смысл поискать в разделе В8, где перечислены стандарты литейных отливок.

Если мы говорим про изготовление крепежа, наибольший интерес представляет раздел В5, а внутри него подраздел В51.

Перед нами открывается список всех ГОСТов, связанных с этими определениями.

Он довольно большой, и не зная конкретного номера найти необходимую статью довольно сложно. Если же номер известен изначально, то на сайте ГосСтандарта есть готовый поиск, куда необходимо внести свой номер, чтобы сразу получить доступ к необходимому элементу.

Сферы применения основных металлов

Рассматривать радиоактивные и редкоземельные металлы не имеет смысла, так как в производстве крепежа они практически не принимают участия, как и в других сферах, не связанных с атомной энергетикой и некоторыми редкими видами промышленности. Нас интересуют основные металлы и сплавы рассмотренные выше.

Сферы их применения очень разнообразны:

• строительство,
• авиастроение,
• машиностроение,
• производство инструментов,
• металлоконструкции,
• станкостроение.

И так далее. Изготовление крепежа можно отнести нескольким категориям, но по сути, это металлоконструкции, называемые в народе Метизы. Для производства метизов используются десятки различных металлов и сплавов, от конструкционной стали и чугуна, до сложных сплавов на основе титана и меди.

Коротко по каждому виду, применяемому для изготовления крепежей

Перед тем как перейти к описанию конкретных видов металлов и сплавов, необходимо определиться, какие основные технические требования предъявляются к продуктам, попадающим под категорию «крепеж». Их несколько:

• прочность учитывается прочность на разрыв и излом.
• Пружинистость. Возможность металла возвращать изначальную форму после сжатия.
• Устойчивость к коррозии и окислению. Актуально для всех видов крепежа.

И многое друге. Теперь поговорим о конкретных металлах и сплавах. Их список выглядит следующим образом:

1. Алюминий и сплавы на его основе,
2. Медь,
3. Латунь,
4. Бронза,
5. Инструментальная сталь,
6. Легированная сталь,
7. Ковкий чугун,
8. Сталь нержавеющая.

Начнем по порядку: первый пункт – это алюминий и сплавы на его основе. Он применяется при изготовлении клепок и различных зажимов. Также в клепках может быть использована медь для повышения качества метиза. Помимо этого из меди изготавливают гайки специального назначения. Они используются, в частности, при судостроении, так как медь при контакте с другими металлами не создает искру.

Латунь и бронза отличаются повышенной, по сравнению с медью, прочностью, поэтому из них изготавливают различные шпонки, элементы анкеров, а также болты, шурупы и винты. Еще одна особенность этих сплавов заключается в отсутствии скипания. То есть при электрическом замыкании, сталь сплавляется, а медь остается цельной и не разрушается.

Из легированной и конструкционной стали изготавливаются барашковые гайки, струбцины и прочие удерживающие элементы. Это обусловлено высокой прочностью этих марок. Нержавеющая сталь, в свою очередь применяется там, где необходима максимальная устойчивость к коррозии. Что касается чугуна, то он чаще всего применяется при производстве запорной арматуры, то есть вентилей и запоров.

Вернуться обратно

ОПУБЛИКОВАТЬ В СОЦ.СЕТЯХ

Структура металлов и сплавов: свойства и примеры

Подсчитано, что ежегодно выбрасываются или теряются пенни на сумму 62 миллиона долларов. Хотя в целом это много, потеря 2 или 3 центов здесь или там не имеет значения для большинства людей. На самом деле, люди пытаются помешать монетному двору производить их, так как мы теряем 70 миллионов долларов в год, производя их. Материал, используемый в копейках, стоит больше, чем сама копейка!

Первоначально монеты изготавливались только из меди, но позже стали изготавливаться из медно-цинкового сплава сплав из-за роста стоимости меди. В этой статье мы узнаем о структуре металлов и сплавов !

• Сначала мы рассмотрим основы металлов и определим сплавов
• Далее мы рассмотрим основную структуру и свойства металлов и сплавов
• Затем мы рассмотрим состав и структуру сплавов
• Мы также рассмотрим атомные структуры каждого
• . Наконец, мы рассмотрим три типа кристаллических структур, которые могут быть образованы, и то, как они создают зернистая структура .

Знакомство с металлами и сплавами

Прежде чем углубляться в структуру металлов и сплавов, давайте подробно остановимся на типах элементов, встречающихся в периодической таблице. Существует три типа элементов:

• металлоиды

• металлы

• неметаллы

тип

Периодическая таблица элементов. Достояние Викимедиа.

Как видно розовым цветом, их 9.0003 лот металлов, которые сгруппированы на основе свойств, которые они разделяют (которые мы обсудим позже).

Металлы могут образовывать сплавов .

Сплав представляет собой смесь двух или более металлов или смесь металла и неметалла.

Существует два типа сплавов: 1. Сплавы-заменители

2 . Сплавы внедрения В сплаве замещения некоторые атомы металла заменены атомами другого элемента аналогичного размера. В сплаве внедрения более мелкие атомы другого элемента заполняют «пробелы» в структуре металла.

Структура и свойства металлов и сплавов

Теперь поговорим о структуре и свойствах металлов и сплавов. Металлы отличаются своими уникальными характеристиками. К ним относятся:

• Высокая точка плавления

• Хорошие проводники тепла и электричества

• СДЕЛАЖИТЕЛЬНЫЕ (могут легко согнуть/легко растянуться без плавки)

• Ductile (может быть легко растянут без поломки)

• (может быть легко растянут без поломки) 9000

• . 0002 Высокая плотность

Хотя вы можете предположить, что сплавы обладают характеристиками отдельных металлов, из которых они сделаны, вы ошибаетесь. Обычно мы создаем сплавы, чтобы «максимизировать» определенные характеристики.

Различия между металлами и сплавами :

• Сплавы тверже металлов-компонентов

• Сплавы более устойчивы к коррозии, чем чистые металлы0005

• Сплавы более пластичны, чем составные металлы

• Сплавы более долговечны, чем составные металлы

• Сплавы менее электропроводны, чем составные металлы

Эти более чистые свойства, чем у сплавов металлов. Например, сталь (железо + углерод) — распространенный сплав, используемый в строительных материалах. Это имеет смысл, поскольку он может выдерживать больший вес, менее подвержен коррозии и ему легче придать форму, чем железу.

Состав и структура металлических сплавов

Общая структура металлического сплава зависит от его состава. Сплавы могут иметь разное соотношение металлов и могут содержать несколько металлов. Вот диаграмма с некоторыми распространенными сплавами и их составами .

(55-99) Медь () -22%), остаток %: марганец, фосфор, алюминий или кремний

Название сплава	Состав	Пример использования
Амальгама	Ртуть (45-55%), остальное (45-55%), медь, цинк, олово, серебро, цинк 55%: и серебро0145	Стоматологические опилки
Латунь	Медь (65-90%), цинк (10-35%)	Дверные ручки и замки
Бронза	Статуи
Чугун	Железо (96-98%), углерод (2-4%), остаток %: кремний	Посуда
Пушечная бронза	Медь (80-90%), олово (3-10%), цинк (2-3%), остальное %: фосфор	Ружья
Олово	Олово (80-99%), остальное %: медь, свинец, сурьма	Декоративные элементы
Нержавеющая сталь 5	Железо (>0 %), остальные %: углерод, никель, марганец, молибден и другие металлы.	Ювелирные изделия
Серебро	Серебро (92,5%), медь (7,5%)	Медицинские инструменты

Атомная структура металлов и сплавов

Атомная структура металла довольно проста:

Структура чистого металла. Исследуй умнее Оригинал.

Атомы аккуратно выровнены и имеют одинаковый размер. Они не обязательно должны быть прямоугольной формы, но всегда расположены на равном расстоянии друг от друга и относительно близко друг к другу.

Сплавы разные. Атомная структура зависит от типа сплава: замещения или внедрения.

Вот как выглядит замещающий сплав:

Структура сплава замещения. StudySmarter Original

Как следует из названия, атомы одного металла заменяются атомами другого. Эти новые атомы по размеру аналогичны атомам других металлов.

Далее идут сплавы внедрения:

Структура сплава внедрения. Исследуй умнее Оригинал.

В сплаве внедрения атомы второго металла намного меньше атомов чистого исходного металла. Эти более мелкие атомы помещаются в «дыры» исходной структуры.

Эти типы сплавов можно комбинировать, поэтому сплав может иметь структуру, представляющую собой комбинацию двух показанных выше.

Кристаллическая структура металлов и сплавов

Металлы и сплавы обычно имеют кристаллическую структуру . Существуют три основные структуры , которые может иметь кристалл:

1. Объемно-центрированная кубическая (ОЦК)

2. Гексагональная закрытая упаковка (ГПУ)

3. Кубическая закрытая упаковка (ГЦП)/ ФКК)

Когда мы смотрим на эти структуры, мы часто ссылаемся на элементарную ячейку .

Элементарная ячейка — это наименьшая часть решетки, которая показывает трехмерную структуру всего кристалла.

По сути, кристалл — это одна и та же элементарная ячейка, повторяющаяся несколько раз. Металлы и сплавы формируют эти структуры, так как они наиболее эффективно заполняют пространство.

Первый тип кристалла — объемно-центрированный кубический ( BCC ) . Его структура показана ниже:

Объемно-центрированная кубическая элементарная ячейка и вся структура. Исследуй умнее Оригинал.

Общая форма — куб с атомами в каждом углу. В центре «тела» есть еще один атом, отсюда и название.

Далее у нас есть гексагональная закрытая упаковка (HCP) структура:

гексагональная закрытая упаковка и элементарная ячейка. Исследуй умнее Оригинал.

Элементарная ячейка для этого типа намного сложнее. Верхняя и нижняя грани структуры представляют собой шестиугольники с атомом в каждой точке и в центре. В центре клетки находится треугольная форма с атомом в каждой точке.

Наконец, у нас есть кубическая закрытоупакованная (CCP)/гранецентрированная кубическая (FCC) структура :

Кубическая закрытоупакованная/гранецентрированная кубическая элементарная ячейка и структура. Исследуй умнее Оригинал.

Как и в случае со структурой BCC, основная форма — куб. В каждом углу есть атом и по одному атому в центре каждой грани.

Зернистая структура металлов и сплавов

Отдельные кристаллические структуры группируются вместе, образуя зерен . Эти зерна объединяются, чтобы сформировать зернистая структура , которую можно рассмотреть в микроскоп. На изображении ниже показана структура зерна нержавеющей стали.

Структура зерен нержавеющей стали под микроскопом. Достояние Викимедиа.

Размер и ориентация зерен зависят от:

• Состава (сплава)
• Химических воздействий (например, коррозии)
• Физических воздействий (например, тепла)
• Механических воздействий (вследствие процесса формования, например ковка)

Сами зерна образуются при затвердевании расплавленного материала. Структура зерна адаптирована для применения металлического сплава. Например, структура зерна медно-никелевого сплава устроена таким образом, что металл можно прессовать для изготовления пятицентовых монет.

Глядя на зернистую структуру (также называемую микроструктурой ), можно определить такие свойства материала, как прочность, твердость и пластичность.

Структура металлов и сплавов. Ключевые выводы

• Сплав представляет собой смесь двух или более металлов или смесь металла и неметалла.
• Существует два типа сплавов: 1. Сплавы замещения 2. Сплавы внедрения
• Различия между металлами и сплавами: ~Тверже, чем составные металлы. чем металлы компонентов ~Более долговечны, чем металлы компонентов ~Менее проводимость, чем металлы компонентов
• В сплаве замещения атомы одного металла заменяют некоторые атомы другого. В сплаве внедрения атомы одного металла помещаются в щели в структуре металла.
• Существуют три основные структуры, которые может иметь кристалл:
  1. объемно-центрированная кубическая (ОЦК)
  2. гексагональная плотноупакованная (ГЦК)
  3. кубическая плотноупакованная (ccp)/гранецентрированная кубическая (fcc)
• Элементарная ячейка — это наименьшая часть решетки, которая показывает трехмерную структуру всего кристалла.
• Кристаллические структуры объединяются в зерна, которые образуют зернистую структуру. Эта структура изменяется в зависимости от использования металла или сплава.

Список важных сплавов и их применение

Сплав играет очень важную роль в нашей повседневной жизни. Кухонная утварь, транспортные средства, мобильные телефоны и т. д. представляют собой различные сплавы, которые используются и производятся человеком. Здесь мы предоставляем список важных сплавов и их использование, которые помогут вам пересмотреть во время исследования.

Шиха Гоял Обновлено: 1 марта 2017 г. 12:06 IST

Сплав играет очень важную роль в нашей повседневной жизни. Ведь без использования сплава и дня не проходит. Кухонная утварь, транспортные средства, мобильные телефоны и т. д. представляют собой различные сплавы, которые используются и производятся человеком. Даже большая часть станков и инженерного оборудования состоит из сплавов.

Источник: www. images.slideplayer.com

Что такое сплав?

Сплав представляет собой металлическую тщательно перемешанную твердую смесь двух или более различных элементов, по крайней мере один из которых является металлом. В расплавленном состоянии сплавы однородны, а в твердом состоянии они могут быть гомогенными или гетерогенными.

Роль химии в жизни человека

Свойства сплава

Металл Сплавы обладают физическими и химическими свойствами наряду с механическими. Некоторыми свойствами являются реакционная способность, электропроводность, теплопроводность, хорошая прочность на растяжение, устойчивость к деформации, ковкость и т. д.

Список важных сплавов и их применения

Сплавы	Составы	Использование
Латунь	Cu + Zn	При изготовлении посуды.
Бронза	Cu + Sn	При изготовлении монет, колокольчиков и посуды.
Нейзильбер	Cu + Zn + Ni	При изготовлении посуды.
Прокатное золото	Медь + алюминий	При изготовлении дешевых украшений.
Бронзовый металл	Cu + Sn + Zn + Pb	При изготовлении ружей, стволов, шестерен и подшипников.
Голландский металл	Cu + Zn	При изготовлении искусственных украшений.
Дельта-металл	Cu + Zn + Fe	При изготовлении лопастей самолета.
Мунц, металл	Cu + Zn	При изготовлении монет.
Монель-металл	Cu + Ni	Для основания с контейнером.
Розовый металл	Bi + Pb + Sn	Для изготовления автоматического предохранителя.
Дюралюминий	Al + Cu + Mg + Mn	Для изготовления посуды.
Магналий	Al + Mg	Для рамы самолета.
Припой	Pb + Sn	Для пайки.
Тип металл	Sn + Pb + Sb	В полиграфии.
Металлический колокол	Cu + Sn	Для литья колоколов и статуй.
Нержавеющая сталь	Fe + Cr + Ni + C	Для изготовления посуды и хирургических столовых приборов.
Никелированная сталь	Fe + Ni	Для изготовления электрических проводов, деталей автомобилей.

Здесь мы рассмотрели некоторые важные сплавы и их применение. Но возникает вопрос, как образуются сплавы , как смешиваются металлы и т. д. Традиционно это делалось путем нагревания и плавления металла и превращения его в жидкости, смешивания их и последующего охлаждения для затвердевания. Но существуют и другие методы, такие как порошковая металлургия ; в этом методе компоненты сплавов превращают в порошки, смешивают их вместе, а затем сплавляют с помощью комбинации высокого давления и высокой температуры. Другой способ сделать сплав Ионная имплантация, которая осуществляется с помощью полупроводников, используемых в электронных схемах и компьютерных чипах.