Виды сплавов металлов таблица: Access to this page has been denied.
alexxlab | 16.05.2023 | 0 | Разное
Все о металлах – виды металлов и сплавов
Металлы и их сплавы – один из главных конструкционных материалов современной цивилизации. Это определяется прежде всего их высокой прочностью, однородностью и непроницаемостью для жидкостей и газов. Кроме того, меняя рецептуру сплавов, можно менять их свойства в очень широких пределах.
Почти все металлы, имеющие промышленное значение, используются в виде сплавов. Все выплавляемое железо почти целиком идет на изготовление обычных и легированных сталей, а также чугунов. Дело в том, что сплавлением с некоторыми компонентами можно существенно улучшить механические, электрические, магнитные, термические свойства многих металлов.
Люди узнали о существовании металлов еще на заре цивилизации. Они обнаружили, что некоторые
камни, которые потом назвали рудой, при нагреве превращаются в блестящее вещество – металл,
который при высокой температуре является жидкостью, а при комнатной – твердым телом.
Для практического применения металлов и изготовления металлических изделий (оружия,
сельскохозяйственных орудий) люди научились обрабатывать металл.
Металлургия – область науки и техники и отрасль промышленности, охватывающие процессы получения металлов из руд или других материалов, изменения химического состава, структуры и свойств металлических сплавов, придания металлу определенной формы. Металлургия является одной из наиболее динамично развивающейся отраслью мировой экономики. Развитие производственных мощностей металлургии заметно опережает динамику роста мировой индустрии. Конкуренция в отрасли велика, поставки импортной продукции нарастают. Так, по данным IISI, мировое производство стали за 2006 г. составило 1,219 млрд т, что на 7,93% выше уровня предыдущего года.
Раздел содержит справочную информацию об основных промышленных металлах: нахождение в природе,
физические и химические свойства, получение и промышленное применение металлов, а также
биологическое воздействие металлов и их соединений на человека. Вы можете выбрать интересующий Вас
металл, кликнув по ссылке в левом меню страницы.
В настоящее время существует базовая классификация видов металлов, определяющая три основные группы: черные, цветные и благородные металлы. Последние иногда включают в группу цветных металлов. Черные и цветные металлы применяются почти во всех сферах промышленного производства, благородные металлы служат еще и средством сохранения и накопления стоимости.
Черные металлы
Черные металлы – это железо и сплавы на его основе. Сюда входят все виды чугунов и сталей. К черным металлам также относят марганец и ванадий. Процесс производства черных металлов называется черной металлургией. Литье чугуна и стали традиционно считалось одной из составляющих частей индустриальной мощи любой крупной страны. Производство тугоплавких металлов и ферросплавов также относится к области черной металлургии.
Цветные металлы
В эту группу относят всем знакомые медь и олово, алюминий и титан, тантал и цирконий, а также редкоземельные элементы.
Цветные металлы делятся на две большие группы: тяжелые и легкие цветные металлы. Тяжелые – это прежде всего медь, никель, свинец, цинк, а легкие –
это алюминий, магний, титан. Для выплавки тегких цветных металлов требуется огромное колличество энергии, поэтому алюминий иногда называют
металлическим эквивалентом электрической энергии. Российская Федерация располагает практически всем набором цветных металлов и является
ведущей мировой державой в области цветной металлургии.Благородные металлы
Среди всех видов металлов благородные металлы обладают тем свойством, что практически не подвержены окислению.
В группу благородных металлов входят золото, серебро, платина, палладий и другие металлы платиновой группы. Для всех благородных металлов характерна
повышенная химическая устойчивость и блеск. Основные области применения этого вида металлов – это ювелирная промышленность, электроника,
медицина, изготовление защитных поверхностей и катализаторов.
Металлы и их сплавы, применяемые в авиастроении
Данная тема для статьи была взята на рассмотрение, поскольку Самара один из городов, в котором развито авиастроение. В городе выпускают самолеты ТУ-154, аэродромное оборудование, авиационные детали. Авиакор – авиационный завод, основной продукцией которого являются пассажирские самолеты (ТУ-154М и АН-140-100). Основные его потребители – это гражданская и военная авиация. Так же данное предприятие производит обслуживание и капитальный ремонт самолетов.
ДЕФОРМИРУЕМЫЕ АЛЮМИНИЕВЫЕ СПЛАВЫ
Алюминиевые сплавы – это сплавы, в состав которых входит алюминий и легирующие добавки, такие как цинк, медь, марганец, литий. В следствии чего появляется возможность подвергать такие сплавы упрочняющей термической обработке. Для производства сплавов используется алюминий, выпускаемый в виде чушек. Такие сплавы образуют твердые растворы, эвтектики. Их подвергают закалке, старению и отжигу. При закалке Tнагрева = 485…525°С. после охлаждения деталь подвергают старению при Т = 150…200°С на протяжении 10…24 часов. Благодаря таким тепловым обработкам увеличивается твердость и прочность обрабатываемых сплавов.
Деформируемые сплавы – металлические сплавы для изготовления изделий, которые подвергают пластической деформации в горячем и холодном состоянии.
Высокопрочные сплавыАлюминий В95пч – высокопрочный термоупрочняемый сплав алюминия с цинком, магнием и медью (табл. 1). Это самый прочный из наиболее известных сплавов алюминия. Сплав обладает высокой твёрдостью и прочностью (σв = 500–560 МПа; σ0,2 = 430–480 МПа; δ = 7–8 % [1]) в виду образования твёрдых кристаллических образований в нём. Широко применяемый высокопрочный сплав в виде катаных и прессованных длинномерных (до 30 м) полуфабрикатов для верхних обшивок крыла (плиты, листы), стрингеров, балок, стоек (профили, трубы) и других элементов фюзеляжа и крыла (рис.
Зарубежные металлургические компании выпускают следующие материалы – аналоги В95пч:
- США – AA7075;
- Германия – 3.4365;
- Япония – 7075;
- Европейский Союз – ENAW-AlZn5.5MgCu.
Таблица 1
Химический состав в % материала В95пч ГОСТ 4784 – 97
|
Fe |
Si |
Mn |
Ni |
Cr |
Ti |
Al |
Cu |
Mg |
Zn |
Примесей |
|
0.05 – 0.25 |
до 0. |
0.2 – 0.6 |
до 0.1 |
0.1 – 0.25 |
до 0.05 |
87.45 – 91.45 |
1.4 – 2 |
1.8-2.8 |
5-6.5 |
0.1 |
Рис. 1. Крыло Ил-96
1965 – 1 (В96Ц3) – особо прочный (σв = 615–645MПа; σ0,2 = 595–620 МПа; δ = 7÷8 % [1]) сплав алюминия и легирующих элементов. Рекомендуется для применения в сжатых зонах конструкций планера самолетов: для верхних обшивок крыла, стоек и других элементов. Поставляется промышленностью в виде длинномерных катаных плит или листов, прессованных полуфабрикатов: профилей, панелей, полос.
Таблица 2
Химический состав в % материала 1965 – 1 (В96Ц3)
|
Fe |
Si |
Mn |
Zr |
Cr |
Ti |
Al |
Cu |
Mg |
Zn |
|
0. |
0.1 и меньше |
0.05 и меньше |
0.1 – 0.2 |
1.4 – 2 |
0.05 и меньше |
84.4 – 87.4 |
1.4 – 2 |
1.7-2.3 |
7.6-8.6 |
ЛИТЕЙНЫЕ МАГНИЕВЫЕ СПЛАВЫ
Магниевые сплавы применяются в промышленности намного чаще, чем чистый магний. Данный метал обладает высокой химической активностью. В качестве основных элементов магниевых сплавов, которые повышают механические характеристики, применяют алюминий, цинк и марганец. Литейные магниевые сплавы используются для отливки различных изделий благодаря их жидкотекучести и повышенной пластичности [2]. Их приготавливают в различных видах плавильных печей. Для предотвращения горения при плавке или литьё используются специальные флюсы и присадки. Отливки получаются путем литья в песчаные, гипсовые и оболочковые формы.
Основная структура данных сплавов – твердый раствор хрома, молибдена, меди и других легирующих элементов в никелевой основе (содержание Ni не менее 50%). Никель коррозионностоек во многих агрессивных средах, характеризуется высокими механическими свойствами и технологичностью.
ВМЛ18-Т4
Сплав ВМЛ18 обработанный по режиму Т4 системы Mg–Al–Zn обладает повышенными пределами прочности (σв = 245–250 МПа; σ0,2 = 100–110 МПа; δ = 5–8 % [1]).
Предназначен для работы во всех климатических условиях. Рекомендуется для изготовления деталей внутреннего набора планера самолетов и вертолетов, приборных рам, деталей кабин пилотов, систем управления (рис. 2), трансмиссий взамен сплава МЛ5п.ч. Сплав выплавляется по специальной технологии, разработанной в ВИАМ. Он превосходит по коррозионной стойкости и чистоте все существующие магниевые сплавы.
Рис. 2. Корпус редуктора вертолета из сплава ВМЛ18
Жаропрочные сплавыМеталлические материалы, обладающие высоким сопротивлением пластической деформации и разрушению при действии высоких температур и окислительных сред [2].
МЛ9-Т6
Сплав (σв = 230 МПа; σ0,2 = 120 МПа; δ = 4 % [1]), предназначенный для изготовления деталей самолетов, вертолетов, двигателей, приборов, маслоагрегатов, редукторов и других агрегатов, работающих при повышенной температуре (до 300°С). Способ литья – кокиль (разборная форма для литья). Характерны хорошие литейные свойства, которые позволяют изготавливать сложные крупногабаритные отливки.
ТИТАН И ТИТАНОВЫЕ СПЛАВЫ
Конструкционные сплавыСплавы, из которых изготавливают детали, механизмы и конструкции в разных отраслях промышленности.
ВТ20
Сплав (σв = 932 МПа; σ0,2 = 834 Мпа [1]) (табл. 3) отличается высокой жаропрочностью. Он хорошо сваривается, прочность сварного соединения равна прочности основного металла. Сплав предназначен для изготовления изделий, работающих длительное время при температурах до 500 °С. В конструкции планера самолета Су-35 (рис. 3) из этого сплава изготовлено значительное количество деталей и сварных узлов фюзеляжа, крыла и киля. Для изготовления деталей и узлов используют полуфабрикаты в виде плит, штамповок, профилей, прутков и листов [1].
Таблица 3
Химический состав в % материала ВТ-20
|
Fe |
C |
Si |
Mo |
V |
N |
Ti |
Al |
Zr |
O |
|
до 0. |
до 0.1 |
до 0.15 |
0.5 – 2 |
0.8 – 2.5 |
до 0.05 |
85.15 – 91.4 |
5.5 – 7 |
1.5-2.5 |
до 0.15 |
Рис. 3. Самолет СУ-35
Таким образом мы рассмотрели металлы и их сплавы, применяемые в авиастроении.
Сплав | Компоненты | Типичное использование |
|---|---|---|
Алнико | Железо (50%+), алюминий (8–12%), никель (15–25%), кобальт (5–40%), а также другие металлы, такие как медь и титан. | Магниты в громкоговорителях и звукосниматели в электрогитарах. |
Амальгама | Ртуть (45–55%), а также серебро, олово, медь и цинк. | Зубные пломбы. |
Баббит металлический («белый металл») | Олово (90%), сурьма (7–15%), медь (4–10%). | Покрытие, уменьшающее трение в подшипниках машин. |
Латунь | Медь (65–90%), цинк (10–35%). | Дверные замки и засовы, латунь музыкальные инструменты, центральное отопление трубы. |
Бронза | Медь (78–95%), олово (5–22%), плюс марганец, фосфор,
алюминия или кремния. | Декоративные статуэтки, музыкальные инструменты. |
Чугун | Железо (96–98%), углерод (2–4%), плюс кремний. | Металлические конструкции, такие как мосты и тяжелая посуда. |
Константан | Медь (55%), никель (45%). | Тензорезисторы и термопары. |
Медно-никелевый сплав (медно-никелевый) | Различные пропорции меди и никеля. В наиболее распространенном варианте используется 90% меди и 10% никеля. но другие разновидности включают 70% меди и 30% никеля. В других разновидностях используется небольшое количество алюминия, хрома, олова, или марганец. | Монеты. |
Дюралюминий | Алюминий (94%), медь (4,5–5%), магний (0,5–1,5%), марганец (0,5–1,5%). | Кузовные детали автомобилей и самолетов, военная техника. |
Бронзовый металл | Медь (80–90%), олово (3–10%), цинк (2–3%) и фосфор. | Ружья, декоративные изделия. |
Инвар | Железо (64%), никель (36%), чем и объясняются его альтернативные названия: FeNi36 и 64FeNi. | Маятниковые часы и научные приборы, которым необходимо противостоять тепловое расширение. Необычное название сокращено от слова «неизменность» (поскольку размер блок инвара очень мало изменяется при нагревании). |
Магнокс | Магний, алюминий. | Контейнеры с твэлами в ядерных реакторах. |
Монель® | Никель (66%), медь (31,5), а также небольшое количество углерода, кремния, марганца и железа. | Сплав с высокой коррозионной стойкостью, используемый в корпусах самолетов и транспортных компонентах. |
Нихром | Никель (80%), хром (20%). | Устройства розжига фейерверков, нагревательные элементы в электроприборах. |
Нитинол | Никель (50–55%), титан (45–50%). | Сплав с памятью формы, используемый в медицинских изделиях, оправах для очков которые возвращаются к форме, и температура переключается. |
Олово | Олово (80–99%) с медью, свинцом и сурьмой. | Украшения, используемые для изготовления посуды перед стеклом стал более распространенным. |
Припой | Варьируется. Старомодные припои содержат смесь олова (50-70%), свинца (30-50%), меди, сурьмы и др. металлы. Новые припои обходятся без свинца из соображений безопасности. Типичный современный припой имеет 99,25% олова и 0,75% меди. | Соединение электрических компонентов в цепи. |
Сталь (общая) | Железо (80–98%), углерод (0,2–2%), а также другие металлы, такие как хром, марганец и ванадий. | Металлоконструкции, детали автомобилей и самолетов и многое другое. |
Сталь (нержавеющая) | Железо (50%+), хром (10–30%), плюс меньшее количество углерод, никель, марганец, молибден и другие металлы. | Ювелирные изделия, медицинские инструменты, посуда. |
Стеллит | Кобальт (67%), хром (28%), вольфрам (4%), никель (1%). | Покрытие для режущих инструментов такие как зубья пилы, токарные станки и бензопилы. |
Серебро пробы | Серебро (92,5%), медь (7,5%). | Столовые приборы, украшения, медицинские инструменты, музыкальные инструменты. |
Суперсплавы | Обычно (но не всегда) на основе никеля: никель (45–70%), хром (14–30%), плюс небольшое количество различных других металлов (обычных, таких как железо, молибден и медь, или более необычных). | Защитные высокотемпературные материалы, широко используемые в аэрокосмических двигателях, где алюминий и сталь не подходят. Примеры включают семейство Inconel®, сплавы Waspaloy®, Hastelloy® и сплавы CMSX (такие как CMSX-4®). |
Белое золото (18 карат) | Золото (75%), палладий (17%), серебро (4%), медь (4%) | Ювелирные изделия. |
Металл Вуда | Висмут (50%), свинец (26,7%), олово (13,3%), кадмий (10%). | Припой, плавкий элемент в спринклерных системах пожаротушения. |
Сплав | Компоненты | Типичное использование |
|---|---|---|
Алнико | Железо (50%+), алюминий (8–12%), никель (15–25%), кобальт (5–40%), а также другие металлы, такие как медь и титан. | Магниты в громкоговорителях и звукосниматели в электрогитарах. |
Амальгама | Ртуть (45–55%), а также серебро, олово, медь и цинк. | Зубные пломбы. |
Баббит металлический (“белый металл”) | Олово (90%), сурьма (7–15%), медь (4–10%). | Покрытие, уменьшающее трение в подшипниках машин. |
Латунь | Медь (65–90%), цинк (10–35%). | Дверные замки и засовы, латунь музыкальные инструменты, центральное отопление трубы. |
Бронза | Медь (78–95%), олово (5–22%), плюс марганец, фосфор,
алюминия или кремния. | Декоративные статуэтки, музыкальные инструменты. |
Чугун | Железо (96–98%), углерод (2–4%), плюс кремний. | Металлические конструкции, такие как мосты и тяжелая посуда. |
Константан | Медь (55%), никель (45%). | Тензорезисторы и термопары. |
Медно-никелевый сплав (медно-никелевый) | Различные пропорции меди и никеля. В наиболее распространенном варианте используется 90% меди и 10% никеля. но другие разновидности включают 70% меди и 30% никеля. В других разновидностях используется небольшое количество алюминия, хрома, олова, или марганец. | Монеты. |
Дюралюминий | Алюминий (94%), медь (4,5–5%), магний (0,5–1,5%), марганец (0,5–1,5%). | Кузовные детали автомобилей и самолетов, военная техника. |
Бронзовый металл | Медь (80–90%), олово (3–10%), цинк (2–3%) и фосфор. | Ружья, декоративные изделия. |
Инвар | Железо (64%), никель (36%), чем и объясняются его альтернативные названия: FeNi36 и 64FeNi. | Маятниковые часы и научные приборы, которым необходимо противостоять тепловое расширение. Необычное название сокращено от слова «неизменность» (поскольку размер блок инвара очень мало изменяется при нагревании). |
Магнокс | Магний, алюминий. | Контейнеры с твэлами в ядерных реакторах. |
Монель® | Никель (66%), медь (31,5), а также небольшое количество углерода, кремния, марганца и железа. | Сплав с высокой коррозионной стойкостью, используемый в корпусах самолетов и транспортных компонентах. |
Нихром | Никель (80%), хром (20%). | Устройства розжига фейерверков, нагревательные элементы в электроприборах. |
Нитинол | Никель (50–55%), титан (45–50%). | Сплав с памятью формы, используемый в медицинских изделиях, оправах для очков которые возвращаются к форме, и температура переключается. |
Олово | Олово (80–99%) с медью, свинцом и сурьмой. | Украшения, используемые для изготовления посуды перед стеклом стал более распространенным. |
Припой | Варьируется. Старомодные припои содержат смесь олова (50-70%), свинца (30-50%), меди, сурьмы и др. металлы. Новые припои обходятся без свинца из соображений безопасности. Типичный современный припой содержит 99,25% олова и 0,75% меди. | Соединение электрических компонентов в цепи. |
Сталь (общая) | Железо (80–98%), углерод (0,2–2%), а также другие металлы, такие как хром, марганец и ванадий. | Металлоконструкции, детали автомобилей и самолетов и многое другое. |
Сталь (нержавеющая) | Железо (50%+), хром (10–30%), плюс меньшее количество углерод, никель, марганец, молибден и другие металлы. | Ювелирные изделия, медицинские инструменты, посуда. |
Стеллит | Кобальт (67%), хром (28%), вольфрам (4%), никель (1%). | Покрытие для режущих инструментов такие как зубья пилы, токарные станки и бензопилы. |
Серебро пробы | Серебро (92,5%), медь (7,5%). | Столовые приборы, украшения, медицинские инструменты, музыкальные инструменты. |
Суперсплавы | Обычно (но не всегда) на основе никеля: никель (45–70%), хром (14–30%), плюс небольшое количество различных других металлов (обычных, таких как железо, молибден и медь, или более необычных). |