Любое производство, от большого до гаражного, имеет дело как раз со сплавами металлов, а не с чистыми металлами (чистые металлы используют только в ядерной индустрии). Так как кроме того обширно распространённая сталь есть сплавом, в котором содержится до двух процентов углерода, но об этих нюансах будет написано подробнее ниже. В данной статье будет обрисовано большая часть сплавов, их получение, фундаментальные и нужные особенности, использование и многие другие нюансы.
Эта статья о сплавах металлов, причём мы не будем очень углубляться в дебри материаловедения и обрисовывать все сплавы, да и невозможно это в пределах одной статьи. Так как в случае если углубиться в эту тему, и затронуть хотя бы большая часть, то возможно растянуть статью в необъятное полотно.
Тут будут обрисованы самые популярные сплавы с позиций автомобилестроения и мотопрома (в соответствии с тематике сайта), не смотря на то, что мало будут затронуты и другие нюансы индустрии.
Но не считая сплавов, однако направляться написать несколько слов о самих металлах, правильнее о их необычном свойстве, благодаря которому и показались разные сплавы. И основное свойство металлов в том, что они образуют сплавы, как с другими металлами, так и с неметаллами.
Само понятие сплав — это совсем не необходимое химическое соединение, поскольку неповторимые особенности кристаллической решётки заключаются в том, что часть атомов одного металла замещается атомами другого металла, или две кристаллические решётки как бы встраиваются приятель в приятеля.
И наряду с этим получаются как бы неправильные сплавы, но самое необычное в том, что эти неправильные сплавы, по своим особенностям получаются значительно лучше чистых металлов. Причём экспериментируя и манипулируя с добавками, на выходе возможно взять материалы (сплавы) с нужными и нужными качествами.
направляться подчернуть, что по разработке применения все сплавы делятся на две многочисленные группы.
Первая несколько — это деформируемые сплавы, из которых многие подробности изготавливают механической обработкой: ковка, штамповка, резание и т.д. И вторая несколько сплавов — это литейные и из них приобретают подробности посредством литья в формы.
У первой группы сплавов имеются такие свойства, как хорошая пластичность в жёстком виде, ну и большая прочность, но литейные качества у первой группы не высоки.
У второй группы наоборот литейные свойства хорошие, они прекрасно заполняют форму при литье, но в то время, когда остановятся, то прочность их не радует.
А что такое прочность? — это полезное свойство оценивают по различным параметрам, которых более десяти, но самое полезное свойство — это предел прочности сплава при растяжении. Говоря научным языком — это напряжение сплава (измеряется в Н/м?, ну либо в кг/мм?) которое соответствует громаднейшей нагрузке, предшествующей началу разрушения испытуемой подробности, довольно изначальной площади поперечного сечения подробности.
А сейчас говоря более несложным языком: берём намерено изготовленную подробность (в соответствии с стандарту опробований) из испытываемого сплава и закрепив её в особой машине растягиваем её, неспешно увеличивая нагрузку, пока не происходит разрушение подробности (её разрыв).
Ну а приложенное упрочнение, (которое контролируется устройствами и которое было приложено к подробности, в самый момент перед её разрывом) поделённое на площадь поперечного сечения подробности, и показывает предел её прочности (ну и очевидно предел прочности сплава, из которого изготовлена испытываемая подробность).
Самые распространённые на отечественной планете металлы (и очевидно на их базе приобретаемые сплавы) — это железо, алюминий, магний и как ни необычно для многих — титан. Все эти металлы в чистом виде не употребимы в технике, а вот их сплавы наоборот — весьма распространены.
И о сплавах будет обрисовано потом, но однако и о самих металлах я также кое что напишу, поскольку без металлов не было бы и сплавов. К тому же при описании самих металлов будет ясно и из чего приобретают сплавы металлов.
сплавы и Железо металлов на его базе.
Металл железо — это «хлеб» всей всемирный индустрии.
Так как большая часть сплавов, применяемых во всемирной индустрии (более девяноста процентов) применяют как раз сплавы железа. Причём крайне важной добавкой в железо есть совсем не добавки металла, а неметалла — углерода.
В случае если в железо добавить не более двух процентов углерода, то возьмём самый востребованный сплав (сплав номер один) — это сталь. Ну а вдруг в сплаве железа содержание углерода будет более двух процентов (от двух до пяти) то возьмём чугун, что также есть наиболее значимым материалом во всемирной индустрии. Сейчас остановимся на сплавах железа более детально.
Сталь.
Сплав железа с углеродом, в котором углерода содержится не более двух процентов. Так же содержит примеси кремния, марганца, фосфора, серы и др.
Как было сообщено выше, есть наиболее значимым сплавом для индустрии, поскольку владеет хорошей ковкостью и высокой прочностью.
К какой бы детали автомобиля, мотоцикла, ну либо оборудования (на заводе либо в простом гараже) мы бы не кинули взгляд, везде мы заметим присутствие металлических подробностей. Те же элементы подвески автомобилей и мотоциклов, кузовные элементы автомобиля, рамы, рули, навеска и подвеска большинства мотоциклов, внутренние детали двигателя, либо коробки передач, да большое количество ещё чего, начиная от сложнейших подробностей разного оборудования и заканчивая гайками и обычными болтами.
Предел прочности на разрыв образовывает от 30 до 115 кг/мм? — это для углеродистой стали, ну и предел прочности для легированной стали достигает 165 кг/мм?.
Легированную сталь приобретают добавкой, не считая углерода, ещё и разных легирующих элементов, додающих стали разных серьёзных и нужных особенностей.
Так к примеру добавка марганца увеличивает стойкость стали к ударным нагрузкам и додаёт твёрдости. Добавка никеля повышает пластичность и коррозионную стойкость, ну и додаёт прочности.
Ванадий повышает сопротивление ударным нагрузкам, истиранию (сокращает коэффициент трения) и также додаёт прочности стали. Хром в составе стали также повышает прочность и коррозионную стойкость.
Ну а при добавке хрома и молибдена в определённых пропорциях, приобретают самую прочную и податливую хром-молибденовую сталь, которая употребляется для производства важных подробностей, к примеру для производства рам спортивных мотоциклов и автомобилей.
Ну и вершиной металлургической эволюции стала легендарная прочнейшая сталь «хромансиль» (хромо-кремне-марганцовая сталь) с самым большим показателем прочности на разрыв.
И не смотря на то, что последние достижения науки и техники не стоят на месте и по сей день не считая хром-молибденовых и алюминиевых рам уже изготавливают (правильнее склеивают) рамы из композитных материалов (тот же карбон, кевлар и т.п), но однако металлические рамы не считая собственной прочности ещё и ощутимо дешевле и исходя из этого употребляются до сих пор.
Ну а большая часть внутренних деталей двигателей, оборудования и коробок передач (станков) думаю ещё продолжительно будут изготавливать из стали.
Выше были перечислены не все компоненты, добавка которых может значительно улучшить свойства стали и при умелом подходе разрешит достигнуть нужных и ответственных качеств металлических подробностей, трудящихся в различных условиях.
Не считая множества плюсов, главными из которых являются ковкость и прочность, у стали имеются и минусы.
Первый из них — это высокая стоимость и ограничения по свариваемости легированных сталей (применяют сложную разработку сварки), так как простые методы электро-дуговой сварки «улетучивают» большая часть легирующих элементов и ощутимо снижают прочность сварного шва.
Ну и у многих сталей (не считая нержавеющих) ещё одним значительным минусом есть малая стойкость к коррозии, не смотря на то, что снова же при грамотной добавке нужных элементов возможно значительно повысить коррозионную стойкость.
Сталь различных сортов производят в виде проката: полосы, ленты, страницы, прутки (круглые и шестигранные) профильный материал, трубы, проволока и др.
По назначению сталь дробят на конструкционную, инструментальную и особую:
Конструкционная содержит до 0,7 процентов углерода и из неё делают подробности автомобилей, оборудования, приспособлений и различных приборов. Инструментальная сталь содержит от 0,7 до 1,7 процентов углерода и её применяют в большинстве случаев для того чтобы изготовить.
Особая сталь — это жаропрочная сталь, нержавеющая, немагнитная и другие стали с особенными особенностями.
По качеству разделяют сталь обычного качества, качественную и отличную:
Углеродистая конструкционная сталь обычного качества содержит от 0,08 до 0,63 процента углерода. Содержание углерода в каждой марке данной стали в большинстве случаев точно не выдерживают и марку определяют по механическим особенностям данной стали.
Из стали №1 изготавливают листовой и полосовой материал, конечно разные прокладки, заклёпки, шайбы, бачки и т.п. А из стали №2 делают ручки, петли, крючки, болты, гайки и т.п. Из стали №3 и №4 изготавливают в большинстве случаев строительные конструкции, а из стали №7 делают шпонки, кулачковые муфты, клинья, рельсы, рессоры, каковые после этого термически обрабатывают.
Углеродистая конструкционная качественная сталь содержит до 0,2 процентов углерода и из неё делают подробности, к каким предъявляются повышенные требования по их механическим особенностям и для термически обработанных подробностей. Эта сталь имеет марку от №8 и впредь до сталь №70. А число показывает приблизительно среднее содержание углерода в сотых долях процента.
Эта сталь достаточно пластичная и вязкая и именно поэтому превосходно штампуется и сваривается. А при изготовлении подробностей трудящихся с ударными нагрузками, либо подвергающиеся трению, такие подробности из данной стали цементируют. А сталь с содержанием углерода более чем 0,3 процента не цементируют.
Из сталей марок Ст 30 либо 35 делают гайки, болты, шайбы и шпильки (для важных конструкций), а из сталей 45 изготавливают валы, муфты, втулки и другие подобные подробности, каковые подвергают термической обработке (закалке и отпуску).
Ну а из прочной и жёсткой стали марок Ст 50, 55 и 60 изготавливают шестерни, звёздочки (зубчатые колёса), шатуны, другие детали и рессоры, каковые так же подвергаются термической обработке.
Углеродистую конструкционную качественную сталь, с повышенным содержанием марганца, что увеличивает прочность и твёрдость, производят марок от 15Г, 20Г, 30Г и впредь до 70Г либо марки с цифрой 2: 10Г2, 30Г2 и впредь до 50Г2. Ну а цифра, стоящая перед буквой Г снова же показывает среднее процентное содержание углерода (в сотых долях процента).
Буква Г свидетельствует, что марганца в данной стали около 1 процента, а вдруг за буквой Г стоит цифра 2, то содержание марганца в таковой стали около 2 процентов.
Из сталей 10Г2, 15Г и 20Г изготавливают цементируемые подробности, из стали 45Г2 делают шатуны двигателей, вагонные оси, а из стали 65Г изготавливают клапанные пружины двигателей.
Из конструкционной легированной стали делают подробности автомобилей, у которых должна быть громадная прочность, кислотостойкость, твёрдость (кроме того при сильном нагреве) и другие качества, каковые достигаются добавкой легирующих компонентов.
Двузначное число, стоящее в начале марки стали, показывает на процентное содержание углерода в сотых долях. А стоящие потом буквы обозначают легирующую добавку: Н — никель, Х-хром, С — кремний, В — вольфрам, К — кобальт, Т — титан, М — молибден, Г — марганец, Ю — алюминий, Д — медь …..
Добавка хрома содействует прочности стали и повышению твёрдости (атак же коррозионную стойкость) наряду с этим сохраняется достаточная вязкость стали. Из хромистых сталей делают зубчатые колёса (шестерни) коленвалы, червяки и др. подробности. В случае если же поднялись содержится хрома до 14 процентов, то она превосходно сопротивляется коррозии.
Из таковой стали изготавливают контрольно-измерительные и медицинские инструменты. Ну а вдруг процентное содержание хрома образовывает более 17 процентов, то такая сталь делается кислотостойкой и нержавеющей. Добавка никеля повышает прочность стали и кроме этого повышает коррозионную стойкость, ну совершает сталь более вязкой (менее хрупкой). Добавка кремния повышает упругость и прочность стали и исходя из этого его додают в рессорную сталь В случае если же поднялись содержится хрома и значительное содержание кремния, то такая сталь именуется сильхромовой и владеет высокой жаропрочностью.
Из сильхромовой стали изготавливают клапаны двигателей. Добавка вольфрама и Молибдена повышает прочность и твёрдость стали, причём эти качества сохраняются и при высоких температурах и исходя из этого из таковой стали изготавливают режущие инструменты.
Числа за буквой показывают процентное содержание легирующего компонента.
В случае если же за буквой отсутствуют цифры, то значит легирующего компонента содержится в стали всего около 1 процента. В случае если же в конце маркировки стоит буква А, то значит эта сталь отличная.
Конструкционную сталь производят в виде страниц, лент и полос, труб, различной толщины, конечно прутков (круглых, квадратных и шестигранных) в виде разных балок, каковые имеют разное сечение (тавровое, двутавровое, угловое, швеллерное и др.).
Из углеродистой инструментальной стали делают разные слесарные инструменты: зубила, молотки, полотна, напильники, кернеры, бороды, свёрла, гаечные ключи, торцовые головки и второй разный инструмент.
Чугун.
Как было сообщено выше, в случае если содержание углерода в сплаве металла (правильнее железа) содержится от двух до пяти процентов, то таковой материал — чугун.
Не считая углерода в чугун добавляются примеси фосфора, кремния, серы и др. компонентов. Чугун со особыми примесями (хром, никель, и др.) каковые придают чугуну особенные особенности , именуют легированным. Температура плавления чугуна 1100 — 1200 градусов.
Литейный чугун не редкость серый, белый, высокопрочный и ковкий.
Серый чугун содержит углерод в виде пластинчатого графита (и часть цементита) и владеет довольно малый твёрдостью и хрупкостью, легко обрабатывается резанием. Но благодаря малой цене и хорошими литейными особенностями, из серого чугуна льют разные колонны, плиты, станины станков, корпуса электро-моторов, шкивы, маховики, зубчатые колёса, радиаторы отопления, и многие другие подробности. Серый чугун обозначается буквами СЧ и двумя двухзначными цифрами.
К примеру серый чугун марки СЧ21-40 имеет предел прочности при растяжении 210 Мн/м? (либо 21 кгс/мм?) а при изгибе предел прочности образовывает 400 Мн/м? (либо 40 кгс/мм?). Белый чугун — в нём целый углерод содержится в виде цементита и это придаёт белому чугуну громадную твёрдость, но и этот чугун и хрупкость тяжело поддаётся обработке резанием. Высокопрочный чугун содержит углерод в виде включений шаровидного свободного графита (с добавлением цементита) и это придаёт высокопрочному чугуну бoльшую прочность, по с равнению с выше обрисованным серым чугуном.
Прочность этого чугуна увеличивают добавками легирующих компонентов, таких как никель, хром, молибден, титан. Но высокопрочный чугун тяжелее обрабатывается резанием, чем серый чугун. Из этого чугуна отливают важные подробности: блоки, головки, гильзы, цилиндры и поршни двигателей, компрессоров, зубчатые колёса и другие подробности оборудования и машин.
Маркируется данный чугун двумя буквами ВЧ и двумя числами. К примеру марка ВЧ40-10 показывает, что это высокопрочный чугун, спределом прочности при растяжении 400 Мн/м? (либо 40 кгс/мм?) с относительным удлинением в 10 процентов. Ковкий чугун создают посредством долгого томления болванок (отливок) из белого чугуна при большой температуре, которая содействует выжиганию части углерода и переходу другой части в графит. Ковкий чугун наряду с этим приобретает нужные качества: довольно громадное сопротивление изгибу, хорошую обрабатываемость, меньшую плотность. Из ковкого чугуна делают подробности механизмов, каковые трудятся в условиях повышенных ударных нагрузок и напряжений, конечно действующий при большом давлении пара, воды, газов.
Делают картеры задних мостов и коробок передач машин, корпуса редукторов промышленного оборудования, тормозные диски, суппорта и тормозные цилиндры, задвижки водопроводов, планшайбы и патроны токарных станков и другие подробности. Обозначается ковкий чугун буквами КЧ и двумя цифрами. К примеру цифры и буквы марки КЧ45-6 означают, что таковой чугун ковкий и имеет предел прочности при растяжении 450 Мн/м? (либо 45 кгс/мм?) с относительным удлинением 6 процентов.
Он распространён в индустрии (особенно в станкостроительной при производстве станин металлорежущих станков) не меньше стали, а его низкая стоимость (так как он самый недорогой из конструкционных материалов) возможно есть одним из основных факторов его популярности.
К тому же у чугуна, не считая его минусов, имеется достаточно нужных особенностей. Литейный чугун замечательно заполняет разные формы, но один из основных его минусов — это хрупкость. Но не обращая внимания на малую прочность, чугун с покон веков используют в двигателестроении. Ещё недавно из чугуна отливали блоки двигателей, картерные подробности, картеры разных редукторов, гильзы цилиндров, головки блоков двигателей, поршни.
Кстати, оторвусь от темы: чугунные поршни, в отличие от алюминиевых, имеют такой же коэффициент расширения как и чугунная гильза и исходя из этого зазор поршень-цилиндр возможно сделать минимальным, а это содействует увеличению мощности и других нужных особенностей. Конечно же алюминиевые поршни ощутимо легче чугунных и лучше ведут себя на громадных оборотах и в алюминиевом блоке с никасилевым покрытием, но однако поршни разных компрессоров предпочтительнее изготавливать из чугуна.
Ну и ещё, не обращая внимания на то, что алюминиевые блоки с никасилевым покрытием на данный момент уже изготавливают для современных автомобилей, но однако до сих пор многие фабрики льют и чугунные блоки. Так как в случае если добавить в чугун мало графита, то возможно значительно снизить коэффициент трения поршня о гильзу.
Но однако чугунные блоки двигателей неспешно вытесняются лёгкосплавными, в особенности блоки моторов мотоциклов.
А всё по причине того, что у чугуна имеется ещё один значительный минус — он достаточно тяжёлый. И исходя из этого блоки (и цилиндры) двигателей спортивных автомобилей и мотоциклов уже с двадцатых готов прошлого века начали отливать из алюминия (об алюминии ниже).
Сперва делали цилиндры и алюминиевые блоки с чугунной гильзой, после этого от чугунной гильзы отказались и по сей день начали покрывать стены цилиндров разными жёсткими и износостйкими гальваническими покрытиями, сперва хром, после этого никасиль, потом более сложные металло-керамические композиции, самое продвинутое из которых керонайт, о котором подробнее я написал вот тут.
Но однако чугун применяют до сих пор, (особенно в станкостроительной индустрии) и особенно ковкий чугун. Так как ковкий чугун пластичнее простого и прочнее.
Предел прочности ковкого чугуна от 30 до 60 кг/мм? и это разрешает применять его не только в станкостроении, но и изготавливать кроме того подробности автомобилей и мотоциклов, поскольку тормозные диски до сих пор изготавливают из ковкого чугуна.
Ну а кое-какие марки чугуна до сих пор применяют для того чтобы двигателей (к примеру в двигателе Днепра), и для изготовления поршневых колец, не забываем, что при добавке графита, чугунные кольца имеют небольшой коэффициент трения, а это принципиально важно для любого двигателя. Ну и ещё: многие возможно знают, что чугунная головка двигателя (не обращая внимания на собственный бoльший вес) меньше подвержена деформации при перегреве мотора, чем более лёгкая алюминиевая головка.
И однако ещё достаточно продолжительно чугун будет материалом номер два (по окончании стали) фактически в любой тяжёлой индустрии.
сплавы металлов и Цветные металлы.
Не обращая внимания на то, что тема статьи сплавы металлов, в обязательном порядке направляться упомянуть и о цветных металлах, на базе которых и приобретают большая часть сплавов. К цветным металлам относятся фактически все металлы не считая железа. И они делятся на:
лёгкие : рубидий, литий, натрий, калий, натрий, церий, бериллий, кальций, магний, алюминий и титан. тяжёлые: свинец, цинк, медь, кобальт, никель, марганец, олово, сурьма, хром, висмут, ртуть и мышьяк. добропорядочные: платина, золото, серебро, палладий, родий, иридий, осьмий, рутений. редкие: молибден, вольфрам, ванадий, тантал, теллур, селен, индий, цезий, германий, цирконий и т.д.
Но в случае если начать обрисовывать все, то как уже говорилось в начале статьи, она превратится в необъятное полотно. И ниже будут обрисованы лишь те их сплавы и металлы, каковые самый распространены и употребляются в авто-мото индустрии.
Алюминий.
Как знают многие, железо знакомо человечеству пара тысяч лет, но вот алюминий применяют всего то несколько сотен лет.
И самое увлекательное то, что алюминий сначала считался ювелирным материалом, а технологии его добычи и получения были такими дорогостоящими, что он считался чуть ли не дороже серебра.
Многим известна история о том, как какой то правитель, взяв в руки от ювелира изготовленный и отполированный им алюминиевый кубок, был так поражён красотой изделия и этого металла из него, что начал тревожиться о собственных запасах серебра и о том, что его серебро обесценится благодаря алюминию. От этого бедный ювелир был казнён, а кубок надёжно запрятан.
И возможно так и остался бы данный белый его сплавы и металл ювелирным материалом, в случае если б не развитие авиации.
Так как непременно первые летательные аппараты, изготовленные из дерева, должны были доказать собственную непрочность, что и произошло и потом инженеры всерьёз взялись за усовершенствование добычи алюминия.
А попытаться стоило, поскольку данный конструкционный материал втрое легче стали. Плотность алюминиевых сплавов образовывает от 2,6 до 2,85 г/см? (в зависимости от состава). Конечно же инженеры сначала столкнулись и с тем, что механические особенности алюминия совсем не высокие, поскольку предел прочности кроме того для литейных алюминиевых сплавов всего от 15 до 35 кг/мм?, а для деформируемых сплавов от 20 до 50 кг/мм? и только для самых дорогих и многокомпонентных сплавов прочность достигает 65 кг/мм?.
И в случае если сравнивать со сталью, то на первый взгляд покажется, что так как выигрыша вовсе нет: алюминий в три раза легче стали, но и в трое не сильный.
Но так как законы сопромата никто не отменял и они стали спасением для инженеров, поскольку жёсткость конструкционной подробности зависит не только от прочности материала, из которого она изготовлена, но ещё и от её размеров и геометрической формы.
И в итоге стал ясно, что алюминиевая подробность того же веса, что и металлическая, значительно тверже её на изгибание и кручение. Ну а вдруг показатели жесткости металлической и алюминиевой подробности однообразные, то наряду с этим алюминиевая подробность всё равняется будет легче по весу, что и необходимо для авиации и не только для неё.
И приблизительно по окончании Первой Мировой, алюминиевые сплавы начали завоёвывать мировую индустрию. Конечно же в начале алюминий хлынул в авиационную индустрию (корпуса, крылья самолётов), позднее из него стали отливать картеры, поршни и не только для моторов самолётов, но и мотоциклов и автомобилей. А ещё позднее начали отливать головки цилиндров и сами цилиндры, либо блоки двигателей фактически для всего транспорта.
Кстати, деталями двигателей дело не ограничилось и ещё в конце двадцатых годов прошлого века были увидены попытки изготавливать из алюминиевых сплавов рамы спортивных мотоциклов и автомобилей, конечно и кузова, но однако на поток для многих серийных автомобилей и мотоциклов такие изделия удалось поставить только к концу 80-х годов прошлого столетия.
Ну а в современной технике алюминиевые подробности (не считая вышеперечисленных) возможно перечислять практически вечно — это и подробности подвески, как машин, так и мотоциклов (скутеров, велосипедов), колёса, рамы, маятники, рули, траверсы, разные кронштейны, впредь до багажников на крышу автомобили либо на заднее крыло мотоцикла.
Да мало ли ещё чего.
Ну и потом стоит сообщить про одну особенность сплавов металла и самого алюминия алюминия. Алюминий весьма деятельный металл к действию внешней среды, но самое занимательное, что сама супер активность и оказывает помощь ему сохраниться (уберечься от коррозии). Так как алюминий такой активный металл, что он мгновенно вступает в реакцию с кислородом воздуха (и влагой, присутствующей в нём).
И от этого на поверхности алюминиевой подробности мгновенно образуется узкая окисная плёнка, и именно она и защищает любую алюминиевую подробность от коррозии.
Не смотря на то, что у различных сплавов, в зависимости от компонентов, разная стойкость к коррозии. К примеру литейные сплавы имеют хорошую защиту, а вот на деформируемых сплавах окисная плёнка весьма узка и не сильный и её защитные особенности напрямую зависят от легирующих добавок в сплав.
К примеру широко известный и используемый в авиации таковой алюминиевый сплав как дюралюминий, имеет так не сильный окисную плёнку, что весьма скоро корродирует, покрываясь белым налётом, и в случае если его не покрыть защитным покрытием, то коррозия его скоро «съест».
В качестве покрытия его ранее покрывали (плакировали) узкой плёнкой чистого алюминия, но на данный момент, при широком развитии гальваники, покрывают разными покрытиями всевозможных достаточно броских цветов (золотого, ярко-светло синий, красного и т.д).
Ну и ещё стоит написать пара слов про сам алюминий — это металл с малой плотностью, что прекрасно поддаётся ковке, штамповке, прессованию, обработке резанием, да к тому же он владеет высокой электро и теплопроводностью. И исходя из этого он достаточно обширно употребляется в электротехнике (электропромышленности), приборостроении, машиностроении, авиации, как в чистом виде, так и в виде сплавов.
Владеющие довольно твёрдостью и достаточной прочностью сплавы алюминия с медью, марганцем, магнием и кремнием именуют дюралюминием, что,как было упомянуто выше, употребляется в самолётостроении, в других отраслях и машиностроении.
Наровне с дюралюминием, фактически все сплавы на базе алюминия (как и сталь) производят в виде проката: полосы, ленты, страницы, прутки (круглые и шестигранные) профильный материал, трубы, проволока…
Магний.
Возможно всем, кто держал в руках кусок этого увлекательного и одного из самых лёгких металлов, думается что не металл это вовсе, а кусок пластика, так он лёгкий.
Относится к числу самых лёгких металлов, из используемых в технике. А его сплавы с цинком, алюминием, марганцем и кремнием применяют при изготовлении разных подробностей радиоаппаратуры, устройств и т.п.
Раньше данный металл именовали актуальным словом электрон. Плотность этого металла в четыре с половиной раза меньше, чем у железа и образовывает всего 1,74 г/см?, и в 1,5 раза меньше чем у сплавов алюминия. Но и прочность магния ниже и предел прочности для литейных сплавов магния образовывает от 9 до 27 кг/мм?, а для деформируемых от 18 до 32 кг/мм?.
Казалось бы совсем маленькая прочность, но снова же не забываем, что законы сопромата никто не отменял, да и малый вес перекрывает казалось бы всё.
Но не считая малой прочности, у магния имеется и более значительные минусы, первым из которых есть большая цена. И детали мотоциклов либо машин, выполненные из магния, значительно поднимают их цену. Но и это ещё не все минусы: пи производстве маний весьма легко возгорается при его литье (ну либо при сварке) а также при его механической обработке!
К тому же магний ну уж весьма нестойкий к действию внешней среды (к коррозии) и каждую подробность, выполненную из магния, приходится два раза защищать от коррозии — сперва оксидировать, а после этого наносить покрытие (лакокрасочное либо гальваническое).
Но в нехороших условиях (к примеру в агрессивной среде зимних дорог) небольшой царапины на покрытии магниевой подробности и она начинает мгновенно корродировать и скоро разрушаться.
Но однако через чур мелкий вес затмевает все магниевые сплавы и минусы применяют для изготовления дорогих мотоциклов и деталей автомобилей (и не только). И начали использовать его ещё в двадцатые годы прошлого века, а в 80-е годы его использование практически удвоилось кроме того на серийной технике. К примеру кое-какие не через чур важные подробности — крышки картеров, сами картеры, другие детали и крышки головок (кстати, картер двигателя кроме того отечественной самой недорогой советской автомобили — Запорожца отливали из магниевого сплава).
Но однако использовали и используют сплавы магния до сих пор только для изготовления рам, шасси, других деталей и колёс спортивной техники, правильнее некоторых дорогих мотоциклов и серийных автомобилей, к примеру элитные спортбайки итальянской компании «Агуста», модель мотоцикла MV Agusta F4 750 Serie Oro, которая стоила в два раза дороже спортбайков данной же компании, но с алюминиевыми рамами, а отличие в весе составляла всего лишь в 10 кг.
Но думаю в будущем, с развитием применения и гальванотехники более стойких покрытий, применение магния ещё больше увеличится.
Титан.
Ну это уж совсем само название и интересный материал говорит за себя.
Кстати оно показалось из-за титанических сложностей его извлечения из земной коры, в особенности на начальной стадии его добычи. На первый взгляд титан снаружи похож на сталь, пока не заберёшь в руки и не почувствуешь, что весит он ощутимо меньше.
Как я упомянул чуть выше, достаточно сложная разработка извлечения его из земной коры и выяснила его небольшую распространённость и высокую цену.
Большая часть сплавов и металлов добывали уже пара столетий, а вот железный титан удалось взять лишь только в 1910 году прошлого века. А к 50-м годам прошлого столетия на всей отечественной планете было добыто всего то чуть более двух тысячь киллограм титана!
Но по окончании 50-х годов прошлого века, с развитием покорения космоса (космической техники и скоростной авиации) титан был лучшим из конструкционных материалов, благодаря собственной лёгкости и большой прочности (об неповторимых особенностях титана чуть ниже), и его добыча начала развиваться стремительными темпами.
Не обращая внимания на то, что титан ощутимо легче стали (4,51 г/см?) прочность его сплавов фактически такая же, как и у лучших легированных сталей (75 — 180 кг/см?). К тому же, в отличие от стали, титан владеет хорошей коррозионной стойкостью, поскольку его окисная плёнка имеет большую прочность.
Но и это ещё не всё: кое-какие сплавы титана владеют высокой жаростойкостью.
К тому же титановые сплавы нормально свариваются в нейтральной среде, хорошо обрабатываются, ну и владеют хорошими литейными особенностями. Меньше плюсов у титана предостаточно, и в случае если б несколько значительный минус — его большая цена, то про стали возможно все бы забыли.
И как раз из-за большой цены, использование титана в авто-мото индустрии до тех пор пока ограниченно. Но на спортивной технике, которая ни при каких обстоятельствах не отличалась скромной ценой, использование титана из года в год возрастает.
Так как общеизвестно, что из космической индустрии, фактически все технические успехи медлено переходят в авто-мото спорт.
И со временем из титаного сплава и его сплавов начали изготавливать подробности ходовой части спортивных автомобилей и мотоциклов, но однако значительно чаще из него делают подробности форсированных оборотистых моторов : их пружины и клапаны, другие детали и шатуны, для которых главное требование — это лёгкость и высокая прочность. А на самых дорогих спортивных автомобилях из титаного сплава кроме того изготавливают подробности крепежа (болты, гайки и шпильки).
направляться сообщить ещё вот что: так же, как наблюдалось плавное «перетекание» титановых подробностей из космической индустрии в спорт, думаю потом так же будет и постепенное перетекание применения титана и для мотоциклов и серийных автомобилей, но, поживём заметим…
Медь.
Данный металл владеет довольно громадной плотностью, имеет характерный красноватый цвет и хорошую пластичность. Кроме этого медь владеет высоким коэффициентом трения, и хорошей электро и теплопроводностью.
Именно поэтому свойству из меди и её сплавов изготавливают электропроводку, контакты, клеммы, приборов и детали радиоаппаратуры (впредь до паяльников), применяют для оборудования пищевой индустрии. Ну а благодаря высокому коэффициенту трения медь применяют кроме того для изготовления разных фрикционных добавки муфт меди и накладок трения возможно встретить кроме того в дисках мотоциклов и сцепления автомобилей.
Но как правило чистую медь на данный момент достаточно редко применяют в целях экономии, в основном в составе сплавов на её базе (бронзы и латуни — о них позднее) либо в качестве покрытий (кстати на данный момент бронзовое покрытие кроме того стало популярнее хрома, к примеру на мотоциклах кастомах в стиле ветхой школы кастомайзинга — олдскул).
Но однако чистую медь, кроме того для покрытий, на данный момент применяют редко, и исходя из этого не будем очень задерживаться на чистой меди и перейдём к её сплавам.
Латунь.
Как знают многие — это сплав меди с цинком. Причём цинк, в составе этого сплава, повышает вязкость и прочность, ну и что важно — удешевляет сплав.
Латунь обширно употребляется из-за собственной относительной мягкости, пластичности, так же она превосходно обрабатывается резанием, прекрасно поддаётся гибке, штамповке, протяжке (вытягиванию) превосходно спаивается.
Производят латунь в виде болванок (отливок) страниц, полос, прутков, проволоки и труб. А так как латунь (так же как и латунь), в отличии от меди имеет небольшой коэффициент трения, то из отливок (либо из прутков) делают подшипники скольжения.
Так же достаточно обширно используют латунь при изготовлении разных устройств. Ну и благодаря высокой антикоррозийной стойкости бронзы, её обширно применяют в сантехнике: разные втулки (сгоны, муфты) водопроводные краны, задвижки и т.п.
А из узких страниц бронзы изготавливают разные регулировочные прокладки.
Ну и не считая коррозионной стойкости латунь владеет ещё и хорошей теплопроводностью и исходя из этого из неё (наровне с алюминием) делают радиаторы, из трубок делают трубки радиаторов и разные трубопроводы в индустрии.
Латунь.
Латунь — это сплав меди с алюминием, оловом, марганцем, кремнием, другими металлами и свинцом. Латунь более хрупкий и жёсткий материал, чем выше обрисованная бронза, но она имеет ещё более низкий коэффициент трения и исходя из этого чаще употребляется в подшипниках скольжения.
самая качественная и полезная считается оловянистая латунь, которая имеет более нужные качества, поскольку олово в составе сплава повышает механические особенности латуни (делает её менее хрупкой) и додаёт коррозионную стойкость латуни, ну и ещё делает данный сплав ещё более скользким (повышает антифрикционные особенности).
Из оловянистой латуни изготавливают самые качественные и достаточно долговечные подшипники скольжения (наровне с баббитами).
Латунь превосходно обрабатывается резанием и прекрасно паяется, но она дороже латуни. Как было сообщено выше, из латуни значительно чаще делают подшипники скольжения, разные втулки, конечно подробности, трудящиеся под давлением до 25 кг/см?. Производят латунь, как и латунь, в виде прутков, полос, проволоки, трубок, отливок и т.п.
Баббиты.
Эти сплавы владеют низким коэффициентом трения (в случае если со смазкой то коэффициент трения всего 0,004 — 0,009) и низкой температурой плавления (всего 240 — 320 градусов). И исходя из этого баббиты значительно чаще применяют для заливки трущихся поверхностей подшипников скольжения. А так как температура плавления баббитов низкая, то в двигателях их не применяют, а значительно чаще для подшипников скольжения коленвалов компрессоров.
В сплавах баббитов главный компонент — это олово и в самом качественном баббите марки Б83 содержится 83% олова. Так же были созданы заменители баббитов (к примеру Б16) с меньшим содержанием олова, каковые отливают на свинцовой базе с добавками никеля и мышьяка — это БН и БТ и другие сплавы металлов.
Свинец.
сплавы и Этот металл на его базе (к примеру припои) имеет довольно малую температуру плавления (327,46 °C) и серебристо-белый (с синеватым отливом) цвет.
Владеет хорошей вязкостью (ковкостью) хорошими литейными особенностями. Но он весьма мягкий, легко режется острым ножом а также царапается ногтем. Достаточно тяжёлый металл (имеет плотность 11,3415 г/см?, а с увеличением температуры, плотность его падает.
Прочность этого металла весьма маленькая (предел прочности на растяжение — 12—13 МПа (МН/м?) .Известен и используется ещё с глубокой древности, поскольку имел маленькую температуру плавления и чаще использовался для отливки трубопроводов в Кремле и древнем Риме (в том месте же в римской Империи его производство достигало громадных количеств — около 80-ти млн кг в год).
его соединения и Свинец токсичны и особенно ядовиты растворимые, к примеру ацетат свинца, ну и летучие соединения, к примеру, тетраэтилсвинец. А во времена отливки водопроводов в римской Империи и Кремле не было человека, кто знал про вредность свинца и вода, проходящая по свинцовым трубопроводам, значительно сокращала жизнь людей.
на данный момент же главное применение свинца — это отливка решёток аккумуляторных батарей, и он употребляется для того чтобы (камер), защищающих от рентгеновского излучения в медицине. А сплавы свинца, сурьмы и олова применяют в декоративном литье (после этого фигурки покрывают медью), конечно для изготовления подшипников скольжения (см. выше баббиты) и для разных припоев для пайки.
Жёсткие сплавы металлов.
Это сплавы на базе тугоплавких карбидов вольфрама, ванадия, титана и эти сплавы отличаются большой прочностью, износоустойчивостью и твёрдостью, кроме того при повышенных температурах. Используют жёсткие сплавы значительно чаще для того чтобы частей режущего инструмента (токарных резцов, фрез и т.п.).
Кобальто-вольфрамовые жёсткие сплавы производят под маркой от ВК2, ВК3 и впредь до ВК15. Цифры в маркировке показывают на процентное содержание кобальта в сплаве, а другое в большинстве случаев образовывает карбид вольфрама.
Титано-вольфрамовые жёсткие сплавы цифры в маркировке показывают на процентное содержание титана и кобальта, а другое образовывает карбид вольфрама (Т5К10, Т15К6).
Вот помой-му и всё. Конечно же в одной статье невозможно обрисовать всю массу нужных и любопытных фактов, которые связаны с сплавами металлов и различными металлами, но однако, надеюсь, что многие металловеды (материаловеды) забудут обиду меня, поскольку нельзя объять необъятное, удач всем!