Сплав

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.

Титановые сплавы

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. 1. • аэрокосмическая;
      • химическая;
      • атомная;
      • криогенная;
      • судостроительная;
      • протезирование.

Медные сплавы

Обычно под медными сплавами понимают различные марки латуни. При содержании цинка в 5-45% латунь считается красной (томпак), а при содержании в 20-35%- желтой.

Благодаря отличной обрабатываемости резанием, литьем и штамповкой латунь — идеальный материал для изготовления мелких деталей, требующих высокой точности. Шестеренки многих знаменитых швейцарских хронометров сделаны из латуни.

Малоизвестный сплав меди и кремния называют кремнистой бронзой. Он отличается высокой прочностью. По некоторым источникам, из кремнистой бронзы ковали свои мечи легендарные спартанцы. Если вместо кремния добавить фосфор, то получится отличный материал для производства мембран и листовых пружин.

Твердые сплавы

Это устойчивые к износу и обладающие высокой твердостью материалы на основе железа, к тому же сохраняющие свои свойства при высоких температурах до 1100оС.

В качестве основной присадки применяются карбиды хрома, титана, вольфрама, вспомогательными являются никель, кобальт, рубидий, рутений или молибден.

https://youtube.com/watch?v=CloUZD5ak08

Основными сферами применения являются:

1. 1. • Режущий инструмент (фрезы, сверла, метчики, плашки, резцы и т.п.).
      • Измерительный инструмент и оборудование (линейки, угольники, штангенциркули рабочие поверхности особой ровности и стабильности).
      • Штампы, матрицы и пуансоны.
      • Валки прокатных станов и бумагоделательных машин.
      • Горное оборудование (дробилки, шарошки, ковши экскаваторов).
      • Детали и узлы атомных и химических реакторов.
      • Высоконагруженные детали транспортных средств, промышленного оборудования и уникальных строительных конструкций, таки, например, как башня Бурж — Дубай.

Области применения твердых сплавов

Существуют и другие области применения твердосплавных веществ.

В чем отличие бижутерного сплава от ювелирного: плюсы и минусы

Чтобы понять разницу, необходимо знать состав. Ювелирный сплав обязательно включает драгоценные металлы. В свою очередь бижутерная основа состоит из смеси цветных металлов. Полученный материал внешне максимально напоминает драгметалл, повторяет его цвет и отличается прочностью. Вся бижутерия проходит золочение или покрытие родиевым слоем.

Плюсы бижутерного сплава:
соединение разных металлов позволяет изменять их физические характеристики;
украшение по доступной цене внешне мало чем отличается от брендовых драгоценностей;
металлы часто используются в промышленности;
используемые материалы не вызывают аллергических реакций.

Минусы ювелирной стали:
покрытие со временем стирается;
изделия требуют осторожной эксплуатации;
со временем поверхность может окисляться, менять цвет.

Бижутерия — серьги

Благородные металлы: определение и свойства

Название благородные металлы получили благодаря уникальным природным свойствам:

• высокая инертность: вступают в реакцию только с отдельными веществами и кислотами;
• отличная тепло- и электропроводимость: позволяет использовать их в различных сферах жизнедеятельности;
• высокая температура плавления и плотность;
• мягкость и пластичность: легко принимают форму необходимого предмета.

Самородное золото излом

Все это позволяет им сохраняться в неизменном виде продолжительное время. Такими металлами считают: золото, серебро, платину, осмий, иридий, палладий, родий, рутений. Эти металлы являются природными, существуют в ограниченном количестве.

Классификация

Металлурги классифицируют сплавы металлов по нескольким критериям:

1. метод изготовления:
   • литые;
   • порошковые;
2. технология производства:
   • литейные;
   • деформируемые;
   • порошковые;
3. однородность структуры:
   • гомогенные;
   • гетерогенные;
4. вид металла – основы:
   • черные (железо);
   • цветные (цветные металлы);
   • редких металлов (радиоактивные элементы);
5. количество компонентов:
   • двойные;
   • тройные;
   • и так далее;
6. физико-химические свойства:
   • тугоплавкие;
   • легкоплавкие;
   • высокопрочные;
   • жаропрочные;
   • твердые;
   • антифрикционные;
   • коррозионностойкие и др.;
7. предназначение:
   • конструкционные;
   • инструментальные;
   • специальные.

Металлы и сплавы на их основе имеют различные физико-химические характеристики.

Металл, имеющий наибольшую массовую долю, называют основой.

Алюминиевые сплавы

Если первая половина XX века была веком стали, то вторая по праву назвалась веком алюминия.

Алюминиевые сплавы подразделяют на:

1. 1. • Литейные (с кремнием). Применяются для получения обычных отливок.
      • Для литья под давлением (с марганцем).
      • Увеличенной прочности, обладающие способностью к самозакаливанию (с медью).

https://youtube.com/watch?v=5v8kGT8HK5c

Основные преимущества соединений алюминия:

1. 1. • Доступность.
      • Малый удельный вес.
      • Долговечность.
      • Устойчивость к холоду.
      • Хорошая обрабатываемость.
      • Электропроводность.

Основным недостатком сплавных материалов является низкая термостойкость. При достижении 175°С происходит резкое ухудшение механических свойств.

Еще одна сфера применения — производство вооружений. Вещества на основе алюминия не искрят при сильном трении и соударениях. Их применяют для выпуска облегченной брони для колесной и летающей военной техники.

Весьма широко применяются алюминиевые сплавные материалы в электротехнике и электронике. Высокая проводимость и очень низкие показатели намагничиваемости делают их идеальными для производства корпусов различных радиотехнических устройств и средств связи, компьютеров и смартфонов.

Слитки из алюминиевых сплавов

Присутствие даже небольшой доли железа существенно повышает прочность материала, но также снижает его коррозионную устойчивость и пластичность. Компромисс по содержанию железа находят в зависимости от требований к материалу. Отрицательное влияние железа скомпенсируют добавлением в состав лигатуры таких металлов, как кобальт, марганец или хром.

Конкурентом алюминиевым сплавам выступают материалы на основе магния, но ввиду более высокой цены их применяют лишь в наиболее ответственных изделиях.

Свойства сплавов

Свойства, которыми обладают металлические сплавы, подразделяются на:

1. Структурно — нечувствительные. Они обуславливаются свойствами компонентов, и их процентным содержанием. К ним относятся :
   • плотность;
   • температура плавления;
   • тепловые и упругие характеристики;
   • коэффициент термического расширения;
2. структурно — чувствительные. Определяются свойствами элемента — основы.
3. https://www.youtube.com/watch?v=qgzo40bfL1o
4. Все сплавные материалы в той или иной мере проявляют характерные металлические свойства:
   • блеск;
   • пластичность;
   • теплопроводность;
   • электропроводность.
5. Кроме того, свойства подразделяют на:
   • Химические, определяемые взаимоотношениями материала с химически активными веществами.
   • Механические, определяемые взаимодействием с другими физическими телами.
6. 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.
   • Твердость-способность к сопротивлению внедрению в материал твердых тел.
   • Упругость-возможность восстановить исходную форму тела после деформации, вызванной внешней нагрузкой.
   • Пластичность — свойство, обратное упругости. Определяет способность материала к изменению формы тела без его разрушения под приложенной нагрузкой и сохранения этой новой формы.
   • Вязкость — способность сопротивляться быстро возрастающим (ударным) нагрузкам

Основные виды сплавов

Самые многочисленные виды сплавов металлов изготавливаются на основе железа. Это стали, чугуны и ферриты.

Сталь — это вещество на основе железа, содержащее не более 2,4% углерода, применяется для изготовления деталей и корпусов промышленных установок и бытовой техники, водного, наземного и воздушного транспорта, инструментов и приспособлений. Стали отличаются широчайшим диапазоном свойств. Общие из них — прочность и упругость. Индивидуальные характеристики отдельных марок стали определяются составом легирующих присадок, вводимых при выплавке. В качестве присадок используется половина таблицы Менделеева, как металлы , так и неметаллы. Самые распространенные из них — хром, ванадий, никель, бор, марганец,  фосфор.

Легированная сталь

Если содержание углерода более 2,4% , такое вещество  называют чугуном. Чугуны более хрупкие, чем сталь. Они применяются там, где нужно выдерживать большие статические нагрузки при малых динамических. Чугуны используются при производстве станин больших  станков и технологического оборудования, оснований для рабочих столов, при отливке оград, решеток и предметов декора. В XIX и в начале XX века чугун широко применялся в строительных конструкциях. До наших дней в Англии сохранились мосты из чугуна.

Чугунные радиаторы

Вещества с большим содержанием углерода, имеющие выраженные магнитные свойства, называют ферритами. Они используются при производстве трансформаторов и катушек индуктивности.

Сплавы металлов на основе меди, содержащие от 5 до 45% цинка, принято называть латунями. Латунь мало подвержена коррозии и широко применяется как конструкционный материал в машиностроении.

Желтая латунь

Если вместо цинка к меди добавить олово, то получится бронза. Это, пожалуй, первый сплав, сознательно полученный нашими предками несколько тысячелетий назад. Бронза намного прочнее и олова, и меди и уступает по прочности только хорошо выкованной стали.

Вещества на основе свинца широко применяются для пайки проводов и труб, а также в электрохимических изделиях, прежде всего, батарейках и аккумуляторах.

Двухкомпонентные материалы на основе алюминия, в состав которых вводят кремний, магний или медь, отличаются малым удельным весом и высокой обрабатываемостью. Они используются в двигателестроении, аэрокосмической промышленности и производстве электрокомпонентов и бытовой техники.

Ювелирная сталь для бижутерии и ее виды

Ювелирная (хирургическая, медицинская) сталь – сплав железа, углерода и других легирующих компонентов с антикоррозийными свойствами. Используется не только в ювелирном деле. Из стали производятся:

• инструменты хирургического назначения, некоторые имплантаты костей;
• дорогостоящую посуду;
• оболочки для некоторых мобильных телефонов;
• корпусы и браслеты дорогих часов;
• ювелирные украшения и элитную бижутерию.

 Мельхиор

Комбинация нескольких видов металлов с повышенной прочностью, являющаяся дешевым аналогом серебра, называется мельхиором. Главные составляющие: железо, марганец, медь, никель. Сплав используется в процессе производства сервизов, наборов посуды, блюд, кувшинов, столовых приборов.  Иногда встречается бижутерия из мельхиора, которую выдают за серебро. Такие предметы нуждаются в особом обращении, поскольку быстро окисляются, меняют цвет.

Украшения — серьги из мельхиора

Бронза

Состоит из медно-цинковой смеси. Отличается красноватым тоном изделий. Для усиления определенных характеристик могут использоваться примеси в незначительном количестве. Обозначается как цинк аллой (Zink Alloy).Из бронзы изготавливают:

• кубки;
• блюда;
• части оконных решеток;
• перила;
• прокладки;
• фитинги;
• декоративные дверные ручки.

Изделия из бронзы

 Нейзильберг

Считается трехкомпонентным, включает только цинк, медь, никель. Отличается красивым желтым цветом. Достоинством считается устойчивостью к влаге. Его применяют при производстве:

• медалей;
• наград;
• медицинского оборудования;
• посуды;
• гитарных лад;
• некоторых украшений.

Сервиз из нейзильбера

 Пьютер

Изготавливается из олова. Материал отличается мягкостью, легко обрабатывается. Изделия можно покрыть золотом или серебром. Сплав применяют при создании копий драгоценностей, позолоченной бижутерии. Нередко обозначается как metalalloy.

 Латунь

Характеризуется медно-цинковым составом с незначительными примесями. Отличается ярким желтым тоном. Металл может использоваться для производства:

• зубчатых венцов;
• декоративных элементов мебели;
• кранов;
• уплотнительных колец;
• различных бижутерных украшений.

Детали для сантехники из латуни

Гальваническое покрытие для бижутерии

Нанесение позолоты на бижутерию является самым популярным методом создания украшений. Гальванический способ предусматривает покрытие разных материалов, тонким золотым слоем с использованием электрического тока.

За счет такого воздействия золото, имеющееся в растворе, равномерно распределяется по поверхности изделия.