Сплавы по сравнению с металлом не может быть

Работать с металлами человек начал в 4 тысячелетии. В истории, века ознакомления с новыми видами металлов названы в честь них — Бронзовый, Железный, Чугунный.

Однако, в природе невозможно найти ни одного металлического изделия, которое будет на 100% состоять из одного вида металла. В изготавливаемых предметах, деталях или конструкциях есть добавки которые ввёл сам человек или они попали туда естественным путем.

Из-за этого можно утверждать, что все представленные материалы металлического происхождения это сплавы металлов.

Расплавленный металл

Основные определения

Людям, работающим в сфере металлообработки, необходимо знать виды металлов и сплавов, чтобы понимать как происходят те или иные процессы в ходе обработки. Металлические материалы образую группу простых веществ, которые имеют собственные характерные свойства.

Структура представляет собой совокупность атомов, которые выстраиваются в отдельные ячейки. Ячейки, в свою очередь, объединяются между собой, образуя кристаллическую решётку. Внутреннюю часть решётки образуют атомные ядра. Вокруг них располагаются электроны. Кристаллическая решётка представляет собой совокупность простых геометрических форм.

Эту группу веществ определяют по характерным признакам. Механические свойства алюминия, стали, железа, свинца, олова и других видов металлов давно известны науке:

1. Твёрдость — этот параметр определяет устойчивость материала к проникновению посторонних примесей.
2. Пластичность — показатель, определяющий сохранение формы предмета под воздействием посторонних сил.
3. Вязкость — определяет целостность изделия под физическим давлением.
4. Прочность — показатель сохранения формы материала после воздействия извне.
5. Износоустойчивость — изменение поверхности материла после трения.
6. Упругость — изменение формы детали или заготовки с возможностью самостоятельного восстановления к изначальному состоянию.

Среди дополнительных свойств выделяют устойчивость к воздействию высоких температур и холода, а также температуру плавления. К химическим свойствам можно отнести возможность контактировать с другими веществами.

Изначально считалось, что металлы и сплавы обладают тремя характерными признаками — ковкость, пластичность и блеск. Однако оказалось, что некоторые неметаллические вещества также обладают блеском. Сейчас главным признаком металла считается понижение электропроводности при изменении температуры.

В природе существует несколько видов металлов, которые отличаются по своим свойствам, характеристикам и внешнему виду. Каждая из разновидностей по-разному ведёт себя при взаимодействии с другими материалами или под воздействием факторов окружающей среды.

Виды металлов

Черные

В эту группу входит железо и сплавы на его основе. Характерные особенности чёрных металлов:

• высокая плотность;
• температура плавления гораздо выше чем у представителей других групп;
• цвет — тёмно-серый.

К представителям группы чёрных металлов относятся: вольфрам, хром, кобальт, молибден, железо, никель, титан, марганец, уран, нептуний, плутоний и другие. Используются они в различных отраслях и обладают разными свойствами. Популярными считаются сталь и чугун.

В состав черных металлов входит не только железо, но и различные примеси к которым относится сера, фосфор или кремний. В своём составе они содержат разное количество углерода.

Цветные

Представители этой группы более востребованы. Связано это с тем, что цветные металлы применяют в большем количестве отраслей. Их могут использовать в машиностроении, передовых технологиях, радиоэлектронике, металлургии. Ключевые особенности цветных металлов:

• низкая температура плавления;
• большой цветовой спектр;
• хорошая пластичность.

Из-за низкой прочности представителей цветной группы их используют в связке с разными видами более плотных материалов. Представители этой группы: магний, алюминий, никель, свинец, олово, цинк, серебро, платина, родий, золото и другие.

Слитки золота ( pixabay.com)

Мягкие

Можно выделить отдельные виды металлов, которые будут относиться к группе твёрдых и мягких. В качестве мягких выступают:

1. Алюминий — обладает устойчивостью к коррозии, легким весов, хорошей пластичностью. Используется в электропромышленности, при строительстве самолётов и изготовлении посуды.
2. Магний — это лёгкий материал, который подвержен воздействию коррозийных процессов. Чтобы избавиться от этого недостатка, его используют в сплавах с другими материалами.

Это ключевые представители группы мягких металлов.

Твердые

Популярными материалами этой группы являются:

1. Вольфрам — считается самым тугоплавким металлом. Дополнительно к этому, он является одним из самых прочных. Стойкий к химическим воздействиям.
2. Титан — чем меньше вкраплений других материалов в этом металле, тем прочнее он становится. Используется при строительстве машин, ракет, самолётов, кораблей, а также в химической промышленности. Он хорошо обрабатываются под давлением, не поддается воздействию коррозийных процессов.
3. Уран — ещё один металл, считающийся одним из самых прочных в мире. Радиоактивен и используется в различных направлениях промышленности.

Представители «твёрдой группы» хуже поддаются обработке и используются в меньшем количестве направлений деятельности человека, чем мягкие.

Основные виды сплавов

Существуют различные виды сплавов металлов, однако стоит поговорить только об основных.

Самыми популярными считаются составы на основе железа. К ним относится сталь, чугун и ферриты. Если с первыми двумя сплавами всё понятно, то стоит кратко сказать о том, что такое ферриты. Это соединения металлов, в которых содержится большое количество углерода. Их используют для изготовления катушек индуктивности. Также стоит упомянуть другие основные сплавы металлов.

Изделия выполненные из металлических сплавов

Магниевые сплавы

Обладают высокой прочностью при малом размере и массе заготовки. Слабо защищены от коррозии, не обладают достаточной пластичностью для удобной обработки. Используются в машиностроении. Главная особенность сплавов на основе магния — свойство поглощать вибрации подвижных элементов.

Бериллиевые сплавы

Устойчивы к коррозийным процессам. Бериллий чаще всего смешивается с медью. Такая смесь называется Бериллиевой бронзой. Её используют для изготовления шестерней, контактов, часовых механизмов, подшипников.

Цинковые сплавы

Особенности этих соединений заключаются в низкой температуре плавления, высоким показателе пластичности, устойчивости к коррозиям. Используются для изготовления подшипников, бытовой техники, в машиностроении.

Титановые сплавы

Тяжелый в обработке материал. Сплавы на его основе обладают малым весом, высокой прочностью, стойкостью к воздействию факторов окружающей среды. Чтобы облегчить обработку металла, его необходимо нагреть. Используется в различных направлениях промышленности.

Алюминиевые сплавы

Сплавы на основе этого материала считаются наиболее популярными. Встретить их можно в большинстве сфер жизни человека. У них такие преимущества:

• коррозийная устойчивость;
• малый вес;
• пластичность;
• электропроводность.

Главный недостаток этого материала — низкая температура плавления. Уже к 200 градусам, свойства сплава ухудшаются. Алюминиевые сплавы используются в различных направлениях промышленности. Благодаря малому удельному весу алюминий получил большую популярность в строительстве самолётов.

Алюминий ( pixabay.com)

Медные сплавы

Большинство соединений на основе меди представляют собой латунь. В зависимости от содержания меди в составе сплава выделяется красная и жёлтая латунь. Из этого материала изготавливаются маленькие детали для высокоточных и миниатюрных механизмов. Обладает высоким показателем пластичности, благодаря чему с соединениями на основе меди легко работать.

Распространение сплавов в современной промышленности

Выделяют следующие направления промышленности, в которых используются сплавы:

1. Изготовление измерительных приборов.
2. Ювелирное дело. Изготовление украшений.
3. Постройка ракет, кораблей, самолётов. Машиностроение.
4. Создание контактов, микросхем, точных соединений.
5. Производство оружия.
6. Аэрокосмическая промышленность.
7. Криогенная область.
8. Изготовление медицинского оборудования.
9. Ядерная физика (детали для реакторов).
10. Химическая и пищевая промышленность.

Это направления применения металлов и их сплавов в промышленности. Металлы и сплавы можно найти в любых сферах жизни. Каждое соединение обладает своими свойствами и характеристиками, которые изменяются по мере добавления посторонних примесей в состав.

В чём преимущество сплавов перед металлами?

• Первым делом стоит сказать, что исключительно чистые металлы, не используются при производстве, для этого есть несколько факторов, первый это стоимость и второй это большая прочность.
• В данное время сплавы являются основой практически всех производств, наиболее популярным сплавом по количеству произведенного материала являются стали (различные виды), они состоят из железа, углерода и других элементов (хрома, вольфрама, марганца и практически всех возможных материалов.
• Еще один из популярных и очень распространенных сплавов будет латунь (сплав меди и цинка), если говорить об легких но прочных сплавах, то таких вариантов тоже хватает, особенно их много в самолетостроении, чаще всего там встречаются сплавы алюминия и магния с рядом элементов (медью, железом, цинком)

Золото скорее всего. Еще очень инертны платина и цирконий.

Серебро все же окисляется.

Медецинская нержавейка и титан считаются достаточно устойчивыми.

Ну и всякая керамика порошковая. Но это уже не совсем металл или сплав.

Сейчас используют не дорогие сплавы и металлы, хотя в 60 е годы прошлого века некоторые страны чеканили монеты из серебра, и они были в обороте.

Сейчас используется железо покрытое никелем, или медью, так же монеты чеканят из алюминия, медно никелевого сплава, мельхиора, латуни. Медь в чистом виде для чеканки монет уже не используют.

Государства удешевляют производство монет. Но памятные и юбилейные продолжают выпускать из благородных металлов, тиражи этих монет не очень велики, и в оборот они не попадают, хотя являются законным платёжным средством.

Кроме легирования — добавки в сплавы тугоплавких металлов (никеля, хрома, вольфрама и др.), для повышения твердости многих металлов и сплавов, например, на основе железа, применяют также хорошо известный способ — закалку. Деталь нагревают до нужной высокой температуры, а потом быстро охлаждают. Закаленная сталь намного тверже не закаленной.

Другой метод — науглероживание: насыщение поверхности изделия углеродом. В результате на поверхности образуются твердые карбиды. При азотировании — насыщении поверхностного слоя детали азотом — твердость увеличивается за счет образования на поверхности нитридов.

Например, если деталь покрыть нитридом титана, ее поверхность станет не только твердой, но и будет блестеть, как золото.

Да, считается что такой сплав, он практически безопасен при носке. Более того, большим плюсом является и то, что он не токсичен даже тогда, когда попутно с телом, вступает в контакт и с водой, поэтому получается безопасным по всем показателям.

Всё зависит от массы металла, который нужно расплавить и от его формы. Посмотрим, какие металлы самые легкоплавкие. Ртуть расплавлять не нужно, она и так жидкая. Цезий плавится при 28°С, нор самовоспламеняется на воздухе, его плавить не нужно.

Галлий плавится при температуре 30°С, его (в ампуле) можно расплавить подмышкой или (в небольшим количестве) — расплавить дыханием на ладони. Рубидий плавится при 39°С, очень активный, но можно расплавить теплой водой, если он в запаянной ампуле.

Горячей водой можно расплавить (в запаянных ампулах) калий (плавится при 63°С) и натрий (98°С). Индий плавится при 156°С — никаких проблем. Литий (186°С) плавим на газу в запаянной ампуле. Олово (232°С) плавится паяльником.

Висмут (плавится при 271°С), таллий (248°С — яд!), кадмий (321°С — ядовит!) и свинец (327°С) расплавляются тоже легко. Цинк (419°С) я плавил на газу в больших количествах в консервной банке. Сурьме (631°С) может плавиться в запаянной тугоплавкой ампуле, иначе загорится.

Магний (651°С) тоже легко загорается, но в инертной атмосфере лента из магния расплавится. Алюминий (660°С каждый может расплавить, если взять проволоку, только капелька расплава повиснет с чехольчике из тугоплавкого оксида алюминия. Барий (660°С) и стронций (770°С) слишком активны на воздухе.

Но даже серебро (961°С), золото (1063°С) и медь (1083°) можно расплавить на газу, если взять тонкую проволоку (маленький теплоотвод) и сунуть ее конец в самое горячую часть пламени (синюю) — образуется на конце проволоки маленький королек расплавленного металла. А вот марганец (1250°С) и тем более кобальт, никель и железо уже не расплавить.

Разница между металлом и сплавом

В ключевое отличие между металлом и сплавом заключается в том, что металл представляет собой чистое вещество, тогда как сплав представляет собой смесь двух или более компонентов.

Мы можем разделить все элементы на металлы и неметаллы на основе определенных характеристик. Металлы имеют блеск, и они хорошо проводят тепло и электричество. Когда мы полируем металлы, они также хорошо отражают свет.

Однако не только металлы, но и их твердые смеси, а именно сплавы, очень полезны для человечества. Для обычного человека нет разницы между металлом и сплавом, но между ними есть много различий, и мы выделим их в этой статье.

1. Обзор и основные отличия 2. Что такое металл 3. Что такое сплав 4. Параллельное сравнение — металл и сплав в табличной форме

5. Резюме

Что такое металл?

Металл — это материал, обладающий металлическими свойствами. Это означает, что металлы имеют блеск и хорошо проводят тепло и электричество. Кроме того, если мы полируем поверхность, они также будут хорошими отражателями света.

Кроме того, большинство металлов пластичны и пластичны. Более того, они более плотные, чем неметаллы. В большинстве случаев эти материалы имеют более высокие плотности и температуры плавления и кипения.

Ковкость и пластичность металлов позволяют им деформироваться под нагрузкой без раскалывания.

Кроме того, металл может иметь три основных кристаллических структуры;

1. Телоцентрированная кубическая структура
2. Гранецентрированная кубическая структура
3. Гексагональная плотноупакованная структура

Прежде всего, металлы склонны к образованию катионов. Они образуют катионы, теряя электроны со своих крайних атомных орбиталей. Следовательно, большинство металлов могут образовывать оксиды при реакции с кислородом в нормальном воздухе. Однако есть некоторые металлы, которые вообще не вступают в реакцию с воздухом из-за их высокой стабильности.

Что такое сплав?

Сплав — это вещество, состоящее из двух или более компонентов, смешанных с металлом. Следовательно, он также имеет металлические свойства. Кроме того, сплав может иметь фиксированный или переменный состав.

С учетом цели, мы делаем сплавы, чтобы улучшить существующие свойства металла или придать металлу новые свойства. В основном, цель производства сплавов — сделать их менее хрупкими, твердыми, устойчивыми к коррозии или иметь более желаемый цвет и блеск.

Более того, можно изменить свойства сплава в соответствии с требованиями, варьируя добавки или легирующие материалы.

Слово легирование стало обозначать процесс, который приводит к образованию сплавов. На протяжении веков люди использовали железо, считая его очень прочным. Но это было образование стали; его сплав, который дал миру один из самых прочных конструкционных материалов. Кроме того, существует два основных типа сплавов: сплавы замещения и сплавы внедрения.

Взглянем на пример стали; это сплав, состоящий в основном из железа и небольшого количества углерода, процентное содержание которого варьируется от 0,2% до 2% в зависимости от марки сплава. Мы знаем о прочности и долговечности стали, которая намного больше, чем железо, которое мягче стали.

Таким образом, очевидно, что путем легирования мы можем получить более качественные материалы и, что немаловажно, со свойствами, отличными от свойств ингредиентов сплава.

Кроме того, железо — это тот металл, который делает многие сплавы, помимо стали, с такими веществами, как марганец, хром, ванадий, вольфрам и т. Д.

Металл — это материал с металлическими свойствами, тогда как сплав — это вещество, состоящее из двух или более компонентов, смешанных с металлом. Следовательно, это основное различие между металлом и сплавом.

Более того, металлы являются чистыми веществами, если только они не вступают в реакцию с воздухом и водой, но сплав всегда представляет собой смесь двух или более компонентов. Следовательно, металл — это природное вещество, а сплав — это искусственное вещество.

Еще одно различие между металлом и сплавом заключается в том, что, в отличие от чистых металлов, сплав нелегко вступает в химические реакции с воздухом и водой, поэтому мы склонны использовать сплавы в автомобильных колесах, а не чистый металл.

Резюме — металл против сплава

Металлы — очень важные вещества, которые мы используем в повседневной жизни. Сплав — это подкатегория металла. Ключевое различие между металлом и сплавом заключается в том, что металл представляет собой чистое вещество, тогда как сплав представляет собой смесь двух или более компонентов.

Что такое сплав? Какие существуют их виды, как их классифицируют?

Что такое сплав? Какие существуют их виды, как их классифицируют? добавить в закладки

Сплав – это однородный материал, который состоит из двух и более металлических компонентов. Они могут включать неметаллы. Наиболее значимы для производства сплавы, включающие высокий процент железа и алюминия.

Какие бывают сплавы?

На данный момент существует множество сплавов, которые применяются во всех отраслях производства. Сплавы классифицируются по различным признакам.

По способу изготовления

1. Литые получают с помощью кристаллизации смешанных расплавов.
2. Порошковые получают прессованием смеси порошков с последующим спеканием.

По методам получения

1. Литейные (чугун).
2. Деформируемые (сталь).
3. Порошковые (сплавы, полученные из порошков и керамики).

Характеристики сплавов

Для всех сплавов характерны блеск, проводимость тепла и электрического тока, пластичность и др.

Структура металлов определяет различные свойства:

• природа и количество металлов и неметаллов в сплавах (плотность, температура плавления и испарения и др.);
• отдельные свойства металлов.

Характеристики сплавов классифицируются на химические и механические. Химические отражают отношения к воде, воздуху и другим активным средам, а механические – к внешним силам.

Виды сплавов металлов

В природе металлы в чистом виде не существуют. В производстве используются различные виды сплавов.

1. Сталь. Сталь – гомогенная смесь на железной основе, которая содержит до 2,14 % углерода. Из нее изготавливают промышленные установки, технику, инструменты и др. Для него характерна особенная прочность и упругость.
2. Чугун. Чугун – сплав на железной основе (содержание углерода – до 3,5 %). Это хрупкий материал по сравнению со сталью. Он используется в областях, где необходимо переносить огромные нагрузки.
3. Ферриты. Ферриты – сплавы с высоким содержанием углерода.

   Их используют в изготовлении трансформаторов, катушек индуктивности и других изделий.

4. Латунь. Латунь – смесь на медной основе, которая содержит до 48-50 % цинка. Она не подвергается коррозии. Ее используют при машиностроении.
5. Цинковые сплавы.

   У сплавов из цинка небольшая температура плавления и устойчивость к коррозии. Цинковые сплавы применяются в производстве машин, вычислительной техники и других областях. Они обладают антифрикционными свойствами.

6. Титановые сплавы. Титан – довольно редкий элемент в природе.

   Титановые сплавы обладают высокой прочностью, небольшим удельным весом и устойчивостью к различным разрушающим средам и нагреваниям.

7. Алюминиевые сплавы. Сплавы из алюминия применяются во многих отраслях благодаря долговечности материала, устойчивости к отрицательным температурам и доступности.

   Но у них есть один недостаток – низкая термостойкость. Алюминиевые сплавы применяются в производстве вооружений, а также в изготовлении электротехники и электроники. Высокая проводимость и низкая намагничиваемость позволяют изготавливать из них телефоны, компьютеры, планшеты, смартфоны и другую технику.

8. Медные сплавы.

   Медными сплавами называют различные марки латуни. Если в смеси 8-10 % цинка, то латунь считается красной, а если 30-40 %, то желтой. Латунь хорошо обрабатывается, поэтому часто используется для изготовления небольших деталей с большой точностью. Шестеренки в знаменитых швейцарских часах изготовлены именно из латуни.

   Из латуни также изготавливают различные декоративные изделия. В сплав иногда добавляют кремний. Полученный материал называют кремнистой бронзой. Он обладает большой прочностью. Из него изготавливали мечи спартанцы. Мембраны и листовые пружины изготавливаются из медных сплавов, в которых кремний заменяет фосфор. 

9. Твердые сплавы.

   Твердые сплавы практически не изнашиваются при эксплуатации. Они сохраняют свойства при температуре в 1100˚С. Из твердых сплавов изготавливают режущие инструменты, измерительное и горное оборудование, детали и узлы атомных и химических реакторов и другие изделия.  

Металлоемкость

Многие металлы подвержены коррозии, т. е. самопроизвольному разрушению в результате внешнего воздействия. Из-за коррозии предприятия могут нести убытки.

Это связано не только с высокой агрессивностью технологических сред и с жесткими условиями эксплуатации оборудования, но также с большой металлоемкостью оборудования.

Металлоемкость – это количество металла, которое расходуется на создание какого-либо металлического изделия.

Таким образом, сплавы применяются практически во всех отраслях производств. Однородные смеси из металлов обладают высокой прочностью и надежностью. Они классифицируются по различным признакам, что позволяет повысить эффективность применения сплавов. Список сплавов металлов пополняется с каждым годом.

Сплавы

выберите первую букву в названии статьи: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Сплавы, макроскопические однородные системы, состоящие из двух или более металлов (реже — металлов и неметаллов) с характерными металлическими свойствами.

В более широком смысле сплавы — любые однородные системы, полученные сплавлением металлов, неметаллов, неорганических соединений и т.д. Многие сплавы (например, бронза, сталь, чугун) были известны в глубокой древности и уже тогда имели обширное практическое применение.

Техническое значение металлических сплавов объясняется тем, что многие их свойства (прочность, твердость, электрич. сопротивление) гораздо выше, чем у составляющих их чистых металлов.

Называют сплавы исходя из названия элемента, содержащегося в них в наибольшем количестве (основной элемент, основа), например сплавы железа, сплавы алюминия. Элементы, вводимые в сплавы для улучшения их свойств, называют легирующими, а сам процесс -легированием.

По характеру металла — основы различают черные сплавы (основа — Fe), цветные сплавы (основа — цветные металлы), сплавы редких металлов, сплавы радиоактивных металлов. По числу компонентов сплавы делят на двойные, тройные и т.д.

; по структуре — на гомогенные (однородные) и гетерогенные (смеси), состоящие из нескольких фаз (последние могут быть стабильными и метастабильными); по характерным свойствам — на тугоплавкие, легкоплавкие, высокопрочные, жаропрочные, твердые, антифрикционные, коррозионностойкие, сплавы со специальными свойствами и другие.

По технологии производства выделяют литейные (для изготовления деталей методом литья) и деформируемые (подвергаемые ковке, штамповке, прокатке, прессованию и другим видам обработки давлением).

Структура и получение. Физико-химической основой создания сплавов являются диаграмма состав-свойства и диаграмма состояния соответствующих систем, позволяющие определять свойства сплавы в условиях их термической обработки.

Диаграммы состояния строят на основании экспериментальных данных или расчетным путем с использованием различных термодинамических моделей.

В настоящее время в той или иной степени диаграммы состояния известны для большинства имеющих практических значение двойных и тройных систем.

Сплавы в кристаллическом состоянии представляют собой поликристаллические тела, состоящие из большого числа мелких (10-3-10-7 м), различно ориентированных по отношению друг к другу кристаллов. называемых кристаллитами или зернами. Фазы кристаллических сплавов представляют собой твердые растворы или химические соединения двух или более металлов (см. Металлические соединения. Интерметаллиды).

Максимальное количество равновесных фаз в сплавы определяется числом составляющих его компонентов (смотри Фаз правило). Форма, размеры и характер взаимного расположения фаз в сплаве характеризуют его структуру.

Различают макроструктуру (строение сплава, видимое невооруженным глазом или при увеличении в 30-40 раз) и микроструктуру (строение сплава, наблюдаемое с помощью светового или электронного микроскопа с увеличением в 100 тысяч раз). Макроструктуру обычно исследуют по излому и на специальных макрошлифах.

Кристаллические сплавы имеют зернистый (кристаллический) излом. По нему судят о размерах зерна, условиях выплавки и кристаллизации, температуре обработки и свойствах сплава. Микроструктура показывает взаимное расположение фаз, их форму и размеры.

Для изучения микроструктуры из сплавов изготовляют микрошлиф, то есть небольшой образец, одну из плоскостей которого тщательно шлифуют, полируют и подвергают травлению. По микроструктуре можно оценить величину некоторых механических свойств сплавов

Основной метод получения сплавов — смешение и расплавление составляющих его компонентов с последующим затвердеванием в кристаллическом или аморфном состоянии. сплавы можно получать и без расплавления основного компонента — методами порошковой металлургии.

Другие способы получения — осаждение из растворов и газовой фазы, диффузионное насыщение одного компонента другим, совместное электрохимическое осаждение из растворов и другие.

Для получения сплавов в виде тонких пленок и покрытий используют осаждение из газовой фазы, напыление, конденсацию паров, электролиз.

Большинство сплавов, получаемых обычными способами, при затвердевании кристаллизуются. При быстром охлаждении расплава (скорость охлаждения 1-10 млн.

градусов в с), например, при контакте расплавленной капли металла с быстровращающейся охлажденной поверхностью, распылении расплава холодной струей газа или конденсации паров металлов в тонкие пленки на охлаждаемой подложке, получают аморфные сплавы.

Мелкодисперсные порошки таких сплавы затем могут быть спрессованы путем горячей экструзии в заготовки или с помощью плазменного факела нанесены на различные детали в виде тонких покрытий. Аморфные сплавы по сравнению с кристаллическими обладают повышенными свойствами — износостойкостью, прочностью, пластичностью. коррозионной стойкостью, сопротивлением усталости.

Свойства. Различают структурно-нечувствительными и структурно-чувствительными свойства сплавов. Первые определяются силами межатомного взаимодействия, то есть природой составляющих сплавы элементов и их концентрацией. К ним относят плотность, температуру плавления, теплоту испарения.

тепловые и упругие свойства, коэффициент термического расширения. Структурно-чувствительные свойства помимо природы элементов и их концентрации зависят от характеристик структуры: формы и размера зерен, наличия различного вида дефектов кристаллической структуры и концентрации этих дефектов; к ним относят прочность, пластичность, твердость.

хрупкость, ползучесть, усталость, ударную вязкость.

Структурно-чувствительные свойства формируются в процессах получения и обработки сплавы При изготовлении полуфабрикатов и изделий из сплавы методом плавки, литья и последующей механической, термической, химической и другой обработки структура сплавы претерпевает ряд изменений. Характер этих изменений и условия управления ими подробно разработаны в теориях жидкого состояния, кристаллизации, термической и термомеханической обработки металлов и сплавов.

Уже в процессе плавки исходных компонентов могут быть созданы условия для получения после затвердевания сплавы с различной структурой.

Величина перегрева расплава, время выдержки при высокой температуре влияют на кол-во и степень дисперсности нерастворимых в расплаве примесей тугоплавких соединений.

При кристаллизации частицы этих примесей служат центрами зарождения зерен, поэтому чем больше примесных частиц (перед затвердеванием), тем мельче зерно в затвердевшем сплаве.

В процессе кристаллизации в слитке возникает химическая микронеоднородность — дендритная ликвация, вызванная неравновесной кристаллизацией твердых растворов. Эта неоднородность устраняется отжигом, в результате которого путем диффузии в твердой фазе происходит выравнивание концентрации по всем участкам сплава (гомогенизирующий отжиг).

Способы обработки. Структура и свойства сплавов поддаются изменению.

В результате различных видов механической обработки — ковки, прокатки, прессования, штамповки, волочения, резания из сплавов получают полуфабрикаты (листы, прутки, ленты, трубы) или изделия заданной формы.

При этом, как правило, крупнозернистая после литья и гомогенизирующего отжига структура измельчается; в некоторых случаях (после прокатки, прессования) образуется волокнистая текстура; на несколько порядков увеличивается плотность дефектов кристаллической решетки.

Термическая обработка сплавов приводит к существенному изменению их физико-механических свойств. По температуре нагрева, длительности выдержки, скорости охлаждения, а также по назначению термическая обработка подразделяется на отжиг, закалку (с полиморфным превращением или без него), отпуск и старение.

Отжиг заключается в нагреве сплава до определенной температуры, выдержке при этой температуре и медленном (непрерывном или ступенчатом) охлаждении; приводит к получению равновесно-устойчивых структур, уменьшает остаточное напряжение в сплавы, повышает их пластичность.

Закалка — нагрев и выдержка сплавы при определенной температуре с последующим быстрым охлаждением — приводит к получению нестабильных состояний в сплавы, способствует, как правило, повышению их твердости и хрупкости.

Отпуск осуществляют обычно после закалки, нагревая сплавы до определенной температуры с последующим охлаждением с заданной скоростью на воздухе или в воде; повышает пластичность закаленного сплава, уменьшает хрупкость.

Старение — самопроизвольное изменение структуры сплава в результате длительной выдержки при определенной температуре (комнатной или при нагреве) — способствует увеличению прочности и твердости сплава с одновременным уменьшением пластичности и ударной вязкости.

При производстве сплавов термическую обработку чаще всего чередуют с механической или совмещают с ней. Если при этом приобретенные в процессе механической обработки пластической деформация и плотность дефектов кристаллической решетки влияют на формирование структуры при термическом воздействии, то такая обработка называется термомеханической.

Применяя разнообразные виды термической и механической обработки, можно одному и тому же сплаву придавать существенно различающиеся свойства.

Например, углеродистая сталь после пластической деформации становится тверже и прочнее, в результате последующего отжига — мягче и пластичнее; если затем применить закалку, то сталь станет еще более твердой и прочной, чем первоначально.

Химико-термическая обработка сочетает одновременное тепловое и химическое воздействие, в результате чего изменяется состав и структура поверхностных слоев, а иногда и всего изделия.

Наиболее распространено насыщение поверхностных слоев сплавы различными соединениями — борирование (насыщение бором), азотирование (насыщение азотом), силицирование (насыщение кремнием), оксидирование (насыщение кислородом), цементация (насыщение углеродом, науглероживание).

Применение. По назначению сплавы разделяют на большое число видов.

Конструкционные сплавы предназначены для изготовления деталей машин, строительных конструкций и других сооружений. Такие сплавы обладают целым комплексом свойств, обеспечивающих надежную и долговечную работу в условиях высоких механических напряжений — высокой прочностью, ударной вязкостью., хорошим сопротивлением к усталости, динамическим и ударным нагрузкам.

Основную (по объему) часть выпускаемых во всем мире конструкционных сплавы составляют различные марки сталей и чугунов.

В авиации, судостроительной и космической технике, где кроме перечисленных выше свойств необходимо учитывать плотность материала, находят применение конструкционные сплавы на основе Аl и Ti, которые по удельной прочности во многих случаях не уступают, а иногда даже превосходят наиболее прочные стали.

Из инструментальных сплавы изготовляют главным образом измерительные и металлообрабатывающие инструменты. Первые изготовляют в основном из углеродистых или легированных сталей, вторые — из быстрорежущих, штамповых сталей (смотри Железа сплавы) и твердых сплавов.

Изделия из быстрорежущих и штамповых сталей получают традиционными методами литья с последующей механической и термической обработкой.

Инструменты из твердых сплавов обладают более высокой твердостью, чем инструменты из стали, и способны работать при более высоких температурах и с более высокой производительностью.

В группу электротехнических входят сплавы с особыми магнитными и электрическими свойствами.

К сплавы с особыми электрическими свойствами относят: электроконтактные сплавы (размыкающие, скользящие); с высоким, слабо зависящим от температуры электрическим сопротивлением; термоэлектродные; резисторные; сплавы для нагревательных элементов и другие.

Размыкающие контакты должны обладать высокой тепло- и электропроводностью, эрозионной стойкостью, сопротивлением свариваемости. Их изготовляют из сплавов благородных металлов, сплавов систем W-Ni-Cu, W-Ni-Ag, Ag-CuO(CdO). Скользящие контакты, кроме того, должны обладать низким коэффициентом трения и высокой износостойкостью.

Для их изготовления используют сплавы на основе систем Сu-С, Ag-Ni, Ag-Pd с добавками MoS2, Sb и др., получаемые методами порошковой металлургии.

Сплавы с высоким электрическим сопротивлением и малым температурным коэффициентом для реостатов, измерительных и других приборов изготовляют на основе систем Cu-Ni (константан), Cu-Mn-Ni (манганин).

Сплавы для нагревательных элементов обладают высоким электрическим сопротивлением, достаточной прочностью и стойкостью против окисления при высоких температурах, например сплавы, содержащие Ni и Сr (нихромы), Fe, Сr и Аl (фехраль), Ni и Сг (хромаль). Для изготовления термопар используют сплавы на основе систем Pt-Ph, Ni-Cr (хромель), Ni-Аl-Мn-Si (алюмель), Cu-Ni (копель).

Триботехнические сплавы, предназначенные для работы в узлах трения, подразделяют на фрикционные (увеличивающие трение) и антифрикционные (снижающие трение).

Первые должны обладать высокими и стабильными в широком интервале температур коэффициентом трения, износостойкостью, теплопроводностью, сопротивлением схватыванию, достаточной прочностью; вторые — низким коэффициентом трения, высокой износостойкостью.

Фрикционные сплавы получают в основном методами порошковой металлургии на основе Fe и Си с добавками асбеста, оксидов и карбидов (увеличивающих трение), Pb, Sn, графита, сульфидов, солей (улучшающих износ и предотвращающих схватывание).

Антифрикционные сплавы-чугуны, бронзы и баббиты-сплавы на основе Pb, Sn, Zn или Аl. Методами порошковой металлургии получают антифрикционные сплавы на основе системы Fe-графит и бронза—графит.

О жаропрочных и коррозионностойких сплавах смотри соответственно Жаропрочные сплавы, Коррозионностойкие материалы.

Большую группу составляют сплавы со специфическими свойствами: тугоплавкие, легкоплавкие, пористые, с постоянным коэффициентом термического расширения, с особыми ядерными свойствами, с эффектом памяти формы и др.

Тугоплавкие сплавы для нагревательных элементов и других деталей, работающих при температуре > 1500°С, изготовляют на основе переходных металлов IV-VI гр., a также тугоплавких карбидов, нитридов, силицидов, боридов различных металлов. Легкоплавкие сплавы на основе Sn, Pb, Cd, Bi (напр.

, сплав Вуда), Та, Hg, Zn имеют температуры плавления ниже отдельных компонентов и используются в качестве предохранительных вставок, пробок, легкоплавких припоев. Пористые сплавы создают в основном методами порошковой металлургии.

сплавы со сквозными порами используют в качестве фильтров, самосмазывающихся подшипников, пламегасителей; с изолированными порами (пеноматериалы) — в качестве теплозащиты.

В атомной технике используют сплавы с особыми ядерными свойствами: высоким или низким сечением захвата (вероятностью поглощения) нейтронов, g-лучей; способностью замедлять и отражать нейтроны; способностью передавать тепло, выделившееся в результате ядерных реакций (например, сплавы для твэлов). Для их изготовления используют актиноиды Li, Be, В, С, Zr, Ag, Cd, In, Gd, Er; Sm, Hf, W, Pb и др. элементы.

В последнее время созданы сплавы с эффектом памяти формы, например на основе никелида Ti. Изделия определенной формы из таких сплавов, будучи многократно деформированы, после нагрева восстанавливают свою первоначальную форму.

Анализ. Для установления и проверки свойств сплавов применяют различные методы контроля, в том числе разрушающего — испытания на механическую прочность и пластичность, жаропрочность, на прочность против коррозии, и неразрушающего (измерения твердости, электрических, оптических, магнитных свойств).

Химический и фазовый состав сплавы определяют химико-аналитическими методами, с помощью спектрального анализа (в т.ч. рентгеновского), рентгеновского структурного анализа и других методов. Весьма эффективны для практического применения методы быстрого («экспрессного») химического анализа, используемые в процессе производства сплавы, полуфабрикатов и изделий.

Для исследования самой структуры сплава и ее дефектов используют методы химического металловедения.

Лит.: Захаров М. В., Захаров A.M., Жаропрочные сплавы, М., 1972; Гуляев А. П., Металловедение, 5 изд., М., 1977; Ульянин E. А., Коррозионностойкие стали и сплавы, М., 1980; Колачев Б. А., Ливанов В. А., Елагин В. И.

, Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов, 2 изд., М., 1981; Рахштадт А. Г., Пружинные стали и сплавы, 3 изд., М., 1982; Геллер Ю. А., Инструментальные стали, 5 изд., М., 1983; Новиков И. И., Теория термической обработки металлов, 4 изд., М.

, 1986; Аморфные металлические сплавы, пер. с англ., под ред. Ф.Е. Люборского, М., 1987.

Ю. В. Левинский.

выберите первую букву в названии статьи: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я