Марки и области применения бронз.
Бронзы оловянные литейные:БрО10, БрО10С10, БрО10С12Н3, БрО10Ф1, БрО10Ц2, БрО19, БрО3.5Ц7С5, БрОЗЦ12С5, БрОЗЦ7С5Н, БрОЗЦ7С5Н1, БрО4Ц4С17, БрО4Ц7С5, БрО5С25, БрО5Ц5С5, БрО6С6Ц3, БрО6Ц6С3, БрО8Н4Ц2, БрО8С12, БрО8Ц4 (табл. 4.12.).
Бронзы оловянные литейные в чушках:БрОЗЦ13С4, БрОЗЦ8С4Н1, БрО5Ц6С5.
Бронзы оловянные, обрабатываемые давлением:БрОФ2-0.25, БрОФ4-0.25, БрОФ6.5-0.15, БрОФ6.5-0.4, БрОФ7-0.2, БрОФ8-0.3, БрОЦ4-3, БрОЦС4-4-2.5, БрОЦС4-4-4.
Бронзы безоловянные литейные: БрА10ЖЗМц2, БрА10Ж4Н4Л, БрА10Мц2Л, БрА11Ж6Н6, БрА7Ж1.5С1.5, БрА7Мц15Ж3Н2Ц2, БрА9Ж4Н4Мц1, БрА9Мц2Л, БрС30, БрС60Н2.5, БрСу3Н3Ц3С20Ф, БрСу6Н2, БрСу6С12Ф0.3, БрСу6Ф1.
Таблица 4.12.
Области применения оловянных литейных бронз.
| Марка бронзы | Область применения |
| БрО3Ц12С5 БрО3Ц7Н1 | Литейные детали сложной тонкостенной арматуры с резкими переходами по толщине стенок, как общего назначения, так и работающей в морской воде, насыщенном паре при 22-25 0C, масле под давлением 2,5 МПа и более, антифрикционные детали; износ этих бронз выше, чем БрО5Ц5С5. |
| БрО4Ц7С5 | Литые детали арматуры и антифрикционных узлов трения автомобилей и тракторов (втулки поршневых головок, шатунов дизелей и др.) |
| БрО4Ц4С7 | Литые антифрикционные детали различного назначения (втулки в станках и др.) |
| БрО5Ц5С5 БрО6Ц6С3 | Литые антифрикционные детали узлов трения (втулок, вкладыши подшипников, червячные колеса и др.); арматура, работающая в морской и пресной воде и паре. |
| БрО5С25 | Биметаллические подшипники скольжения, подшипники и втулки под поршневые пальцы дизелей, водяных насосов, турбин и другие детали, работающие при небольших и высоких скоростях скольжения; маслоуплотнительные кольца |
| БрО8Ц4 | Арматура, фасонные части трубопроводов, насосов, работающих в морской воде, детали арматуры, работающие под высоким давлением и температурах до 250-280 0С. |
| БрО10Ц2 | Детали сложной конфигурации со стенками различной толщины, стойкие против коррозии и эрозии в морской, пресной воде и других средах; антифрикционные детали (втулки, зубчатые колеса и шестерни, червячные зацепления, облицовки гребных винтов) при средних и высоких давлениях и невысоких скоростях скольжения |
| БрО10Ф1 | Литые детали, работающие в узлах трения (высоко нагруженные детали шлаковых приводов, нажимные и шпиндельные гайки, венцы червячных шестерен, вкладыши при недостаточной подаче смазки, золотники, втулки кривошипных головок шатунов); арматура |
| БрО10С10 | Литые детали подшипников скольжения, работающих в условиях высоких давлений, и детали химического машиностроения и приборостроения |
|
|
|
Сплавы меди мельхиор, нейзильбер, куниаль.
Мельхиор (нем. Melchior, от франц. Maillechort – от имен Maillot, Chorier – Майо и Шорье, изобретателей сплава) – сплав меди, цинка и никеля, который исходно сплавляли в массовых пропорциях в основном от 60:20:20 до 50:25:25. Другое название мельхиора – аргентан (латинский argentan — "серебристый, посеребренный").
|
|
|
Мельхиор имеет серебристый цвет, тверже серебра, прекрасно полируется, используется для замены более дорогого серебра. Мельхиор плавится при ярко красном калении. В процессе плавления цинк улетучивается, поэтому исходные металлы измельчают, шихту тщательно перемешивают, чтобы облегчить плавку никеля. Иногда в шихту добавляют свинец или железо с целью получить более белый металл. Анализы сплавов различных составов дают следующие результаты: 1) меди 50 масс %, никеля 20 масс %, цинка 30 масс %, сплав очень ковок и хорошо полируется; 2) меди 50 %, никеля 26 %, цинка 24 %; очень похож на серебро; 3) меди 41 %, никеля l8 %, цинка 41 %, проявляет хрупкость; 4) меди 50 %, никеля 25 %, цинка 25 % похож на серебро, белый и ковкий; 5) меди 60 %., никеля 20 %, цинка 20 %, тягучий и ковкий, прокатывается в листы и тянется в проволоку; 6) меди 55 %, никеля 24 %, цинка 16 %, олова 3 %, железа 2 %; белый металл для изготовления столовой посуды.
По ГОСТ 492 – 52 выпускается 2 марки мельхиора: МНЖМц 30-0,8-1,0 (29,0 – 30,0 масс % Ni, 0,6 - 1,0 масс % Fe, 0,8-1,3 масс % Mn, остальное - медь) и МН19 (18,0 - 20,0 % Ni, остальное — медь). Структура сплавов типа мельхиора представляет собой твердый раствор, поэтому сплавы хорошо обрабатываются в холодном и горячем состояниях. Мельхиор отличается высокой коррозионной стойкостью в пресной и морской воде, сухих газах, а также в атмосферных условиях. С увеличением содержания никеля коррозионная стойкость, а также прочность увеличиваются. Мельхиор марки МНЖМц 30-0,8-1,0 весьма стоек в среде парового конденсата и превосходит все известные сплавы по устойчивости против действия ударной (турбулентной) коррозии, поэтому его применяют для конденсаторных трубок морских судов, работающих в особо тяжелых условиях. Мельхиоры устойчивы в щелочных растворах солей и органических соединений. М. марки МН19 применяется для изготовления монеты, деталей точной механики, медицинского инструмента, сеток, столовой посуды и др. изделий. Из мельхиора марки МНЖМц 30-0,8-1,0 делают трубы (ГОСТ 10092—62), из МН19—полосы и ленты. Мельхиор используют в ювелирном искусстве. Сплав обладает необходимой прочностью, не поддаётся коррозии.
|
|
|
Разновидностью мельхиора является сплав альфенид (alfenide), изобретенный в 1850 г. Х. Альфеном (Halfen). В состав сплава входят такие химические элементы как медь, цинк, никель, железо (60:30:9:1). Близки по составу к мельхиору такие сплавы как нейзильбер, альпак, в которых содержится меньшее количество меди.
|
|
|
Нейзильбер, нойзильбер (нем. Neusilber — "новое серебро") – сплав меди, никеля и цинка в пропорциях 65:15:25 или 65:20:15. Так же, как и мельхиор, нейзильбер похож на серебро, но ещё дешевле. Нейзильбер марки МНЦ 15-20 (13,5—16,5% Ni, 18,0—22,0% Zn, остальное — медь), обладающий наилучшими свойствами из группы тройных сплавов меди с никелем и цинком. Сплав представляет собой твердый раствор никеля и цинка в меди. Отличается хорошей коррозионной стойкостью, красивым серебристым цветом, повышенной прочностью и удовлетворительной пластичностью в холодном и горячем состояниях. Нейзильбер не окисляется на воздухе и достаточно стоек в растворах солей и органических кислот. Из нейзильбера поставляют ленты и полосы, прутки, проволоку. Нейзильбер применяют для изготовления медицинского инструмента, технической посуды, телефонной аппаратуры, паровой и водяной арматуры, изделий санитарной техники, точной механики, бытовой посуды и художественных изделий. Из нейзильбера изготавливают государственные награды (ордена и медали), а также ювелирные изделия. В ювелирном деле нейзильбер применяется в больших масштабах, чем мельхиор. Столовые приборы из нейзильбера обязательно серебрят, иначе они придают пище металлический привкус.
Куниаль (от соединения символов трёх химических элементов: Cu (Cuprum - медь), Ni (Niccolum - никель) и Al (Aluminium - алюминий)), высокопрочный, стойкий к коррозии сплав меди с никелем (4 – 20 масс %) и алюминием (1 – 4 масс %). По ГОСТ 492 - 52 выпускаются 2 марки куниали: МНА13-3 (куниаль - А), содержащий 12,0 - 15,0 % Ni + Co, 2,3 - 3,0 % Al, остальное - медь, допускается до 1,9 % примесей, из них не более 1,0 % Fe, 0,50 % Mn, 0,002 % Pb; МНА6-1,5 (куниаль-Б), содержащий 5,5 - 6,5% Ni + Co, 1,2 - 1,8 % Al, остальное - медь, допускается 1,1 % примесей, из них не более 0,5 % Fe, 0,20 % Mn и 0,002 % Pb.
Куниаль - А изготовляют в виде прессованных прутков диаметром 60-95мм для изделий повышенной прочности. Куниаль - Б производят в виде полос толщиной 0,5 - 3мм, из которых штампуют пружины. Куниаль проявляет высокую коррозионную стойкостью в атмосферных условиях, пресной и морской воде. Сплав применяют для изготовления деталей специального назначения, которые должны обладать одновременно прочностью и высокой коррозионной стойкостью.
Монель-металл, никель-медный сплав, легированный железом, марганцем и др. элементами. Сплав создан Дейвидом Брауном (David H. Browne), главным металлургом International Nickel Co. Сплав был назван в честь президента компании Абруаза Монель (Ambrose Monell) и запатентован в 1906 году (U.S. Patent 811 239). Сплавмонель-металл обладает высокой коррозионной стойкостью на воздухе, в воде, во многих кислотах и крепких щелочах. Одновременно проявляет сравнительно высокую механическую прочность, жаростоек до 500°C. Выпускают монель- металл марки НМЖМц 28 - 2,5 - 1,5, содержащий 27 - 29% Cu, 2 - 3% Fe и 1,2 - 1,8% Mn (остальное - никель). Изготовляется в виде прутков, листов и лент в мягком и твёрдом (наклёпанном) состояниях. Сплав применяется для изготовления деталей и аппаратов в химических, судостроительных, медицинских, нефтяных, текстильных и других отраслях промышленности.
Стерлинг (английское Sterling [silver]) – сплав, состоящий из 92,5 масс % (и выше) серебра и 7,5 % других металлов, обычно меди (серебро 925 пробы и выше). Чистое серебро 999 пробы слишком мягко для создания больших предметов, поэтому его обычно сплавляют с медью, чтобы придать прочность и при этом сохранить пластичность и красоту драгоценного металла. Предпринимались попытки использовать другие металлы для улучшения качества сплава уменьшения пористости, увеличения износостойкости, для тонирования окраски, устранения почернения. Для этих целей применяли германий, цинк, платину, титан, кремний, бор. Однако фактическим стандартом остаётся сплав с добавлением меди.
Существует несколько версий происхождения названия. Считают, что название появилось в XII веке, и первоначально было названием древней английской серебряной монеты. 240 монет имели вес 1 фунт (453,6 грамма). Крупные покупки выражали в «фунтах стерлингов». С другой стороны это был способ проверки полновесности монет. Если вес 240 монет не был равен 1 фунту, монеты могли быть фальшивыми или слишком изношенными.
Свинец и цинк.
Свинец и цинк относятся к группе важнейших промышленных цветных металлов, давно известных человечеству и оказывающих решающее влияние на развитие экономики. По объемам производства и потребления цинк занимает третье, а свинец четвертое место среди цветных металлов.
Развитие транспортного машиностроения, самолетостроения, химической, строительной и других отраслей промышленности, потребляющих свинец и цинк в больших количествах, влечет за собой рост спроса на эти металлы.
Большой интерес промышленности к потреблению свинца обусловлен специфическими свойствами чистого металла и его сплавов. К числу наиболее важных свойств свинца необходимо отнести мягкость и ковкость, большой удельный вес, низкую точку плавления, высокую температуру кипения и высокую химическую стойкость.
Ведущей областью потребления свинца является производство аккумуляторов. Расход свинца в этой области в промышленно развитых странах непрерывно увеличивается. Раньше свинец использовался для производства тетраэтилена свинца, применяемого в качестве антидетонатора бензина. Наметилась тенденция к снижению потребления свинца для оболочек кабеля в результате замены его алюминиевыми и полиэтиленовыми оболочками. Некоторое снижение потребления свинца наблюдается и в производстве сплавов. Свинцовые пигменты успешно заменяются пигментами на основе титана.
Возрастающее использование атомной энергии повышает спрос на свинец в качестве защиты от излучения. Перспективными областями применения свинца могут стать тройные сплавы свинец — титан — цирконий для ультразвуковых генераторов. Теллуриды свинца обладают высокой термоэлектрической движущей силой и применяются в термоэлектрических генераторах. Свинцовое стекло используется в космической технике.
Основными сплавами свинца являются баббиты, деформируемые, типографские и припои. Баббиты подразделяются на свинцовые и оловянные свинцовые баббиты, содержащие кроме свинца натрий и кальций, обладают хорошими антифрикционными свойствами и широко применяются для заливки подшипников вместо более дефицитных оловянных баббитов.В качестве легирующих добавок деформируемых свинцовых сплавов используются медь, теллур и сурьма. Деформируемые сплавы применяются для изготовления оболочек кабелей.
Типографские сплавы обладают высокими механическими и антикоррозионными свойствами, жидкотекучестью, низкой температурой плавления и малой усадкой.
В настоящее время цинк принадлежит к числу пяти основных цветных металлов; по объему производства и потребления он занимает третье место после алюминия и меди. Наиболее важное свойство цинка — его высокая устойчивость против коррозии. Он легко сплавляется со многими другими цветными металлами, образуя ряд ценных сплавов. Низкая температура плавления цинка предопределяет его высокие литейные свойства. Цинк легко вытесняет из растворов кадмий, кобальт, медь, серебро, золото и другие цветные металлы. Это его свойство используется в технологии очистки растворов и осаждении металлов порошком цинка. Окись цинка является одним из наиболее применяемых материалов для приготовления белил, красок и эмалей и в других производствах в качестве наполнителя. Цинк используется для изготовления гальванических батарей. Соли цинка широко применяются в различных отраслях промышленности. Хлористый цинк предохраняет древесину от гниения, цинковый купорос применяется в производстве искусственного волокна, в медицине. Сульфид цинка используется для изготовления светящихся составов.
Никель и кобальт.
Никель является пластичным и высокопрочным металлом, обладает ферромагнитными свойствами, поддается прокатке, ковке и штамповке, хорошо сваривается. Металл стоек в щелочах и других активных средах. В атмосферных условиях и при нагревании до 700 – 800°C не окисляется. Прочность и антикоррозионная стойкость никеля выше, чем у других цветных металлов. Никель образует соединения и сплавы со многими металлами и сообщает им разнообразные ценные свойства, а также облагораживает их внешний вид. Свойства никеля значительнее проявляются в присутствии некоторых других элементов, поэтому он чаще применяется в многокомпонентных сплавах.
Большая часть никеля производится из сульфидных никелевых руд, хотя запасы последних составляют всего около 20% общих запасов.
Никель применяется во многих отраслях промышленного производства: в машиностроении, авиации и ракетной технике, автомобилестроении, электротехнике, приборостроении, химической, текстильной и пищевой промышленности. Совместно с хромом никель является основной добавкой в легированных сталях.
Основное количество металлического кобальта идет на производство сплавов с особыми физическими свойствами, высококоэрцитивных магнитов, быстрорежущей и кобальтовой стали, жаропрочных и твердых сплавов. На основе кобальта получены катализаторы для органического синтеза. Из соединений кобальта изготовляют стойкие эмали и краски. Радиоактивный изотоп 60Со применяют как источник гамма-излучения в технике и медицине (“кобальтовая пушка”). Перспективно использование кобальта в производстве газотурбинных двигателей, постоянных магнитов новых типов, в устройствах каталитического дожигания выхлопных газов автомобильных двигателей.
Наиболее крупными областями применения никеля являются, производство нержавеющей стали (около 40% общего потребления), суперсплавы, сплавы с высоким содержанием никеля (12%) и никелирование (16%). Никель служит легирующей добавкой при производстве трех тысяч марок стали. Растет применение никеля в энергетике, ядерной технике, производстве газовых турбин, при хранении и перевозке сжиженного газа.
| Рис. 4.5. Фото заготовок различных диаметров металлического никеля и его сплавов. |
В последние годы увеличился спрос на жаропрочные сплавы для авиационной промышленности, а также в судостроении и производстве газовых турбин. Растет спрос на кобальтовые порошки высокой чистоты для химической промышленности и для производства катализаторов. Значительно увеличилось потребление кобальта в производстве постоянных магнитов. В Японии действует производство пластиковых магнитов на базе кобальта с добавками редких земель.
Поскольку кобальт в основном получают в качестве попутной продукции при производстве меди и никеля, дальнейшее увеличение его производства связано с реализацией планов нового строительства и эксплуатации медно-никелевых предприятий.
Олово.
Олово и его сплав с медью (бронза) известны человечеству со времен глубокой древности. Особые физико-химические свойства олова, заключающиеся в высокой устойчивости к химическому воздействию в обычных условиях, высокой пластичности, легкоплавкости, определили его использование для защитных покрытий, которые характеризуются высокой стойкостью против коррозии. Кроме того, окислы олова безвредны для организма, это способствует применению олова для изготовления пищевой посуды и тары.
Способность олова образовывать высококачественные сплавы с другими цветными металлами (баббиты, бронзы, циркалой и др.) значительно расширяет области применения этого металла. Производство олова является дорогостоящим процессом, в основном за счет добычи оловянных руд, крайне бедных по содержанию.
Созданы новые подшипниковые сплавы из алюминия и олова, заменяющие баббиты, сплав меди с 8% олова и 1% алюминия применяется в производстве конденсаторных труб. Большой интерес в техническом отношении представляет олово-ниобиевый сплав, обладающий сверхпроводимостью при высоких температурах и большой напряженностью магнитного поля.
Олово является металлом, не имеющим себе равных по разнообразию органических соединений. Перспективно направление использования оловоорганических соединений в качестве катализаторов при окислении окиси углерода выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания.
Ртуть.
Ртуть является единственным металлом, который при обычных условиях находится в жидком состоянии. Ртуть относится к рассеянным элементам. Лишь 0,02 % всей ртути находится в промышленных концентрациях, составляющих ртутные месторождения. В природе известно пятнадцать ртутных минералов, основными из них являются самородная ртуть, киноварь (HgS) и каломель (HgCl). Соединение ртути HgCl2 – сулема используется в медицине для приготовления мазей и дезинфекции, для пропитки древесины, как противогрибковое средство. Промышленное производство ртути основано на добыче руд, содержащих киноварь. Получать ртуть из киновари относительно просто, поэтому производство ее было освоено человеком еще в древности. Ртуть, как и киноварь, использовалась еще за 2000 лет до н. э. в Древнем Египте в основном в лечебных целях, для амальгамации золота и как пигмент. Китайский император по рекомендации своих врачей принимал ртуть как лекарство. Предполагается, что в его гробнице была создана карта объединённого Китая, на которой все основные водные системы имитировала жидкая ртуть. Производство и потребление ртути росло с развитием культуры, промышленности и техники. Благодаря многим важным свойствам ртути ее используют в радиоэлектронике, электротехнике, приборостроении для наполнения физических приборов и приборов автоматической регулирующей аппаратуры. Наиболее крупным потребителем ртути является химическая промышленность в производстве хлора и щелочи (каустической соды) путем электролиза поваренной соли, где ртуть служит жидким катодом. Ртуть обладает способностью растворять многие металлы, образуя с ними жидкие или твердые сплавы (амальгамы). Это свойство ртути широко используется в технике для извлечения золота. Ртуть используется в фармацевтической промышленности, сельском хозяйстве, военном деле и атомной технике.
Резюме.
Более 80 элементов периодической системы относятся к цветным и редким металлам. Классифицируют данные металлы по близости физико-химических свойств, сходству методов извлечения из сырья, технологии производства на следующие группы: лёгкие металлы, плотность которых составляет менее 5 г/см3(литий, калий, натрий, рубидий); тяжёлые цветные металлы, к которым относят медь, свинец, олово; электротехнические металлы, основными из которых являются: медь, алюминий, серебро; металлы обладающие ферромагнетизмом; тугоплавкие металлы (титан, цирконий гафний, ванадий); благородные (платина, палладий) и драгоценные (золото, серебро) металлы; редкоземельные металлы; радиоактивные и заурановые металлы (радий, актиний, протактиний).
Цветные металлы и сплавы находят широкое применение в различных областях производства. По объемам производства и областям применения многие редкие металлы превосходят традиционно используемые металлы.
Значительное различие свойств металлов определяет широкое практическое применение алюминия, титана, магния, бериллия и ограниченные области использования металлических щелочных и щёлочноземельных элементов. Например, сплавы магния, алюминия и титана нашли широкое применение в авиации. Медь применяется в различных отраслях промышленности в виде полуфабрикатов (листов, лент, труб, прутков и проволоки) или фасонных отливок. В настоящее время общий объем выплавки меди занимает второе (после алюминия) место среди цветных металлов. Около 50 % всей выплавляемой меди расходуется электропромышленностью. Широко применяются сплавы меди латуни и бронзы. Никель применяется для создания нержавеющей стали, термостойких сплавов. Развитие транспортного машиностроения, самолетостроения, химической, строительной и других отраслей промышленности, потребляющих свинец и цинк в больших количествах, влечет за собой рост спроса на эти металлы.
Ртуть является единственным металлом, который при обычных условиях находится в жидком состоянии.
Вопросы для самопроверки.
1. Какие металлы являются объектом черной металлургии, а какие металлы относятся к цветной металлургии?
2. На какие группы подразделяют цветные металлы?
3. Почему Д.И. Менделеевым был введен термин «редкие элементы»?
4. Какие металлы относятся к легким металлам, и какие из них находят наибольшее практическое применение?
5. Почему ограниченно используют детали, изготовленные из технического магния?
6. В чем преимущество сплавов магния перед остальными металлами и сплавами?
7. Какие свойства алюминия позволяют его называть «металлом XXI века»?
8. Из каких основных компонентов состоит сплав дюраль?
9. По каким признакам различают литейные и деформируемые сплавы алюминия?
10. Какие свойства титана существенно его отличают от свойств алюминия и магния?
11. В каких областях используется титан и титановые сплавы? Приведите примеры.
12. Какие свойства проявляет металлическая медь, и в каких областях она применяется?
13. Какие сплавы являются «латунями»? Как классифицируют латуни?
14. Приведите примеры литейных латуней?
15. Какой ориентировочный химический состав имеет латуни марок: МООб, М1р, МОк?
16. Какие сплавы являются «бронзами» и как классифицируют бронзы?
17. Какой ориентировочный химический состав имеют бронзы следующих марок: БрОЗЦ12С5, БрО6Ц6С3, БрО4Ц7С5?
18. В каких областях применяются латуни и бронзы, и на каких свойствах сплавов основано их применение?
19. Какими свойствами обладает никель?
20. В каких областях применяется никель и никелевые сплавы?
21. Назовите 4 – 5 изделий, в которых используется свинец. Почему свинец используют в данных изделиях?
Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 492; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!