О производстве литья

В современной технике сложилась классификация металлов на две основные группы: черные и цветные.

Черные металлы

К черным металлам относятся железо во всем многообразии его сплавов – в виде разнообразных чугунов,  сталей и ферросплавов; металлы которые в основном применяются в качестве добавки к железу- легирующие элементы, для получения заданных свойств.

Другими словами черные металлы-чугуны и стали

Это сплав железа с углеродом, разное соотношение в сплаве  железа и углерода и дают в результате либо стальной сплав либо чугунный. Что же такое железо и углерод.

Чистое железо-металл серебристого цвета. Температура плавления железа составляет 1539 ᴼС. Чистое железо, которое может быть получено в наст оящее время, содержит 99,999 % Fe. Технические сорта железа содержат 99,8-99,9 % Fe.

Углерод является неметалличнеским элементом. Температура плавления углерода 3500 ᴼС. Углерод полиморфен. В обычных условиях он находится в виде модификации графита.

Углерод растворим в железе в жидком состоянии т твердом состояниях, а также может находиться в виде химического соединения Fe₃C  — цементита, а в углеродистых сплавах и в виде графита.

В системе Fe – C различают следующие фазы: жидкий сплав, твердые растворы – феррит и аустенит, а также цементит и графит.

Более подробно о фазовых превращениях вы можете прочитать в статье – «Диаграмма состояния железо-углерод»

Цветные сплавы

Все остальные металлы объединяются общим названием «цветные». Цветные металлы в зависимости от физико-механических свойств  классифицируют на пять групп:

Рассмотрим кратко некоторые из этих групп, которые имеют широкое распространение и применение в быту и в промышленности, т.е. с теми металлами, с которыми мы встречаемся в повседневной жизни.

1.Легкие – алюминий, магний, титан.

Классификация металлов, легкие металлы

Металл алюминий и его сплавы

Алюминий 3то металл серебристо-белого цвета. Температура плавления его составляет 658 ᴼС. Особенностью алюминия является его низкая плотность 2,7 г/см³.

Алюминий обладает высокой электропроводностью, составляющей 65,5  % от электропроводности меди.

Алюминий обладает высокой коррозионной стойкостью из-за образования на его поверхности тонкой прочной пленки Al₂О₃. Легко обрабатывается давлением, но затруднительно выполняется обработка резанием, т.е. механическая обработка. Хорошо сваривается всеми видами сварки. Применяется технический алюминий для элементов конструкций и деталей, не несущих нагрузки. Алюминий высокой частоты  применяется для фольги,  токопроводящих и кабельных изделий, а также в химической промышленности. Также применяется в авиационной промышленности и ракетостроении, судостроении.

Характерными группами  литейных алюминиевых сплавов являются:  алюминиевокремнистые с содержанием кремния более 5 %; алюминиевомедные с содержанием меди более5%; алюминиевомедные с содержанием меди джо 8% и кремния до 6 %; алюминиевомагниевые с содержанием магния выше 5%;  сложные алюминиевые сплавы.

Наибольшее распространение получили сплавы  систем Al-Cu, Al-Si,Al-Mn, Al-Cu-Mg. Al-Cu-Mg-Si. Al-Zn-Mg-Cu.

Все сплавы алюминия можно разделить на две группы:

Сплавы, сплавы деформируемые путем прокатки, прессования и т.д. и литейные сплавы.

  Магний и его сплавы

Магний, это металл светло-серого цвета. Характерным свойством магния является его малая плотность – 1,74 г/см³. Температура плавления магния равна 650 ᴼС.  На воздухе магний легко  воспламеняется. Используется и магний в пиротехнике и химической промышленности.  Применение магниевых сплавов дает возможность снизить вес машин и повысить  их коэффициент полезного действия.

Магниевые сплавы способны воспринимать  большие ударные нагрузки, химически стойкие к  по отношению к щелочам,  керосину, бензину и минеральным маслам.

Свойства магния можно улучшить  легированием. Чаще применяют  сплавы магния с алюминием до 10%, цинком до 5-6%, марганцем до 2,5 %,  цирконием до 1,5 %.

Титан и его сплавы

   Титан металл серебристо-белого цвета. Температура плавления  титана 1665 ± 5 ᴼС. Титан имеет две аллотропические модификации: до 882 ᴼС, существует α титан, плотность 4,505 г/см³, который кристаллизуется  в гексагональной решетке с периодами α = 0,29503 и с = 0,4 6831 рм –с/а = 1,5873, а при более высоких  температурах  β- титан – плотность при  900 ᴼС 4,32 г/см³.

На поверхности титана легко образуется стойкая оксидная пленка, повышающая  сопротивление коррозии в пресной и морской воде, а также в некоторых кислотах. Титан устойчив против кавитационной коррозии и коррозии под напряжением.

Технический титан обрабатывается давлением, сваривается, но плохо поддается обработке резанием.. Титан поставляется в виде листов, труб,  прутков,  проволоки и других полуфабрикатов.

Может использоваться в ракетостроении и авиастроении, судостроении.

2.Тяжелые – медь, свинец, никель, цинк, олово.

  Классификация металлов, тяжелые металлы

Медь и сплавы на ее основе

Медь имеет гранцентрированную кубическую решетку. Температура плавления 1083 ᴼС. Прочность меди невелика, но она имеет высокую пластичность: _Gв= 200-250 МПа: δ = 30-35% — после прокатки и отжига.

Вследствие  высокой  пластичности медь плохо обрабатывается резанием, но легко деформируется в горячем и холодном состоянии.  Прочность меди в результате  холодной деформации  возрастает до 700 МПа, при этом пластичность ее снижается до 1-3%.

Медь отличается высокими электропроводностью и теплопроводностью.

Поэтому медь широко применяют в электрической промышленности.

Отливки из медных сплавов применяются в различных  отраслях промышленности для изготовления арматуры, подшипников, втулок, шестерен и других деталей, работающих на трение.

Высокое сопротивление отдельных  медных сплавов  воздействию  атмосферных  условий и других  агрессивных сред позволяет изготовлять из них детали  с высокой  коррозионной стойкостью.

Поэтому, несмотря на то,  что медные сплавы значительно  дороже  стали и чугуна, их до сих пор широко  применяют в  машиностроении.

3. Малые – кобальт, кадмий, молибден, вольфрам, сурьма, ртуть, висмут.

4.Благородные – золото, серебро и металлы платиновой группы: платина, палладий и др.

Данные металлы конечно же  в первую очередь применяются в ювелирной промышленности для изготовления ювелирных изделий. Помимо ювелирной промышленности эти металлы применяются  при изготовлении электроники.

5.Редкие, обладающие самыми разнообразными физическими и химическими свойствами. Общим для них следует считать относительную новизну применения в технике.

Принята следующая  условная  классификация группы редких металлов.

Легкие металлы – литий, рубидий, цезий, бериллий.

Рассеянные – галлий, индий, таллий, германий, рений.

Тугоплавкие – цирконий, гафний, ниобий, тантал.

К тугоплавким металлам относятся такие металлы, температура плавления которых выше  1600 ᴼС.

Из всех тугоплавких  металлов только цирконий обладает большим  сродством к кислороду, поэтому его применяют в качестве их раскислителя. Остальные тугоплавкие металлы обладают сравнительно малым сродством к кислороду.  Ванадий, тантал и ниобий приближаются с этой точки зрения к хрому, а вольфрам, молибден и рений к меди.

Для плавки тугоплавких металлов обычно применяют вакуумные печи с с расходуемым электродом.

Редкоземельные – лантан и все лантаноиды.

лантаноиды

Радиоактивные – радий, полоний, актиний и все актиноиды.

Радиоактивные металлы имеют применение в основном в атомной промышленности при получении атомной электроэнергии., так же такие металлы используются при изготовлении атомного оружия.

актиноиды

В данной статье вы узнали какая сложилась классификация металлов.

Вам понравилась статья?  Пишите в комментариях, делитесь с друзьями ссылкой на статью.