Кольорові метали

Кольорові метали та сплави мають цінні властивості, що відрізняють їх від чорних металів і сплавів. Основними з них є стійкість до корозії, висока тепло- і електропровідність та краща, ніж у чорних металів, здатність до оброблювання. Разом з тим кольорові метали дорогі й дефіцитні, тому їх часто замінюють чорними металами або пластмасами.

До кольорових металів належать мідь, алюміній, титан, цинк, свинець, олово, нікель тощо. Сплавами кольорових металів є бронзи, латуні, силуміни, припої та ін.

Кольорові метали та їхні сплави широко застосовують у народному господарстві. Наприклад, з міді та алюмінію виготовляють електродроти, з міді - труби, з бронзи та латуні - деталі трубопровідної арматури (крани, вентилі тощо), втулки підшипників ковзання та інші деталі машин. Дюралюміній і титан знайшли широке застосування в літакобудуванні. Припої, які складаються головним чином з кольорових металів, широко використовують для паяння.

Кольорові метали поділяють на благородні, важкі, легкі та рідкісні. До благородних належать метали з високою корозійною стійкістю: золото, платина, паладій, срібло, іридій, родій, рутеній та осмій, їх використовують у вигляді сплавів у електротехніці, електровакуумній техніці, приладобудуванні, медицині.

До важких належать метали з великою щільністю: свинець, олово, хром, вісмут, ртуть, мідь, цинк, нікель, кобальт, манган, стибій, арсен. Важкі метали застосовують головним чином як легуючі компоненти. А такі метали, як мідь, свинець, цинк, частково кобальт, використовують і в чистому вигляді.

Легкі метали - це метали із щільністю менше 5 г/см3: літій, калій, натрій, рубідій, кальцій, магній, берилій, алюміній, титан. Їх застосовують як розкислювачі металів і сплавів, для легування, в піротехніці, фотографії, медицині.

До рідкісних належать метали з особливими властивостями: вольфрам, молібден, тантал, ванадій, селен, телур, індій, германій, церій тощо. Використовуються вони в сплавах як легуючі метали.

Мідь - це в'язкий метал рожево-червоного кольору. Майже 150 мінералів земної кори концентрують у собі мідь. Першим освоєним мінералом була самородна мідь, яка вже давно втратила першорядне значення. Майже 90% міді сьогодні отримують із сульфідів - сполук міді з сіркою. Головним серед сульфідів є мінерал халькопірит. Він становить найбіль­шу мідну сировину в усьому світі. Мідь добре проводить тепло, має високу стійкість до корозії і гарну оброблюваність. Вона містить деяку кількість домішок сурми, свинцю і вісмуту. З найбільш чистої міді виготовляють електродроти та струмопровідні деталі. Інші марки застосовують для прокатування різних профілів: листів, труб, стрічок, дротиків, фольги та ін.

Для міді встановлено такі марки: М00, М0, МІ, М2, МЗ і М4. Мідь М0 містить до 0,05% домішок, а М4 - 1%. З міді МЗ виготовляють труби. Мідь МЗ та М4 використовують для одержання мідних сплавів, які широко застосовують для виготовлення деталей машин, трубопровідної та санітарно-технічної арматури, приладів тощо.

Мідні сплави - це латуні та бронзи. Латуні - це сплави міді з цинком. Коли цинку менше 20%, латунь називають томпаком. Крім цинку, в латунях міститься незначна кількість домішок (до 7-8%), які надають їм спеціальних властивостей, - залізо, марганець, кремній, алюміній та ін. Латуні маркуються літерою Л (латунь) і числом, яке вказує на процентний вміст міді. Наприклад, латунь Л62 містить 62% міді та 38% цинку. Якщо в складі латуні є спеціальні домішки, то після літери Л пишуть літерні значення домішок: заліза - З, марганцю - Мц, алюмінію - А, свинцю - С, кремнію - К тощо, а після числа, що вказує на процентний вміст міді, стоять числа, які вказують на процентний вміст домішок. Наприклад, латунь ЛМцС58-2-2 містить 58% міді, 2% марганцю, 2% свинцю та 38% цинку.

За технологічними ознаками латуні поділяють на ливарні та такі, що обробляються тиском (деформівні). Для покращення механічних властивостей та оброблюваності латуні в мідно-цинковий сплав додають 2...8 % заліза, алюмінію, нікелю та інших елементів. Такі латуні називають спеціальними.

Латуні ливарні застосовують для отримання виробів шляхом лиття. З латуні ЛА67-2,5 відливають деталі, які мають високу стійкість до корозії.

З латуні ЛС59-1Л виготовляють корпуси та інші деталі трубопровідної та санітарно- технічної арматури. Літера Л у кінці марки означає, що латунь ливарна.

Латуні ЛС59-1, Л62 та ін., що їх оброблюють тиском, призначені для виготовлення шляхом прокатування листів, фольги, дротиків та труб. Дротики, листи використовують для деталей санітарно-технічної арматури, санітарних пристроїв (кріпильних деталей, шпинделів вентилів та кранів, сальникових втулок, шайб тощо).

Приклад маркування простий латуні

 

 

Приклад маркування латуні

 

 

Бронзою називають сплав міді з оловом та іншими елементами, крім цинку. Розрізняють прості (олов'янисті) та спеціальні (безолов'янисті) бронзи. В спеціальних бронзах олово замінено свинцем, алюмінієм, залізом, манганом, кадмієм, берилієм. Залежно від хімічного складу такі бронзи називаються свинцевистими, алюмінієвими, манганистими, берилієвими тощо. Як і латуні, бронзи поділяють на ливарні та деформівні.

Бронзи мають високу стійкість до корозії, гарні ливарні якості; легко піддаються механічній обробці. Бронзи можуть містити домішки, які значно поліпшують їхні властивості.

Олов'яниста бронза містить 6-12% олова, з вмістом олова понад 22% бронза стає крихкою. Олово надає бронзі високої рідкотекучості, підвищеної стійкості проти корозії та гарних антифрикційних властивостей.

Цинк покращує рідкотекучість бронзи, збільшує її міцність і знижує вартість за рахунок заміни частини дефіцитного олова.

Свинець поліпшує антифрикційні властивості та оброблюваність бронзи, підвищує її рідкотекучість.

Алюмінієва бронза містить 5-10% алюмінію. Вона має вищі, ніж олов'яниста бронза, механічні властивості, більшу міцність на розрив і пластичність, а також стійкість до корозії.

Бронзи маркують літерами Бр (бронза), за якими стоять початкові літери назв їхніх складників, після них - числа, які вказують на процентний вміст цих складників. Наприклад, БрОЦС5-5-5 містить 5% олова, 5% цинку, 5% свинцю та 85% міді, бронза марки БрА5 містить 5% алюмінію та близько 95% міді.

Бронзи широко застосовують для виготовлення деталей трубопровідної арматури (вентилів, кранів), змішувачів холодної та гарячої води, туалетних кранів тощо.

Приклад маркування бронзи

 

 

Алюміній - легкий, пластичний метал сріблясто-білого кольору, проводить тепло й електричний струм, легко піддається обробці. За сировинними запасами алюміній найпоширеніший у природі елемент, що міститься в багатьох мінералах. Найбільш поширені з них боксити і глиноземи. Ця обставина і можливість одержання на основі алюмінію необхідних техніці сплавів - одна з умов великого майбутнього алюмінію.

Залежно від хімічного складу алюміній поділяється на алюміній особливої чистоти А999, який містить 99,999% алюмінію, високої чистоти А995-А99, А97, А95, який містить алюмінію відповідно від 99,995 до 99,95% і технічної чистоти А85, А8, А7, А7Е, А6, А5, А5Е та АО, який містить алюмінію відповідно від 99,85% до 99%. Алюміній містить домішки: залізо, кремній, мідь, цинк, титан та ін.

В алюміній технічної чистоти, який постачається у вигляді злитків (чушок) для подальшої обробки тиском, входить титан у кількості до 0,1% для марок А85, А8, А7 і А5 і в кількості до 0,15% для марки АО.

Алюміній має добру пластичність, високу корозійну стійкість у прісній воді, за атмосферних і деяких інших умов. На повітрі поверхня алюмінію покривається тонкою плівкою оксиду алюмінію А1203, яка захищає від окислення нижчі шари металу.

Алюміній широко використовують для виготовлення електродротів, хімічної апаратури, речей широкого вжитку. З алюмінію шляхом прокатування отримують листи, труби, дротики та ін. З листового алюмінію виготовляють повітроводи для вентиляції. Застосування алюмінію особливо доцільне у вентиляційних установках, якими переміщуються гази, насичені окисами азоту.

Сплави алюмінію за призначенням бувають ливарні та оброблювані тиском. З першої групи сплавів найбільше в техніці застосовують силуміни, із сплавів другої групи — дюралюмінії.

Силумінами називаються сплави алюмінію з кремнієм (від 8 до 13%) та невеликою кількістю добавок міді, марганцю і магнію. Порівняно з алюмінієм силуміни відрізняються механічними властивостями, гарною оброблюваністю, високою рідкотекучістю і незначною усадкою при застиганні. Їх маркують літерами АЛ (алюміній ливарний) і цифрою, яка показує умовний номер сплаву (АЛ2, АЛ4 тощо).

Силуміни застосовують для відливання деталей автомобільних і тракторних двигунів, корпусів різних приладів, електроосвітлювальної арматури.

До сплавів, які зміцнюються термообробкою, належать дюралюмінії Д1, Д16, Д18, Д19. Вони містять близько 4% міді, по 1 % магнію і марганцю, а також постійні домішки кремнію і заліза. Термічна обробка дюралюмініїв полягає у гартуванні і природному або штучному старінні. Для гартування сплави нагрівають до 500°С і охолоджують у воді. Природне старіння здійснюють при кімнатній температурі протягом 5-7 діб, штучне старіння - при 150°С - 180°С протягом 2 - 4 год. Відпалюють дюралюмінії при 340°С - 370°С. Сплави типу дюралюмініїв мають невисоку корозієстійкість, тому для захисту листів від корозії' застосовують плакування. Воно полягає в тому, що на обидва боки листа наносять тонкий захисний шар чистого алюмінію. Крім листів, дюралюмінії випускають . у вигляді прутів, труб, катаних і пресованих профілів.

Магній - найлегший з технічних металів сріблясто-білого кольору. Магній розповсюджений у вигляді сплавів, які в 1,5 рази легші від алюмінієвих, добре обробляються різанням і порівняно міцні (ат = 270 МПа).

Сплави магнію добре обробляються різанням, вони легкі, стійкі до ударних навантажень, але погано протистоять корозії. Для захисту від корозії вироби з магнієвих сплавів фарбують або покривають спеціальними лаками. Магнієві сплави застосовують у літакобудуванні (виготовляють баки для бензину), а також для виробництва штампованих деталей і виливок.

Титан — метал густиною 4,5 г/см3, твердістю НВ 85 і пластичністю 6 =25%, має значну міцність—міцніший від заліза. Якщо залізо має от = 250..330 МПа, то титан от = 300...450 МПа. Особливість титану в тому, що він легкий, його міцність майже не змінюється при нагріванні до 400 °С, високостійкий в агресивних середовищах, тобто корозієстійкий у морській воді, багатьох кислотах і лугах. Ці властивості є наслідком утворення на поверхні титану стійкої оксидної плівки. Температура плавлення титану 1665 °С. Титан срібно-білого кольору з голубуватим відтінком. Титан можна зварювати в атмосфері захисних газів.

Свинець - м'який, в'язкий метал сіруватого кольору, має високу пластичність та хороші ливарні якості, добре протистоїть корозійній дії сірчаної та соляної кислот. Свинець - невід'ємний складник цілої низки сплавів (антифрикційних бронз, латуней, м'яких припоїв тощо). Залежно від хімічного складу виробляють свинець високої чистоти таких марок: С0000, С000, С00 і свинець С0, С1С, СІ, С2С, С2, СЗ, СЗС.

Свинець застосовують в електротехніці - у виготовленні кислотних акумуляторів, оболонок кабелів. У санітарній техніці його використовують для зачеканення розтрубів чавунних труб (наприклад, коли трубопровід прокладають у ґрунті, насиченому агресивними речовинами тощо). На підприємствах хімічної промисловості застосовують труби із свинцю для переміщення агресивної рідини.

Олово - м'який, в'язкий метал сріблясто-білого кольору.

Застосовують для лудіння харчового посуду. Воно входить до складу різних технічних сплавів (бронз, м'яких припоїв та ін.). Оловом покривають листи тонколистової сталі для захисту від корозії, отримуючи так звану білу жерсть, з якої потім виготовляють тару для мастил.

Цинк - крихкий метал сірого кольору. При витримуванні на повітрі створює тонку, але щільну плівку окису, яка запобігає подальшому окисленню металу. Сплави на основі цинку (наприклад, сплав цинку з міддю до 5%) мають низьку температуру плавлення і високу рідкотекучість. З них виготовляють шляхом виливання під тиском деталі карбюраторів автомобілів, деталі різних приладів тощо.

Хром - тугоплавкий, твердий метал білого кольору, має дуже високу температуру плавлення - 1 890° С. Металевий хром використовують для нанесення покриттів (хромування), які мають захисні та декоративні властивості. У поєднанні із залізом (феросплави) хром є дуже важливим легованим елементом.

Нікель - тугоплавкий, ковкий метал сірувато-білого кольору з магнітними властивостями. Нікель використовують як легуючу добавку в сталях. Також нікель застосовують для декоративних та захисних покриттів металів. Сплав нікелю з марганцем (НМЧ2,5, НМц5) використовують для виготовлення свічок запалювання автомобільних, авіаційних та тракторних двигунів внутрішнього згоряння, сплав нікелю з хромом (НХ9,5) - для виготовлення термопар. А сплав нікелю з міддю називається мельхіор.

 

 

 

Please publish modules in offcanvas position.