строение, механические и химические свойства

Главная » Сплавы » Особенности металлических сплавов

На чтение 6 мин

Содержание

1. Основные определения
2. Свойства металлов
3. Признаки металлов
4. Классификация металлов
5. Черные
6. Цветные
7. Мягкие
8. Твердые
9. Основные виды сплавов
10. Магниевые сплавы
11. Бериллиевые сплавы
12. Цинковые сплавы
13. Титановые сплавы
14. Алюминиевые сплавы
15. Медные сплавы
16. Распространение сплавов в современной промышленности

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.

Свойства металлов

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.

Признаки металлов

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.

Классификация металлов

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 (Фото: 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 (Фото: 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.

( 3 оценки, среднее 5 из 5 )

Поделиться

Сплавы цветных металлов

Медь и медные сплавы и их свариваемость

Зачастую предпочтение отдается меди и медным сплавам благодаря их коррозионной стойкости, электро- и теплопроводности. Это введение поможет идентифицировать различные типы медных сплавов и даст необходимую информацию о процессе производства этих материалов и их свариваемости.

Типы материалов:

Медь и медные сплавы классифицируются по наличию основного легирующего элемента:

C — Чистая медь

CH – Медь с небольшим количеством легирующих добавок

CZ – Медь-цинк / латунь (желтая медь)

NS – Медь-цинк-никель / нейзильбер

PB – Медь-оловянистая бронза(сплавы из фосфористой бронзы также содержат фосфор в своем составе)

G – Медь-олово- цинк, пушечная бронза (некоторые сплавы содержат свинец)

СА – Медь-алюминий, алюминиевая бронза (большинство сплавов также содержат железо и никель) CN – Никелин, мельхиор

Чистая медь (C)

Обычно поставляется в одной из трех форм, кислородной, фосфористой раскисленной меди, бескислородной меди. Для проведения сварочных работ предпочтение должно отдаваться бескислородной и фосфористой раскисленной в силу их лучшей свариваемости. Газовая сварка вольфрамовым электродом (TIG) и газовая сварка металлическим электродом (MIG) – наиболее подходящие сварочные процессы; ацетилено-кислородная сварка (OAW) и дуговая сварка в среде защитного газа металлическим электродом (SMAW) могут использоваться для ремонтных работ на кислородной холоднокатанной просмоленной меди. Во избежание высокой теплопроводности необходимо использование газов на основе Не и NО, в качестве замены аргону.

Медь с малым кол-вом легирующих добавок (CH)

Марки с добавлением серы и теллура не поддаются сварке. Медь с малыми добавлениями
хрома, циркония или бериллия может быть сварена, но с особой осторожностью.

Медно-цинковые сплавы / латунь (СН) – Медь-цинк-никель / нейзильбер (NS)

Латуни могут быть разделены на 2 группы по свариваемости, малое сод-ние цинка (<20%Zn) и высокое сод-ние цинка (30 — 40%Zn). Нейзильберы содержат от 20 до 45%Zn и никель для прочности. Основная трудность при сварке оплавлением этих сплавов – испарение цинка, который приводит к появлению белых паров оксида цинка и  пористости металла. Только латуни с низким сод-нием цинка годятся для оплавления с использованием газовой сварки вольфрамовым электродом (TIG) и газовой сварки металлическим электродом (MIG).

Бронзы — Оловянистая бронза, Фосфористая бронза (PB), Кремнистая бронза и пушечная бронза (G)

Оловянистая бронза содержит от 1 до 10%Sn, фосфористая бронза содержит до  10% фосфора. Пушечная бронза – это по сути оловянистая бронза с сод-нием до 5%Zn и может также содержать до 5% свинца. Кремнистая бронза содержит обычно 3% кремния и 1% марганца и она легче всего поддается сварке.

Бронзы поддаются сварке при условии использования соответствующих присадочных металлов. Газовая сварка фосфористой бронзы является причиной возникновения пористости, появления которой можно избежать, используя раскислители / восстановители. Пушечная бронза  не поддается сварке.

Алюминиевая бронза (СА)

Есть два типа алюминиевой бронзы: однофазовые сплавы, содержащие от 5 до 10% алюминия, с мaлым содержанием железа или никеля, и, двухфазовые сплавы, сод-щие до 12% алюминия и приблизительно 5% железа с добавлением никеля, марганца, кремния. Предпочтительны сварочные процессы в среде защитного газа, газовая сварка вольфрамовым электродом (TIG)  производится при переменном токе, защитный газ — аргон, или при постоянном  токе с гелием.

Мельхиор (CN)

Сплавы мельхиора содержат от 5 до 30% никеля с добавлением железа и марганца;
90-10 и 70-30 (мельхиор) распространенные свариваемые марки. Эти сплавы – однофазовые, сварка производится с использованием инертных газов и дуговой сварки в среде защитного газа металлическим электродом (SMAW). Применяются соответствующие присадочные металлы, но 70-30 зачастую являются универсальными.

Типы металлических сплавов и когда их использовать

Типы металлических сплавов и когда их использовать

Автор: Эрик Кейн | Дата: 17 июля 2018 г.

Помните, когда мы все задавались вопросом, как Т-1000 мог разжижаться, изменять форму и восстанавливаться в Терминаторе 2 еще в 1991 году? В фильме нам рассказывают, что этот усовершенствованный прототип Терминатора из будущего состоит из «миметического полисплава», который наделяет его особыми способностями. Учитывая, что прошло почти 30 лет, хотелось бы, чтобы мы были достаточно далеко в будущем, чтобы раскрыть металлургические секреты этой технологии, но, к сожалению (или к счастью, поскольку у нас нет терминаторов), эти металлические сплавы до сих пор не существуют. Однако то, что у нас есть, — это ряд всевозможных постоянно совершенствующихся сплавов, которые мы используем в промышленности для борьбы с такими факторами, как температура, коррозия и физические нагрузки. Пока мы продолжаем ждать, пока Скайнет появится и поднимет мировую технологию легирования на новый уровень, давайте посмотрим, почему у нас есть металлические сплавы и какие из них мы чаще всего видим в промышленности сегодня.

Что такое металлические сплавы и зачем они нужны?

Есть много разных металлов, которые мы добываем на Земле для использования в производстве, и каждый из них имеет немного разные свойства. Металлы по определению являются чистыми элементами периодической таблицы и составляют большую часть известных строительных блоков жизни. Когда мы добываем руды, содержащие элементарные металлы, они подвергаются различным физическим и химическим процессам для извлечения элементов и удаления примесей, чтобы их можно было использовать.

После синтеза мы пытаемся использовать их в приложениях, которые лучше всего соответствуют их естественным качествам, но сами по себе они часто не блещут, когда дело доходит до производительности. Чтобы улучшить их природные характеристики и сделать их более подходящими для выполнения поставленной задачи (сильнее, слабее, тверже, мягче и т. д.), мы расплавляем их или измельчаем в порошок и добавляем другие ингредиенты. «Сплав» просто относится к любой комбинации различных металлов и других элементов, смешанных вместе, где металл является основным ингредиентом. Сталь является особенно хорошим примером распространенного сплава (железо + углерод), потому что мы обращаемся к ней так неофициально, что ее можно принять за элемент!

Какие виды металлических сплавов существуют?

Металлические сплавы могут делать удивительные вещи, и существует так много качеств, которые могут быть желательны в зависимости от применения, что существует целый ряд различных серийно выпускаемых сплавов, которые мы используем для производства различных вещей. Мы склонны думать об улучшении характеристик как о таких вещах, как более высокая температура плавления или более высокая устойчивость к коррозии, но эти вещи часто достигаются за счет увеличения веса, снижения пластичности и увеличения стоимости. Более того, есть также приложения, в которых эти «отрицательные» характеристики могут быть желательными качествами! Таким образом, чтобы описать некоторые из наиболее распространенных сплавов, мы можем сгруппировать их вместе по их «основному металлу», который является основным ингредиентом, составляющим большую часть сплава. Некоторые из наиболее распространенных основных металлов включают алюминий, медь, никель и железо.

Некоторые распространенные недрагоценные металлы и их сплавы

Алюминий

Алюминий

полезен из-за его легкости и гибкости, но ему не хватает прочности. Добавьте либо магний, либо литий, и вы получите чрезвычайно прочный сплав, который сохраняет свои легкие свойства и теперь достаточно прочен для использования в аэрокосмическом производстве.

Медь

Медь — это обычный металл с сильными свойствами тепло- и электропроводности, но добавьте цинк, и вы получите латунь, которая используется там, где требуется низкое трение, например, дверные ручки или гильзы для боеприпасов; или добавить олово и получить бронзу, которая исторически использовалась для изготовления доспехов, монет и произведений искусства.

Никель

Никель

ценится за его коррозионно-стойкие свойства и может быть добавлен ко многим различным металлам для повышения их прочности, но он дорог и сильно влияет на стоимость других сплавов, в которых используется никель, таких как нержавеющие стали.

Железо

И последнее, но не менее важное: у нас есть ферросплавы на основе железа. Это наиболее распространенные сплавы, которые мы видим в промышленности, и они включают семейство сталей. Различные марки стали от 201 до 316 очень похожи по составу и используют железо в качестве основного металла, и все они «нержавеющие» из-за различных степеней содержания других металлов и соединений, которые делают их более или менее устойчивыми к температуре и коррозии. . Это наиболее распространенные сплавы, которые мы видим в производстве шлангов и компенсаторов, поэтому давайте рассмотрим их подробнее:

304

304 является наиболее распространенной из нержавеющих сталей и, следовательно, также одним из наиболее распространенных сплавов, которые мы видим в металлических шлангах и компенсаторах. Основными легирующими компонентами стали 304 являются хром и никель, которые придают ей ожидаемые качества нержавеющей стали – превосходную стойкость к ржавчине и агрессивным средам по сравнению с обычной углеродистой сталью.

321

321 очень похож на 304 с точки зрения коррозионной стойкости, но имеет добавление титана. В то время как 304 очень часто используется для плетеных проводов, ленточных металлических шлангов и компенсаторов, гофрированные металлические шланги часто изготавливаются из 321 из-за его превосходной термостойкости титана.

316

Часто называемая «хирургической сталью» или «морской маркой» из-за ее повышенной стойкости к хлоридам, 316 содержит добавку молибдена и из-за этого, как правило, является наиболее благородной (химически стойкой) из семейства нержавеющих сталей серии 300, которые мы см. в шлангах и компенсаторах.

201

201 по-прежнему относится к семейству нержавеющих сталей, но гораздо менее благороден, чем серия 300, поскольку содержит меньше никеля, который заменяет марганец. Это несколько снижает его химическую стойкость, но, что наиболее важно, значительно снижает его стоимость из-за того, что никель очень чувствителен к цене. Это делает 201 недорогой заменой 304, который обычно используется в бытовой технике и сфере общественного питания.

С276

C276 похож на 316 в том, что он использует никель, хром и молибден в качестве основных ингредиентов сплава, но представляет собой гораздо более сложную смесь других элементов, которые придают ему даже большую химическую стойкость, чем 316, особенно к хлоридам. Этот сплав часто используется в химической промышленности из-за его превосходной химической совместимости по сравнению со сплавом 316.

Инконель 800

Inconel 800 — это сплав, который чаще используется в компенсаторах, чем в шлангах, потому что он намного жестче и его труднее формовать, особенно в небольших размерах. «Сплав 800» обычно используется из-за его повышенной способности выдерживать температуры, которые находятся за пределами диапазона большинства сплавов. Он сохраняет большую прочность при более высоких температурах благодаря высокому процентному содержанию кобальта в его смеси.

Из-за того, что существует множество металлических сплавов, выбор подходящего для работы может оказаться сложной задачей. Неправильный выбор может привести к катастрофическому отказу компонентов по целому ряду различных причин. Знание основ — отличное начало, но иногда для решения прикладных проблем требуется немного больше. Для получения дополнительной информации щелкните здесь, чтобы получить доступ к каталогу гофрированных металлических шлангов Hose Master. Или свяжитесь с отделом внутренних продаж Hose Master по телефону 216-481-2020 или напишите нам по электронной почте [email protected], и мы будем рады удовлетворить ваши потребности. Не забудьте подписаться на нас в LinkedIn и подписаться на наш блог Insights, чтобы получать регулярные обновления!

Copyright 2018, Hose Master, LLC

Все права защищены

Преимущества сплавов по сравнению с чистым металлом

Содержание

• О сплавах
• Типы сплавов
• О чистых металлах
• Типы чистых металлов
• Свойства металла и сплава
• Преимущества сплавов

Сплавы решают многие проблемы, связанные с использованием чистых металлов для различных проектов. Чистые металлы мягче, подвержены коррозии и дороже, чем сплавы. Таким образом, свойства сплавов допускают больше вариантов и применений, чем чистые металлы. Чтобы оценить эти преимущества, узнайте, чем эти материалы отличаются по своим свойствам и применению. Выбирая сплавы, вы получаете лучшие возможности для литья и других металлических проектов, чем при использовании чистых металлов.

Что такое сплав?

Сплавы объединяют два или более веществ для создания продукта с лучшими свойствами, чем любая из его частей. Как правило, сплавы представляют собой продукт смешивания металлов, хотя существуют и другие сплавы, в которых используются металлы и неметаллы. Например, углерод является неметаллическим компонентом стали.

Большинство сплавов начинаются с плавления и объединения двух или более металлов. Во время этого процесса смешивания металлы также могут подвергаться очистке для удаления загрязняющих примесей, которые могут негативно повлиять на продукт. Различные методы производства сплавов направлены на защиту расплавленной смеси от окисления. При плавлении на воздухе шлак, образующийся сверху, блокирует кислород от загрязнения сплава под ним. Плавление сплавов в вакууме также предотвращает окисление. Дуговая плавка и индукционная плавка — это два варианта создания сплавов, использующих электричество для облегчения процессов плавления и смешивания.

Для чего мы используем сплавы?

Сплавы настолько важны для производства и промышленности, что названия эпох человеческой истории связаны с конкретными материалами. Например, бронзовый век ознаменовал эпоху, когда люди открыли, как сделать этот сплав, соединив медь и олово. Латунь смешивает цинк и медь. Хотя эти сплавы были жизненно важны для древнего мира и до сих пор находят множество применений, стальные сплавы являются наиболее часто используемыми типами в промышленности. Алюминиевые сплавы также ценны в производстве, особенно для автомобильных компонентов. Латунь и бронза — другие сплавы, часто используемые для фитингов, компонентов сантехники и подшипников.

Свойства сплавов

Особые свойства сплавов зависят от металлов, используемых для их изготовления. Например, когда золото плавится с цинком, полученный сплав имеет блеск золота, но с дополнительной прочностью, обеспечиваемой добавлением цинка. Металлурги выбирают типы металлов для объединения в сплавы на основе желаемых характеристик конечного продукта.

По сравнению с чистыми металлами сплавы имеют лучшую коррозионную стойкость, более низкую стоимость, более высокую прочность и лучшую обрабатываемость. Производство и состав сплавов определяют такие особенности, как обрабатываемость, пластичность и хрупкость.

Преимущества сплавов

Сплавы предлагают множество преимуществ, которых нет у чистых металлов. Используя сплавы, вы получаете преимущество индивидуальной смеси металлов, которая сочетает в себе положительные свойства материалов. В зависимости от компонентов сплава изделия, в которых они используются, могут иметь следующие преимущества по сравнению с изделиями из чистых металлов:

• Коррозионная стойкость
• Лучшая способность к пайке
• Прочные детали
• Легкий вес для прочности
• Теплопроводность
• Электропроводность

Специалисты по выбору сплавов и комбинированию металлов для получения идеальных пропорций могут оптимизировать их свойства для используемого продукта.

Примеры сплавов

Сплавы включают несколько типов комбинаций металлов. Вот несколько примеров сплавов и их применения.

• Состав латуни: Этот универсальный сплав, когда-то называемый красной латунью, лучше всего подходит для отливок, требующих умеренной обрабатываемости и прочности, таких как сантехника или трубная арматура.
• Композитная латунь для клапана: Имеет аналогичный состав и используется как композиционная латунь.
• Марганцевая бронза: Высокопрочный сплав для тяжелых условий эксплуатации, за исключением сред, требующих коррозионной стойкости.
• Оловянная бронза: Используется в различных втулках, деталях клапанов, шестернях, насосах, поршневых кольцах и подшипниках.
• Алюминиевая бронза: По прочности равна марганцевой бронзе. Кроме того, он обладает отличной коррозионной стойкостью.
• 713.0 алюминиевый сплав: Не требует термической обработки для придания прочности и может работать в приложениях, предъявляющих высокие требования к сплаву.
• Алюминиевый сплав A356.0: Стойкий к горячему растрескиванию, легко поддающийся сварке и средней механической обработке, этот алюминиевый сплав подходит для компонентов автомобилей, таких как картеры трансмиссии, картеры заднего моста и масляные поддоны.
• Титановые сплавы: Устойчивость титана к коррозии делает эти сплавы особенно подходящими для морского использования, например, компонентов подводных лодок.
• Прочие сплавы цветных металлов
• Другие сплавы латуни и бронзы
• Другие алюминиевые сплавы

Что такое чистый металл?

Чистые металлы не содержат других примесей. Эти металлы проявляют только свои природные свойства. Однако многие металлы обладают нежелательными свойствами, которые делают их использование в чистом виде неприемлемым для промышленного применения. Например, многие чистые металлы, такие как золото, по своей природе мягкие из-за их однородной атомной структуры. Однако, смешивая их с разными металлами, в сплавы вводятся новые атомы, укрепляющие материал.

Свойства чистых металлов

Чистые металлы обладают различными свойствами. Однако многие из них подвержены коррозии или ржавчине, например, железо. Смешивание железа с другими металлами позволяет получить устойчивую к ржавчине нержавеющую сталь.

Вес – еще одно свойство чистых металлов, скорректированное легированием. Некоторые металлы, такие как золото или железо, обладают естественной плотностью. Однако их сочетание с алюминием или титаном повышает прочность при одновременном снижении веса. Многие аэрокосмические проекты используют титановые сплавы для дополнительной прочности и легкого веса, что было бы невозможно с чистыми металлами.

Примеры чистых металлов

Чистые металлы встречаются в природе. Рассмотрим эти примеры чистых металлов и то, как они улучшают сплавы.

• Золото: Может служить основным металлом в сплаве для придания красоты ювелирным изделиям или проводимости в электронике.
• Титан: Увеличивает прочность без увеличения веса сплавов.
• Медь: Этот металл обладает коррозионной стойкостью, тепло- и электропроводностью и пластичностью по сравнению с легированными металлами.
• Алюминий: Как и титан, алюминий является основным металлом, добавляемым в сплавы для улучшения обрабатываемости, коррозионной стойкости и снижения веса.
• Цинк: Цинк чаще всего используется при цинковании стали для защиты ее от коррозии.
• Олово: Олово хорошо подходит для многих операций холодной обработки, включая прядение, прокатку и экструзию. Кроме того, он обеспечивает защиту от коррозии других металлов при их легировании.

Вышеупомянутые чистые металлы также можно комбинировать друг с другом или с другими металлами для получения сплавов.

Чем сплав отличается от чистого металла?

Комбинация металлов дает сплавы с более желательными свойствами, чем у чистых металлов. Физические и химические свойства делают сплавы предпочтительными для многих промышленных применений в различных секторах. Отличия сплавов и чистых металлов заключаются в следующем.

Сплавы и чистые металлы: физические свойства

Физические свойства сплавов отличаются от свойств чистых металлов. Эти изменения включают изменения массы, проводимости, удобоукладываемости и термостойкости.

По массе легированные металлы могут быть менее плотными, чем чистые металлы, при сохранении такой же прочности. В автомобильной и аэрокосмической промышленности алюминиевые и титановые сплавы ценятся за их легкость и прочность.

Проводимость определяет, насколько хорошо металлы или сплавы могут передавать электроны для передачи тепла или электричества. Интеграция различных металлов может увеличить или уменьшить передачу тепла или электричества в зависимости от конечного использования продукта. Например, медные сплавы обладают высокой проводимостью благодаря врожденной способности меди хорошо переносить электроны.

Удобообрабатываемость показывает, насколько хорошо материалы могут выдерживать изменение своей формы холодным или горячим способом. Некоторые чистые металлы настолько мягки, что обладают хорошей обрабатываемостью, но низкой прочностью. Их легирование обеспечивает прочность и обрабатываемость, поэтому часто сплавы тверже других металлов. Например, холодная обработка и включение в сплавы быстро придают чистому олову дополнительную прочность.

Наконец, термостойкость или температура плавления чистых металлов изменяются при их сплавлении с другими материалами. Чистые металлы имеют одну температуру плавления, температуру, при которой их твердая форма превращается в жидкость. Однако сплавы имеют диапазон температур, который может вызвать изменения в структуре материала. Часто этот диапазон выше, чем для отдельных металлов. Таким образом, сплавы в большинстве случаев обладают превосходной стойкостью к термическому напряжению по сравнению с чистыми металлами.

Легирование чистого металла изменяет физические свойства с целью их улучшения для увеличения числа возможных применений сплавов.

Сплавы и чистые металлы: химические свойства

Наиболее существенное различие между сплавами и чистыми металлами происходит на молекулярном уровне. У них нет одинаковой химии. Чистые металлы содержат атомы только этого элемента — например, все железо или золото. Эти чистые металлы обычно подвергаются обработке для удаления примесей других материалов. Сплавы имеют атомарные компоненты нескольких элементов. Поэтому они имеют химическую структуру, отличную от чистых металлов.

Физические свойства изменяются из-за изменений на атомарном уровне. Эти изменения происходят потому, что химический состав металлов становится другим при сплавлении. Например, чистые металлы часто легко реагируют с другими химическими веществами в окружающей среде, что приводит к ржавчине. Смешивание этих металлов с другими для предотвращения коррозии увеличивает их долговечность.

Другим типом химических изменений, происходящих при смешивании металлов, является повышение молекулярной стабильности материала. Движение атомов внутри структуры металла может повлиять на прочность материала. Атомы легко проходят через чистые металлы, потому что все они одинаковы. Однако смешивание одного металла с другим приводит к появлению атомов разного размера, которые препятствуют движению, делая сплавы прочнее.

Преимущества сплавов в отливках — почему сплавы более полезны, чем чистые металлы?

Различия между чистыми металлами и сплавами делают сплавы гораздо более полезными для нескольких применений. Выбирая смесь металлов в сплаве, можно подобрать материал, отвечающий требованиям его конечного использования. Например, выбирая нержавеющую сталь вместо железа, вы получаете более долговечный, устойчивый к коррозии металл, который лучше противостоит погодным условиям.

Сплавы обладают коррозионной стойкостью, которую не могут обеспечить чистые металлы. Поэтому они полезны в ситуациях, когда они могут подвергаться воздействию химикатов, воды, морской соли или пара. Эти условия быстро изнашивают многие чистые металлы, такие как железо.

Еще одним преимуществом сплавов перед чистыми металлами является их повышенная прочность. Комбинирование металлов повышает структурную целостность готового изделия. Это качество делает сплавы пригодными для применения в тяжелых условиях или при высоких нагрузках, например, внутри двигателей.

Наконец, выбор сплавов вместо чистых металлов дает вам больший контроль над весом готовой детали. Сплавы могут обеспечить прочность, не утяжеляя автомобили, самолеты или другие транспортные средства, в конструкции которых используются легкие и прочные металлы.

Почему мы должны использовать сплавы вместо чистых металлов для отливок?

Хотя преимущества сплавов по сравнению с чистыми металлами очевидны, многие люди до сих пор задаются вопросом: «Почему в отливках сплавы предпочтительнее чистых металлов?» Этот распространенный вопрос требует решения, чтобы клиенты могли выбрать правильный металл для своего продукта.

Из-за структуры чистых металлов в готовой продукции могут возникать некоторые проблемы. Металлы могут легко подвергаться коррозии или не соответствовать требованиям прочности. Кроме того, использование чистых металлов может сделать детали слишком дорогими или слишком тяжелыми для массового производства. Сплавы преодолевают эти проблемы из чистых металлов, создавая прочные компоненты, детали с большей коррозионной стойкостью, меньшим весом, большей термостойкостью или меньшими затратами. Поэтому при выборе отливок лучшим вариантом являются сплавы.

Сплавы превосходят чистые металлы для отливок по многим параметрам. Следующим выбором является определение типа используемых сплавов. Комбинация металлов, их пропорции и процесс литья будут влиять на свойства создаваемых компонентов. Поэтому тщательно выбирайте сплавы, исходя из того, что вам от них нужно. Например, для некоторых деталей может потребоваться дополнительная прочность, меньший вес, большая термостойкость, лучшая защита от коррозии или улучшенное функционирование под нагрузкой.

Как контроль качества в процессе литья имеет значение

Конкретный процесс литья также влияет на качество почти так же, как выбор между использованием сплава и чистого металла. Чистые металлы имеют врожденные проблемы, которые решает объединение их в сплавы. Однако при литье из сплавов необходимо соблюдать тщательные методы, чтобы обеспечить качество готовой детали.

Во-первых, размер и форма зерен в материале определяют качество отливки. В процессе должны использоваться более низкие температуры сплава, заливаемого в отливку, и более высокие скорости охлаждения для оптимизации конечного продукта. При литье под давлением охлаждение формы ускоряет охлаждение металла по сравнению с литьем в песчаные формы, что приводит к образованию более мелких зерен. В некоторых случаях добавление измельчителей зерна также может помочь уменьшить размер частиц в сплавах.

Во-вторых, изменение состояния сплавов также влияет на конечное качество. Фазовые изменения, такие как замерзание, заставляют включения проникать в промежутки между ветвями дендритов. Большее расстояние между этими плечами отрицательно влияет на качество заброса.

В-третьих, сведение к минимуму проникновения воздуха в отливку снижает пористость. Быстрое охлаждение отливки может уменьшить проникновение воздуха в металл. Однако при литье под давлением воздух все равно попадет в деталь. Однако есть способы свести к минимуму загрязнение воздуха. Варианты сделать это включают использование методов, отличных от литья под давлением. Гравитационное литье или литье под низким давлением может решить проблему пористости и связанной с этим хрупкости.

Отливки из сплавов Warner Brothers Foundry

Откройте для себя источник высококачественных отливок из сплавов, доставляемых в кратчайшие сроки. Узнайте больше о наших предложениях по цветному литью и их преимуществах. Мы используем уникальный процесс, известный только нашей компании по литью металлов. Поэтому никто другой не может обеспечить такое качество, как мы. Интегрируя первоклассные материалы в наш запатентованный процесс, мы можем добиться непревзойденных результатов в литье из сплавов и многом другом. После того, как вы определились с параметрами своего проекта, свяжитесь с нами в Warner Brothers Foundry, чтобы получить предложение.