Реферати українською » Химия » Класифікація металів та їх сплавів


Реферат Класифікація металів та їх сплавів

Міністерство освіти і науки України

Донбаський державний технічний університет

Інститут підвищення кваліфікації

>КОНТРОЛЬНАЯ РОБОТА

поМеталловедению

на задану тему

«Класифікація металів»

Алчевськ 2009


1. Метали

>Металлическое стан пояснюється електронним будовою. Елементи металу, беручи хімічну реакцію із елементами, можуть бутинеметаллами, віддають їм свої зовнішні, званівалентние електрони. Це є наслідком те, що у металів зовнішні електрони неміцно пов'язані з ядром; ще, на зовнішніх електронних оболонках трохи (всього 1–2), тоді як внеметаллов електронів багато (5–8).

Усі елементи, розташовані лівішегаллииндия і талію – метали, а правіше миш'яку, сурми і вісмуту –неметалли.

У техніці піднеметаллом розуміють речовини, які мають «металевим блиском» і пластичністю – характерні властивості.

Крім цього є всі метали мають високої електропровідністю ітеплопроводностью.

Особливість будівлі металевих речовин у тому, що вони побудовано основному легке атомів, які мають зовнішні електрони слабко зв'язані з ядром. Це зумовлює особливий характер взаємодії атомів металу і металеві властивості. Метали є хорошими провідниками електричного струму.

З відомих (до 1985 р.) 106 хімічних елементів 83 – метали.

2. Класифікація металів

Кожен метал відрізняється будовою і властивостями від іншого, тим щонайменше, за деякими ознаками їх можна поєднати до груп.

Ця класифікація розроблена російським ученимГуляевим О.П. і може збігатися з усталеною.

Усі метали можна розділити на великі групи – чорні і кольорові метали.

Чорні метали найчастіше мають темно-сірий колір, велику щільність (крімщелочно-земельних), високої температури плавлення, відносно високу твердість. Найтиповішим металом цієї групи є залізо.

Кольорові метали найчастіше мають характерну забарвлення: червону, жовту і білу.Обладают великий пластичністю, малої твердістю, щодо низькою температурою плавлення. Найтиповішим елементом цієї групи є мідь.

Чорні метали своєю чергою можна підрозділити так:

1. Залізні метали – залізо, кобальт, нікель (званіферромагнетики) й близького до них щодо властивостями марганець. Co,Ni,Mu часто застосовують як добавки до сплавів заліза, соціальній та ролі підстави відповідних сплавів, схожих за своїми властивостями нависоколегированние стали.

2.Тугоплавкие метали, температура плавлення яких перевищує, ніж заліза (тобто. вище1539С). Застосовують як добавки долегированнимсталям, соціальній та ролі підстави відповідних сплавів. До них відносять:Ti, V,Cr,Zr,Nb,Mo,Tc (технецій),Hf (>гафий),Ta(тантал), W,Re (реній).

3.Урановие метали –актиниди, мають переважне використання у сплавах для атомної енергетики. До них відносять:Ас(актиний),Th(торий),U(уран),Np(нептуний),Pu(плутоний),Bk(берклий),Cf (каліфорній),Md(менделевий),No(нобелий) та інших.

4.Редкоземельние метали (>РЗМ) –La(лантан),Ce(церий),Nd(неодим),Sm(санарий),Eu(европий),Dy(диспрозий),Lu(лютеций),Y(иттрий),Sc(сландий) та інших., що об'єднуються під назвоюлантаноидов. Ці метали мають дуже близькими хімічними властивостями, але досить різними фізичними (Тип. та інших.). Їх застосовують як присадки до сплавів інші елементи. У природні умови вони зустрічаються разом як важкоразделими деякі елементи. Зазвичай використовується змішаний сплав – 40–45% Се (церій) і 40–45% від іншихРЗМ.

5.Щелочноземельние метали – у вільному металевому стані не застосовуються, крім особливих випадків, наприклад, теплоносії в атомних реакторах.Li(литий),Na,K(калий),Rb(рубидий),Cs(цезий),Fr(франций),Ca(кальций),Sr(стронций),Ba(барий),Ra(радий).

Кольорові метали поділяються на:

1. Легкі метали –Ве(берилий),Mg(магний),Al(аллюминий), які мають малої щільністю.

2. Шляхетні метали –Ag(серебро),Pt(платина),Au(золото),Pd(палладий),Os(осмий),Ir(иридий), та інших.Сu –полублагородний метал.Обладают високу стійкість проти корозії.

3.Легкоплавкие метали –Zn(цинк),Cd(кадмий),Hg(ртуть),Sn(олово),Bi(висмут),Sb(сурьма),Pb(свинец),As(мишьяк),In(индий) тощо., і елементи з ослабленими металевими властивостями –Ga(галий),Ge(германий).

Застосування металів почалося з міді, срібла і золота. Бо вони зустрічаються у природі в чистому (>самородном) вигляді.

Пізніше стали відновлювати метали з руд –Sn,Pb, Fe та інших.

Найбільшого поширення набула у техніці отримали сплави заліза з вуглецем: сталь (0,025–2,14% З) чавун (2,14–6,76% З); причина використанняFe-C сплавів пов'язані з багатьма причинами: малої вартістю, найкращими механічними властивостями, можливістю масового виготовлення й великий поширеністю руд Fe у природі.

Більше 90% виготовлених металів становить сталь.

Виробництво металів на 1980 р.:

Залізо – 718 000 тис. тонн (у СРСР до 150 млн. тонн на рік)

Марганець – > 10 000 тис. тонн

Алюміній – 17 000 тис. тонн

Мідь – 9 400 тис. тонн

>Цинк – 6200 тис. тонн

>Олово – 5400 тис. тонн

Нікель – 760 тис. тонн

>Магний – 370 тис. тонн

Золото – > 1,2 тис. тонн

Вартість металу – чинник можливості і доцільності його застосування. У таблиці показано відносна вартість різних металів (за одиницю прийнята вартість заліза, точніше простийуглеродистой стали).

Метал >Относит. вартість
Fe 1

СвинецьPb

>ЦинкZn

АлюмінійAl

>СурьмаSb

МідьCu

2,5

3

6

6,5

7,5

МарганецьMn

НікельNi

>ОловоSn

>ХромCr

РтутьHg

Вольфрам W

10

17

22

25

65

75

ТитанTi

>МолибденMo

СріблоAg

Ванадій V

160

170

290

750

ПалладіоPd 5000

ЗолотоAu

ПаладійPt

РадійRh

11000

27000

45000

Шляхетні метали:

>Au,Ag,Pt та його сплави.

Свою назву отримали через високекоррозионной стійкості. Ці метали пластичні. Мають високу вартість.

Застосовують в ювелірному і зуболікарському справі. Чисте золото за його м'якості не застосовують. На підвищення твердості золотолегируют (додають інші елементи). Зазвичай використовуються потрійні сплави:Au –Ag –Cu.

Найпоширенішими є сплави 375, 583, 750 і916-й проб – це що означає, що у цих сплавах на 1000 р. сплаву доводиться 375, 583, 750 і 916 р. золота, решта – мідь, срібло, співвідношення яких не завжди однаковий.

>Сплави916-й проби найбільш м'які, а й найбільшекоррозионостойкие. З зменшенням індексу пробикоррозионная стійкість зменшується.

Найбільшою твердістю (отже зносостійкості) мають сплави583-й проби, при співвідношенніCu іAg близько 1:1.

>Сплави зазначених проб мають колір золота.

Індійський булат

Кінець IV століття е., війська Олександра Македонського вперше маємо справу з незвичайній індіанською сталлю при поході черезМесопотамию (Ірак) і Афганістан до Індії.

«>Чакра» – важке пласке сталеве кільце заточено як лезо, розкручувалася двома пальцях, ішвирялось у ворога.Вращалось зі страшної швидкістю і зрізало голови македонців як голови квітів.

Параметри меча:

довжина – 80–100 див

ширина у перехрестя – 5–6 див

товщина – 4 мм

вагу – 1,2–1,8 кг

Властивості клинків:

Висока твердість, міцність і навіть одночасно велика пружність і в'язкість.Клинки вільноперерубали цвяхи і навіть легко згиналися в дугу. Легко перерізали газові легкі хустки.

Оцінюючи якостібулатного зброї великій ролі грав малюнок на клинку. У візерунку мали значення форма, величина і колір основного металу (фону).

За формою малюнок підрозділяється на смугастий,струйчатий, хвилястий, сітчастий і колінчатий. Найбільш високо цінувався колінчатий булат.

>Испитивали булатний клинок і пружність: його клали на голову, після чого обидва кінці притягали до вухам і відпускали. Після цього залишкової деформації немає.

Справжній булат виготовлявся куванням з литої стали, має природні візерунки.

>Сварочний булат (підробка) – отримували проковуванням скручених в канат дроту з різними змістом вуглецю і тому різну твердість. Після травлення з'являвся малюнок.

Такожрасковивали булат з пакетів листової сталі – до 320 верств: чи: розсіяна у різних рівнях отримують різний малюнок.

Донські козаки користувалися зброєю усього світу – захоплювали фінансовий боєць і. Зброя виготовлено було переважно майстрами Кавказу.

Прибалтійський булат:

>Острием був м'який метал, а потім уже далі йшов твердий сплав. Секрет так важко могли розкрити.

>Раскрил його проф. Іванов Г.П., а адмірал МакаровС.О. знайшов нове застосування: під час випробування броньових плит

Плита легко пробивалася із м'якою маловуглецевої боку, тоді винайшли бронебійний снаряд з м'яким наконечником:

Отже, від цього старімастера-кузнеци нашивали на дуже тверде лезо м'яку смужку, щоб пробити сталеві лати.

Виробництво булата пов'язані з традиціями і секретами. Дуже важко зварити смуги і цілком дротики різного складу між собою - і забезпечити необхідні властивості: гнучкість твердість, гостроту леза. Необхідно витримувати температуру, швидкість кування, порядок сполуки смуг, видалення окислів, застосування флюсів.

Японський булат

Японський булат був твердіше і міцніше дамаської стали. Це з присутністю у складі стали молібдену (Мо). Мо – одне з небагатьох елементів, добавка що його сталь викликає підвищене її в'язкості і твердості одночасно. Всі інші елементи, збільшуючи міцність і твердість, збільшують і слабкість.

Виготовлення: виплавлене залізо (з Мо)проковивалось в прути ізакаливалось на 8–10 років у землю. У процесі корозії з металувиедались, випадали частинки, збагачені шкідливими домішками. Заготівлі нагадували сир з дірками. Потім дротикинауглероживали іпроковивали багаторазово. Кількість найтонших верств досягало кількох тисяч.

Сталеві матеріали, конструкції, деталі, повинні мати високоїкоррозионной стійкістю. Цьому сприяє його присутність серед складі стали: міді,Cr,Ni, особливо фосфору. (Приклад:атмосферостойкаянизкоуглеродистая будівельна сталь – «>кортен» – має шляхетний колір через поверхневих окислів. Але це сталь має підвищеної крихкістю, особливо в низьких температурах).

Корозія – найнебезпечніший ворог сталевих конструкцій. За даними вчених, на сьогодні людина виплавив щонайменше 20 млрд. тонн заліза і вони, 14 млрд. тонн цього металу «з'їдено» іржею розсіяна в біосфері…

Ейфелева вежа – 1889 р. – передбачали, що вона простоїть трохи більше 25 років (Ейфель вважав 40 років за міцності). Вежа стоїть у Парижі вже з більш 100 років, але це вона постійно покривається товстим шаром фарби. На фарбування вежі йде 52 тонни фарби. Вартість її давно перевищила вартість самого споруди.

Є велика кількість прикладів сталевих і залізних конструкцій, що з течією довгого часу не піддаються корозії: балки у церквіКатав-Ивановске, бильця драбин річки Фонтанки у Ленінграді, залізна колона у Делі (1500 років).Противостоят корозії поверхневі окисли та підвищену змістCu іP, і навіть природнимлегированием.


Схожі реферати:

Навігація