Реферат на тему «Сплавы металлов»

Введение

Чистые металлы широко используются человеком, однако многие из них не обладают всеми необходимыми свойствами. Например, чистое железо сравнительно мягкое, алюминий имеет невысокую прочность, а медь легко деформируется. Чтобы улучшить характеристики металлов, создают сплавы.

Сплав — это материал, состоящий из двух или нескольких химических элементов, среди которых хотя бы один является металлом. Сплавы получают путём совместного плавления компонентов или другими металлургическими способами.

По сравнению с чистыми металлами сплавы часто обладают большей прочностью, твёрдостью, износостойкостью, устойчивостью к коррозии и высоким температурам. Наиболее известными сплавами являются сталь, чугун, бронза, латунь и дюралюминий.

1. Название сплава: сталь

2. Состав

Сталь — это сплав железа с углеродом. Содержание углерода в стали обычно составляет от 0,02 до 2,14 процента.

Кроме железа и углерода, в состав стали могут входить дополнительные элементы:

• хром;

• никель;

• марганец;

• молибден;

• кремний;

• вольфрам;

• ванадий.

Такие добавки называют легирующими элементами. Они позволяют изменять свойства стали.

3. Свойства

Сталь обладает следующими свойствами:

• высокой прочностью;

• твёрдостью;

• упругостью;

• пластичностью;

• устойчивостью к механическим нагрузкам;

• возможностью сварки и обработки;

• долговечностью.

Свойства стали зависят от содержания углерода. Чем больше углерода, тем твёрже и прочнее становится сталь, но одновременно уменьшается её пластичность.

Нержавеющая сталь содержит хром и отличается устойчивостью к коррозии.

4. Получение

Сталь получают из чугуна в специальных металлургических печах или конвертерах. В процессе производства из чугуна удаляют лишний углерод и вредные примеси.

Основные способы получения стали:

• кислородно-конвертерный;

• мартеновский;

• электроплавильный.

Сырьём для производства служат чугун, металлический лом и различные добавки. После плавления сталь разливают в формы, охлаждают, прокатывают или подвергают другой обработке.

5. Применение

Сталь применяется:

• в строительстве зданий и мостов;

• в производстве автомобилей;

• в машиностроении;

• при изготовлении железнодорожных рельсов;

• в производстве труб;

• при изготовлении инструментов;

• в судостроении;

• в производстве бытовой техники и посуды.

Сталь является одним из самых распространённых материалов в современной промышленности.

1. Название сплава: чугун

2. Состав

Чугун — это сплав железа с углеродом, в котором содержание углерода превышает 2,14 процента. Обычно в чугуне содержится от 2,5 до 4,3 процента углерода.

Кроме железа и углерода, в чугуне могут присутствовать:

• кремний;

• марганец;

• сера;

• фосфор.

3. Свойства

Основные свойства чугуна:

• высокая твёрдость;

• хорошая износостойкость;

• устойчивость к сжатию;

• способность хорошо заполнять литейные формы;

• сравнительно невысокая стоимость.

Недостатком чугуна является его хрупкость. Он плохо переносит сильные удары и почти не поддаётся ковке.

4. Получение

Чугун получают в доменных печах. Основным сырьём являются железная руда, кокс и известняк.

В доменной печи при высокой температуре железо восстанавливается из руды и соединяется с углеродом. Расплавленный чугун собирается в нижней части печи, после чего его выпускают и разливают в формы.

Часть чугуна используется для изготовления готовых изделий, а другая часть направляется на производство стали.

5. Применение

Чугун применяют:

• для изготовления радиаторов отопления;

• при производстве канализационных труб;

• для создания станин станков;

• при изготовлении автомобильных деталей;

• для производства сковород, казанов и печных плит;

• при изготовлении люков;

• для производства деталей двигателей.

1. Название сплава: бронза

2. Состав

Бронза — это сплав меди с другими элементами. Классическая бронза состоит из меди и олова.

Также существуют бронзы, содержащие:

• алюминий;

• кремний;

• свинец;

• бериллий;

• марганец.

Содержание меди обычно составляет основную часть сплава.

3. Свойства

Бронза обладает следующими свойствами:

• высокой прочностью;

• твёрдостью;

• устойчивостью к коррозии;

• хорошими литейными свойствами;

• устойчивостью к трению и износу;

• красивым золотисто-коричневым цветом;

• долговечностью.

Бронза прочнее чистой меди и хорошо сохраняется даже при длительном воздействии влаги.

4. Получение

Бронзу получают путём плавления меди и добавления к ней олова или другого компонента.

Сначала расплавляют медь, так как она имеет высокую температуру плавления. Затем в расплав вводят олово и другие добавки. Полученную смесь тщательно перемешивают и разливают в подготовленные формы.

После охлаждения бронзовые изделия могут дополнительно обрабатываться, шлифоваться и полироваться.

5. Применение

Бронзу применяют:

• при изготовлении памятников и скульптур;

• для производства подшипников;

• при изготовлении деталей машин;

• для производства колоколов;

• при изготовлении медалей;

• в судостроении;

• при производстве декоративных предметов;

• для изготовления музыкальных инструментов.

Бронза была одним из первых искусственно созданных человеком металлических сплавов. Период её широкого использования получил название бронзового века.

1. Название сплава: латунь

2. Состав

Латунь — это сплав меди и цинка. Количество цинка может составлять от нескольких процентов до половины массы сплава.

В состав некоторых видов латуни дополнительно вводят:

• олово;

• свинец;

• никель;

• марганец;

• алюминий.

3. Свойства

Латунь обладает следующими свойствами:

• хорошей пластичностью;

• устойчивостью к коррозии;

• прочностью;

• лёгкостью обработки;

• хорошими литейными свойствами;

• красивым золотистым цветом.

Латунь хорошо поддаётся резке, прокатке, штамповке и полировке.

4. Получение

Для получения латуни медь расплавляют и смешивают с необходимым количеством цинка. Процесс проводится в специальных печах.

Поскольку цинк при высокой температуре может испаряться, производство выполняют в закрытых плавильных установках. Готовый сплав разливают в формы, после чего подвергают прокатке, прессованию или механической обработке.

5. Применение

Латунь используется:

• при изготовлении сантехнических деталей;

• для производства кранов и вентилей;

• при изготовлении музыкальных инструментов;

• в электротехнике;

• для производства декоративных изделий;

• при изготовлении дверных ручек;

• для производства гильз;

• в часовом производстве;

• при изготовлении украшений.

1. Название сплава: дюралюминий

2. Состав

Дюралюминий — это сплав, основным компонентом которого является алюминий.

В его состав также входят:

• медь;

• магний;

• марганец;

• иногда кремний и железо.

Алюминий составляет более 90 процентов массы сплава.

3. Свойства

Дюралюминий отличается:

• небольшой массой;

• высокой прочностью;

• твёрдостью;

• хорошей обрабатываемостью;

• устойчивостью к механическим нагрузкам;

• способностью сохранять свойства при низких температурах.

По прочности дюралюминий значительно превосходит чистый алюминий. Однако он менее устойчив к коррозии, поэтому изделия из него часто покрывают защитным слоем чистого алюминия или специальной краской.

4. Получение

Дюралюминий получают путём плавления алюминия и добавления к нему меди, магния и марганца.

После получения сплава его подвергают специальной термической обработке. Сначала материал нагревают, затем быстро охлаждают, а после этого выдерживают в течение определённого времени. Такой процесс называется старением. Благодаря ему сплав становится более прочным.

5. Применение

Дюралюминий применяется:

• в самолётостроении;

• в производстве космической техники;

• при изготовлении автомобилей;

• в судостроении;

• для изготовления лёгких металлических конструкций;

• при производстве деталей приборов;

• для изготовления спортивного оборудования.

Значение металлических сплавов

Металлические сплавы имеют огромное значение для современной жизни. Из них изготавливают здания, транспорт, машины, инструменты, бытовую технику, посуду и различные приборы.

Изменяя состав сплава, можно получать материалы с заранее заданными свойствами. Например, добавление хрома делает сталь устойчивой к ржавчине, добавление углерода увеличивает её твёрдость, а добавление меди повышает прочность алюминиевых сплавов.

Выбор сплава зависит от условий его использования. Для строительных конструкций необходима высокая прочность, для деталей машин — износостойкость, для самолётов — сочетание прочности и небольшой массы, а для труб и сантехнических изделий — устойчивость к коррозии.

Заключение

Сплавы представляют собой материалы, которые получают путём соединения металлов с другими химическими элементами. Они обычно обладают более полезными свойствами, чем чистые металлы.

Наиболее распространёнными сплавами являются сталь, чугун, бронза, латунь и дюралюминий. Они различаются по составу, свойствам, способам получения и областям применения.

Благодаря высокой прочности, долговечности, твёрдости и устойчивости к внешним воздействиям металлические сплавы широко используются в промышленности, строительстве, транспорте и повседневной жизни. Без них невозможно представить развитие современной техники и цивилизации.