Петрова Непрод товары

альные (многокомпонентные).

При введении в медь до 39 % цинка повышается прочность и значи- тельно увеличивается пластичность.

Простые латуни состоят только из меди и цинка. Они обозначаются буквой Л и цифрой, указывающей на среднее содержание меди в сплаве в процентах. Например, латунь марки Л63 содержит 63 % Сu и 37 % Zn. Ла- туни марок Л90, Л96, содержащие наибольший процент меди, называют томпаки, а марок Л80, Л85 — полутомпаки.

Многокомпонентные латуни содержат легирующие компоненты, улучшающие механические свойства и коррозионную стойкость. Леги- рующие компоненты имеют следующие обозначения: свинец – С, железо – Ж, олово – О, марганец – Мц, никель – Н, кремний – К, алюминий – А, хром – Х. При маркировке многокомпонентных латуней после буквы Л перечисляются компоненты, затем цифра, обозначающая содержание ме- ди, и далее – цифры, указывающие концентрацию легирующих элементов. Например, латунь марки ЛАН59-3-2 содержит 59 % Сu, 3 % А1, 2 % Ni, остальное (до 100 %) — Zn.

Латуни применяют для изготовления изделий сложных форм: духо- вых музыкальных инструментов, самоваров, а также посуды, галантерей- ных изделий, гильз для охотничьих патронов, для рыболовных блесен.

Бронза — это сплав меди с оловом или другими металлами.

По химическому составу бронзы классифицируются на оловянные и безоловянные (специальные).

Оловянные бронзы обладают высокими механическими, литейными, антифрикционными свойствами, хорошей коррозионной стойкостью и об- рабатываемостью резанием.

Специальные бронзы не содержат дефицитного олова. Они не только служат заменителем оловянных бронз, но и в ряде случаев по своим меха- ническим, антикоррозионным и техническим свойствам превосходят их.

Алюминиевые бронзы (5–11 % алюминия) обладают более высокими

370

механическими и антикоррозионными свойствами.

Кремнистые бронзы (2–3 % кремния) имеют хорошие литейные и антикоррозионные свойства, обладают упругостью, применяются для изго- товления пружин.

Бериллиевые бронзы (около 2 % бериллия) отличаются высокой твердостью, износоустойчивостью и упругостью.

По своим технологическим свойствам бронзы делятся на деформи- руемые и литейные.

Маркируют бронзы буквами Бр., затем следуют буквы легирующих элементов. Легирующие элементы в бронзах маркируются так же, как и в латунях.

В деформируемых бронзах (Бр.ОЦ4-3; Бр.ОЦС4-4-4; Бр.ОФ7-0,2; Бр.АЖ9-4; Бр.КН1-3 и др.) после букв Бр. перечисляются компоненты, а затем цифры, указывающие соответственно их содержанием процентах. Например, в бронзе марки Бр.ОЦ4-3, содержится 4 % олова, 3 % цинка, ос- тальное — медь; в бронзе марки Бр.АЖ9-4, содержится 9 % алюминия, 4 % железа, остальное — медь.

Бронзы используют для изготовления потребительских товаров, а также различных художественных и скульптурных изделий.

Мельхиор — сплав меди с никелем, его марка МН19. В этом сплаве содержится 18 – 20 % никеля, остальное — медь. Белый, блестящий, не- окисляющийся на воздухе и в органических кислотах сплав, иногда назы- ваемый за свой вид китайским серебром. Мельхиор используется для изго- товления столовых приборов.

Нейзильбер— представляет собой сплав, содержащий 13,5–16,5 % никеля, 18–22 % цинка, остальное — медь. Марка — МНЦ 15-20. Его на- зывают новое серебро, так как он отличается серебристым цветом с сине- ватым отливом.

Эти сплавы пластичны, устойчивы к коррозии. Мельхиор и нейзиль- бер применяют для производства посуды, столовых и чайных приборов,

371

ювелирных изделий, медицинских инструментов.

Никель и его сплавы

Никель – серебристо-белый металл с желтоватым оттенком, плот- ность 8,9 г/ см3, относительно твердый и имеющий сравнительно высокую температуру плавления (1453 °С), ферромагнитен. Характеризуется ковко-

стью, пластичностью, прочностью, а также имеет высокую стойкость к коррозии и окислению.

Никель в основном используют в производстве сплавов (особенно легированной стали); для покрытия других металлов, обычно методом электролитического осаждения (для повышения коррозионной стойкости и износостойкости, а также в защитно-декоративных целях); как катализатор многих химических процессов.

Никель является основой широко распространенных в настоящее время жаропрочных сплавов, что обусловлено не только его достаточно высокой температурой плавления, но и плотноупакованной ГЦК структу- рой. Жаростойкие никелевые сплавы применяют для изготовления газо- проводов, камер сгорания и других узлов и деталей авиационных двигате- лей, газотурбинных двигателей, арматуры нагревательных печей. Кроме того, никель и его сплавы применяют для чеканки монет и изготовления бытовых галантерейных изделий (пряжки одежные и обувные, заколки, зажимы, пуговицы).

Алюминий и его сплавы

Алюминий — металл серебристо-белого цвета с голубоватым оттен- ком, плотность 2,7 г/см3, температура плавления 659 ° С твердость после прокатки и обжига около 20 - 25 НВ, относительное удлинение 30 - 40 %, предел прочности на растяжение 80 - 100 МПа.

Алюминий — пластичный металл, обладает высокой теплопровод- ностью и электропроводностью, хорошо обрабатывается давлением и сва- ривается, на воздухе покрывается тонкой оксидной пленкой, защищающей металл от дальнейшего окисления и коррозии в атмосферных условиях, в

372

воде и других средах.

Недостатками алюминия являются малая прочность, плохая обраба- тываемость на металлорежущих станках и низкие литейные свойства.

Основными рудами для выплавки алюминия служат бокситы, алу- ниты, каолины и др. Наиболее богатые алюминием руды — бокситы — со- держат от 50–60 % оксида алюминия (глинозема А12ОЗ).

Технологический процесс производства алюминия состоит из двух основных этапов: получение глинозема из руд и извлечение алюминия из глинозема и рафинирование (очищение).

Алюминий может быть также получен путем переплавки алюминие- вых отходов и лома.

Существенное влияние на свойства алюминия оказывают примеси. Магний и марганец снижают его электро- и теплопроводность, железо — коррозионную стойкость, кремний — пластичность алюминия. За основу классификации алюминия принята его чистота. В зависимости от количе- ства примесей установлены 13 марок алюминия: особой чистоты — А999; высокой чистоты — А995, А99, А97, А95; технической чистоты — А85, А8, А7, А6, А5, А5Е, АО, А. Число после буквы указывает на содержание алюминия в тысячных, сотых или десятых долях процента сверх 99 %. На- пример, в марке А95 содержится 99,95 % алюминия, в марке А8 — 99,8 %. Исключение составляют марки А и АЗЕ, в которых содержание алюминия такое же, как и в марках АО и А5. В марке А5Е буква Е означает, что этот алюминий используют для производства электропроводов. Промышлен- ность выпускает алюминий перечисленных марок в виде листов, фольги, прутков, проволоки и сортовых профилей (уголок, тавр, полутавр, швел- лер).

Применение алюминия обусловлено его свойствами. Из чистого алюминия изготавливают электрические конденсаторы, выпрямители, по- лупроводниковые приборы, электрические провода и шнуры; его исполь- зуют в производстве зеркал и отражателей.

373

Наибольшее применение имеют алюминиевые сплавы, которые бла- годаря легирующим элементам имеют высокие прочность и твердость.

По способу переработки в изделия алюминиевые сплавы подразде- ляют на деформируемые, подвергающиеся обработке давлением, и литей- ные, из которых изготовляют детали и заготовки литьем.

Деформируемые алюминиевые сплавы легируются медью, магнием,

марганцем, цинком, железом, кремнием и другими элементами, имеют вы- сокую пластичность, выпускаются в виде листов, полос, плит, прутков, проволоки, труб и т. д.

Деформируемые сплавы делятся на две группы: неупрочняемые и упрочняемые термической обработкой.

Наиболее распространенными неупрочнясмыми сплавами алюминия являются сплавы на основе алюминия и марганца, алюминия и магния. Эти сплавы маркируются буквами АМц и АМг. В сплавах алюминия с магнием цифры указывают на среднее содержание магния в процентах.

В сплаве алюминия с марганцем марки АМц содержится от 1,0 до 1,6 % марганца, а в сплавах с магнием марок АМг1, АМг2, АМгЗ, АМг4, АМг5, АМгб — примерно 1–6 % магния. Неупрочняемые сплавы алюми- ния отличаются высокой коррозионной стойкостью, пластичностью. Их используют для изготовления металлической посуды.

Упрочняемые алюминиевые сплавы могут повышать свою прочность при термической обработке. Наиболее распространенными упрочняемыми сплавами являются сплавы алюминия с медью – дюралюмин (дуралюми- ны). Название происходит от немецкого города Дюрен, нем. Düren , где в 1909 году было начато его промышленное производство Сплавы маркиру- ются буквой Д и цифрой, указывающей номер сплава: Д1, Д6, Д18. Состав дюралюмина следующий: медь – от 3,8 до 4,8 %, магний – от 0,4 до 2,3 %, марганец – от 0,4 до 0,8 %, остальное – алюминий. Прочность и твердость дюралюмина более чем вдвое превосходит прочность и твердость чистого алюминия.

374

Однако дюралюмин имеет низкую коррозионную стойкость и для защиты от коррозии подвергается плакированию — нанесению на по- верхность деталей и изделий тонкого защитного слоя из чистого алю- миния.

Близки по химическому составу к дюралюминам деформируемые сплавы для ковки и штамповки (АК4, АК6, АК8); их применяют для изго- товления поршней авиационных двигателей, лопастей винтов, крыльчаток насосов и др.

Деформируемые алюминиевые сплавы являются наряду со сталью основным конструкционным материалом; их используют в машино- и са- молетостроении, для изготовления оборудования и аппаратов пищевой промышленности, в строительстве, производстве мебели. Алюминиевые сплавы применяют в промышленных и бытовых холодильниках. Хорошо известно применение алюминия в пищевой промышленности. Тонкую алюминиевую фольгу толщиной 0,009 мм применяют для упаковки про- дуктов. Из алюминиевой ленты толщиной 0,2–0,3 мм изготавливают кон- сервные банки.

Литейные сплавы алюминия используются для фасонного литья. Они обладают хорошей жидкотекучестью, высокой прочностью и малой усадкой.

Литейные сплавы в зависимости от основного легирующего элемен- та делятся на пять групп. Первая группа сплавов легируется магнием, вто- рая — кремнием, третья — медью, четвертая — кремнием и медью, пятая

— несколькими легирующими элементами одновременно. Все литейные сплавы маркируются буквами АЛ (алюминий литейный) и порядковым номером, например АЛ1, АЛ2. Сплавы алюминия с высоким содержанием магния обладают высокими механическими и антикоррозионными свойст- вами, но худшими литейными свойствами по сравнению с другими груп- пами сплавов. Сплавы с высоким содержанием кремния, называемые силу- минами, содержат 10–13 % кремния, характеризуются лучшими литейны-

375

ми свойствами, но недостаточно прочны. Для повышения прочности си- луминов снижают содержание в них кремния и увеличивают добавки меди, марганца и магния. Легирование силуминов цинком повышает их жидко- текучесть и коррозионную стойкость. Силумины применяются для изго- товления деталей бытовых машин, велосипедов, мотоциклов, автомобилей, ножевых товаров, инструментов, приборов для окон и дверей (петли), по- суды (казаны, утятницы). Литейные сплавы алюминия 5 группы отличают- ся жаропрочностью.

После цифр в литейном сплаве может стоять буква «В» (например, АЛ17В). Это означает, что используется вторичный сплав, полученный из металлолома.

Если в обозначение алюминиевого сплава добавлена буква «П», зна- чит сплав достаточно безопасный и может использоваться для изготовле- ния изделий, контактирующих с пищей. Безопасными считаются сплавы, в которых содержание мышьяка не более 0,015 %, свинца не более 0,15 %, цинка не более 0,3 %.

Свинец и его сплавы

Свинец - синевато-серый металл, тяжелый (плотность 11,34 г/см3), отличается высокой ковкостью, легкоплавкостью (температура плавления 327,4 ° С) и мягкостью; характеризуется высокой стойкостью к воздейст- вию кислот и поэтому используется на химических предприятиях. Свинец образует сплавы с другими элементами, главным образом с оловом, сурь- мой, мышьяком, а также с медью, кадмием, кальцием, натрием. Много- компонентные сплавы на основе свинца и олова, характеризующиеся по- вышенной прочностью и твердостью, называются баббитами.

Сплавы на основе свинца применяют в типографском деле, анти- фрикционных подшипниках, аккумуляторах, припоях, для изготовления свинцовой дроби, пуль и т.д.

Цинк и его сплавы

Цинк – синевато-белый металл плотностью 7,13 г/см3 и температурой

376

плавления 419,5 °С, коррозионностойкий при атмосферных воздействиях,

поэтому широко используется для создания защитных покрытий других металлов (особенно железа и стали) с помощью разнообразных методов (гальванизации, электроосаждения, диффузионного цинкования, окраской, распылением). Цинк широко применяется для получения сплавов, которые подвергаются литью, штамповке. Из них изготовляют детали автомобилей, велосипедов, холодильников, прессовый инструмент.

Олово и его сплавы

Олово – серебристо-белый, очень блестящий металл, мягкий (но тверже, чем свинец) и пластичный. Олово легко плавится (температура плавления 231,9 ° С) и легко деформируется в холодном состоянии. Может подвергаться отливке, прессованию, прокату и экструзии. Олово поли- морфно и имеет две модификации: β -Sn (белое олово) c плотностью

7,29 г/см3, которое при температуре ниже 13,2 ° С переходит в α-Sn (серое олово) плотностью 5,85 г/см3. Олово устойчиво к атмосферной коррозии, но поддается действию сильных кислот. Используется для создания по- крытий других металлов для защиты их от коррозии (лужение), особенно железа или стали (изготовление белой жести для консервных банок).

Олово является компонентом многих сплавов, применяемых, напри- мер, в подшипниках, в типографских процессах. В чистом виде и в сплавах его используют для создания аппаратуры, труб и трубопроводов для пище- вой промышленности, при изготовлении столовых приборов, фольги и мягких труб, а также в виде стержней и проволоки — для пайки.

Титан и его сплавы

Титан — металл, по внешнему виду похожий на сталь. Из-за своих уникальных свойств элемент назван так в честь титанов в греческой мифо- логии – могучих детей Урана (Неба) и Геи (Земли).

Титан — легкий, тугоплавкий, прочный и пластичный металл. Это один из наиболее распространенных в природе элементов (четвертое место после алюминия, железа, магния – около 0,60 %). Его плотность составляет

377

4,5 г/см3; температура плавления 1665 ° С; тип кристаллической решетки — гексагональная плотноупакованная. Титан обладает высокой коррозионной и химической стойкостью, которые обусловлены образованием прочной и плотной пленки оксида Ti02 на поверхности в атмосферных условиях, эта пленка обеспечивает высокое сопротивление коррозии более чем в 130 аг- рессивных средах.

Титан обладает оптимальным сочетанием механических харак- теристик: отличной пластичностью и высокой прочностью. По прочности титан не уступает многим углеродистым и нержавеющим сталям, превосхо- дя по значениям пластичности и вязкости.

Титан применяется в тех отраслях техники, где выигрыш в весе игра- ет доминирующую роль, в частности в ракетостроении и самолетостроении. Применение титановых сплавов наиболее целесообразно в интервале тем-

ператур 250 – 500 °С, когда легкие алюминиевые и магниевые сплавы уже не могут работать, а стали и никелевые сплавы уступают им по удельной прочности. Титан находит очень широкое применение в медицинской практике как у нас в стране, так и за рубежом, используется для изго- товления хирургических имплантатов, фиксаторов, протезов.

Титан обладает высокой совместимостью с тканями организма, это биологически инертный материал в агрессивных средах.

3. Свойства и применение благородных металлов и сплавов

Согласно Федеральному закону от 26.03.1998 № 41-ФЗ «О драгоцен- ных металлах и драгоценных камнях» к драгоценным (благородным) ме- таллам, используемым для изготовления ювелирных изделий, относят зо- лото, серебро, платину и пять металлов платиновой группы: палладий, иридий, родий, рутений, осмий.

Золото (Au) - металл желтого цвета, с сильным блеском, пластич- ный (один грамм золота может вытягиваться в нить длиной до трех кило- метров); обладает значительной механической прочностью, химически ус-

378

тойчив к большинству кислот и щелочей. Золото растворяется только в царской водке (смеси HNO3 и HCl в соотношении 1:3). С кислородом воз- духа золото непосредственно не соединяется. Плотность – 19,32 г/см3, температура плавления – 1064 ° С. Золото - очень мягкий металл, его твер- дость по шкале Мооса составляет 2,5.

В природе главным образом встречается самородное золото (раство- ры серебра в золоте с примесями меди, железа и других металлов) и значи- тельно реже – химические соединения золота с теллуром и селеном. Само- родное золото имеет вид кристаллов, чешуек, пластинок или волокон, а также зерен и кусков массой до 40 кг.

Золотую руду чаще всего добывают из золотосодержащего серного колчедана в жильных месторождениях, а также в рассеянных вкраплениях в массе различных горных пород. Нередко золото находят в серебряно- свинцовых и кварцевых рудах. Извлекают золото из руд методами циани- рования, амальгамирования, а также при пирометаллургической обработке руд цветных металлов. Цианирование – способ извлечения золота из руд путем их растворения в слабых растворах цианистых натрия и калия. Это наиболее распространенный способ обработки золотых руд. Амальгамация

– способ извлечения золота из руд при помощи ртути. При смачивании ртутью золото образует амальгаму и в таком виде отделяется от породы. При пирометаллургической обработке руд цветных металлов содержащее- ся в них золото дает сплав с извлекаемым металлом. В дальнейшем с по- мощью электролитического рафинирования золото выделяют в виде шла- мов. Последующая переработка шламов позволяет получить золото в чис- том виде. Используется как основной компонент сплавов и в качестве по- крытия.

Аффинаж драгоценных металлов – процесс очистки извлеченных драгоценных металлов от примесей и сопутствующих компонентов, дове- дение их до качества, соответствующего национальным стандартам и тех- ническим условиям.

379