- •Міністерство освіти, науки, молоді та спорту України
- •Основи матеріалознавства
- •Основи матеріалознавства
- •1 Основи матеріалознавства
- •1.1 Структура матеріалів
- •1.1.1 Атом, молекула, хімічний зв'язок
- •1.1.2 Фазовий стан речовини
- •1.1.3 Газ і рідина
- •1.1.4 Тверде тіло
- •1.2 Основні властивості матеріалів
- •1.2.1 Механічні властивості
- •1.3 Класифікація матеріалів
- •Питання для самоконтролю
- •2 Конструкційні матеріали, що застосовуються у виробництві неорганічних речовин
- •2.1 Метали і сплави
- •2.2 Сталі
- •2.2.1 Загальна класифікація сталей
- •2.2.2 Вуглецеві сталі
- •2.2.3 Леговані сталі
- •2.2.4 Галузі застосування сталей
- •2.3 Чавуни
- •2.3.1 Структура і класифікація чавунів
- •2.4 Кольорові метали та сплави
- •2.4.1 Алюміній та його сплави
- •2.4.2 Мідь та її сплави
- •2.4.3 Титан та його сплави
- •2.4.4 Магній та його сплави
- •2.4.5 Нікель і його сплави
- •2.4.6 Свинець
- •2.4.7 Цирконій. Ніобій
- •Питання для самоконтролю
- •3 Корозія металів і сплавів
- •3.1 Електрохімічна корозія
- •3.2 Хімічна корозія
- •3.3 Суцільна і локальна корозія
- •3.4 Корозійна стійкість металів і сплавів
- •3.5 Способи захисту апаратів від корозії
- •3.5.1 Плівкові захисні покриття
- •3.5.2 Листове покриття
- •3.5.3 Футерування апаратів штучними кислототривкими виробами
- •3.5.4 Методи катодного захисту і інгібування
- •Питання для самоконтролю
- •4 Неметалічні конструкційні матеріали, що застосовуються у виробництві неорганічних речовин
- •4.1 Неорганічні неметалічні матеріали
- •4.2 Кераміка
- •4.2.1 Склад, будова, властивості кераміки
- •4.2.2 Кераміка на основі глини
- •4.2.3 Технічна кераміка
- •4.2.3.1 Кераміка на основі чистих оксидів
- •4.2.3.2 Безкиснева кераміка
- •4.3 Полімерні матеріали
- •4.3.1 Класифікація, структура
- •4.3.2 Властивості полімерних матеріалів
- •4.3.3 Орієнтаційні зміцнення та релаксація напруги у полімерах
- •4.3.4 Старіння полімерів
- •4.4 Пластичні маси
- •4.4.1 Склад, класифікація та властивості пластмас
- •4.4.2 Термопластичні пластмаси
- •4.5 Силікати
- •4.5.1 Склад і будова силікатного скла
- •4.5.2 Фізичні властивості скла
- •4.5.3 Хімічні властивості
- •4.6 Склокристалічні матеріали
- •4.6.1 Ситал
- •4.6.2 Технічне скло і скловолокнисті матеріали
- •Питання для самоконтолю
- •Основна література
- •Рекомендована література
- •Жуков а.П. Основы материаловедения: Учебное пособие. – м.: рхту, 1999. – 155 с.
2.4.4 Магній та його сплави
Магній – найлегший (густина 1,74 г/см3) з технічних кольорових металів, сріблястого кольору, температура плавлення 650 оС. При температурі, трохи більше температури плавлення, легко загоряється і горить яскраво-білим полум'ям. Магній належить до найбільш поширених елементів у природі. У вигляді сполук він входить до складу гірських порід магнезиту, доломіту, карналіту і морської води (бішофіт). Промислове виробництво магнію засноване на електролізі розплавів чистих зневоднених солей. Головною перевагою магнію як матеріалу для виготовлення хімічної апаратури є низька щільність, технологічність. Проте його корозійна стійкість у вологих середовищах, кислотах, розчинах солей вкрай низька. Чистий магній практично не використовують в якості конструкційного матеріалу із-за недостатньої корозійної стійкості. Він застосовується як легуюча добавка до сталей і чавунів, а також в ракетній техніці при створенні твердих палив.
Експлуатаційні властивості магнію поліпшують легуванням манганом, алюмінієм, цинком та іншими елементами. Легування сприяє підвищенню корозійної стійкості (Zr, Мn), міцності (Аl, Zn, Мn, Zr), жароміцності (Тh) магнієвих сплавів, зниженню їх окиснюваності при виплавлянні, литті та термообробці.
Сплави на основі магнію класифікують за механічними властивостями – не високої, середньої міцності; високоміцні, жароміцні; технологією переробки – ливарні і деформуючі; відношенням до термічної обробки – ті що зміцнюються і не зміцнюються термічною обробкою.
Маркування магнієвих сплавів складається з літери, що позначає відповідний сплав (М), і літери, що вказує технологічний спосіб переробки (А – для деформованих, Л – для ливарних), а також цифри, що позначає порядковий номер сплаву.
Ливарні магнієві сплави МЛ1, МЛ2, МЛЗ, МЛ4, МЛ5, МЛ6 знайшли широке застосування для виробництва фасонних відливок. Деякі сплави МЛ застосовують для виготовлення високо навантажених деталей в авіаційній та автомобільній промисловості: картери, корпуси приладів, колісні диски, ферми шасі літаків.
Через низьку корозійну стійкість магнієвих сплавів вироби і деталі з них піддають оксидуванню з подальшим нанесенням лакофарбних покриттів [2,4,9].
2.4.5 Нікель і його сплави
Нікель має високі механічні властивості і високу корозійну стійкість у ряді агресивних середовищ. Проте домішки карбону, сульфуру, плюмбуму, вісмуту, цинку і розчинені гази знижують його механічні властивості і корозійну стійкість. У хімічному машинобудуванні чистий нікель використовують рідко в наслідок його дефіцитності і дорожнечі. Нікель марок НП2 (99,5 % Ni) і НП3 (99,3 % Ni) застосовують для облицювання апаратуру із вуглецевих сталей.
На повітрі і в середовищі водяної пари нікель можна використовувати до 450 °С; при вищих температурах його механічні властивості знижуються. У розплавах лугів нікель можна застосовувати до 500 °С. Він достатньо стійкий в сульфатній кислоті, в розчинах органічних кислот і солей, проте нестійкий в нітратній кислоті, в хлорводневій концентрації більше 10 %, у розчинах хлоридів феруму, купруму і хроматів.
Вищою корозійною стійкістю володіють сплави нікелю з купрумом (монель), молібденом (хастеллой) і хромом (інконель). Ці сплави стійкі в розчинах H2SO4, H3PO4, HF при кімнатній температурі. Доброю стійкістю в слабких розчинах кислот володіють нікель-молібденові сплави, наприклад Н65М30Л, який містить 0,01 % С, 0,55 % Мn, 65,47 % Ni, 29,21 % Мо, 4,73 % Fe.
Нікель і його сплави широко застосовують в хімічному машинобудуванні. З них роблять казани, тиглі, труби і ємкості, особливо у виробництві реактивів. Як високо корозійностійкі в хімічному апаратобудуванні використовують сплави нікелю з молібденом, наприклад сплав марки Н70МФ, а також з хромом і молібденом, наприклад ХН65МВ.