Скачать презентацию металлы и сплавы. Презентация "металлы, их сплавы и применения"

Слайд 2

.

Сплавы – это материалы с характерными свойствами, состоящие из двух или более компонентов, из которых по крайней мере один – металл. Компонентами сплавов могут быть и неметаллы, и соединения.

Слайд 3

Сплавы бывают: Однородные (когда при сплавлении образуется как бы раствор одного металла в другом) Неоднородные (представляет собой механическую смесь металлов)

Слайд 4

Однородные и неоднородные сплавы

зеленое золото алюминиевая бронза (однородный сплав - (неоднородный сплав) сплава золота с серебром и добавками красной меди)

Слайд 5

.

Сплавы часто подразделяют по составу: медные сплавы алюминиевые сплавы никелевые сплавы титановые сплавы

Слайд 6

Сплавы бывают: Сплавы черных (железных) металлов (железо и все его сплавы) Сплавы цветных металлов (остальные металлы и их сплавы)

Слайд 7

Черные (железные) сплавы Чугун Сталь чугунная посуда стальной мост

Слайд 8

Чугун - сплав на основе железа, содержащий от 2 до 4,5% углерода, а также марганец, кремний, фосфор и серу. Чугун подразделяется на: Литейный чугун (применяют для изготовления массивных деталей методом литья) Передельный чугун (применяется для переработки в сталь)

Слайд 9

Сталь - сплав на основе железа, содержащий менее 2% углерода. По химическому составу стали разделяют на два основных вида: Углеродистая сталь (сплав железа с углеродом, но, в отличие от чугуна, содержание углерода, фосфора, серы, марганца, кремния гораздо меньше) Легированная сталь (сплав железа с углеродом, а также специальные легирующие добавки: хром, никель, вольфрам, молибден, ванадий и другие.

Слайд 10

Цветные сплавы: Бронза – сплав на основе меди с добавлением (до 20%) олова. Используют в машиностроении, а также для художественного литья. статуэтка, отлитая из бронзы

Слайд 11

Цветные сплавы: Латунь – медный сплав, содержащий от 10 до 50% цинка. Применяют в моторостроении. Для изготовления мебельной фурнитуры. оконная фурнитура из латуни

Слайд 12

Цветные сплавы: Мельхиор – сплав, содержащий около 80% меди и 20% никеля, похож по внешнему виду на серебро. Используют для изготовления недорогих столовых приборов и художественных изделий. художественное изделие из мельхиора

Металлический блеск Металлический блеск Электро-и теплопроводность Электро-и теплопроводность Прочность Прочность Твердость Твердость Коррозийная стойкость Коррозийная стойкость Износоустойчивость Износоустойчивость Иногда компонентами сплава могут быть не только химические элементы, но и химические соединения, обладающие металлическими свойствами.химические соединения СВОЙСТВА СПЛАВОВ

Тип ХарактеристикаПример Твёрдые растворы Расплавленные металлы смешиваются в любых отношениях Ag u Cu Ag u Au Cu u Ni Механическая смесь металлов При охлаждении смеси расплавленных металлов образуется сплав, состоящий из мельчайших кристалликов каждого металла Pb u Sn Pb u Ag Bi u Cd Интерметаллиды Расплавленные металлы образуют между собой химические соединения Zn u Cu Ca u Sb Pb u Na

С ПЛАВЫ - A L Северное золото медно-алюминиевый сплав золотистого цвета, из которого сделаны монеты. В нём не содержится золота, и его названием очень трудно ввести в заблуждение, так как по цвету и весу «северное золото» совсем не похоже на настоящее.медно алюминиевый сплав монеты золота

Дюралюминий (Al u Cu, Mn, Mg, Kr) - сплав алюминия с небольшими добавками меди, марганца, магния и кремния Дюралюминий (Al u Cu, Mn, Mg, Kr) - сплав алюминия с небольшими добавками меди, марганца, магния и кремния С ПЛАВЫ - A L Свойства: легкий, прочный. Применение: в авиастроении, машиностроении, строительстве и др.

С ПЛАВЫ ЖЕЛЕЗА (F Е) (не более 2,14% углерода, т.к. при большем количестве углерода в железе образуется чугун). Сталь - сплав железа с углеродом. (не более 2,14% углерода, т.к. при большем количестве углерода в железе образуется чугун). Углеродистая сталь – сплав железа с углеродом и меньшим количеством марганца, серы, кремния, фосфора. Применение: детали машин, трубы, болты, гвозди, скрепки, инструменты Сталь является важнейший конструкционный материал для машиностроения, транспорта, строительства и прочих отраслей народного хозяйства.

Легированная сталь – сплав железа с углеродом с специальными легирующими добавками: хром, никель, вольфрам, молибден, ванадий В зависимости от добавок свойства стали изменяются: Хром и никель –жаростойкость, кислотоупорность, пластичность, коррозионная устойчивость. Вольфрам - твердость, жаропрочность, износоустойчивость. Титан – механическая прочность при высоких температурах, коррозионная стойкость

Чугун (Fe u C) - сплав железа с углеродом (содержание углерода от 2,14% до 6,67%) Чугун (Fe u C) - сплав железа с углеродом (содержание углерода от 2,14% до 6,67%) С ПЛАВЫ ЖЕЛЕЗА (F Е) Свойства: тверже железа, очень хрупкий, не куется Применение: изготовление массивных деталей методом литья (литейный чугун), переработка в сталь (передельный чугун)

С ПЛАВЫ - МЕДИ (C U) Латунь это двойной или многокомпонентный сплав на основе меди, где основным легирующим элементом является цинк иногда с добавлением олова, никеля, свинца, марганца, железа и других элементов.сплав медицин голова никеля свинца марганца железа Свойства: высокая пластичность Применение: декоративные предметы искусства

Бронза (Cu u Sn) - сплав меди с оловом, алюминием, кремнием, бериллием, свинцом и др. металлами, за исключением цинка и никеля Бронза (Cu u Sn) - сплав меди с оловом, алюминием, кремнием, бериллием, свинцом и др. металлами, за исключением цинка и никеля С ПЛАВЫ - МЕДИ (C U) Различают: Оловянную бронзу (20% олова), Алюминиевую бронзу (5-11 % алюминия) Свинцовую бронзу (до 33% свинца) Применение: изготовление частей машин, художественные отливки

Победит металлокерамический твердый сплав. Твёрдый сплав карбида вольфрама WC и кобальта в соотношении 90% и 10% масс, соответственно. Он по твердости близок к алмазу, применяется при бурении горных пород. Разработан в 1929 году в СССР где в основном использовался для режущих инструментов. Сейчас сплав применяется для оснащения волочильного инструмента, в качестве резцов и т.д. При создании используются методы порошковой металлургии. Металлокерамические сплавы обладают особенно высокой твердостью. Победит изготовляется в виде пластинок различной формы и размера. Процесс изготовления сводится к следующему: мелкий порошок карбида вольфрама или другого тугоплавкого карбида и мелкий порошок связующего металла кобальта или никеля перемешиваются и затем прессуются в соответствующих формах. Спрессованные пластины спекаются при температуре, близкой к температуре плавления связующего металла, что дает очень плотный и твердый сплав. Пластинки из этого сверхтвердого сплава применяются для изготовления металлорежущего и бурового инструмента. Пластинки напаиваются на державки режущего инструмента медью. Термообработка не требуется. В настоящее время разработаны и другие вольфрамокобальтовые сплавы, однако для них продолжают использовать название «победит». П ОБЕДИТ

Н ИХРОМ Нихром общее название группы сплавов, состоящих, в зависимости от марки сплава, из 5578 % никеля, 1523 % хрома, с добавками марганца, кремния, железа, алюминия. Первый нихромовый сплав разработан в США в 1905 году А. Маршем.1905 году Основными достоинствами нихромовых сплавов являются высокая жаростойкость в окислительной атмосфере (до 1250 °C), высокое электрическое сопротивление (1,051,4 Ом/мм²·м). Нихром применяется для изготовления нагревательных элементов электропечей, бытовых приборов. Из нихрома изготавливают детали, работающие при высокой температуре, резисторные элементы, реостаты. Основные применяемые марки сплава Х20Н80, Х15Н60, ХН70Ю. Физические свойства нихрома удельное электрическое сопротивление 1÷1,1 Ом·мм²/м (в зависимости от марки сплава) плотность кг/м³ температура плавления °C рабочая температура °C удельная теплоемкость 0,45 к Дж/(кг*К) при 25 °C предел прочности при растяжении 0,650,70 ГПа

К ДРАГОЦЕННЫМ МЕТАЛЛАМ ОТНОСЯТСЯ ЗОЛОТО, СЕРЕБРО, ПЛАТИНА, ПАЛЛАДИЙ И ДР. Д ЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЮВЕЛИРНЫХ УКРАШЕНИЙ В ОСНОВНОМ ИСПОЛЬЗУЮТ СПЛАВЫ ДРАГОЦЕННЫХ МЕТАЛЛОВ, ЧАЩЕ ВСЕГО СПЛАВ ЗОЛОТА, СЕРЕБРА И МЕДИ, РЕЖЕ СПЛАВЫ ЗОЛОТА И СЕРЕБРА ИЛИ ЗОЛОТА И МЕДИ, ИНОГДА СПЛАВЫ ЗОЛОТА И ПЛАТИНЫ, ЗОЛОТА И ПАЛЛАДИЯ И ДР. Сплавы драгоценных металлов

Сплавы драгоценных металлов различаются прежде всего по процентному содержанию в них золота. Ювелирные сплавы золота имеют пять проб: 958, 750, 585, 583 и 375. Две первые цифры пробы указывают на целое число процентов, а третья – на десятые доли процента содержания золота в сплаве. В зависимости от процентного содержания серебра и меди меняется цвет сплава. При содержании серебра более 30% цвет становится желто-белым и бледнеет по мере увеличения процента серебра. При содержании в сплаве около 15% меди цвет сплава становится ярко-красным.

ВАЖНЕЙШИЕ СПЛАВЫ МЕТАЛЛОВ Название СоставСвойства Применение Алюминиевые сплавы Al, Mg, Si, Cu, Zn, Mn, Li, Be Легкость, высокая электро- и теплопроводность, коррозионная стойкость, высокая удельная прочность Конструкционные материалы в авиации, строительстве, машиностроении и др.; электротехнические устройства и материалы АмальгамаHg и другие металлы В зависимости от соотношения ртути и др. металла может быть (при комнатной температуре) жидкой, полужидкой или твёрдой Золочение металлических изделий, производство зеркал, стоматология, реактив- восстановитель в химии и металлургии

Вольфрамовые сплавы Mo, Re, Cu, Ni, Ag, оксиды (ThO2), карбиды (TaC) и др. Пластичность, жаропрочность и высокая термо-эдс Детали электровакуумных приборов, высокотемпературных термопар, детали двигателей ракет и самолётов Железоуглерод истые сплавы (чугун, сталь, ферросплавы) Fe, C, Р, S, Mn, Si, N, Cr, Ni, Mo, W, V, Ti, Со, Cu и др. Механическая прочность, твердость, упругость, коррозионная устойчивость, вязкость и др. Конструкционн ые материалы для всех областей техники, технологии, хозяйства, машины, инструмент

Золотые сплавы Au, Ag, Cu, Pt, Pd, Sb, Bi, Pb, Hg Сплав с Ag при 20 40% Ag зеленовато- жёлтый, при 50% Ag бледно-жёлтый; мягкий и ковкий; сплавы Au с Cu красновато-жёлтые; более твердые и упругие, чем чистое золото Золочение металлических изделий, изготовление монет, ювелирных изделий, зубных протезов, электрических контактов Легкоплавкие сплавы Sn, Bi, In, Pb, Cd, Zn, Sb, Ga, Hg и др. Низкие температуры плавления (не выше 232 °С); при содержании Bi более 55% расширяются при затвердевании Изготовление припоев, плавких предохранителей в электроаппарату ре

Магниевы е сплавы Mg, Al, Zn, Mn, Zr, Th, Li, La, Nd, Y, Ag, Cd, Be Лёгкость, прочность, коррозионная стойкость Высоконагруженные детали из прессованных полуфабрикатов, штамповок и поковок в автомобилестроении, панели, штамповки сложной формы, сварные конструкции Медные сплавы Cu, Zn, Sn, Al, Ni, Be, P Прочность, высокая электропроводность, коррозионная стойкость, пластичность Трубы, теплотехническая аппаратура, подшипники, шестерни, втулки, пружины, детали приборов точной механики, термопары, фасонные детали, декоративно-прикладные изделия и скульптура

Никелевые сплавы Cu, Co, Fe,Ферромагнетизм, высокая пластичность и коррозионная стойкость, отсутствие аллотропических превращений, химическая стойкость Конструкционные материалы с высокой стойкостью к агрессивным средам, ферромагнитные изделия, магнитострикционные материалы Оловянные сплавы Sn, Pb, Sb, Cu, Zn, Cd и др. Низкая температура плавления, мягкость, коррозионная стойкость; антифрикционные свойства Легкоплавкие сплавы (припой, полуда) и подшипниковые материалы (баббит)

Платиновые сплавы Pt, Rh, Ir, Pd, Ru, Ni, Co, Cu, W, Мо Высокая температура плавления, коррозионная стойкость, механическая прочность, каталитические свойства Изготовление потенциометров, постоянных магнитов, высокотемпературн ых припоев, катализаторы, лабораторная посуда Свинцовые сплавы Pb, Fe, Cu, Sb, Sn, Cd, Са, Ca, Mg, Li, К, Na Прочность, твёрдость, антифрикционные, свойства, низкая температура плавления свинца, коррозионная стойкость. Изготовление или облицовка кислотоупорной аппаратуры и трубопроводов, изготовление оболочек низковольтных и силовых кабелей

Твёрдые сплавы WC, TiC, TaC; связующие металлы: Co, Ni, Mo, сталь Высокая твердость, тугоплавкость, износоустойчивость, коррозионная стойкость Цельнотвердосплав ные изделия (инструмент) для обработки металлов, сплавов и неметаллических материалов, для оснащения рабочих частей буровых инструментов и как конструкционные материалы Типографск ие сплавы (гарт) Pb, Sb, Sn и др. низкая температура плавления (°С), хорошие литейные свойства Изготовления литых стереотипов (полиграфическая промышленность) и элементов набора (шрифты др.).

Титановые сплавы Al, V, Mo, Mn, Sn, Zr, Cr, Cu, Fe, W, Ni, Si; Nb и Та Лёгкость, высокая прочность в широком интервале температур от -250 °С до °С, коррозионная стойкость Конструкционные материалы в авиации, ракетостроении, химическая аппаратура Цинковые сплавы Zn, Al, Cu, Mg Невысокая температура плавления, легкость обработки давлением и резанием, сварки и пайки, возможность нанесения покрытий электрохимическим и химическим способами. Конструкционные и конструкционно- декоративные детали в автомобильной промышленности, электромашиност роении, оргтехнике, вкладыши подшипников, бытовые изделия.

Сплавы металлов
К сплавам относятся все системы,
полученные сплавлением какихлибо веществ. Например,
неметаллические сплавы: гранит,
гнейс, базальт, силикатные стекла,
металлургические шлаки и др.
Но наибольшее значение имеют
металлические сплавы.

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Саратовской области Петровский агропромышленный лицей

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

Физические свойства металлов и сплавов

К физическим свойствам металлов и сплавов

относятся цвет, плотность (удельный вес), плавкость,

тепловое расширение, теплопроводность,

теплоемкость, электропроводность и способность их

намагничиваться. Эти свойства называют

физическими потому, что обнаруживаются в явлениях,

которые не сопровождаются изменением

химического состава вещества, т. е. металлы и сплавы

остаются неизмененными по составу при нагревании,

прохождении через них тока, тепла, а также при их

намагничивании и плавлении. Многие из указанных

физических свойств имеют установленные единицы

измерения, по которым судят о свойствах металла.

Цвет

Металлы и сплавы не прозрачны . Даже тонкие

слои металлов и сплавов не способны пропускать

лучи, но они имеют в отраженном свете внешний

блеск, причем каждый из металлов и сплавов

имеет свой особый оттенок блеска или, как

говорят, цвет. Например, медь имеет розово-

красный цвет, цинк - серый, олово - блестяще-

белый и т. д.

Удельный вес

Удельный вес-это вес 1 см 3 металла, сплава или

любого другого вещества в граммах. Например,

удельный вес чистого железа равен 7,88 г/см 3 .

Плавление

Плавление - способность металлов и сплавов

переходить из твердого состояния в жидкое,

характеризуется температурой плавления.

Металлы, имеющие высокую температуру

плавления, называют тугоплавкими (вольфрам,

платина, хром и т.д.). Металлы, имеющие низкую

температуру плавления, называют легкоплавкими

(олово, свинец и т.д.).

Тепловое расширение

Тепловое расширение - свойство металлов и

сплавов увеличиваться в объеме при нагревании,

характеризуется коэффициентами линейного и

объемного расширения. Коэффициент линейного

расширения - отношение приращения длины

образца металла при нагревании на 1° к

первоначальной длине образца. Коэффициент

объемного расширения - отношение приращения

объема металла при нагревании на 1° к

первоначальному объему.

Объемный коэффициент принимают равным

утроенному коэффициенту линейного расширения.

Различные металлы имеют различные

коэффициенты линейного расширения. Например,

коэффициент линейного расширения стали

равен 0,000012 , меди - 0,000017 , алюминия-

0,000023 . Зная коэффициент линейного

расширения металла, можно определить его

величину удлинения: определим, насколько

удлинится стальной трубопровод длиной 5000

м при его нагреве до 20°С :

5000·0,000012·20 = 1,2 м

Теплопроводность

Теплопроводность -способность металлов и

сплавов проводить тепло. Чем больше

теплопроводность, тем быстрее тепло

распространяется по металлу или сплаву при

нагревании. При охлаждении металлы и сплавы,

обладающие большой теплопроводностью,

быстрее отдают тепло. Теплопроводность красной

меди в 6 раз выше теплопроводности железа. При

сварке металлов и сплавов, имеющих большую

теплопроводность, требуется предварительный, а

иногда и сопутствующий подогрев.

Теплоемкость

Теплоемкость - количество тепла, потребное для

нагревания единицы веса на 1° . Удельная

теплоемкость - количество тепла

в ккал (килокалориях), необходимое для нагрева 1

кг вещества на 1° . Низкую удельную теплоемкость

имеют платина и свинец. Удельная теплоемкость

стали и чугуна примерно в 4 раза выше удельной

теплоемкости свинца.

Электропроводность

Электропроводность - способность металлов и

сплавов проводить электрический ток. Хорошей

электропроводностью обладают медь, алюминий

и их сплавы.

Магнитные свойства

Магнитные свойства - способность металлов

намагничиваться, которые проявляются в том, что

намагниченный металл притягивает к себе

металлы, обладающие магнитными свойствами.

Сплав Макроскопически однородный металлический материал, состоящий из смеси двух или большего числа химических элементов с преобладанием металлических компонентов. Сплавы являются одним из основных конструкционных материалов. Среди них наибольшее значение имеют сплавы на основе железа и алюминия. В технике применяется более 5 тыс. сплавов.

Виды сплавов По способу изготовления сплавов различают литые и порошковые сплавы. Литые сплавы получают кристаллизацией расплава смешанных компонентов. Порошковые прессованием смеси порошков с последующим спеканием при высокой температуре. Компонентами порошкового сплава могут быть не только порошки простых веществ, но и порошки химических соединений. Например, основными компонентами твёрдых сплавов являются карбиды вольфрама или титана. В сплаве могут присутствовать: твердые растворы внедрения, твердые растворы замещения, химических соединений (в том числе карбиды, нитриды, интерметаллиды) и кристаллиты простых веществ.

Сплавы различают по назначению Конструкционные СтальЧугун Дюралюминий Конструкционные со специальными свойствами БронзаЛатунь Для заливки подшипников Баббит Для измерительной и электронагревательной аппаратуры Манганин Нихром Для изготовления режущих элементов Победит

Чугун Сплав железа с углеродом (и другими элементами). Содержание углерода в чугуне не менее 2,14% Углерод придаёт сплавам железа твёрдость, снижая пластичность и вязкость. Углерод в чугуне может содержаться в виде цементита и графита. В зависимости от формы графита и количества цементита, выделяют белый, серый, ковкий и высокопрочные чугуны. Чугуны содержат постоянные примеси (Si, Mn, S, P), а в некоторых случаях также легирующие элементы (Cr, Ni, V, Al и др.). Как правило, чугун хрупок.

Сталь Сплав железа с углеродом и/или с другими элементами. Сталь содержит не более 2,14% углерода. Стали делятся на конструкционные и инструментальные. Разновидностью инструментальной является быстрорежущая сталь. Стали, в зависимости от способа их получения, содержат разное количество неметаллических включений. Содержание примесей лежит в основе классификации сталей по качеству: обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особо высококачественные.

Получение стали Мартеновский способ заключается в том, что выжигание избытка углерода в чугуне происходит не только за счет кислорода воздуха, но и кислорода оксидов железа, которые добавляются в виде железной руды и ржавого железного лома. 4Fe 2 O 3 + 6Si = 8Fe + 6SiO 2 2Fe 2 O 3 + 6Mn = 4Fe + 6MnO Fe 2 O 3 + 3C = 2Fe + 3CO 5Fe 2 O 3 + 2P = 10FeO + P 2 O 5 FeO + С = Fe + CO

Бронза и Латунь Бронза - сплав меди, обычно с оловом как основным легирующим элементом, но применяются и сплавы с алюминием, кремнием, бериллием, свинцом и другими элементами, за исключением цинка и никеля. Латунь это двойной или многокомпонентный сплав на основе меди, где основным легирующим элементом является цинк, иногда с добавлением олова, никеля, свинца, марганца, железа и других элементов.