Класіфікацыя металу і сплаваў

У сучаснай прамысловасці выкарыстоўваецца велізарная колькасць матэрыялаў. Пластык і кампазіты, графіт і іншыя рэчывы ... Але метал заўсёды застаецца актуальным. З яго робяць гіганцкія будаўнічыя канструкцыі, ён выкарыстоўваецца для стварэння разнастайных машын і іншай тэхнікі.

А таму класіфікацыя металу гуляе ў прамысловасці і навуцы немалаважную ролю, паколькі, ведаючы яе, можна падабраць найбольш прыдатны тып матэрыялу для той ці мной мэты. Менавіта гэтай тэме і прысвечана дадзеная артыкул.

агульнае вызначэнне

Металамі называюцца простыя рэчывы, якія ў звычайных умовах характарызуюцца наяўнасцю некалькіх адметных прыкмет: высокай цеплаправоднасцю і праводнасцю электрычнага току, а таксама ковкостью. Пластычныя. У цвёрдым стане характарызуюцца крышталічным будынкам на атамарным узроўні, а таму маюць высокія трывальныя паказчыкі. Але ёсць яшчэ і сплавы, якія з'яўляюцца іх вытворнымі. Што гэта такое?

Так называюцца матэрыялы, атрыманыя з двух і больш рэчываў шляхам іх награвання звыш тэмпературы плаўлення. Улічыце, што бываюць сплавы металічныя і неметалічныя. У першым выпадку ў складзе павінна прысутнічаць не менш за 50% металу.

Зрэшты, не будзем адцягвацца ад тэматыкі артыкула. Такім чынам, якая ж бывае класіфікацыя металу? Увогуле-то, дзяліць яго даволі проста:

1. Чорныя металы.
2. Каляровыя металы.

Да першай катэгорыі ставіцца жалеза і ўсё сплавы на яго аснове. Усе іншыя металы з'яўляюцца каляровымі, зрэшты, як і іх злучэння. Неабходна разгледзець кожную катэгорыю больш падрабязна: нягледзячы на вельмі сумную агульную класіфікацыю, на самай справе ўсё куды больш складана. А калі ўспомніць, што існуюць яшчэ каштоўныя металы ... І яны таксама бываюць рознымі. Зрэшты, класіфікацыя каштоўных металаў яшчэ прасцей. Усяго іх налічваецца восем штук: золата і срэбра, плаціна, паладый, рутэній, осмий, а таксама родий і ірыдый. Найбольш каштоўнымі з'яўляюцца платыноідаў.

Уласна, класіфікацыя высакародных металаў і таго сумней. Так называюцца (у ювелірнай справе) усё тыя ж срэбра, золата і плаціна. Зрэшты, даволі аб «высокіх матэрыях». Пара пагаварыць пра больш распаўсюджаных і хадавых матэрыялах.

Пачнем мы з агляду розных гатункаў сталі, якая як раз такі з'яўляецца вытворным самага хадавога чорнага металу - жалеза.

Што такое сталь?

Гэта сплаў жалеза і некаторых прысадак, у якім утрымліваецца не больш за 2,14% атамарнага вугляроду. Класіфікацыя гэтых матэрыялаў вельмі шырокая, прычым яна ўлічвае: хімічны склад і спосабы вытворчасці, наяўнасць ці ж адсутнасць шкодных прымешак, а таксама структуру. Зрэшты, найбольш важным прыкметай з'яўляецца хімічны склад, так як ён уплывае на марку і назва сталі.

вугляродзістыя разнавіднасці

У гэтых матэрыялах наогул няма легіравальных дабавак, але пры гэтым тэхналогія іх вырабу дапускае некаторую колькасць іншых прымешак (як правіла, марганца). Так як змест гэтых рэчываў вагаецца ў межах 0,8-1%, нейкага ўплыву на трывальныя, механічныя і хімічныя ўласцівасці сталі яны не аказваюць. Выкарыстоўваецца гэтая катэгорыя ў будаўніцтве і вытворчасці рознай прылады. Зразумела, класіфікацыя металу на гэтым далёка не скончана.

Канструкцыйныя вугляродзістыя сталі

Часцей за ўсё выкарыстоўваюцца для ўзвядзення розных канструкцый прамысловага, ваеннага або бытавога прызначэння, але нярэдка іх ужываюць для выпуску інструментаў і механізмаў. У гэтым выпадку ўтрыманне вугляроду ні ў якім разе не павінна перавышаць 0,5-0,6%. Яны павінны мець гранічна высокую трываласць, якая вызначаецца цэлай кагортай сертыфікаваных міжнароднымі агенцтвамі выпрабаванняў (σВ, σ0,2, δ, ψ, KCU, HB, HRC). Бываюць двух відаў:

• Звычайныя.
• Якасныя.

Як нескладана здагадацца, першыя ідуць на будаўніцтва розных інжынерных канструкцый. Якасная ж канструкцыйная сталь выкарыстоўваецца выключна для выпуску надзейных інструментаў, якія ўжываюцца ў машынабудаванні і іншых галінах прамысловасці і вытворчасці.

Што тычыцца гэтых матэрыялаў, то на іх паверхні дапускаецца карозія металу. Класіфікацыя жа сталей іншых тыпаў прадугледжвае наяўнасць куды больш жорсткіх да іх патрабаванняў.

Інструментальныя вугляродзістыя сталі

Іх сфера - дакладнае машынабудаванне, выраб інструментаў для навуковай сферы і медыцыны, а таксама іншых прамысловых галін, у якіх патрабуецца падвышаная трываласць і дакладнасць. У іх утрыманне вугляроду можа вагацца ад 0,7 да 1,5%. Такі матэрыял абавязаны валодаць вельмі высокай трываласцю, быць устойлівым да фактараў зносу і гранічна высокіх тэмператур.

легаваныя сталі

Так называюць матэрыялы, у якіх, акрамя натуральных прымешак, змяшчаецца значная колькасць штучна дадаваных легіравальных прысадак. Да іх адносіцца хром, нікель, малібдэн. Акрамя гэтага, у легаванай сталі таксама можа быць марганец і крэмній, змест якіх часцей за ўсё не перавышае 0,8-1,2%.

У гэтым выпадку класіфікацыя металу мае на ўвазе іх падзел на два тыпу:

• Сталі з нізкім утрыманнем прысадак. У суме іх бывае не больш за 2,5%.
• Легаваныя. У іх дабавак можа быць ад 2,5 да 10%.
• Матэрыялы з высокім утрыманнем дабавак (больш за 10%).

Гэтыя тыпы таксама падпадзяляюцца на падвіды, як і ў папярэднім выпадку.

Легіраваных канструкцыйная сталь

Як і ўсе іншыя разнавіднасці, актыўна выкарыстоўваюцца ў машынабудаванні, ўзвядзенні будынкаў і іншых збудаванняў, а таксама ў прамысловасці. Калі параўноўваць іх з вугляродзістай разнавіднасцямі, то такія матэрыялы выйграюць па суадносінах трывальных характарыстык, пластычнасці і глейкасці. Акрамя таго, яны валодаюць высокай устойлівасцю да ўздзеяння экстрэмальна нізкіх тэмператур. З іх робяць масты, самалёты, ракеты, інструменты для высокадакладнай прамысловасці.

Легаваныя інструментальныя сталі

У прынцыпе, па характарыстыках вельмі падобныя з разгледжаным вышэй тыпам. Могуць быць выкарыстаны ў наступных мэтах:

• Вытворчасць рэжучыя, а таксама высокадакладных вымяральных прыбораў і інструментаў. У прыватнасці, вырабляюць з гэтага матэрыялу такарныя разцы па метале, класіфікацыя якіх наўпрост залежыць ад сталі: яе марка абавязкова аддрукоўваецца на вырабе.
• А зь іх робяць штампы для халоднага і гарачага пракату.

Легаваныя сталі спецыяльнага прызначэння

Як можна зразумець з назвы, гэтыя матэрыялы валодаюць нейкімі спецыфічнымі характарыстыкамі. Да прыкладу, сустракаюцца гарачатрывалыя і цеплатрывалыя віды, а таксама ўсім вядомая нержавеючая сталь. Адпаведна, сфера іх ужывання ўключае ў сябе вытворчасць машын і інструментаў, якія будуць працаваць у асабліва складаных умовах: турбіны для рухавікоў, печы для выплаўлення металу і інш.

будаўнічыя сталі

Сталі з сярэднім утрыманнем вугляроду. Прымяняюцца для выпуску найшырэйшай наменклатуры розных будаўнічых матэрыялаў. У прыватнасці, менавіта з іх робяць профілі (фасонных і ліставай), трубы, куткі і т. Д. Відавочна, што пры выбары пэўнай катэгорыі металу асаблівую ўвагу звяртаюць на трывальныя характарыстыкі сталі.

Акрамя таго, яшчэ задоўга да будаўніцтва усе характарыстыкі шматкроць пралічваюцца на прыкладзе матэматычных мадэляў, так што ў большасці выпадкаў той ці іншы від пракату можа быць выраблены па індывідуальным патрабаванням заказчыка.

арматурныя сталі

Як вы напэўна здагадаліся, сфера іх ужывання - армаванне блокаў і гатовых канструкцый з жалезабетону. Выпускаюць іх у выглядзе стрыжняў або дроту з вялікім дыяметрам. Матэрыялам служыць або вугляродзістай, або сталь з нізкім утрыманнем легіруючых прысадак. Бывае двух відаў:

• Гарачакачаныя.
• Тэрмічнаму і механічна ўмацаваная.

кацельні сталі

Выкарыстоўваюцца для выпуску катлоў і цыліндраў, а таксама іншых сасудаў і арматуры, якім трэба будзе працаваць ва ўмовах павышанага ціску пры розных тэмпературных рэжымах. Таўшчыня дэталяў у гэтым выпадку можа вар'іравацца ад 4 да 160 мм.

аўтаматныя сталі

Так называюцца матэрыялы, якія добра паддаюцца апрацоўцы шляхам іх разразання. Валодаюць таксама высокай обрабатываемостью. Усё гэта робіць такую сталь ідэальным матэрыялам для аўтаматызаваных ліній вытворчасцей, якіх з кожным годам становіцца ўсё больш і больш.

падшыпнікавыя сталі

Гэтыя віды па сваім тыпу ставяцца да канструкцыйным разнавіднасцям, але іх склад радніць іх з iнструментальным. Адрозніваюцца высокімі трывальнымі характарыстыкамі і велізарнай устойлівасцю да зносу (ізаляцыі).

Намі былі разгледжаны асноўныя ўласцівасці і класіфікацыя металаў гэтага класа. На чарзе - яшчэ больш распаўсюджаны і вядомы чыгун.

Чыгуны: класіфікацыя і ўласцівасці

Так называецца матэрыял, які ўяўляе сабой сплаў жалеза і вугляроду (а таксама некаторых іншых прысадак), прычым ўтрыманне З вагаецца ад 2,14 да 6,67%. Чыгун, як і сталь, адрозніваюць па хімічным складзе, спосабам вытворчасці і па колькасным аб'ёме змяшчаецца ў ім вугляроду, а таксама па сферах прымянення ў паўсядзённым жыцці і прамысловасці. Калі ў чыгуне няма прысадак, яго называюць нелегіраванай. У адваротным выпадку - легіраваных.

Класіфікацыя па прызначэнні

1. Бываюць лімітавымі, якія практычна заўсёды выкарыстоўваюцца для наступнай перапрацоўкі ў сталь.
2. Ліцейныя разнавіднасці, якія выкарыстоўваюцца для адліўкі вырабаў самай рознай канфігурацыі і складанасці.
3. Спецыяльныя, па аналогіі са сталі.

Класіфікацыя па тыпах хімічных дабавак

Так як ўтрыманне вугляроду ў розных тыпах гэтага матэрыялу моцна вар'іруецца, адрозніваюць таксама адразу некалькі яго разнавіднасцяў:

• Белы чыгун. Характарызуецца тым, што вуглярод у яго структуры звязаны практычна цалкам, знаходзячыся там у складзе розных карбідам. Яго вельмі лёгка адрозніць: на зломе ён белы і бліскучы, характарызуецца вельмі высокай цвёрдасцю, але пры гэтым вельмі далікатны, з вялікай цяжкасцю паддаецца механічнай апрацоўцы.
• Палавіністы адбеленыя. У верхніх пластах адліўкі ад неадрозны ад белага чыгуну, у той час як асяродак яе - шэрая, якая змяшчае ў сваёй структуры вялікая колькасць вольнага графіту. Увогуле-то, спалучае ў сабе прыкметы абодвух тыпаў. Даволі трывалы, але ў той жа час куды лягчэй паддаецца апрацоўцы, ды і з далікатнасцю справы ідуць значна лепш.
• Шэры. Ўтрымлівае ў сваім складзе шмат графіту. Трывалы, дастаткова зносаўстойлівасцю, добра паддаецца апрацоўцы.

Мы не выпадкова робім упор на графіт. Справа ў тым, што ад яго зместу і прасторавай структуры залежыць класіфікацыя металаў і сплаваў у пэўным выпадку. У залежнасці ад гэтых характарыстык яны дзеляцца на перлитные, ферыты-перлитные і ферритные.

Сам графіт ў кожным з гэтых відаў чыгуну можа прысутнічаць у чатырох розных формах:

• Калі ён прадстаўлены пласцінкамі і «пялёсткамі», то ставіцца да пласціністай разнавіднасці.
• Калі ў матэрыяле ёсць ўключэння, якія па сваім вонкавым выглядзе нагадваюць чарвякоў, то гаворка ідзе пра вермикулярном графе.
• Адпаведна, розныя плоскія, нераўнамерныя ўключэння кажуць пра тое, што перад вамі - хлопьевидная разнавіднасць.
• Сферычныя, паўсферычныя элементы характарызуюць асьвятляльнага форму.

Але і ў гэтым выпадку класіфікацыя металаў і сплаваў яшчэ няпоўная! Справа ў тым, што гэтыя прымешкі, якім бы дзіўным гэта ні здалося, напрамую ўплываюць на трываласць матэрыялу. Такім чынам, у залежнасці ад формы і прасторавага становішча уключэнняў, чыгуны падпадзяляюцца на наступныя катэгорыі:

• Калі ў матэрыяле маюцца ўкрапванні пласціністага графіту, то гэта звычайны шэры чыгун (СЧ).
• Па аналогіі з назвай «асадкі», наяўнасць вермикулярных часціц характарызуе вермикулярный матэрыял (ЧВГ).
• Хлопьевидные ўключэння ўтрымлівае каванага чыгуну (КЧ).
• Шарападобных «напаўняльнік» характарызуе высокатрывалы чыгун (ВЧ).

Вашай увазе была прадстаўлена кароткая класіфікацыя і ўласцівасці металаў, якія адносяцца да «чорнай» катэгорыі. Як бачыце, нягледзячы на паўсюдна распаўсюджаная памылка, яны вельмі разнастайныя, моцна адрозніваюцца па сваёй структуры і фізічных уласцівасцях. Здавалася б, чыгун - звычайны і распаўсюджаны матэрыял, але ... Нават ён мае некалькі зусім розных відаў, і некаторыя з іх так жа не падобныя адзін на аднаго, як сам чыгун і ліставая сталь!

Адходы - у даходы!

А ці маецца нейкая класіфікацыя лому чорных металаў? Бо штогод у адвал сыходзяць мільёны тон самых разнастайных матэрыялаў. Няўжо яны гуртам адпраўляюцца на пераплаўку, не прайшоўшы ніякай адбракоўкі і сартавання? Зразумела, няма. Усяго адрозніваюць дзевяць катэгорый:

• 3А. Стандартныя адходы чорнага металу, у тым ліку і габарытныя, асабліва буйныя кавалкі. Вага кожнага фрагмента - не менш кілаграма. Як правіла, таўшчыня кавалкаў не перавышае шасці міліметраў.
• 5А. У гэтым выпадку лом негабарытных. Таўшчыня кавалкаў - больш за шэсць міліметраў.
• 12А. Дадзеная катэгорыя мае на ўвазе сумесь двух вышэйапісаных разнавіднасцяў.
• 17а. Лом чыгунны, габарытны. Вага кожнага кавалка - не менш паўкілаграма, але не больш за 20 кг.
• 19А. Аналагічны папярэдняму класу, але адходы негабарытных. Акрамя таго, дапускаецца некаторы ўтрыманне фосфару ў матэрыяле.
• 20а. Чыгунны лом, найбольш негабарытных катэгорыя. Дапускаюцца кавалкі па пяць тон вагой. Як правіла, сюды ўваходзіць дэмантаванае, спісаць прамысловае і ваеннае абсталяванне. Як бачыце, класіфікацыя і ўласцівасці металаў у гэтай катэгорыі даволі-такі аднатыпныя.
• 22А. І зноў негабарытных чыгунны лом. Адрозненне заключаецца ў тым, што ў гэтым выпадку да катэгорыі адходаў адносіцца Адслужыў і спісаць сантэхнічнае абсталяванне.
• Мікс. Змешаны лом. Важна! Не дапускаецца змесціва наступнага тыпу: ліны сталёвыя і дрот металічная, а таксама ацынкаваныя дэталі.
• Ацынкоўка. Як зразумела з назвы, сюды ўваходзіць увесь лом, у складзе якога маюцца ацынкаваныя фрагменты.

Такая была класіфікацыя чорных металаў. А зараз мы абмяркуем іх каляровых "калегаў", якія гуляюць велічэзную ролю ва ўсёй сучаснай прамысловасці і вытворчасці.

каляровыя металы

Так называюць ўсе іншыя элементы, якія маюць металічнае атамарнага будынак, але пры тым не адносяцца да жалеза і яго вытворных. У англамоўнай літаратуры можна сустрэць тэрмін "нежелезный метал", які з'яўляецца сінанімічныя паняццем. Якая маецца класіфікацыя каляровых металаў?

Бываюць наступныя групы, падзел якіх ідзе адразу па некалькіх прыкметах: лёгкія і цяжкія, высакародныя, рассеяныя і тугаплаўкія, радыеактыўныя і рэдказямельныя разнавіднасці. Многія з каляровых металаў наогул ставяцца да катэгорыі рэдкіх, бо іх агульная колькасць на нашай планеце параўнальна невялікая.

Ўжываюцца яны для вытворчасці дэталяў і прыбораў, якія павінны працаваць ва ўмовах агрэсіўнай асяроддзя, трэння, або пры неабходнасці (датчыкі, да прыкладу) валодаць высокай ступенню цеплаправоднасці або праводнасці электрычнага току. Акрамя таго, яны запатрабаваныя ў ваеннай, касмічнай і авіяцыйнай галінах, дзе патрабуецца максімальная трываласць пры параўнальна невялікай масе.

Заўважым, што асабняком стаіць класіфікацыя цяжкіх металаў. Зрэшты, як такой яе няма, але ў склад гэтай групы ўваходзіць медзь, нікель, кобальт, а таксама цынк, кадмій, ртуць і свінец. З іх у прамысловых маштабах выкарыстоўваецца толькі Cu і Zn, пра якія мы згадаем ў далейшым.

Алюміній і сплавы на яго аснове

Алюміній, «крылаты метал». Адрозніваюць тры яго выгляду (у залежнасці ад ступені хімічнай чысціні):

• Вышэйшая проба (асаблівая чысціня) (99,999%).
• Высокая чысціня.
• Тэхнічная спроба.

Апошні від прысутнічае на рынку ў выглядзе лістоў, разнастайнага профілю і дроту з розным перасекам. Пазначаецца ў гандлі як АД0 і АД1. Улічыце, што нават у алюмініі высокай пробы нярэдка прысутнічаюць ўкрапванні Fe, Si, Gu, Mn, Zn.

сплавы

Што ўяўляе сабой класіфікацыя каляровых металаў у гэтым выпадку? У прынцыпе, нічога складанага. існуюць:

• Дзюралюмініем.
• Авія.

Дзюралюмініем называюцца сплавы, у якія дадаюць медзь і магній. Акрамя таго, бываюць матэрыялы, дзе ў якасці прысадак выкарыстоўваецца медзь і магній. Авиалями таксама называюцца сплавы, але яны ўтрымліваюць нашмат больш дадаткаў. Асноўнымі з'яўляюцца магній і крэмній, а таксама жалеза, медзь і нават тытан.

У прынцыпе, гэта пытанне куды больш падрабязна разглядае матэрыялазнаўства. Класіфікацыя металаў ж на алюмініі і яго відах не сканчаецца.

медзь

На сённяшні дзень адрозніваюць медзь бескіслароднай (утрыманне чыстага рэчывы 97,97%) і асабліва чыстую, вакуумную (99,99%). У адрозненне ад іншых каляровых металаў, на механічныя і хімічныя якасці медзі надзвычай моцна ўплываюць нават драбнюткія прымешкі нейкіх прысадак.

сплавы

Дзеляцца на дзве вялікія групы. Матэрыялы гэтыя, дарэчы, вядомыя чалавецтву ўжо не адну тысячу гадоў:

• Латунь. Так называецца злучэнне медзі і цынку.
• Бронза. Медны сплаў, у склад якога ўваходзіць ужо не цынк, а волава. Зрэшты, бываюць і такія бронзы, у якіх налічваецца да дзесяці прысадак.

тытан

Метал гэты рэдкі і вельмі дарагі. Адрозніваецца нізкім вагой, неверагоднай трываласцю, малой глейкасцю. Заўважым, што падзяляецца на некалькі відаў: ВТ1-00 (у гэтым матэрыяле колькасць прымешак ≤ 0,10%), ВТ1-0 (аб'ём прысадак ≤ 0,30%). Калі агульная сума старонніх прымешак ≤ 0,093%, то такі матэрыял у вытворчасці называюць иодидным тытанам.

тытанавыя сплавы

Сплавы гэтага матэрыялу дзеляцца на два выгляду: дэфармуемага і лінейныя. Акрамя таго, адрозніваюць асаблівыя іх падвіды: цеплатрывалыя, падвышанай пластычнасці. Бываюць яшчэ мацаваць і ня мацаваць разнавіднасці (залежыць ад тэрмічнай апрацоўкі).

Уласна, намі была цалкам разгледжана класіфікацыя каляровых металаў і сплаваў. Спадзяемся, што артыкул быў вам карысная.