МЕТАЛЛОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ ТОВАРЫ МЕТАЛЛЫ ЭТО — вещества

МЕТАЛЛОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ ТОВАРЫ

МЕТАЛЛЫ – ЭТО - вещества, обладающие высокой тепло- и электро проводностью, ковкостью, блеском и другими характерными свойствами. Классификация металлов может осуществляться по различным признакам. Например, по характеру компонентов металлы и сплавы разделяются на черные и цветные. Черные металлы имеют серый и темно-серый цвет, большую плотность, высокую температуру плавления, относительно высокую твердость. К ним относят железо (и ферросплавы). Цветные металлы чаще всего имеют характерный цвет (красный, желтый, белый). К ним относят медь, алюминий, цинк и др. Физические свойства этих металлов очень разнообразны. Двадцать лет назад более 95% всех бытовых металлотоваров изготовлялось из черных металлов и сплавов. В настоящее время все более очевидна тенденция использовать для производства бытовых металлоизделий цветные металлы и сплавы.

По плотности металлы и сплавы классифицируют на легкие (плотность менее 5000 кг/м 3) и тяжелые (плотность более 5000 кг/м 3). К легким металлам относят алюминий, магний, титан, к тяжелым - медь, никель, цинк и другие. В зависимости от температуры плавления металлы подразделяют на тугоплавкие - температура плавления выше, чем у железа (температура плавления железа - 1539 °С) и легкоплавкие. Среди тугоплавких можно выделить вольфрам, молибден, титан, платину. К легкоплавким относят олово, свинец, цинк, магний, алюминий, серебро. В соответствии с химической активностью металлы и сплавы относят к благородным (золото, платина, палладий) и неблагородным (алюминий, медь, олово и др. ). Для благородных металлов и сплавов характерна высокая химическая стойкость, для неблагородных высокая химическая активность

Для рационального применения металлов в производстве тех или иных товаров необходимо знать и учитывать их свойства. Свойства металлов принято подразделять на физические, механические, химические и специальные. К физическим свойствам относят плотность, температуру плавления, теплопроводность, электропроводность, магнитную проницаемость, тепловое расширение, оптические характеристики и др. К наиболее важным механическим свойствам - прочность, упругость, пластичность, твердость, вязкость, выносливость прочность). К химическим свойствам относят химическую стойкость к действию кислот, щелочей, пресной и морской воды, воздуха, различных газов и т. д. Металлы обладают неодинаковой стойкостью к различным средам. Например, свинец стоек к щелочам, а медь быстро разрушается в этой среде. Никель стоек к растворам кислот органического происхождения, но быстро разрушается под действием неорганических кислот. Специальные свойства характеризуют поведение металлов в специфических условиях, например, при действии повышенных или пониженных температур, давления и т. п.

МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ СПЛАВ - ЭТО вещество, получаемое при соединении двух или более элементов, называемых компонентами сплава, из которых основным является металл. Остальные компоненты сплава (лигатура) могут быть представлены как металлами, так и неметаллами: углеродом, азотом, фосфором или серой. Например, латунь - сплав меди с цинком, сталь - сплав железа с углеродом, силумин - сплав алюминия с кремнием. Сплавы получают чаще всего из жидких расплавов смеси компонентов. Имеются и другие способы получения сплавов - электролиз, сублимация, спекание. Сплавы, используемые при производстве бытовых металлотоваров, имеют кристаллическое строение и обладают всеми свойствами, присущими металлам: металлическим блеском, электро- и теплопроводностью, прочностью, твердостью и др. Широкое применение сплавы получили из-за возможности сравнительно легко и в широких пределах изменять их свойства, варьируя состав или изменяя размер и форму зерен компонентов. Сплавы, так же как и металлы, принято подразделять на черные и цветные. К черным относят ферросплавы: сталь и чугун; к цветным - все сплавы, основным компонентом которых является цветной металл, т. е. сплавы алюминия, меди, цинка, никеля и другие.

По числу компонентов сплавы делят на двухкомпонентные (бинарные) и многокомпонентные (сложные). По наличию специальных примесей сплавы подразделяются на легированные и нелегированные. Легированными называют сплавы, в состав которых преднамеренно введены легирующие добавки для придания сплаву требуемых свойств. По содержанию легирующих компонентов сплавы подразделяются на высоколегированные (более 10% легирующих добавок), среднелегированные (от 2, 5 до 10%) и низколегированные (менее 2, 5% легирующих добавок). В качестве примера высоколегированной стали можно привести сплав быстрорежущей стали марки Р 18, в которой кроме железа и углерода (0, 8%) присутствуют следующие легирующие компоненты: магний (0, 4%), кремний (0, 4%), хром (4, 4%), воль фрам (18 -19%), ванадий (1, 0 -1, 4%), молибден (0, 3%) и никель (0, 03%).

ЧЕРНЫЕ МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ К черным металлам и сплавам относят ферросплавы, т. е. спла вы на основе железа; Железо (технически чистое) - металл серебристо-белого цвета, содержит 99, 8 -99, 9% чистого железа и 0, 1 -0, 2% примесей. Плотность железа - 7860 кг/м 3, температура плавления - 1539 °С, при комнатной температуре предел прочности при растяжении -25 кгс/мм 2, твердость НВ 80. В твердом состоянии железо может находиться в а- и у-модификациях. Со многими элементами железо способно образовывать твердые растворы: с металлами - твердые растворы замещения, с углеродом, азотом и водородом - твердые растворы внедрения. Основное промышленное значение имеют стали и чугуны, которые являются сплавами железа с углеродом с различным содержанием последнего.

ЧУГУНЫ Чугуны - сплав железа с углеродом с содержанием углерода от 2, 14% до 6%. Чугуны выплавляют в доменных печах. Они подразделяются на передельные и литейные. Первые предназначены для передела в сталь. Вторые (литейные) применяют для изготовления различных изделий. В производстве черных металлов и сплавов есть такое понятие, как передел: первый передел: из руды выплавляют чугун; второй передел: из чугуна выплавляют сталь;

третий передел: из стали получают прокат (листы, проволоку, сортовые профили: уголок, тавр, двутавр, швеллер, трубы); четвертый передел: из проката получают готовое изделие. В этой схеме отдельные этапы могут быть исключены. Литейные чугуны подразделяются на белые и серые. Дело в том, что при охлаждении чугуна после выплавки большое значение имеет скорость охлаждения. При медленном охлаждении получается серый чугун, при быстром охлаждении - белый. Передельные чугуны - белые.

В белом чугуне практически весь углерод находится в форме химического соединения с железом - цементита (карбида железа). Свежий излом имеет светло-серый цвет и характерный металлический блеск. Белый чугун обладает повышенной твердостью (в 10 раз тверже железа), но он очень хрупок, не поддается обработке режущим инструментом, что является большим недостатком. В сером чугуне практически весь углерод находится в форме графитовых включений. Серые чугуны с содержанием углерода до 3, 8% можно обрабатывать режущими инструментами. Серый чугун обладает хорошей жидкотекучестью (способностью прони кать в малые пространства, не остывая). Он обладает малой усад кой при затвердевании; относительно дешев.

Кроме железа и углерода в чугуне есть и другие элементы (или примеси). Основные: фосфор, сера, марганец, кремний. Примеси могут быть как полезными (т. е. улучшать потребительские и тех нологические свойства), так и вредными. Фосфор в чугунах является полезной примесью. Его содержание колеблется от 0, 3 до 0, 8%. Он увеличивает жидкотекучесть серого чугуна, повышает твердость и износостойкость. Сера. В чугунах допускается не более 0, 1% серы. Сера явля ется очень вредной примесью, т. к. она ухудшает жидкотекучесть материала, повышает его хрупкость и отбеливает чугуны. Марганец. Содержание марганца в чугунах обычно 0, 4 -1, 3%. Он повышает твердость материала, но в больших количествах так же отбеливает чугуны.

Кремний. Содержание кремния в чугунах колеблется от 0, 5 до 4, 5%. , Он способствует графитизации чугуна, соответственно при получении белого чугуна кремния должно быть не более 0, 5%. Чугуны обрабатываются только в горячем состоянии, поэтому товары широкого потребления из чугуна изготавливают, как правило, методом литья. Высокопрочные (модифицированные) чугуны выпускают де вяти марок: ВЧ 38 -17, ВЧ 45 -5 и т. д. Буквы обозначают "высокоп рочный чугун", две первые цифры - разрушающее напряжение, в кгс/мм 2, две вторые - относительное удлинение, в процентах. Высокопрочные чугуны применяют в основном в машиностро ении для изготовления деталей, подвергающихся механическим нагрузкам: коленчатых валов, зубчатых колес,

Ковкий чугун получается при специальной обработке белого чугуна. Если белый чугун подвергнуть длительному отжигу при температурах порядка 1000 °С, то цементит распадается на феррит (твердый раствор углерода в а-железе), перлит (механическая смесь феррита и цементита) и графит

СТАЛИ Сталь - сплав железа с углеродом, с содержанием последнего менее 2, 14%, По содержанию углерода различают стали низкоуг леродистые (менее 0, 25%), среднеуглеродистые (от 0, 25 до 0, 6%) и высокоуглеродистые (0, 6 -2, 14%). От процентного содержания углерода в стали зависит такое важнейшее свойство, как прочность и пластичность. При содержании углерода более 1, 4% прочность стали начинает резко уменьшаться, поэтому в практике редко ис пользуют стали с содержанием углерода более 1, 4%.

СТАЛИ По сравнению с чугуном сталь имеет более высокие физико-механические свойства, она характеризуется большей прочностью и пластичностью, ее можно ковать, прокатывать, обрабатывать ре-заньем, она обладает достаточной жидкотекучестью для получения изделий и деталей методом литья. Стали имеют достаточную упру гость, гибкость, твердость, легкость, хорошие магнитные свойства, относительно высокую коррозионную устойчивость.

Так же как в чугуне, в стали, кроме железа и углерода, при сутствуют примеси. Основные: фосфор, сера, марганец, кремний, кислород. Примеси могут быть как полезными, так и вредными. Фосфор в сталях (в отличие от чугунов) является вредной при месью. Фосфор резко снижает пластичность стали. Содержание фосфора не должно превышать 0, 05%. Сера признается очень вредной примесью, ее содержание в ста лях не должно превышать 0, 05%. Марганец в сталях является полезной примесью. Содержание марганца обычно 0, 4 -0, 8%. Марганец повышает твердость и проч ность стали, устраняет вредное воздействие серы, т. е. снижает хрупкость и красноломкость. "Марганцевая сталь" (т. е. сталь с вы соким содержанием марганца), не теряет своих свойств даже при эксплуатации в условиях повышенных температур. Такая сталь используется, например, для деталей двигателей внутреннего сгорания, для лопастей турбин, для лабораторного оборудования, которое должно работать при повышенных температурах и т. п.

Кремний. Содержание кремния в сталях колеблется от 0, 1 до 0, 5%. Кремний улучшает механические свойства стали: прочность и твердость. Кислород. Содержание кислорода в стали не должно превышать 0, 05%. Он является вредной примесью - чем меньше в стали кисло рода, тем она прочнее. Однако кислород очень тяжело удаляется

Сталь выплавляется при втором переделе из чугуна тремя спо собами: в конвертерах, в мартеновских и электрических печах. Методы получения: бессемеровский, томасовский, кислородно-конвертерный. Стали подразделяют на углеродистые (обычные) и легирован ные (имеющие специальные добавки, которые придают сплаву заданные свойства). Углеродистые стали по содержанию углерода делят: на низкоуглеродистые (содержание углерода до 0, 25%); среднеуглеродистые (от 0, 25 до 0, 65%); высокоуглеродистые (от 0, 65 до 1, 4%).

ЛЕГИЛИРОВАННАЯ СТАЛЬ Легированными называют стали, в которые специально вводят легирующие элементы, позволяющие наделять стали необходи мыми специфическими свойствами. К легирующим элементам относят кремний, хром, никель, марганец, молибден, вольфрам, ванадий, титан и др. Легированием можно повысить прочность и пластичность стали, увеличить красностойкость, повысить изно состойкость и сопротивление коррозии, придать стали какие-либо особые физические или химические свойства