Сплавы

Сплавы

МОСКОВСКИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ

ШКОЛА — ЛАБОРАТОРИЯ № 799

Доклад по химии

Тема: “Сплавы”

Ученика Кудашева Алексея

Москва. 1998 г.

Окружающие нас металлические предметы редко состоят из чистых металлов.

Только алюминиевые кастрюли или медная проволка имеют чистоту около 99,9%.

В большинстве же других случаев люди имеют дело со сплавами. Так, различные

виды железа и стали содержат наряду с металлическими добавками

незначительные количества углерода, которые оказывают решающее влияние на

механическое и термическое поведение сплавов. Все сплавы имеют специльную

маркировку, т.к. сплавы с одним названием (например, латунь) могут иметь

разные массовые доли других металлов.

Для изготовления сплавов применяют различные металлы. Самое большое

значение среди всех сплавов имеют стали различных составов. Простые

конструкционные стали состоят из железа относительно высокой чистоты с

небольшими (0,07—0,5%) добавками углерода. Так, чугун, получаемый в

доменной печи, содержит около 10% других металов, из них примерно 3%

составляет углерод, а остальные — кремний, марганец, сера и фосфор. А

легированные стали получают, добавляя к железу кремний, медь, марганец,

никель, хром, вольфрам, ванадий и молибден.

Никель наряду с хромом является важнейшим компонентом многих сплавов. Он

придает сталям высокую химическую стойкость и механическую прочность. Так,

известная нержавеющая сталь содержит в среднем 18% хрома и 8% никеля. Для

производства химической аппаратуры, сопел самолетов, космических ракет и

спутников требуются сплавы, которые устойчивы при температурах выше 1000

°С, то есть не разрушаются кислородом и горючими газами и обладают при этом

прочностью лучших сталей. Этим условиям удовлетворяют сплавы с высоким

содержанием никеля. Большую группу составляют медно-никелевые сплавы.

Сплав меди, известный с древнейших времен, - бронза содержит 4-30% олова

(обычно 8-10%). До наших дней сохранились изделия из бронзы мастеров

Древнего Египта, Греции, Китая. Из бронзы отливали в средние века орудия и

многие другие изделия. Знаменитые Царь-пушка и Царь-колокол в Московском

Кремле также отлиты из сплава меди с оловом. В настоящее время в бронзах

олово часто заменяют другими металлами, что приводит к изменению их

свойств. Алюминиевые бронзы, которые содержат 5-10% алюминия, обладают

повышенной прочностью. Из такой бронзы чеканят медные монеты. Очень

прочные, твердые и упругие бериллиевые бронзы содержат примерно 2%

бериллия. Пружины, изготовленные из бериллиевой бронзы, практически вечны.

Широкое применение в народном хозяйстве нашли бронзы, изготовленные на

основе других металлов: свинца, марганца, сурьмы, железа и кремния.

Сплав мельхиор содержит от 18 до 33% никеля (остальное медь). Он имеет

красивый внешний вид. Из мельхиора изготавливают посуду и украшения,

чеканят монеты («серебро»). Похожий на мельхиор сплав -нейзильбер

-содержит, кроме 15% никеля, до 20% цинка. Этот сплав используют для

изготовления художественных изделий, медицинского инструмента. Медно-

никелевые сплавы константан (40% никеля) и манганин (сплав меди, никеля и

марганца) обладают очень высоким электрическим сопротивлением. Их

используют в производстве электроизмерительных приборов. Характерная

особенность всех медно-никелевых сплавов - их высокая стойкость к процессам

коррозии - они почти не подвергаются разрушению даже в морской воде. Сплавы

меди с цинком с содержанием цинка до 50% носят название латунь. Латунь "60"

содержит, например, 60 весовых частей меди и 40 весовых частей цинка. Для

литья цинка под давлением применяют сплав, содержащий около 94% цинка, 4%

алюминия и 2% меди. Это дешевые сплавы, обладают хорошими механическими

свойствами, легко обрабатываются. Латуни благодаря своим качествам нашли

широкое применение в машиностроении, химической промышленности, в

производстве бытовых товаров. Для придания латуням особых свойств в них

часто добавляют алюминий, никель, кремний, марганец и другие металлы. Из

латуней изготавливают трубы для радиаторов автомашин, трубопроводы,

патронные гильзы, памятные медали, а также части технологических аппаратов

для получения различных веществ.

По следующим рецептам можно получить легкоплавкие сплавы. Сплав Ньютона: 31

массовая часть свинца, 19 частей олова и 50 частей висмута. Температура

плавления 95 °С. Сплав Вуда: 25 частей свинца, 12,5 частей олова, 50 частей

висмута и 12,5 частей кадмия. Температура плавления 60 °С. Ложка из такого

сплава расплавится, если ею помешать горячий кофе. Раньше это

демонстрировали в качестве шутливого опыта. Однако перемешанный таким

образом напиток ядовит из-за солей свинца и висмута!

Использованная литература:

Книга для чтения по неогранической химии. - А. Крицман

Химия для любознательных - Эю Гроссе.