Leghe di metalli Le principali leghe di metalli. Proprietà di metalli e leghe

La metallurgia nella nostra vita assume un ruolo estremamente importante. No, non tutti noi apparteniamo alla gloriosa classe dei lavoratori del settore siderurgico, ma ci confrontiamo quotidianamente con prodotti in metallo. Di regola, sono fatti di un'ampia varietà di leghe. A proposito, che cos'è?

Definizioni di base

In generale, le leghe metalliche sono materiali ottenuti dalla fusione, nella produzione di cui sono stati utilizzati due o più elementi metallici (nel senso chimico), nonché (facoltativamente) additivi speciali. Uno dei primi materiali di questo tipo era il bronzo. Consiste dell'85% di rame e del 15% di stagno (80:20 nel caso del bronzo a campana). Attualmente, ci sono diverse varietà di questo composto, in cui non è presente alcuna latta. Ma non sono così comuni.

È necessario comprendere chiaramente che le leghe di metalli nella maggior parte dei casi si formano in generale senza il destino dell'uomo. Il fatto è che per essere assolutamente puri da un punto di vista chimico, il materiale può essere solo in laboratorio. In qualsiasi metallo che viene utilizzato nell'ambiente domestico, ci devono essere tracce di un altro elemento. Un classico esempio è la gioielleria d'oro. In ognuno di essi c'è una certa percentuale di rame. Tuttavia, nel senso classico, questa definizione significa ancora la combinazione di due o più metalli, che è stata volutamente ricevuta dall'uomo.

L'intera storia dell'uomo è un eccellente esempio di come le leghe metalliche abbiano avuto un enorme impatto sullo sviluppo di tutta la nostra civiltà. Non è un caso che ci sia anche un lungo periodo storico, che si chiama l'età del bronzo.

Caratteristiche generali delle leghe metalliche

E ora consideriamo le proprietà generali dei metalli e delle leghe, che sono caratterizzati da. Si trovano molto spesso nella letteratura specializzata.

Queste sono le qualità caratterizzate dalle leghe metalliche. Il tavolo ti aiuterà a capirli.

Dettagli di produzione

In linea di principio, al momento, il termine "lega" può essere inteso come un materiale basato su un solo elemento chimico, ma "diluito" con un intero pacchetto di additivi. Il metodo più comune per la loro preparazione, che si scioglie allo stato liquido, è cambiato poco dai tempi antichi.

Ad esempio, l'analisi di metalli e leghe mostra che gli antichi indiani hanno colto un incredibile livello di lavorazione del metallo per il loro tempo. Hanno anche iniziato a creare leghe con l'uso di zinco refrattario, che è una procedura piuttosto laboriosa e complicata anche oggi.

Oggi la metallurgia delle polveri è ampiamente utilizzata anche per questi scopi. Soprattutto i metalli ferrosi e le leghe a base di essi vengono trattati con questo metodo, poiché in questo caso è spesso richiesta la massima economicità sia del processo che dei suoi prodotti.

La diffusione delle leghe nell'industria moderna

Va notato che tutti i metalli che sono intensamente utilizzati dall'industria moderna sono solo leghe. Pertanto, oltre il 90% di tutto il ferro prodotto nel mondo è destinato alla produzione di ferro e di vari acciai. Questo approccio è spiegato dal fatto che le leghe metalliche nella maggior parte dei casi dimostrano proprietà migliori rispetto ai loro "antenati".

Pertanto, il limite di snervamento dell'alluminio puro è di soli 35 MPa. Ma se si aggiunge l'1,6% di rame, magnesio e zinco in un rapporto tra 2,5% e 5,6%, rispettivamente, questo indicatore può facilmente superare anche 500 MPa. Tra le altre cose, è possibile migliorare in modo significativo le proprietà di conduttività elettrica, conducibilità termica o altro. Non c'è mistero in questo: in lega la struttura reticolo cristallino modifiche, che consente loro di acquisire altre proprietà.

In poche parole, la quantità di tali materiali oggi è grande, ma continua a crescere costantemente.

Informazioni di classificazione di base

In generale, non ci sono particolari difficoltà qui: composti che usano metalli non ferrosi e leghe a base di ferro. Di seguito analizzeremo entrambe queste categorie sull'esempio dei tipi principali e discuteremo anche le aree della loro applicazione nell'industria moderna e nella produzione.

Sono diventato

Tutti i composti del ferro contenenti fino al 2% di carbonio sono chiamati acciai. Se la composizione contiene cromo, vanadio o molibdeno, allora sono chiamati drogati. Incontriamo questi materiali costantemente, ogni giorno e ogni ora. Il numero di acciai oggi è tale che una delle loro enumerazioni potrebbe prendere un libro non troppo sottile.

L'abbiamo già detto proprietà meccaniche dei metalli e le leghe sono molto diverse, ma nel caso di questi materiali, anche diversi tipi di acciai hanno spesso qualità opposte, motivo per cui le loro applicazioni differiscono notevolmente.

Se il materiale è inferiore allo 0,25% di carbonio, viene utilizzato in alcune costruzioni tecniche. Se, tuttavia, l'acciaio ha più dello 0,55% di carbonio, è ideale per la produzione di vari utensili da taglio di alta qualità, compresi incisivi per torni, trapani e forniture chirurgiche. Ma se stiamo parlando di dispositivi che vengono utilizzati per il taglio veloce, allora la loro produzione è esclusivamente in acciaio legato.

Ghisa

Se la lega di ferro contiene più del 3-4% di carbonio, allora si chiama ghisa. Inoltre, il suo elemento importante è il silicio. La massa di parti e prodotti finiti sono fatti di ghisa. Ad esempio, blocchi motore per auto. Nel caso di colata di alta qualità senza cavità e cavità, il prodotto ha una notevole resistenza meccanica. A questo proposito, vale la pena ricordare almeno i cannoni dei secoli XIV-XV, che spesso hanno resistito ad un aumento da tre a quattro volte della carica di polvere.

Naturalmente, l'uso di metalli e leghe non è mai stato limitato esclusivamente all'industria militare, ma spesso si è scoperto che è stata questa industria a trovare costantemente nuovi metodi per la lavorazione dei metalli, portando avanti tutta la civiltà.

Leghe di rame

Molto spesso, questo termine si riferisce a diversi gradi di ottone. Queste sono leghe di rame, che contengono dal 5 al 45% di zinco. Se il suo contenuto varia tra il 5-20%, allora è in ottone rosso (tompac). Se il materiale contiene già il 20-36% di Zn, allora è in ottone giallo.

Questi materiali sono ideali per la produzione e lo stampaggio di pezzi di piccole dimensioni. È poco conosciuto, ma la lega di rame con silicio è chiamata bronzo siliceo e ha una grande resistenza meccanica. La varietà di fosforo è caratterizzata dallo stesso (il 5% di stagno e alcuni di fosforo sono aggiunti al rame). Come nel caso precedente, è caratterizzato da alta resistenza e qualità elastiche, e quindi è ideale per la produzione di membrane e tutti i tipi di molle.

Leghe di piombo

In generale, i metalli non ferrosi e le leghe sono concetti inseparabili, poiché fin dall'antichità le persone sono state in grado di annusare materiali multi-componente che sono stati utilizzati con successo negli affari militari e pacifici. Questo è particolarmente vero per il piombo, dal quale i romani producevano ancora tubature e fognature. Naturalmente, non conoscevano le proprietà tossiche di questo metallo, ma rimasero impressionati dalla semplicità del suo trattamento.

La più conosciuta al momento è la saldatura normale, che è composta da una parte di piombo e due parti di stagno. Come suggerisce il nome, è usato per le parti di saldatura. È utilizzato nell'ingegneria radiofonica e in altri campi tecnici. L'antimonio e il piombo fanno le leghe, che vengono utilizzate per la fabbricazione di guaine di vari tipi di cavi.

È noto da tempo che i composti di questo metallo con cadmio, bismuto o stagno possono fondere a circa 70 gradi Celsius. Ecco perché oggi di loro fanno diverse micce in sistemi di estinzione automatica.

Stranamente, ma il piombo è noto da tempo ai cuochi e ai ristoratori, dato che veniva spesso usato per preparare stoviglie ed elettrodomestici. La lega usata per questo è chiamata peltro. Contiene circa 85-90% di stagno. Il restante 10-15% è occupato da piombo (una lega standard di due metalli).

Anche i tecnici hanno probabilmente familiarità con i babbit. Questi sono anche composti a base di piombo, che contengono anche stagno, nonché arsenico e antimonio. Queste leghe sono molto velenose, ma a causa di alcune qualità speciali vengono utilizzate attivamente nell'industria dei cuscinetti.

A proposito di leghe leggere

Come abbiamo detto, le proprietà dei metalli e delle leghe sono diverse in quanto queste ultime in molti casi hanno caratteristiche più elevate. Ciò è particolarmente evidente in relazione all'industria moderna. Negli ultimi anni, richiede un'enorme quantità di leghe leggere, che hanno aumentato la resistenza meccanica, nonché la resistenza agli effetti di fattori ambientali avversi e alte temperature.

Più spesso, alluminio, berillio e magnesio vengono utilizzati per la loro produzione. I composti a base di alluminio e magnesio sono particolarmente richiesti, poiché l'ambito del loro possibile utilizzo è estremamente ampio.

Leghe a base di alluminio

Come abbiamo detto, senza di loro l'industria moderna è assolutamente impossibile da immaginare. Giudicate voi stessi: le leghe di alluminio sono utilizzate attivamente nell'aviazione, nell'industria aerospaziale, militare, scientifica e in altri settori. Senza l'alluminio, è impossibile immaginare i produttori di moderne apparecchiature domestiche e mobili, poiché il corpo di questo metallo è sempre più utilizzato dalle moderne ammiraglie di queste industrie.

Come sono?

Le leghe di alluminio vengono immediatamente divise in tre grandi gruppi:

• Fonderie (Al - Si). Sono particolarmente diffusi nelle industrie automobilistiche e militari.
• Leghe progettate per pressofusione (Al - Mg).
• Composti ad alta resistenza, autoindurenti (Al - Cu).

I vantaggi e gli svantaggi di questo materiale

Molte leghe di questo materiale sono economiche, relativamente economiche e molto resistenti, in quanto non sono soggette a corrosione. Si distinguono per l'elevata resistenza in condizioni di temperature estremamente basse (industrie aerospaziali) e un processo di elaborazione molto semplice. La loro formazione non richiede attrezzature particolarmente complesse e costose, poiché sono relativamente plastiche e viscose (vedere la tabella con le caratteristiche).

Ahimè, ma hanno anche i loro svantaggi. Quindi, a temperature superiori a 175 ° C, le proprietà meccaniche dell'alluminio e delle leghe a base di esso iniziano a deteriorarsi rapidamente. Ma a causa della presenza di amalgama sulla loro superficie (pellicola protettiva di idrossido di alluminio), possiedono una resistenza eccezionale all'azione di sostanze chimiche aggressive, inclusi acidi e alcali.

Hanno un'eccellente conduttività elettrica e conducibilità termica, non magnetica. Si ritiene che siano assolutamente innocui per la salute umana, e quindi possono essere utilizzati per la produzione di piatti e stoviglie. Tuttavia, gli ultimi ricercatori medici affermano ancora che i composti di alluminio in alcuni casi possono provocare lo sviluppo della malattia di Alzheimer.

I militari si innamorarono di questi materiali per non dare scintille anche con impatti e impatti meccanici improvvisi. Inoltre, assorbono perfettamente i carichi d'urto. In poche parole, alcune di queste leghe metalliche (la cui composizione è più spesso classificata) vengono utilizzate attivamente per produrre armature leggere per equipaggiarle con vari BTR, BMP, BRDM e altre apparecchiature.

A causa di tutte queste proprietà, le leghe sulla base sono comunemente utilizzate per la produzione di pistoni per motori a combustione interna, nonché per la produzione di strutture edili (resistenza alla corrosione). L'alluminio e i materiali basati su di esso sono ampiamente utilizzati nella produzione di riflettori per concetti di illuminazione, cablaggio, nonché per la fabbricazione di edifici di varie tecniche (non magnetizzate).

È importante notare che anche l'alluminio teoricamente puro contiene talvolta una miscela significativa di ferro. Può contribuire a una maggiore resistenza meccanica del materiale, ma la sua presenza rende la lega a base di alluminio altamente suscettibile ai processi di corrosione. Inoltre, la lega perde in gran parte la sua plasticità, che nella maggior parte dei casi non è molto buona.

Cobalto, cromo o manganese aiutano a indebolire l'effetto negativo delle impurità di ferro. Se la composizione della lega include litio, risulta materiale molto resistente ed elastico. Non sorprende che una tale connessione sia molto popolare nell'industria aerospaziale. Ahimè, ma le leghe di litio con alluminio hanno una proprietà sgradevole, che di nuovo si esprime in scarsa plasticità.

Riassumiamo alcuni risultati. Si scopre che le principali leghe di metalli nello spazio, nell'aviazione e in altre industrie high-tech, sono composte da alluminio. In generale, questo è esattamente come sono le cose oggi, ma spesso il magnesio e le sue leghe sono usate nell'industria moderna.

Leghe di magnesio

Hanno una massa estremamente bassa e sono anche caratterizzati da una forza impressionante. Inoltre, questi materiali sono perfettamente adatti per l'industria della fonderia e gli spazi sono perfettamente adatti alla tornitura e alla fresatura. Pertanto, vengono utilizzati attivamente nella produzione di razzi e turbine per aeromobili, custodie per strumenti, dischi per ruote per automobili e alcuni tipi di armature in acciaio.

Alcune varietà di queste leghe si distinguono per gli eccellenti indicatori di smorzamento viscoso e pertanto vengono utilizzate per produrre parti e strutture che devono lavorare in condizioni di livelli estremamente elevati di vibrazione.

Vantaggi e svantaggi delle leghe di magnesio

Sono abbastanza morbidi, relativamente buona resistenza all'usura, ma differiscono non troppo impressionante plasticità. D'altra parte, si distinguono per l'eccellente adattabilità allo stampaggio ad alte temperature, sono perfettamente adattati per l'unione utilizzando tutti i tipi di saldatura esistenti e possono anche essere uniti mediante giunti bullonati, rivettatura e persino incollaggio.

Ahimè, tutte queste leghe non sono particolarmente resistenti agli acidi e alcali. Estremamente negativamente sono interessati da una lunga permanenza nell'acqua di mare. Tuttavia, le leghe di magnesio sono sorprendentemente stabili nell'aria, così che molti dei loro difetti possono essere trascurati. Se è necessario proteggere in modo affidabile tali parti dall'azione di corrosione, applicare una cromatura, anodizzazione o metodi simili.

Possono essere placcati con nichel, rame o cromo, pre-immersi nella fusione di zinco chimicamente puro. Con tale elaborazione, gli indici di resistenza e resistenza all'abrasione aumentano notevolmente. Va ricordato che il magnesio è un metallo piuttosto attivo da un punto di vista chimico, e quindi al lavoro con esso è necessario osservare almeno le misure di sicurezza di base.

Pertanto, la produzione di metalli e leghe è una caratteristica chiave dell'industria moderna. Ogni anno, le persone stanno inventando sempre più modi per produrre nuovi materiali, così presto avremo sicuramente composti assolutamente incredibili che combineranno le proprietà utili di diversi gruppi di materiali ed elementi chimici.