Реферат «Цветные металлы и сплавы»

РЕФЕРАТ

Тема: «Цветные металлы и сплавы»

Содержание

Введение _______________________________________________ 3

Глава 1. Цветные металлы _________________________________4

1.1.История открытия и использование цветных металлов и

их сплавов ____________________________________________ 4

1.2. Виды цветных металлов _______________________________5

Глава 2.Сплавы цветных металлов _________________________ 7

Заключение_____________________________________________10

Список использованных источников _______________________11

Введение.

Ценные свойства цветных металлов обусловили их широкое применение в различных отраслях современного производства. Медь, алюминий, цинк, магний, титан и другие металлы, и их сплавы являются незаменимыми материалами для приборостроительной и электротехнической промышленности, самолетостроения и радиоэлектроники, ядерной и космической отраслей техники. Цветные металлы обладают рядом ценных свойств: высокой теплопроводностью, очень малой плотностью (алюминий и магний), очень низкой температурой плавления (олово, свинец), высокой коррозионной стойкостью (титан, алюминий). В различных отраслях промышленности широко применяются сплавы алюминия с другими легирующими элементами.  Чаще всего цветные металлы применяют в технике и промышленности в виде различных сплавов, что позволяет изменять их физические, механические   и химические свойства в очень широких пределах. Кроме того, свойства цветных металлов изменяют путём термической обработки, нагартовки, за счёт искусственного и естественного старения и т. д. Цветные металлы подвергают всем видам механической обработки и обработки давлением — ковке, штамповке, прокатке, прессованию, а также резанию, сварке, пайке.

      Из цветных металлов и сплавов изготовляют литые детали, а также различные полуфабрикаты в виде проволоки, профильного металла, круглых, квадратных и шестигранных прутков, полосы, ленты, листов и фольги. Значительную часть цветных металлов используют в виде порошков для изготовления изделий методом порошковой металлургии, а также для изготовления различных красок и в качестве антикоррозионных покрытий.

Глава1. Цветные металлы.

История открытия и использования цветных металлов и их сплавов.

Пре­ж­де чем на­учить­ся до­бы­вать и пла­вить ру­ду, лю­ди не по­зд­нее 9-го тыс. до н. э. по­зна­ко­ми­лись со свой­ст­ва­ми ме­тал­лов, на­хо­дя и об­ра­ба­ты­вая са­мо­род­ки ме­тал­лов (зо­ло­та, ме­ди и др.) и ме­тео­рит­ное же­ле­зо. Са­мо­род­ная медь (обыч­но поч­ти не со­дер­жит при­ме­сей) в ре­зуль­та­те уда­ров ка­мен­ным ору­ди­ем ста­но­вит­ся бо­лее твёр­дой. По­сле изо­бре­те­ния го­ря­чей куз­неч­ной об­ра­бот­ки про­цесс из­го­тов­ле­ния мед­ных из­де­лий стал бо­лее рас­про­стра­нён­ным (эпо­ха эне­о­ли­та).  Ов­ла­де­ние ис­кус­ст­вом плав­ки и по­лу­че­ния не­об­хо­ди­мой фор­мы лить­ём при­ве­ло к рос­ту про­изводства ме­ди и рас­ши­ре­нию её при­ме­не­ния Брон­зо­вые из­де­лия от­ли­ча­лись боль­шей ус­той­чи­во­стью про­тив кор­ро­зии, уп­ру­го­стью, твёр­до­стью, ост­ро­той лез­вия. Кро­ме то­го, из брон­зы лег­че бы­ло от­ли­вать все­воз­мож­ные из­де­лия, т. к. она име­ет бо­лее низ­кую температуру плав­ле­ния, чем медь, и луч­ше за­пол­ня­ет ли­тей­ную фор­му. Бо­лее ши­ро­кое при­ме­не­ние брон­зы (вза­мен ме­ди) оз­на­ча­ло пе­ре­ход от мед­но­го к брон­зо­во­му ве­ку.  В брон­зо­вом ве­ке уже бы­ли из­вест­ны т. н. семь ме­тал­лов древ­но­сти – медь, зо­ло­то, сви­нец, се­реб­ро, же­ле­зо, ртуть и оло­во, ко­то­рые встре­ча­ют­ся в при­ро­де пре­имущественно в ви­де са­мо­род­ков или суль­фи­дов. Боль­шин­ст­во ме­тал­лов в то вре­мя по­лу­ча­ли в ви­де рас­пла­ва.

В современной технике объем применения цветных металлов и сплавов на их основе непрерывно растет. В связи с бурным развитием авиастроения, ракетной и атомной техники, химической промышленности в качестве конструкционных материалов в настоящее время стали применять такие металлы (и сплавы на их основе), как титан, цирконий, никель, молибден и даже ниобий, гафний и др. Области применения отдельных цветных металлов и сплавов на их основе весьма разнообразны.

Медь и ее сплавы широко используют в химическом машиностроении, для изготовления трубопроводов самого различного назначения, емкостей, различных сосудов в криогенной технике и т. п. Техническая медь, содержащая не более 0,1 % примесей, применяется для различных видов проводников тока.

Алюминий и его сплавы применяют для изготовления различных емкостей в химической и пищевой промышленности. Сплавы на основе алюминия широко применяют для самолетов, ракет, судов, в строительстве и т. п. в связи с их сравнительно высокой прочностью при малой плотности, высокой коррозионной стойкостью в некоторых агрессивных средах и высокими механическими свойствами при низких температурах.

1.2 Виды цветных металлов.

Цветные металлы. К цветным металлам, наиболее широко применяемым в технике, относятся медь, алюминий, олово, свинец, цинк, магний, титан. В чистом виде некоторые цветные металлы используют редко, в основном их применяют в виде сплавов. Цветные металлы - это наиболее дорогой и ценный технический материал.

Алюминий - серебристо-белый металл.

Широкое применение алюминия обусловлено его малой плот­ностью (2,7 г/см3), высокой пластичностью, т.е. способностью обраба­тываться давлением, высокой коррозионной стойкостью. Она получа­ется за счет того, что алюминий быстро покрывается окисной плен­кой (Al2O3), предотвращая проникновение агрессивных веществ к основному металлу. Кроме того, алюминий обладает хорошей тепло- и электропроводностью.

по распространенности в земной коре алюминий занимает первое место среди конструкционных металлов. В земной коре содержится около 7,5 % Аl, в то время как железа - всего 5,1 %. Алюминий входит в состав всех глин, полевого шпата, боксита и других горных пород.

Медь - металл красновато-розового цвета с кристаллической структурой в виде ГЦК. По электропроводности медь занимает второе место после серебра. Поэтому она - важнейший материал для изго­товления электропроводников (провода, шины, кабеля и т.п.). Медь имеет также высокую теплопроводность, в связи с чем ее широко используют в теплообменниках (радиаторы, холодильники и т.п.). Медь и ее сплавы хорошо свариваются всеми видами сварки и легко поддаются пайке. На основе меди получены сплавы с очень ценными свойствами. Однако медь относится к тяжелым металлам, ее плот­ность 8,94 г/см3. Чистая медь обладает небольшой прочностью и высо­кой пластичностью. Медь отлично обрабатывается, давлением, но плохо - резанием и имеет плохие литейные свойства, поскольку дает большую усадку. Чистую медь и ее малолегированные сплавы широко используют в электротехнике и других видах производства. Медь - один из первых металлов, с которыми познакомился человек. Хотя в земной коре меди немного (до 0,01%), однако извест­ны ее богатые месторождения, в которых встречаются даже самород­ки. Медь и ее сплавы обладают многими ценными свойствами, что определило ее широкое применение.

Олово очень мягкий металл серебристо-белого цвета с желтоватым оттенком. Оно разделяется на шесть марок (ГОСТ 860-41): ОВЧ-000, О1ПЧ, 01, 02, 03, 04. Самое чистое олово - марки ОВЧ-000, содержащее 99,999% олова и 0,001% примесей. Олово в чистом виде применяют для лужения жести.

Цинк - это хрупкий металл белого цвета с голубоватым оттенком. В зависимости от химического состава установ­лены шесть марок цинка (ГОСТ 3640-47): ЦВ (99,99% цинка), Ц0, Ц1, Ц2, ЦЗ, Ц4 (99,50% цинка). Цинк используют для покрытия изделий (цинкование), чтобы предохранить их от атмосферной коррозии.

Свинец - это мягкий металл синевато-серого цвета, быстро тускнеющий на воздухе. ГОСТ 3778-56 устанавливает шесть марок свинца: СО (99,992% свинца), С1, С2, СЗ, СЗСу, С4 (99,60% свинца). Свинец хорошо отливается и прокатывается. Применяется для производства аккумуляторов и т. д. Свинец - очень хорошая защита от рентгеновских лучей.

Магний - самый легкий металл из всех применяемых в технике (удельный вес его 1,74). Он легко воспламеняется и при его горении возникает высокая температура. Наиболее •опасны в этом отношении порошок, тонкая лента, мелкая стружка и т. п. Механические свойства магния низкие, поэтому он находит ограниченное применение в технике. В литейном деле из магния выплавляют высокопрочный магниевый чугун. Чаще всего магний используют в виде сплавов с алюминием, цинком.

Титан - металл серебристо-белого цвета, тугоплавкий (плавится при 1725° С) и легкий, стойкий на воздухе и даже в атмосфере морского климата. По распространенности титан занимает четвертое место среди конструкционных металлов, уступая лишь алюминию, железу и магнию. Прочность его вдвое больше, чем у железа, и почти в шесть раз больше, чем у алюминия. Ценными свойствами титана являются его высокие химическая и коррозийная стойкость. Титан обладает высокой пластичностью. Он хорошо куется, легко прокатывается в листы, ленты и даже в фольгу. Наибольшее применение титан находит в виде сплавов для изготовления лопастей газовых турбин и производства жаропрочных сталей.

Глава 2. Сплавы цветных металлов.

Медные сплавы. Важнейшими сплавами на основе меди яв­ляются латунь и бронза.

Латунь - это сплав меди с цинком. Кроме цинка, латунь содержит и другие элементы, но в меньшем, чем цинк, количестве. Латунь маркируют буквой Л, за которой стоят цифры, указывающие на содержание меди, например латунь марки Л80 состоит из 80% меди и 20% цинка. Если в латунь вводится 1% свинца, то она будет обозначаться ЛС59-1 и содержать 59% меди, 40% цинка и 1% свинца. Латуни обладают высокой коррозийной стойкостью, пластичностью, легко поддаются прокатке, ковке и вытяжке. В технике находят применение латуни, содержащие от 10 до 42% цинка. В зависимости от назначения латуни могут быть обрабатываемыми давлением, литейными и специальными. Латуни, обрабатываемые давлением, используют для радиаторных трубок, прокладок, труб и т. д. Из литейных латуней изготовляют червячные винты, зубчатые колеса, подшипники и т. д. Специальные латуни, обладающие более высокими механическими свойствами, чем литейные латуни, применяют для изготовления химически стойких деталей, конденсаторных трубок и водяной арматуры. Латунные изделия, получаемые холодной обработкой (наклеп), для смягчения и пластичности подвергают отжигу рекристаллизации на 350-450° С.

Бронза - это сплав меди с оловом, свинцом, алюминием и другими элементами. Название бронзы зависит от второго компонента. Важнейшими из бронз являются оловянистые, свинцовистые, алюминиевые и кремнистые.

Бронзы маркируют следующим образом: сначала пишут буквы Бр., означающие бронзу, затем буквы, показывающие, какие элементы введены в бронзу, и далее цифры, указывающие на содержание этих элементов в процентах. Например, бронза марки Бр.ОЦС6-6-3 означает, что в ней содержится 6% олова, 6% Цинка, 3%. свинца и остальные (85%) медь. 62

Оловянистые бронзы обладают хорошими литейными свойствами, коррозийной стойкостью и высокими антифрикционными свойствами, т. е. хорошо сопротивляются износу и трению. Оловянистые бронзы в основном применяют для деталей, работающих на трение, - подшипников скольжения, червячных колес и т. п.

Алюминиевые бронзы содержат до 10% алюминия. Они обладают прочностью, высокими антифрикционными и технологическими свойствами, устойчивостью в атмосферных условиях и морской воде. Введение в алюминиевую бронзу железа, марганца и других элементов еще больше повышает ее механические свойства. Химический состав специальных бронз, например Бр. АЖН10-4-4, следующий: алюминия - 9,5-11,0%; марганца 3,5- 5,5%; железа - 3,5-5,5%; остальное - медь.

Алюминиевые бронзы применяют как антифрикционный материал, изготовляя из них подшипники, втулки, червячные колеса и т. д.

Кремнистые бронзы содержат 2-3% кремния. Они обладают высокими литейными свойствами и коррозийной стойкостью. Из таких бронз изготовляют пружинящие детали, проволоку, ленту и т. д.

Никелевые бронзы обладают высокой вязкостью и кислотостойкостью, сохраняют механические свойства даже при повышенных температурах.

Бериллиевые бронзы (2% бериллия) обладают исключительно высокими свойствами - хорошо упрочняются термической обработкой, имеют предел прочности σ_ь = 130-150 кгс/мм² и твердость НВ 370-400. Бериллиевые бронзы применяют, например, для изготовления ударного инструмента, зубил, молотков, не дающих при ударе искр. Пружины из бериллиевой бронзы выдерживают до 25 млн. колебаний, в то время как стальные закаленные пружины в таких же условиях разрушаются после 3 млн. колебаний.

Алюминиевые сплавы. Они получаются добавкой к алюминию меди, цинка, магния, кремния, марганца и других компонентов. Такие сплавы имеют небольшой удельный вес и высокие механические свойства.

Алюминиевые сплавы разделяются на деформируемые и литейные.

Деформируемые сплавы, упрочняемые термической обработкой, могут быть следующих марок: АК6, АК8, АК2, АК4. Они обладают высокой прочностью и пластичностью, поэтому из них изготовляют полуфабрикаты ковкой, прокаткой и прессованием. Сплавы АК2 и АК4 содержат никель и являются жаропрочными. Они применяются после термической обработки для изготовления поршней, головок цилиндров, работающих при повышенных температурах. К деформируемым алюминиевым сплавам, упрочняемым термической обработкой, относится также дюралюминий марок Д1, Д6, Д16, Д18. Дюралюминий выпускается в виде листов, прессованных и катаных профилей, прутков и штамповок. Сплав Д18 применяют для заклепок, так как он может расклепываться в любое время после старения.

Для повышенной коррозийной стойкости дюралюминий покрывается (плакируется) чистым алюминием. Плакированием называют горячую прокатку слитков дюралюминия вместе с листами чистого алюминия. Сплавы АМц и АМг термическому упрочнению не подвергают. Из них изготовляют трубопроводы и сварные масляные резервуары.

Литейные алюминиевые сплавы почти не стареют естественно. Их прочностные свойства повышаются искусственным старением.

Из литейных сплавов наибольшее распространение получили силумины - сплавы алюминия с кремнием. Силумины обладают высокими механическими свойствами и большой жидкотекучестью, позволяющей отливать сложные и тонкостенные детали.

Магниевые сплавы. Подобно алюминиевым магниевые сплавы подразделяются на деформируемые и литейные. Прочность и пластичность магниевых сплавов ниже, чем у алюминиевых. Удельный вес магниевых сплавов-1,74. Характерной особенностью термообработки магниевых сплавов является длительная выдержка их при закалке и отпуске. Деформируемые магниевые сплавы марок МА1, МА2, МА5, МА8 применяют для изготовления высоконагруженных деталей самолетов, а литейные сплавы марок МЛ2, МЛЗ, МЛ4, МЛ5 - для изготовления деталей двигателей, корпусов приборов, колодок колесных тормозов автомобилей и корпусов фотокамер. Сплавы на магниевой основе отличаются малой плотностью, высокой удельной прочностью, хорошо обрабатываются резанием. Они нашли широкое применение в машиностроении и в частности в авиастроении. Из магниевых сплавов изготавливают фасонные отливки, а также полуфабрикаты – листы, плиты, прутки, профили, трубы, проволоки.

Заключение.

Исходя из рассмотренной в реферате информации, можно сделать вывод, что на сегодняшний день цветные металлы и их сплавы имеют огромное значение для производства любого типа техники.Ценными свойствами цветных металлов и их сплавов являются высокие химическая и коррозийная стойкость. В современной технике объем применения цветных металлов и сплавов на их основе непрерывно растет. В связи с бурным развитием авиастроения, ракетной и атомной техники, химической промышленности в качестве конструкционных материалов в настоящее время стали применять такие металлы (и сплавы на их основе), как титан, цирконий, никель, молибден и даже ниобий, гафний и др.В пищевой промышленности широко применяется упаковочная фольга из алюминия и его сплавов – для обертки кондитерских и молочных изделий, а также в больших количествах используется алюминиевая посуда (пищеварочные котлы, поддоны, ванны и т. д.).

Список использованных источников

1. Колачев Б.А., Ливанов В.А., Елагин В.И. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. – М.: Металлургия, 1981.

2. Спиридонов И.Г., Буфетов Г.П., Копелевич В.Г. Слесарное дело //

учебное пособие для учащихся 7 и 8 классов вспомогательной школы. –

М. «просвещение» 1989.

3. Гуляев А.П. Металловедение. – М.: Металлургия, 1986.

4. Венецкий С.И. Рассказы о металлах. – М.: Металлургия, 1985.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/418195-referat-cvetnye-metally-i-splavy