Чёрные и цветные металлы

Диаграммы состояния сплавов

Диаграмма состояния представляет собой графическое изображение состояния любого сплава изучаемой системы в зависимости от концентрации и температуры.

По диаграмме состояния можно судить о структурных превра­щениях, происходящих в любом сплаве данной системы при нагре­вании и медленном охлаждении. Имея диаграмму состояния, мож­но заранее определять технологические и механические свойства всех сплавов данной системы. Она позволяет также установить тем­пературы начала и конца кристаллизации сплавов, что имеет боль­шое практическое значение. Кроме того, диаграмма состояния по­зволяет выбрать из данной системы сплавы определенного состава, наиболее удовлетворяющие требованиям практики.

Существуют различные типы диаграмм состояния: двойных сплавов, тройных сплавов и т. д.

Для примера рассмотрим диаграмму состояния сплавов, компоненты которых полностью растворимы в жидком и твердом состоянии. Такими сплавами, образующими твердые растворы, являются сплавы системы медь - никель (Сu - Ni).

Рисунок 4 - Диаграмма состояния сплавов системы медь – никель

Сплавы в отличие от простых металлов плавятся обычно не при постоянной температуре, а в некотором интервале температур.

Все применяемые в технике металлы делятся на черные и цветные.

К черным металлам относятся железо и его сплавы (сталь и чу­гун). Все остальные металлы и сплавы составляют группу цветных металлов.

Наибольшее распространение в технике получили черные ме­таллы. Это обусловлено большими запасами железных руд в зем­ной коре, сравнительной простотой технологии выплавки черных ме­таллов, их высокой прочностью.

Основными металлическими материалами современной техники являются сплавы железа с углеродом. В зависимости от содержа­ния углерода эти сплавы делятся на стали и чугуны.

Цветные металлы применяются в технике реже, чем черные. Это объясняется незначительным содержанием многих цветных металлов в земной коре, сложностью процесса их выплавки из руд, недостаточной прочностью. Цветные металлы дороже черных. Во всех случаях, когда это возможно, их заменяют черными металла­ми, пластмассами и другими материалами. Однако цветные метал­лы имеют ценные свойства, которые делают их применение в тех­нике неизбежным. Например, медь и алюминий обладают высокой электро- и теплопроводностью и применяются в электропромышлен­ности. Сплавы магния, алюминия и титана благодаря малому удель­ному весу широко применяются в самолетостроении и т. д.

Из большого числа цветных металлов и сплавов наибольшее распространение получили сплавы меди, алюминия, магния и титана.

Цветные металлы условно подразделяются на:

а) легкие (литий, магний, бериллий, алюминий, титан и др.), обладающие малой плотностью;

б) легкоплавкие (ртуть, цезий, олово, свинец, цинк и др.), име­ющие низкую температуру плавления; самую низкую температу­ру плавления имеет ртуть (— 38,87° С).

в) тугоплавкие, имеющие температуру плавления более высокую, чем же­лезо (т. е. выше 1539° С);

Самый тугоплавкий металл — вольфрам. Его температура плавле­ния 3380° С. Высокую температуру плавления имеют также тантал (2996° С), ниобий (2468° С), молибден (2610° С), ванадий (1919° С) и др.

Из тугоплавких металлов и сплавов изготавливают детали, ра­ботающие при высоких температурах. Особенно возросла роль тугоплавких металлов в связи с разви­тием новых отраслей техники — электроники, ядерной энергети­ки, ракетной и космической техники. Тугоплавкие металлы приме­няют также как легирующие добавки к сталям.

г) благородные (золото, серебро, металлы платиновой группы), обладающие высокой устойчивостью против коррозии;

д) урановые металлы (уран, торий и д.р.) - актиноиды, используемые в атомной технике;

е) редкоземельные (РЗМ) (скандий, иттрий, лантан и ланта­ноиды), применяемые в качестве присадок к сплавам других эле­ментов;

ж) щелочноземельные (натрий, калий, литий), не находящие применения в свободном состоянии (за исключением особых случа­ев, например в качестве теплоносителей в ядерных реакторах).

Тема 1.2 Сплав железа с углеродом

Дата добавления: 2015-04-24