Никель, цинк и их сплавы

Алюминий повышает твердость, прочность и корро­зионную стойкость латуней, олово — коррозионную стойкость латуней в морской воде, кремний — техноло­гические свойства, коррозионную стойкость и особенно жидкотекучесть, никель — механические свойства и кор­розионную стойкость латуней.

Алюминиевые латуни применяются в судостроении; кремнистые — для изго­товления проката, поковок и штамповок, а также при производстве сложных отливок в судостроении и прибо­ростроении; детали из никелевых латуней используются в морском судостроении.

Латуни маркируются буквой «Л» (латунь) и циф­рой, выражающей процентное содержание меди. На­пример, Л70—латунь, содержащая около 70% меди и 30% цинка. В легированных латунях после буквы «Л» следуют буквенное обозначение основных добавок и цифры, характеризующие содержание меди и доба­вок. Например, ЛС59-1 — латунь, содержащая около 59% меди и 1% свинца, остальное (40%)—цинк, а ЛК.80-3 — латунь, содержащая около 80% меди и 3% кремния, остальное (17%)—цинк.

Никель по внешнему виду представляет собой металл серебристого цвета с желтоватым оттенком, имеет плотность 8,9 г/см³ и температуру плавления 1455°С, твердость 60—80 НВ, относительное удлине­ние 40—50%, предел прочности на растяжение 400— 500 МПа. Никель хорошо полируется, притягивается магнитом. Наиболее важным свойством его является высокая коррозионная стойкость в атмосферной среде и воде, а также в ряде растворов щелочей и кислот. Никель — важнейшая легирующая добавка к сталям, которая повышает их прочность и пластичность; в сочетании с хромом он повышает теплостойкость и корро­зионную стойкость сталей. В природе встречается глав­ным образом в виде соединений с мышьяком или серой. Никель получают из сульфидных и окисленных руд. Сульфидные руды содержат 0,3—5,0% никеля и до 2,5% меди и называются медно-никелевыми. Обогаще­ние сульфидных медно-никелевых руд производится обычно флотационным способом с получением медно­никелевого концентрата.

Никель выпускают марок Н-0, Н-1, Н-2, Н-3 и Н-4, отличающихся содержанием посторонних примесей. В никеле Н-0 содержится до 0,01%, а в никеле Н-4—до 2,4% посторонних примесей.

В чистом виде никель поставляется в виде слитков или специальных гранул и применяется в основном для производства щелочных аккумуляторов и антикоррози­онных покрытий. Нанесение на поверхность изделий никелевого покрытия толщиной 10—40 мкм называется никелированием и производится преимущественно на изделиях из стали и сплавов на основе меди, цинка, алюминия и других металлов.

Технические марки никеля, применяемые в промыш­ленности, содержат железо, кремний, медь, кобальт и другие примеси. Ковкий никель используется для из­готовления листов, полос, труб и других изделий.

Наиболее вредными примесями никеля являются сера, углерод, свинец, висмут, мышьяк и др., которые ухудшают механические, технологические свойства его, повышают хрупкость.

Сплавы никеля с хромом, медью, железом, марган­цем и другими металлами обладают высокими жаро­прочными и жаростойкими свойствами, коррозионной стойкостью и целым рядом специальных свойств. К наиболее распространенным сплавам никеля относятся нимоник и инконель, содержащие более 60% никеля, 15—20% хрома и другие металлы. Эти сплавы приме­няются для изготовления деталей современных газовых турбин и реактивных двигателей, работающих при вы­соких температурах, а также в конструкциях атомных реакторов. Распространенный жаропрочный сплав на основе никеля ХН77Т содержит 19—22% хрома; 2,3— 2,7% титана; 0,55—0,95% алюминия, остальное — ни­кель. Сплавы никеля с хромом (от 13 до 31%) называ­ются нихромами и применяются в электропечах. В ни­хром вводят также титан, молибден, алюминий и другие металлы. Содержание железа допускается не более 1—8%. Основные достоинства нихромов — высокое электрическое сопротивление и стойкость к коррозии в окислительной среде. В промышленности применяются также более дешевые сплавы никеля с хромом и желе­зом (ферронихромы). Легированные нихромы являются высокожаропрочными сплавами и применяются в авиа­строении и энергетическом машиностроении. Сплавы никеля с меньшим содержанием хрома называются хромелями; выпускаются двух марок: НХ9,5 и НХ9; поставляются в виде проволоки и используются в ка­честве материала для изготовления термопар.

К сплавам никеля с высокой коррозионной стой­костью относится монель — металл, содержащий около 30% меди и обладающий хорошими механическими свойствами. Например, сплав никеля НМЖМц 28-2,5-1,5 (содержит 28% меди, 2,5% железа и 1,5% марганца, остальное (68%)—никель) применяется в качестве материала для изготовления ответственных деталей приборов и машин, работающих в различных агрессив­ных средах.

Сплавы из основе никеля превосходят по коррози­онной стойкости все известные коррозионностойкие стали.

Сплавы никеля с медью (никелин и константан) об­ладают высоким электрическим сопротивлением и используются при изготовлении электроизмерительной аппаратуры.

К сплавам никеля с высокими магнитными свойст­вами относится пермаллой (содержит 78,5% никеля и 21,5% железа), который обладает хорошей магнит­ной проницаемостью в самых слабых магнитных по­лях.

Цинк — металл синевато-серебристого цвета, имеет плотность 7,13 г/см³, температуру плавления 419,5 °С, твердость 40—50 НВ, относительное удлинение 40— 50%, предел прочности на растяжение 200—250 МПа. Цинк обычно хрупок, но при нагреве до 100—150 °С достаточно пластичен и легко обрабатывается давле­нием, а при температуре 250 °С вновь становится хруп­ким. На воздухе цинк покрывается тонкой оксидной пленкой, защищающей металл от дальнейшего окис­ления. Цинк выплавляют из природных минералов двух видов — сульфида цинка и карбоната цинка.

Более 40% выпускаемого цинка расходуется для нанесения покрытий на металлические изделия, что улучшает их физико-химические свойства и повышает коррозионную стойкость. Цинкованию подвергают детали машин и приборов, стальные листы, проволоку, трубопроводы и пр.

Сплавы цинка с медью — латуни — широко распро­странены в промышленности. Большое количество цинка расходуется на изготовление гальванических элементов.

Сплавы цинка с алюминием, медью и магнием обла­дают высокими литейными свойствами, хорошо прока­тываются и обрабатываются на металлорежущих стан­ках, имеют низкую температуру плавления. Из таких сплавов отливают различные мелкие детали для само­летов, их используют как конструкционный материал в электромашиностроении и в других отраслях промыш­ленности, а также в качестве заменителей оловянных бронз и малооловянных баббитов для вкладышей к различным подшипникам.

Дата добавления: 2015-06-27