Металлы и сплавы – подробная информация

Многие тысячелетия человечество использует металлы в самых разных областях применения. При этом ни для кого не секрет, что практически все металлы подвержены коррозии. Длительное использование чистых металлов невозможно, так как на воздухе они взаимодействуют с кислородом, в результате чего образуются окиси, проще говоря, ржавчина. Интенсивность подверженности коррозии различная у разных металлов, специалисты научились снижать эту интенсивность, но полностью преодолеть процессы окисления невозможно.

Поэтому в современном мире в ежедневном употреблении используется ограниченное количество чистых металлов. В промышленности и в быту доминирующую позицию заняли сплавы. Наибольшее распространение получили:

Железо и его сплавы

Сплавы железа с углеродом – сталь и чугун – называют черными металлами. Данные сплавы поддаются коррозии, тем не менее, имеют огромное значение для экономики и широкий спектр использования в промышленности.

Сталь. В стали процент углерода – от 0,2 до 2,14%. Чаще всего используется в виде листового металла, труб, стержней и проволоки, а также в различных деталях и конструкциях. Основные свойства стали:

• прочность и твердость;
• гибкость и пластичность;
• поддается сварке;
• основные способы обработки – прессовка, резка, отливка.

Легированную сталь изготавливают путем введения в сплав дополнительных элементов – металлов (например, молибден, хром и др.).

Чугун. Доля углерода в чугуне – свыше 2,14% (обычно от 2,4 до 3,8). Чаще всего используется в виде крупных деталей: шаров, барабанов, фланцев, труб и др. Кроме того, среди потребителей востребовано чугунное литье на заказ – метод позволяет изготавливать конструкции для оформления интерьера и экстерьера. Основные свойства чугуна:

• отличные литейные качества;
• хрупкость;
• отсутствие пластичности;
• основные способы обработки – резка и прокатка.

Сплавы из цветных металлов

Сплавы из цветных металлов используются реже, так как являются более дорогими по себестоимости и в добыче, и в применении. Однако они незаменимы при решении следующих задач:

• гарантирование значительных антикоррозийных свойств;
• обеспечение отличного проведения тепла и электричества;
• сочетание легкости и безупречной точности.

Чаще всего используют сплавы с Cu (медь), AL (алюминий), Ti (титан).

Медные сплавы. Медь служит людям с незапамятных времен. Она довольно легко добывается, так как расположена пластами достаточно неглубоко. Однако в современной промышленности очищенная медь используется очень мало, чего не скажешь о ее сплавах – латуни и бронзе.

Латунь производится путем добавления в индукционную печь, где уже находится расплав Cu, нагретого до 100 градусов цинка (его может быть от 10 до 40 процентов). Латунные изделия находят широкое применение в следующих сферах:

• архитектура и дизайн (элементы украшений, части лестниц, дверей, колонн и т.д.);
• мебельное производство (фурнитура, накладки и др.);
• производство украшений;
• сантехника, а также вентили, краны, трубы, муфты и заглушки и т.п.

Бронза – это, как известно, соединение меди не только с оловом (что бывает чаще всего), но и со свинцом или алюминием. Бронзовые произведения искусства пережили века, их часто находят при раскопках древнейших цивилизаций. В наши дни литье бронзы на заказ популярно из-за особенностей материала:

• ковкость, пластичность, прекрасные эстетические характеристики делают его, в первую очередь, незаменимым источником для творчества, всем известны статуэтки, скульптуры, инсталляции и т.п. из данного сплава;
• в искусстве дизайна интерьера – подсвечники, люстры, украшения мебели, рамы, полочки и подставки, кабинетные приборы и многое другое;
• в судостроении, автомобилестроении и других отраслях – изготовление деталей (шестеренок, колец, шайб и др.) для подводных работ, испытаниях высокого давления и т.д.

Сплавы из алюминия

Трудно переоценить значение алюминия в современном мире, не зря его часто называют металлом будущего. Легкий, простой в обработке, имеющий хорошую тепло- и электропроводность, алюминий при этом довольно мягкий и непрочный металл. Но при добавлении других элементов (легировании) может приобретать прочность сродни титановой и массу других замечательных качеств. Алюминиевые сплавы прекрасно ведут себя при всех видах обработки:

• прокатка;
• прессование;
• ковка;
• сварка;
• формовка.

Изделия из алюминиевых сплавов находят широкое применение в самых разных областях:

• военно-промышленный комплекс – в производстве различных видов стрелкового оружия (в основном, легкого), в ракетотехнике, судостроении, самолетостроении и др.;
• строительство – рамы, лестницы, отделки и др.;
• автомобили и железнодорожная техника – детали вагонов и кузовов, бамперы, цистерны для жидкостей и т.д.;
• столовые приборы – алюминиевые котелки, фляги, ложки популярны у туристов, охотников, военных и т.д., а хозяйки не обходятся без алюминиевой фольги;
• украшения – бижутерия и народные промыслы.

И это далеко не все сферы, где используются данные сплавы.

Титановые сплавы

Титан и его сплавы стали использоваться в промышленности недавно, в двадцатом веке, но уже стали незаменимыми в некоторых производствах благодаря замечательным качествам:

• не подвергаются коррозии;
• не боятся низких температур и перепада температур – это качество трудно переоценить в космической промышленности;
• редкое сочетание высокой прочности и низкой плотности (откуда удивительная легкость);
• простота и надежность в различных видах обработки;
• отсутствие реакции на магнитное поле;
• отсутствие реакции на различные вещества, в том числе химически агрессивные.

Область применения титановых сплавов:

• авиастроительство и космическая промышленность;
• судостроение;
• химическая промышленность (в том числе, производство трубопроводов для агрессивных веществ, запорной арматуры и др.);
• сверхточное приборостроение.

Как видим, металлы и их сплавы верно служат человечеству не одно тысячелетие, и продолжаться это будет, покуда вертится наша планета.