Сплавы.

МОСКОВСКИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ

ШКОЛА — ЛАБОРАТОРИЯ № 799

ат по ии

Тема: “ ”

Ученика Кудашева Алексея

Москва. 1998 г.

Наши сплавы можно использовать в качестве припоя. Для этой цели
лучше всего подходят сплавы с содержанием свинца 50—70% (масс). По
следующим рецептам можно получить легкоплавкие сплавы. Сплав
Ньютона: 31 массовая часть свинца, 19 частей олова и 50 частей висмута.
Температура плавления 95 °С. Сплав Вуда: 25 частей свинца, 12,5
частей олова, 50 частей висмута и 12,5 частей кадмия (кадмий лучше всего
получить в гальванической мастерской). Температура плавления 60 °С.
Ложка из такого сплава расплавится, если ею помешать горячий кофе.
Раньше это демонстрировали в качестве шутливого опыта. Перемешанный
таким образом напиток ядовит из-за солей свинца и висмута! В нашей
маленькой печи мы можем получить немного латуни. Для этого расплавим
медь с помощью бунзеновской или, лучше, стеклодувной горелки и затем
добавим кусочки цинка; можно и сразу поместить кусочки обоих металлов
в тигель. Латунь 60 содержит, например, 60 весовых частей меди и 40
весовых частей цинка *. Для литья цинка под давлением применяют
сплав, содержащий около 94% цинка, 4% алюминия и 2% меди.

Закалка стали

Самое большое значение среди всех сплавов имеют стали различных
составов. Простые конструкционные стали состоят: из железа
относительно высокой чистоты с небольшими (0,07—0,5%) добавками
углерода, а легированные стали получают, добавляя к железу кремний,
медь, марганец, никель, хром, вольфрам, ванадий и молибден. Мы
удовлетворимся некоторыми простыми опытами. Для экспериментов по
закалке возьмем отслужившие лезвия безопасной бритвы. Применим не только
простые стальные лезвия,

О значении и применении железа здесь скажем только, что в мире его
производится примерно в двадцать раз больше, чем всех остальных
металлов, вместе взятых. Рассмотрим сначала поведение металла в
пламени. Если дунуть в стеклянную трубку, наполненную железными
опилками, так, чтобы они влетели в несветящуюся часть пламени
бунзеновской горелки, то опилки частично сгорят, и мы будем наблюдать
безопасный дождь из искр. Точно так же могут воспламениться и очень
тонкие токарные стружки. Лучше всего внести в цилиндр, наполненный
кислородом, раскаленную стружку. Железо раскалится до белого каления и
сгорит. Чугун, получаемый в доменной лечи, содержит около 10%
примесей, из них примерно 3% составляет углерод, а остальные —
кремний, марганец, сера и фосфор. Целью очистки стали является полное
или частичное удаление этих примесей и придание металлу свойств,
необходимых в различных отраслях потребления. При производстве
инструментов особое место занимает закалка. На стр. 101 описано, как
лучше всего изучить этот процесс, используя лезвия безопасной бритвы.
Закаливать можно только сорта стали с содержанием углерода
0,5—1,7%, а также многие легированные стали.

Никель наряду с хромом является важнейшим компонентом многих сплавов.
Он придает сталям высокую химическую стойкость и механическую
прочность. Так, известная нержавеющая сталь У2А содержит в среднем 18%
хрома и 8% никеля и поэтому называется часто сталь 18/8*. Для
производства химической аппаратуры, сопел самолетов, космических ракет и
спутников требуются сплавы, которые устойчивы при температурах выше 1000
°С, то есть не разрушаются кислородом и горючими газами и обладают при
этом прочностью лучших сталей. Этим условиям удовлетворяют сплавы с
высоким содержанием никеля. Назовем здесь группу таких хромо

Окружающие нас металлические предметы редко состоят из чистых
металлов. Только алюминиевые кастрюли или медная

^^^^^^^Ш^ В большинстве же других
случаев мы имеем дело со сплавами (смесями многих металлов), к которым
иногда добавлены и неметаллы. Так, различные виды железа и стали
содержат наряду с металлическими добавками незначительные количес1ва
углерода, которые оказывают решающее влияние на механическое и
термическое поведение сплавов. Общий рецепт для получения сплава:
сначала расплавляют компонент с наивысшей гочкой плавления и добавляют
затем остальные компоненты. По этой простой схеме можно получить
несколько сплавов.

нированием получают электроли тическую медь чистотой 99,98-
99,999%, что вполйе достаточно для нужд электротехники. Очень
важная область примене ния меди - производство медных сплавов. Со
многими металлами медь образует так называемые твер дые растворы,
которые похожи на обычные растворы тем, что 6 них атомы одного
компонента (металла) равномерно распределены среди атомов другого
(рис. 33). Большин ство сплавов меди-это твердые растворы. Сплав
меди, известный с древ нейших времен, - бронза содержит 4-30% олова
(обычно 8-10%). Интересно, что бронза по своей твердости превосходит
отдельно взятые чистые медь и олово. Бронза более легкоплавка по
сравнению с медью. До наших дней сохранились изделия из бронзы
мастеров Древнего Египта, Греции, Китая. Из бронзы отливали в средние
века

орудия и многие другие изделия. Знаменитые Царь-пушка (рис. 34) и
Царь-колокол в Московском Кремле также отлиты из сплава меди с
оловом. В настоящее время в бронзах олово часто заменяют другими
металлами, что приводит к изменению их свойств. Алюминиевые бронзы,
которые содержат 5-10% алюминия, обладают повышенной прочностью. Из
такой бронзы чеканят медные монеты. Очень прочные, твердые и упругие
бериллиевые бронзы содержат примерно 2% бериллия. Пружины,
изготовленные из бериллиевой бронзы, практически вечные. Широкое
применение в на-

родном хозяйстве нашли бронзы, нологических аппаратов для
полуизготовленные на основе других чения различных веществ. металлов:
свинца, марганца, сурь- В технике применяют процессы мы, железа,
никеля и кремния, меднения -покрытие стальных изде- Болыную
группу составляют лий тонким слоем меди. Зачем это медно-никслевые
сплавы. Эти спл&- делается? Стальные детали и изде-пы имеют
ссрсбрпсто-бслмй цвет, лия часш ИЦКрЫВафТ защИТНО-ДС-несмотря на то
что преобладающим коративными хромовыми и никеле-компонентом
является медь. Сплав выми покрытиями. Такое покрытие, мельхиор содержит
от 18 до 33% нанесенное непосредственно на никеля (остальное
медь). Он имеет сталь, непрочно: оно растрескивает-красивый внешний вид.
Из мельхио- ся и отпадает. Если сталь покрыть ра изготавливают посуду и
укра- тонким слоем меди, а затем хромом шения, чеканят монеты
(«серебро»), или никелем, то электролитические Похожий на мельхиор
сплав-«ем- осадки получаются высокого качест-зильбер -содержит, кроме
15% ни- ва. Меднение проводят также для келя, до 20% цинка. Этот
сплав облегчения спаивания деталей-медь используют для изготовления
худо- очень хорошо подвергается пайке. жественных изделий, медицинского
Еще одна важная отрасль, где инструмента. Медно-никелевые спла- медь
используется электрохимика-вы константан (40% никеля) и ман- ми,-
гальванопластика. Этот метод ганин (сплав меди, никеля и мар- получения
точных металлических ганца) обладают очень высоким копий был
предложен в 1837 г. электрическим сопротивлением. Их • российским
академиком Б. С. Яко-используют в производстве элект- би. Сущность
метода состоит в роизмерительных приборов. Харак- следующем. Вначале
изготавливает-терная особенность всех медно-ни- ся исходная форма или
берется келевых сплавов-их высокая стой- предмет, подлежащий
копированию. кость к процессам коррозии-они Они могут быть выполнены
из гип-почти не подвергаются разрушению са, пластмассы, воска,
металлов даже в морской воде. и других материалов. Если
форма Сплавы меди с цинком с содер- сделана не из металла, то на нее
жанием цинка до 50% носят наз- наносят токопроводящий слой: чаще
вание латунь. Это дешевые сплавы, всего напыляют тонкий слой
гра-обладают хорошими механическими фита. Затем проводят электролиз
свойствами, легко обрабатываются, раствора, содержащего соли меди,
Латуни благодаря своим качествам причем форма с напыленным то-нашли
широкое применение в ма- копроводящим слоем играет роль шиностроении,
химической промыш- катода. На слое графита оседает ленности, в
производстве бытовых металлическая медь. Таким образом товаров. Для
придания латуням получается копия, которая может особых свойств в них
часто добав- быть использована для изготовле-ляют алюминий, никель,
кремний, ния (например, методом литья) из-марганец и другие металлы,
делий, имеющих такую же форму, Из латуней изготавливают тру-
как и исходный предмет. В настоя-бы для радиаторов автомашин, тру- щее
время методом гальваноплас-бопроводы, патронные гильзы, па- тики
изготовляют инструменты, мятные мелагти. а также части тих-
гпампгтястинки и т п