Металлы и сплавы. Справочник

Справочник содержит современные данные о химическом составе механических и некоторых физических свойствах, режимах термической обработки и технологических особенностях (свариваемости, шлифуемости, коррозионной стойкости, жаростойкости и жаропрочности и др.), назначении и областях применения отечественных марок сталей, стального литья, чугунов, алюминиевых, цинковых, магниевых, титановых, никелевых и медно-никелевых сплавов, бронз и латуней.


Получение и применение важнейших металлов

Металл Символ Температура плавления,
°С
Важнейшее сырье и способ получения металла Области применения
Алюминий Al 660,1 Бокситы (Al2O3 с примесями). Электролиз при
950 ° С расплава, содержащего боксит и криолит Na3[AlF6] (искусственный или природный)
Атомная техника, электротехника, теплообменная аппаратура, отражатели, зеркала. Получение сплавов (дуралюмин и др.)
Бериллий Be 1287 Берилл
(Be3Al2)Si6O18, фенакит Be2SiO4 и др. переводят в BeCl2 или BeF2. Далее – электролиз BeCl2 в расплаве (с добавкой NaCl), либо восстановление BeF2 магнием при 925-1325 °С
Атомная техника. Получение сплавов (бериллиевые бронзы и др. — для авиационно-космической отрасли)
Вольфрам W 3416 Шеелит CaWO4. После извлечения кислотным или щелочным способом полученный порошок WO3 восстанавливают водородом, прессуют и спекают (порошковая металлургия) Легирование сталей (инструментальных, быстрорежущих), авиационная и ракетная техника, нити и спирали накаливания Получение твердых сплавов (победит и др.)
Железо Fe 1535 Гематит Fe2O3, магнетит
(FeIIFe2III)O4, сидерит FeCO3, лимонит
Fe2O3 . nH2O. В доменных печах при 1200-1400 °С идет восстановление железа углеродом (кокс), выплавляется чугун (содержит 2-5% С). Передел чугуна в сталь (содержание С не более 2%) идет в конвертере или мартеновской печи при 1700 °С; ведется продувка воздуха либо кислорода (для удаления излишнего количество углерода)
Важнейшие конструкционные материалы для всех областей техники
Золото Au 1063 Самородное. Из россыпных месторождений добывают промывкой водой. Из бедных руд — цианированием (обработка раствором NaCN с одновременной продувкой воздуха) или амальгамированием (обработка ртутью) Финансовая отрасль (золотой запас государства), ювелирные изделия, стоматология, электротехника (контакты, покрытия), зеркала и отражатели
Магний Mg 650 Карналлит
KMgCl3 . 6H2O, магнезит MgCO3 и др. Электролиз расплава MgCl2 при 750-780 °С
Сигнальные ракеты, зажигательные снаряды. Получение легких сплавов
Медь Cu 1083 Халькозин Cu2S, халькопирит
(FeIIICuI)S2. Обжиг сырья, конвертирование до черновой меди (окисление воздухом сульфидов меди в расплаве), растворение в серной кислоте и электролиз раствора CuSO4
Электротехника (провода), теплообменники, вакуумные аппараты. Получение сплавов (бронза, латунь, мельхиор, нейзильбер, константан и др.)
Натрий Na 97,86 Галит NaCl. Электролиз расплава NaCl (с добавками CaCl2 и др. солей), электролиз расплава NaOH Химическая промышленность (катализатор, реагент). Получение сплавов
Олово Sn 231,9 Касситерит SnO2 и вторичное сырье. Восстановительная плавка с углем и добавками, образующими шлак, в электропечах. Очистка электролизом или зонной плавкой Тара в пищевой промышленности, защитные покрытия, белая жесть, фольга. Получение сплавов (бронза, латунь, подшипниковые сплавы, припои и др.)
Платина Pt 1769,3 Самородная. Получают попутно при комплексной переработке полиметаллических руд Электротехнические изделия (термопары, контакты и др.), аппаратура и катализатор в химической отрасли, стекловарении
Свинец Pb 327,4 Галенит PbS. Окислительный обжиг до PbO, восстановление углеродом (кокс) до сырого свинца (“веркблей”). Очистка сырого свинца электролизом Кислотоупорная аппаратура в химической промышленности, облицовка труб, радиационная защита, боеприпасы, пигменты, стекло. Получение сплавов (подшипниковые, типографские, легкоплавкие).
Серебро Ag 960,8 Самородное серебро. Извлекается попутно при добыче золота, платины, выплавке меди Зеркала, ювелирные и бытовые изделия, монеты, фото- и киноматериалы, электрические контакты и гальванические элементы, лекарства (колларгол и др.)
Титан Ti 1671 Ильменит FeTiO3, рутил TiO2 и др. Хлорирование сырья, восстановление TiCl4 магнием Получение диоксида титана – компонента жаропрочных материалов (эмаль, керамика), белого пигмента, катализатора. Получение сплавов
Хром Cr 1890 Хромит
(Cr2IIIFeII)O4. Алюмотермия (восстановление алюминием) при 500-600 °С. Дальнейшая очистка хрома — электролизом
Легирование стали (пружинные, рессорные, инструментальные стали), получение ферритов (звукозапись, компьютерная техника и др.). Получение сплавов (нержавеющая сталь)
Цинк Zn 419,5 Сфалерит ZnS. Обжиг сырья, восстановление углеродом, очистка чернового цинка электролизом раствора ZnSO4 Защитные покрытия, гальванические элементы, реактив в химическом синтезе, пигменты. Получение легких и легкоплавких сплавов

Важнейшие сплавы металлов: свойства и применение

Название Состав Свойства Применение
Алюминиевые сплавы Al, Mg, Si, Cu, Zn, Mn, Li, Be Легкость, высокая электро- и теплопроводность, коррозионная стойкость, высокая удельная прочность Конструкционные материалы в авиации, строительстве, машиностроении и др.; электротехнические устройства и материалы
Амальгама Hg и другие металлы В зависимости от соотношения ртути и др. металла может быть (при комнатной температуре) жидкой, полужидкой или твёрдой Золочение металлических изделий, производство зеркал, стоматология, реактив- восстановитель в химии и металлургии
Вольфрамовые сплавы Mo, Re, Cu, Ni, Ag, оксиды (ThO2), карбиды (TaC) и др. Пластичность, жаропрочность и высокая термо-эдс Детали электровакуумных приборов, высокотемпературных термопар, детали двигателей ракет и самолётов
Железоуглеродистые сплавы (чугун, сталь, ферросплавы) Fe, C, Р, S, Mn, Si, N, Cr, Ni, Mo, W, V, Ti, Со, Cu и др. Механическая прочность, твердость, упругость, коррозионная устойчивость, вязкость и др. Конструкционные материалы для всех областей техники, технологии, хозяйства, машины, инструмент
Золотые сплавы Au, Ag, Cu, Pt, Pd, Sb, Bi, Pb, Hg Сплав с Ag при 20—40% Ag зеленовато-жёлтый, при 50% Ag — бледно-жёлтый; мягкий и ковкий; сплавы Au с Cu красновато-жёлтые; более твердые и упругие, чем чистое золото Золочение металлических изделий, изготовление монет, ювелирных изделий, зубных протезов, электрических контактов
Легкоплавкие сплавы Sn, Bi, In, Pb, Cd, Zn, Sb, Ga, Hg и др. Низкие температуры плавления (не выше 232 °С); при содержании Bi более 55% расширяются при затвердевании Изготовление припоев, плавких предохранителей в электроаппаратуре, прессформ и моделей для изготовления отливок сложной формы из металлов и пластмасс, металлические замазки
Магниевые сплавы Mg, Al, Zn, Mn, Zr, Th, Li, La, Nd, Y, Ag, Cd, Be Лёгкость, прочность, коррозионная стойкость Высоконагруженные детали из прессованных полуфабрикатов, штамповок и поковок в автомобилестроении, панели, штамповки сложной формы, сварные конструкции
Медные сплавы Cu, Zn, Sn, Al, Ni, Be, P Прочность, высокая электропроводность, коррозионная стойкость, пластичность Трубы, теплотехническая аппаратура, подшипники, шестерни, втулки, пружины, детали приборов точной механики, термопары, фасонные детали, декоративно-прикладные изделия и скульптура
Никелевые сплавы Cu, Co, Fe, Ферромагнетизм, высокая пластичность и коррозионная стойкость, отсутствие аллотропических превращений, химическая стойкость Конструкционные материалы с высокой стойкостью к агрессивным средам, ферромагнитные изделия, магнитострикционные материалы
Оловянные сплавы Sn, Pb, Sb, Cu, Zn, Cd и др. низкая температура плавления, мягкость, коррозионная стойкость; антифрикционные свойства Легкоплавкие сплавы (припой, полуда) и подшипниковые материалы (баббит)
Платиновые сплавы Pt, Rh, Ir, Pd, Ru, Ni, Co, Cu, W, Мо Высокая температура плавления, коррозионная стойкость, механическая прочность, каталитические свойства изготовление термопар электрических контактов, потенциометров, постоянных магнитов, высокотемпературных припоев, катализаторы, лабораторная посуда
Свинцовые сплавы Pb, Fe, Cu, Sb, Sn, Cd, Са, Ca, Mg, Li, К, Na Прочность, твёрдость, антифрикционные, свойства, низкая температура плавления свинца, коррозионная стойкость, хорошая адгезия со многими металлами и сплавами Изготовление или облицовка кислотоупорной аппаратуры и трубопроводов, изготовление оболочек низковольтных и силовых кабелей, припои и полуды, подшипники, типографские сплавы, грузы, балласты, отливка дроби, сердечников пуль, изготовление решёток для свинцовых аккумуляторов
Твёрдые сплавы WC, TiC, TaC; связующие металлы: Co, Ni, Mo, сталь Высокая твердость, тугоплавкость, износоустойчивость, коррозионная стойкость Цельнотвердосплавные изделия (инструмент) для обработки металлов, сплавов и неметаллических материалов, для оснащения рабочих частей буровых инструментов и как конструкционные материалы
Типографские сплавы (гарт) Pb, Sb, Sn и др. низкая температура плавления (240—350 °С), хорошие литейные свойства изготовления литых стереотипов (полиграфическая промышленность) и элементов набора (шрифты др.).
Титановые сплавы Al, V, Mo, Mn, Sn, Zr, Cr, Cu, Fe, W, Ni, Si; Nb и Та Лёгкость, высокая прочность в широком интервале температур от -250 °С до 300-600 °С, коррозионная стойкость Конструкционные материалы в авиации, ракетостроении, химическая аппаратура
Цинковые сплавы Zn, Al, Cu, Mg Невысокая температура плавления, легкость обработки давлением и резанием, сварки и пайки, возможность нанесения покрытий электрохимическим и химическим способами, удовлетворительная коррозионная стойкость Конструкционные и конструкционно-декоративные детали в автомобильной промышленности, электромашиностроении, оргтехнике, вкладыши подшипников, бытовые изделия, сувениры,

Состав некоторых сплавов

Наименование Состав (%)
Алюмель Mn – 2, Al – 2, Si – 1, Fe – 0,5, остальное Ni
Баббит свинцовый Pb – 80, Sb – 17, Cu – 1,5
Бронза алюминиевая Al – 4,5-5,5, остальное Cu
Бронза бериллиевая Be – 2,0-2,5, остальное Cu
Бронза кремниевая Cu – 96-98, Si – 2-3,5
Бронза оловянная Cu – 89-91, Sn – 9-11
Бронза фосфорная Cu – 93-94, Sn – 6-7, P – 0,3-0,4
Сплав Вуда Bi – 50, Pb – 25, Sn – 12,5, Cd – 12,5
Дуралюмин Al – 93-96, Cu – 3,5-5, Mg – 0,3-1, Mn – 0,3-1
Латунь Cu – 57-60, Zn – 40-43
Константан Ni – 39-41, Mn – 0,4-0,6, остальное Cu
Манганин Cu – 85, Mn – 11-13, Ni – 2,5-3,5
Мельхиор Ni – 18-20, остальное Cu
Нейзильбер Ni – 15, Zn – 20, Cu – 65
Нихром Ni – 64-71, Cr – 14-16, Fe – 14-17, Mn – 1-1,8
Припой свинцово-оловянный Sn – 14-90, остальное Pb
Силумин Al – 85-90, Si – 10-15
Сплав для дроби Sb – 0,5-1,5, остальное Pb
Сталь C до 2, добавки Si, S, P, O, N до 1, остальное Fe
Твердый сплав “видиа” Со – 6, WC – 94
Твердый сплав “победит” Со – 10, WC – 90
Твердый сплав “альфа” Со – 8, 6 или 8, TiC – 21, 15 или 5, остальное WC
Типографский сплав Pb – 75, Sb – 20-24, Sn – 1,8-4,3, Cu – 1
Томпак Cu – 89-91, Zn – 9-11
Хромель Cr – 9,5, Fe – 0,3, остальное Ni
Хромистая нержавеющая сталь Cr – 13-30, C до 2, остальное Fe
Чугун C – 2-5, Fe – 95-98

Легкоплавкие металлические сплавы

Химический состав, %

Температура плавления, °C

Bi

Pb

Sn

In

Другие компоненты

44,7

50,0

52,5

58,0

48,0

67,0

22,6

26,7

32,0

28,5

16,0

12,5

8,3

13,3

15,5

42,0

91,0

14,5

17,0

20,5

19,1

Ga – 67

Cd – 5,3

Cd – 10,0

Zn – 9,0

Sb – 9,0

10,6

46,8

70

95

138,5

199

103—227

96—149

Пробы сплавов благородных металлов

Система Добавки Сплавы и их применение
метрическая русская каратная
1000 96 24 Химически чистые благородные металлы
958 92 23 медь Ювелирное золото
950 (91,2) (22,8) медь Ювелирная платина
916 88 22 медь Ювелирное серебро, золото для зубных протезов
900 (86,4) (21,6) медь Международные сплавы для золотых и серебряных монет, золото на зубные протезы
875 84 21 медь Столовое серебро, наиболее распространенное в России
800 (76,7) (19,2) медь Столовое серебро
750 72 18 медь, платина, серебро Международное ювелирное золото, золото и платина для зубных протезов
583 56 14 медь, серебро и др. Международное ювелирное золото
500 (48) 12 медь Дешевое ювелирное золото
375 (36) (9) медь, серебро и др. Дешевое ювелирное золото
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: