Металлы и сплавы. Виды и применение

1.

Металлы и
сплавы
Виды и применение

2.

Металлы и сплавы
Металлы : сложные вещества, являющиеся
сочетанием какого-либо простого металла ( основы
сплава) с другими металлами и не металлами.
Обладают высокой теплопроводностью,
электропроводимостью, блеском, ковкостью и другими
характерными свойствами.
Виды металлов и сплавов
черные
цветные

3.

Металлы
Цветные 10%
Черные 90%
Сталь
чугун
Тяжелые (медь, цинк,
свинец, олово, никель)
Лёгкие (алюминий,
титан,магний)
Редкоземельные
(цирконий, селен,
германий)

4.

Металлы
Черные металлы
Сталь – сплав железа с углеродом, в котором
содержание углерода от 0,02 до 2.14 % и другими
металлами и не металлами (сера , фосфор,
кремний)
Чугун – сплав железа и углерода, с содержание
углерода не менее 2.14 % и другими металлами и
не металлами

5.

Стали
Общая классификация сталей
По способу
производства
По
назначению
По
качеству
По
химическому
составу

6.

Стали
Классификация сталей по способу
производства
Получают в мартеновских
печах.
Способ предложил в 1864 г.
Французский металлург
Пьер Мартен
Выплавляют а электропечах.
Это наиболее совершенный
способ получения стали.
Его предложил в 1802 г. Русский
физик и электротехник
В.В. Петров
Получают в конвертерах – стальных сосудах
грушевидной формы.
Бессемеровский процесс разработал в 1855-1856 гг. английский
изобретатель Генри Бессемер, томасовский – 1978 г.
английский металлург Сидни Томас

7.

Стали
Классификация сталей по назначению
конструкционные
инструментальные
Специальные с
особыми
свойствами
Классификация сталей по химическому
составу
углеродистые
легированные

8.

Стали
Классификация углеродистых сталей
Конструкционные стали
обычного качества:
Маркируются буквами и
цифрами, например; Ст3
Ст – обозначают «сталь», цифры
указывают номер марки стали.
Конструкционные
качественные стали:
Маркируются цифрами,
указывающие содержание
углерода в сотых долях процента,
например «сталь 45» – сталь,
содержание углерода 0.45 %
Инструментальные
качественные и
высококачественные
стали
Маркируются буквами и
цифрами, указывающими
содержание углерода в
десятых долях процента.
Например, У7 и У7А,
У – углеродистая сталь,
7- 0,7% углерода,
А – высококачественная
сталь

9.

Стали
Применение углеродистых сталей
Детали машин и металлические конструкции
вал
весы
ось вагона
Режущие и измерительные инструменты
зубило
нож
штангенциркуль

10.

Стали
Классификация легированных сталей
конструкционные
инструментальные
Специальные с
особыми
свойствами
Это интересно
• Легированные стали маркируются сочетанием цифр и букв.
Цифры. Стоящие вначале марки, указывают среднее содержание углерода в
десятых (инструментальные стали) или сотых (конструкционные стали)
долях процента. Если цифры отсутствуют, то содержание углерода 1% и
выше.
• Легирующие элементы обозначаются в марке буквами русского
алфавита:
Х – хром, Н- никель, М – марганец , Ю – алюминий и т.д.
Цифры после букв – среднее процентное содержание этих элементов.
Например: 20Х2Н4А – конструкционная сталь, содержащая 0,20% углерода,
хрома 2%, никеля 4%, высококачественная

11.

Стали
Применение легированных сталей
износостойкие
рессора
метчик
жаростойкие
клапан двигателя
коррозионностойкие
пружина
токарный резец
износостойкие
болт и гайка
подводная лодка

12.

Чугун
Виды чугунов
белый
серый
ковкий
высокопрочный
Это интересно
Белый чугун на изломе матово-белого цвета, очень
твердый и хрупкий, плохо обрабатывается резанием и
имеет низкие литейные свойства.
Чаще всего используется на переплавку в сталь, поэтому
его так же называют предельным, часть идет на
получение ковкого чугуна

13.

Чугун
Серый чугун
Характеристика
На изломе – серый цвет.
Он мягче белого чугуна, хрупок, но хорошо обрабатывается
резанием.
Имеет высокие литейные свойства и используется для
получения отливок, поэтому его так же называют литейным.
Применение
станина
шкив
Корпус мясорубки

14.

Чугун
Ковкий чугун
Характеристика
Название «ковкий» условное, так как чугун практически не
куется.
Получают его путем отжига из белого чугуна.
Он обладает повышенной прочностью, вязкостью, но не
высокой пластичностью
Применение
картер заднего моста автомобиля
ступица колеса

15.

Чугун
Высокопрочный чугун
Характеристика
Получают из серого чугуна введением в него в
расплавленном состоянии специальных добавок.
Он прочнее серого чугуна и труднее обрабатывается.
Применение
Коленчатый вал
Тормозная колодка
Шестерня

16.

Цветные металлы
Классификация цветных металлов
Легкие
Тяжёлые
(алюминий, магний,
титан и др.)
(свинец, медь, цинк
и др.)
Редкие
(вольфрам,
молибден, селен и
др.)
Из цветных металлов в чистом виде и в виде
сплавов широко используется алюминий, медь,
магний, свинец, цинк, титан, и др.

17.

Цветные металлы
Цветные сплав: бронза, латунь, мельхиор,
дюралюминий
Бронза - сплав на основе меди с добавлением(20%) олова.
Подшипники, поршневые кольца, клапаны, художественное литье
Латунь – медный сплав, содержащий от 10 до 50% цинка.
Моторостроение.
Мельхиор – сплав, содержащий около 80% меди и 20% никеля.
Столовые приборы и художественные изделия.
Дюралюминий – сплав на основе алюминия, содержащий медь,
марганец, магний и никель. Самолетостроение и машиностроение.

18.

Цветные металлы
Виды медных сплавов
Латунь (сплав меди с цинком)
Обладает всеми
положительными свойствами
меди(высокой электро- и
теплопроводностью,
коррозийной стойкостью,
пластичностью и др.), более
высокой прочностью. Легко
обрабатывается резанием,
имеет хорошие литейные
свойства, дешевле меди.
Бронза ( сплав меди с другими
элементами, кроме цинка)
Имеет хорошие литейные
свойства, высокую прочность
и твердость, коррозийную
стойкость и хорошо
обрабатывается резанием.

19.

Цветные металлы
Алюминий
Характеристика
Легкий металл серебристого - белого цвета с
температурой плавления 660*С. Обозначается символом
Al. Обладает высокой электро- и теплопроводностью,
коррозийной стойкостью. Широко используется как в
чистом виде, так и в виде сплавов, которые бывают:
литейные – для получения литых заготовок и
деформируемые – обрабатываемые давлением (
прокаткой, ковкой и т.д.). Наибольшее применение из
литейных сплавов получил силумин ( сплав алюминия с
кремнием), а из деформируемых – дюралюмин (слав
алюминия с медью, магнием и марганцем).

20.

Цветные металлы
Алюминий
Применение алюминия
В электрической промышленности
провод
кабель
В химической промышленности
центробежный насос
резервуар

21.

Цветные металлы
Алюминий
Применение алюминия
В приборостроении
манометры
вольтметры
В самолетостроении

22.

Цветные металлы
Это интересно
Термин «дюралюминий» ((дюралюмин, дюраль)
образован из названия немецкого города Дюрен, где
впервые начали производить этот сплав, и слова
«алюминий».
Алюминий является самым распространенным
металлом в земной коре среди других металлов и
третий по распространённости химическим
элементом в земной коре после кислорода и углерода.
В недрах земли его содержится 8%, в то время ка золота
- всего 5 миллионных частей процента. Однако люди
долго не знали алюминия : первый слиток его был
выплавлен во Франции только в 1885 году, и металл
этот считался драгоценным.

23.

Цветные металлы
Медь
Характеристика
Розово –красный металл с температурой
плавления 1083*С.
Обладает высокой электро- и
теплопроводностью, пластичностью и
коррозионной стойкостью.
Около 30% меди идёт на получение различных
сплавов, широко применяется в технике.
По объему мирового производства и
потребления, медь занимает третье место в
мире после железа и алюминия.
Медь является природным антибактериальным
средством и «тормозит» распространение
бактерий в воде и воздухе.

24.

Цветные металлы
Медь
Применение меди
В электротехнической промышленности
электромагнитная катушка
электродвигатель
В химическом машиностроении и теплотехнике
теплообменники различных конструкций

25.

Цветные металлы
Латунь
Характеристика
Лату́нь — двойной или многокомпонентный сплав на
основе меди, где основным легирующим компонентом
является цинк, иногда с добавлением олова (меньшим, чем
цинка, иначе получится традиционная оловянная бронза),
никеля, свинца, марганца, железа и других элементов. По
металлургической классификации к бронзам не относится.
Медно-цинковые сплавы отличаются большей твердостью,
чем исходные металлы.
Применяются они для изготовления приборов, деталей
машин и предметов домашнего обихода.

26.

Цветные металлы
Бронза
Характеристика
Бро́нза — сплав меди, обычно с оловом в качестве основного
компонента, но к бронзам также относят медные сплавы с
алюминием, кремнием, бериллием, свинцом и другими
элементами, за исключением цинка (это латунь), никеля (это
мельхиор), цинка и никеля (это нейзильбер). Как правило, в
любой бронзе в незначительных количествах присутствуют
добавки: цинк, свинец, фосфор и другие.
Применяют для изготовления ответственных деталей машин,
художественные изделия..

27.

Свойства металлов
Свойства металлов
Физические
Характеризует особый
металлический блеск, твердость,
ковкость, пластичность, а также
высокая способность проводить
тепло и электричество.
Механические
Способность металлов
сопротивляться
воздействию внешних
механических усилий.
Химические
Способность металлов
взаимодействовать с
окружающей средой при
различных температурах
(окисляемость, растворимость,
коррозионная стойкость)
Технологические
Способность материалов
подвергаться обработке.

28.

Физические свойства металлов
цвет
блеск
плотность
теплопроводность
электропроводность
Температура
плавления
Тепловое
расширение
намагничиваемость

29.

Физические свойства металлов
Свойство
Определение
Цвет
Способность металлов вызывать определенные
зрительные ощущения.
Блеск
Способность металлов отражать свет.
Плотность
Количество массы материала в единице объёма
(измеряется в кг/м3, гр/см3)
Теплопроводность
Способность металлов передавать тепло от более
нагретых частей к менее нагретым.
Электропроводность
Способность проводить электрический ток.
Температура плавления Состояние металлов и сплавов, при котором они из
твердых становятся жидкими.
Тепловое расширение
Увеличение объёма металлов и сплавов при
нагревании.
Намагничиваемость
Способность металлов и сплавов намагничиваться
под действием магнитного поля.

30.

Механические свойства металлов
прочность
твердость
упругость
вязкость
хрупкость
пластичность

31.

Механические свойства металлов
Свойства
Определение
Прочность
Способность металла выдерживать нагрузки без
разрушения.
Твердость
Способность металлов сопротивляться
проникновению других, более твердых тел.
Упругость
Способность металлов восстанавливать
первоначальную форму после прекращения
действий внешних сил
Вязкость
Способность металлов необратимо поглощать
энергию при мгновенном на них воздействии.
Хрупкость
Способность металлов разрушаться под
действием ударных нагрузок. Хрупкость –
свойство обратное вязкости.
Пластичность
Способность металлов изменять свою форму и
размеры под действием внешних сил, не
разрушаясь и оставаться в этом состоянии.

32.

Химические свойства металлов
В химических реакциях металлы способны только отдавать электроны и
проявлять восстановительные свойства. Окислителями при этом могут
выступать простые вещества-неметаллы (кислород, галогены, сера и др.)
и сложные вещества (вода, кислоты, соли металлов, оксиды металлов и
др.). Наиболее активны щелочные металлы.
Технологические свойства
металлов
Технологические свойства металлов и сплавов: ковкость, свариваемость,
прокаливаемость, склонность к обезуглероживанию, обрабатываемость
резанием, жидкотекучесть, закаливаемость. Они характеризуют
способность металлов и сплавов обрабатываться различными методами.

33.

Интересные факты о металлах
САМЫЙ РЕДКИЙ МЕТАЛЛ – ПОЛОНИЙ
Очень небольшое количество в земной коре.
САМЫЙ ЛЕГКИЙ МЕТАЛЛ – ЛИТИЙ
В два раза меньше веса воды,
он может плавать не только на воде,
но и в керосине.

34.

САМЫЙ ТУГОПЛАВКИЙ МЕТАЛЛ - ВОЛЬФРАМ
Температура плавления составляет 3410 ℃,
температура кипения - 5700 ℃.
Вольфрам используется в лампах накаливания.
При включенной лампе,
температура накала нити выше 3000 ℃,
только вольфрам может выдержать
такую высокую температуру.
Китай является крупнейшей в мире страной
по хранению вольфрама, в основном шеелита и вольфрамита.
МЕТАЛЛ С САМОЙ НИЗКОЙ ТЕМПЕРАТУРОЙ ПЛАВЛЕНИЯ - РТУТЬ
Киноварь является основным минеральным
сырьем для рафинирования ртути.
Кристалл может быть использован в
качестве важного материала
для лазерной технологии.