Сплавы

МОСКОВСКИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ

ШКОЛА — ЛАБОРАТОРИЯ № 799

Доклад по химии

Тема: “Сплавы”

Ученика Кудашева Алексея

Москва. 1998 г.

Окружающие нас металлические предметы редко состоят из чистых металлов. Только алюминиевые кастрюли или медная проволка имеют чистоту около 99,9%. В большин¬стве же других случаев люди имеют дело со сплавами. Так, различные виды железа и стали содержат наряду с металлическими добавками незначительные количества углерода, которые оказывают решающее влияние на механическое и тер¬мическое поведение сплавов. Все сплавы имеют специльную маркировку, т.к. сплавы с одним названием (например, латунь) могут иметь разные массовые доли других металлов.

Для изготовления сплавов применяют различные металлы. Самое большое значение среди всех сплавов имеют стали раз¬личных составов. Простые конструкционные стали состоят из железа относительно высокой чистоты с небольшими (0,07—0,5%) добавками углерода. Так, чугун, получаемый в доменной печи, содержит около 10% других металов, из них примерно 3% составляет углерод, а остальные — кремний, марганец, сера и фосфор. А легированные стали получают, добавляя к железу кремний, медь, марганец, никель, хром, вольфрам, ванадий и молибден.

Никель наряду с хромом является важнейшим компонентом многих сплавов. Он придает сталям высокую химическую стойкость и механическую прочность. Так, известная нержа¬веющая сталь содержит в среднем 18% хрома и 8% никеля. Для производства химической аппаратуры, сопел самолетов, космических ракет и спутников требуются сплавы, которые устойчивы при тем¬пературах 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. Большую группу составляют медно-никелевые сплавы.

Сплав меди, известный с древ¬нейших времен, - бронза содержит 4-30% олова (обычно 8-10%). До наших дней сохрани¬лись изделия из бронзы мастеров Древнего Египта, Греции, Китая. Из бронзы отливали в средние века орудия и многие другие изделия. Знаменитые Царь-пушка и Царь-колокол в Московском Кремле также отлиты из сплава меди с оловом. В настоящее время в бронзах олово часто заменяют другими ме¬таллами, что приводит к изменению их свойств. Алюминиевые бронзы, которые содержат 5-10% алюми¬ния, обладают повышенной проч¬ностью. Из такой бронзы чеканят медные монеты. Очень прочные, твердые и упругие бериллиевые бронзы содержат примерно 2% бе¬риллия. Пружины, изготовленные из бериллиевой бронзы, практически вечны. Широкое применение в народном хозяйстве нашли бронзы, изготовленные на основе других металлов: свинца, марганца, сурь¬мы, железа и кремния.

Сплав мельхиор содержит от 18 до 33% никеля (остальное медь). Он имеет красивый внешний вид. Из мельхио¬ра изготавливают посуду и укра¬шения, чеканят монеты («серебро»). Похожий на мельхиор сплав -нейзильбер -содержит, кроме 15% ни¬келя, до 20% цинка. Этот сплав используют для изготовления худо¬жественных изделий, медицинского инструмента. Медно-никелевые спла¬вы константан (40% никеля) и ман¬ганин (сплав меди, никеля и мар¬ганца) обладают очень высоким электрическим сопротивлением. Их используют в производстве элект¬роизмерительных приборов. Харак¬терная особенность всех медно-ни¬келевых сплавов - их высокая стой¬кость к процессам коррозии - они почти не подвергаются разрушению даже в морской воде. Сплавы меди с цинком с содер¬жанием цинка до 50% носят наз¬вание латунь. Латунь "60" содержит, например, 60 весовых частей меди и 40 весовых частей цинка. Для литья цинка под давлением применяют сплав, содер¬жащий около 94% цинка, 4% алюминия и 2% меди. Это дешевые сплавы, обладают хорошими механическими свойствами, легко обрабатываются. Латуни благодаря своим качествам нашли широкое применение в ма¬шиностроении, химической промыш¬ленности, в производстве бытовых товаров. Для придания латуням особых свойств в них часто добав¬ляют алюминий, никель, кремний, марганец и другие металлы. Из латуней изготавливают тру¬бы для радиаторов автомашин, тру¬бопроводы, патронные гильзы, па¬мятные медали, а также части технологических аппаратов для полу¬чения различных веществ.

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. Температура плавления 60 °С. Ложка из такого сплава расплавится, если ею помешать горячий кофе. Раньше это демонстрировали в качестве шутли¬вого опыта. Однако перемешанный таким образом напиток ядовит из-за солей свинца и висмута!

Использованная литература:

1. Книга для чтения по неогранической химии. - А. Крицман

2. Химия для любознательных - Эю Гроссе.