Лекция по теме: «Металлы и сплавы»

Содержание

Слайд 2

Металлами называют непрозрачные кристаллические вещества, обладающие прочностью, пластичностью, тепло- и электропроводностью,

Металлами называют непрозрачные кристаллические вещества, обладающие прочностью, пластичностью, тепло- и

электропроводностью, металлическим блеском. В нормальных условиях они являются твердыми веществами, исключая ртуть, температура плавления которой минус 39о С. Металлы делятся на:

Черные

Цветные

(железо и его сплавы)

Сплавы – материалы, которые образуются из расплавов 2-х или нескольких компонентов. Металлические сплавы могут состоять либо только из металлов, либо из металлов с небольшим содержанием неметаллов.

Слайд 3

Черные металлы и сплавы. Железо. Химический символ – Fe, номер в

Черные металлы и сплавы.

Железо. Химический символ – Fe, номер в периодической

системе – 26, атомная масса – 55,847, плотность 7,874 г/см3 , температура плавления 1539о. Железо занимает 2-е место по содержанию в земной коре. Оно представляет собой серебристо – белый металл, обладающий ферромагнитными свойствами до tо 769о С.

Железо из бассейна р. Курейка, Сибирь, 13х15 см. Минералогический музей МГГРУ.

Слайд 4

Железо применяется в виде чугуна и сталей. Традиционный процесс получения этих

Железо применяется в виде чугуна и сталей. Традиционный процесс получения этих сплавов состоит

из этапов:

Руды
(магнетиты, титаномагнетиты, гематиты и проч.)

Чугун
(варка в доменных печах, кокс топливо и восстановитель)

Сталь
(варка в мартеновских печах, электропечах.)

Гематит,
железная руда
(Г. Алтай)

Износостойкий
белый чугун

Кусок
необработанной
стали

Слайд 5

Получение губчатого железа в шахтных печах. 1,3 бункер, 2 грохот, 4

Получение губчатого
железа в шахтных печах.
1,3 бункер, 2 грохот, 4 конвейер,
5 охлаждённые

окатыши,
6,8 трубопровод,
7 установка конверсии, 9 шахтную печь,
10 короб.

Прямое получение железа представляет собой восстановление из руд или концентратов углеродом или оксидом углерода. При температуре ниже жидкой фазы получают губчатое железо – пористые куски или порошок из железа с растворенным в нем углеродом и примесями пустой породы. Губчатое железо используется для выплавки стали и в порошковой металлургии.

Слайд 6

Чугун содержит от 2,14 до 6,67% углерода (обычно 3-4,5%), а также

Чугун содержит от 2,14 до 6,67% углерода (обычно 3-4,5%), а также марганец

(до 1,5%), кремний (до 4,5%), серу (не более 0,08%) и фосфор (до 1,8%). Сера и фосфор снижают механическую прочность и повышают хрупкость сплавов, поэтому являются вредными примесями.

Чугуны классифицируют:

1. По составу: 1.1 белый (содержит углерод в виде цементита – химического соединения с железом, имеет белый цвет) 1.2. серый (углерод в нем представлен пластинками графита, что определяет цвет чугуна).

Износостойкий
белый чугун

Серый чугун

Слайд 7

2. По назначению: 2.1. передельный 2.2. литейный 2.3. специальный: 2.3.1. доменные

2. По назначению: 2.1. передельный 2.2. литейный 2.3. специальный: 2.3.1. доменные ферросплавы. 2.3.2. высокопрочный

чугун 2.3.3. легированный 2.3.3.1. жаростойкий, 2.3.3.2. износостойкий, 2.3.3.3. антифрикционный 2.3.3.4. ковкий.

2.1 Передельный чугун

2.2 Литейный чушковый чугун

Слайд 8

2.3. Специальный чугун: Высокопрочный чугун (Клапан с наклонным седлом) Жаростойкий чугун

2.3. Специальный чугун:

Высокопрочный чугун
(Клапан с наклонным
седлом)

Жаростойкий чугун
(мангал)

Износостойкий чугун
(роторный
измельчитель)

Антифрикционный
чугунный поршень

Ковкий чугун
(клапаны, вентили)

Слайд 9

Сталь содержит до 2,14% углерода, а также другие компоненты. Классифицируют сталь

Сталь содержит до 2,14% углерода, а также другие компоненты.

Классифицируют сталь

по признакам :

1. По способу получения: 1.1. Мартеновская, 1.2. Конверторная, 1.3. Бессемеровская, 1.4. Электросталь

2. По степени раскисления: 2.1. Кипящая, 2.2. Полуспокойная, 2.3. Спокойная.

3. По химическому составу : 3.1. углеродистая, 3.2. легированная,

4. По качеству: 4.1. обыкновенного качества, 4.2. качественная, 4.3. высококач., 4.4 особовысококач.

5. По назначению : 5.1. конструкционная, 5.2. инструментальная, 5.3 специальная.

Слайд 10

5. По назначению : 5.1. конструкционная, 5.2. инструментальная, 5.3 специальная. Конструкционная

5. По назначению : 5.1. конструкционная, 5.2. инструментальная, 5.3 специальная.

Конструкционная сталь

Инструментальная сталь

Специальная сталь
(Краны шаровые
для

промышленных систем)
Слайд 11

Маркировка стали. Углеродистые конструкционные стали маркируют Ст, цифрами, обозначающими содержание углерода

Маркировка стали.

Углеродистые конструкционные стали маркируют Ст, цифрами, обозначающими содержание

углерода в долях процента. Углеродистые инструментальные стали обозначают буквой У. Легированные стали содержат названия легирующих добавок и их содержание после цифр, указывающих содержание углерода.
Слайд 12

ТН ВЭД В ТН ВЭД черные металлы включены в раздел ХУ

ТН ВЭД

В ТН ВЭД черные металлы включены в раздел

ХУ – Недрагоценные металлы и изделия из них, группы 72 – черные металлы, 73- изделия из черных металлов.
Слайд 13

Группа 72 имеет подгруппы: 1 – первичная продукция в форме гранул

Группа 72 имеет подгруппы: 1 – первичная продукция в форме гранул

или порошка, 11 – железо и нелегированная сталь. 111 – коррозионностойкая сталь, 1У – легированная сталь прочая.

Первичная продукция

Железо

Коррозионностойкая
сталь

Легированная сталь

Слайд 14

Цветные металлы Принята следующая классификация цветных металлов: Легкие Тяжелые Тугоплавкие Благородные

Цветные металлы

Принята следующая классификация цветных металлов: Легкие Тяжелые Тугоплавкие Благородные Рассеянные Редкоземельные Радиоактивные

В ТН ВЭД Группа 28

–ртуть, драгоценные металлы, радиоактивные. Группа 71 –металлы плакированные драгоценными металлами. Группа 74 – медь и изделия из нее. Группа 75 – никель и изделия из него. Группа 76 – алюминий Группа 78 – свинец и изделия из него. Группа 79 – цинк и изделия из него.
Слайд 15

Легкие металлы

Легкие металлы

Слайд 16

Алюминий Алюминий занимает 1-е место среди металлов по содержанию в земной

Алюминий

Алюминий занимает 1-е место среди металлов по содержанию в

земной коре и 2-е по использованию. Он обладает ковкостью, устойчив к коррозии, имеет высокие электро- и теплопроводность. Алюминий – металл мягкий, легко полируется и царапается.
Слайд 17

Сплавы алюминия подразделяют на деформируемые (дюрали) с медью, марганцем, цинком и

Сплавы алюминия подразделяют на деформируемые (дюрали) с медью, марганцем, цинком и

др, литейные, которые включают (силумины, вторичные сплавы)
Слайд 18

Магний Магний занимает 3-е место по содержанию в земной коре. Применяется

Магний

Магний занимает 3-е место по содержанию в земной коре. Применяется

в производстве легких сплавов, изготовлении осветительных и зажигательных ракет и снарядов. Соединения магния – магнезиальные вяжущие материалы широко применяются в строительстве.

Hublot BB Mag Bang
(корпус сделан из магния)

Слайд 19

Литий Литий используется в ядерной энергетике для регулирующих стержней атомных реакторов,

Литий

Литий используется в ядерной энергетике для регулирующих стержней атомных реакторов,

в черной металлургии для раскисления, получения легированных и модифицированных сплавов, в цветной металлургии – для улучшения механических свойств сплавов. Литий входит в состав специальных стекол, термостойкой керамики.

Литий-полимерные
аккумуляторы

Слайд 20

Бериллий Бериллий в сплавах с алюминием, магнием и медью применяется в

Бериллий

Бериллий в сплавах с алюминием, магнием и медью применяется в

самолетостроении и электротехнике, а также в ядерной технике, поскольку замедляет и отражает протоны, излучает нейтроны при бомбардировании альфа – частицами. Бериллиевые стекла проницаемы для рентгеновских лучей, они используются для окон рентгеновских трубок.

Окно рентгенозащитное

Слайд 21

Натрий и Калий Натрий с калием используются как жидкие теплоносители в

Натрий и Калий

Натрий с калием используются как жидкие теплоносители в

ядерных установках, он является восстановителем некоторых редких металлов – титана, циркония, тантала, применяется для упрочения сплавов, как катализатор органического синтеза. Калий используется преимущественно для производства удобрений (90% солей), регенерации кислорода в подводных лодках, с натрием – в ядерных установках.
Слайд 22

Титан Титан по внешнему виду похож на сталь, прочен, пластичен, имеет

Титан

Титан по внешнему виду похож на сталь, прочен, пластичен, имеет

исключительную химическую стойкость. Легкие и прочные титановые сплавы широко используются в технике, химической промышленности ( трубопроводы, насосы, реакторы), вакуумной технике (поглощает газы). Оксиды титана применяют для изготовления высококачественных титановых белил.
Слайд 23

Рубидий Рубидий – серо-белый вязкий металл, один из самых активных химических

Рубидий

Рубидий – серо-белый вязкий металл, один из самых активных химических

элементов. Используется для изготовления фотоэлементов, ламп дневного света, а также в вакуумной технике как газопоглотитель.
Слайд 24

Стронций и Барий Стронций применяется для раскисления меди, получения бронзы, как

Стронций и Барий

Стронций применяется для раскисления меди, получения бронзы, как

поглотитель газов в электровакуумной технике, его соли образуют светящиеся глазури и эмали. Изотопы стронция (89, 90) сильно токсичны, они образуются при ядерных испытаниях. Барий мягкий металл, в сплавах со свинцом применяется как типографские и антифрикционные сплавы, используется для поглотителей вакуумных установок, для защиты от радиоактивных и рентгеновских излучений.

Проба на окрашивание пламени. Три металла (слева направо) — натрий, стронций и барий.

Слайд 25

Тяжелые металлы

Тяжелые металлы

Слайд 26

Кобальт Кобальт серебристо-белый с красноватым оттенком металл, обладает ферромагнитными свойствами. Применяется

Кобальт

Кобальт серебристо-белый с красноватым оттенком металл, обладает ферромагнитными свойствами. Применяется

для изготовления быстрорежущих, жаропрочных и магнитных сплавов, синего стекла и красок. Изотоп кобальт-60 используется как источник гамма-излучения в технике и медицине.

Фрактальные
кристаллиты кобальта

Слайд 27

Никель Никель – металл серебристо-белого цвета с синеватым оттенком, на воздухе

Никель

Никель – металл серебристо-белого цвета с синеватым оттенком, на воздухе

не изменяется. Сплавы никеля с железом, хромом, медь. Обладают механической прочностью, антикоррозионными, магнитными, жаропрочными свойствами.

Никель и сатин

Слайд 28

Медь Медь- металл розово-красного цвета, обладающий пластичностью, прочностью, высокими тепло- и

Медь

Медь- металл розово-красного цвета, обладающий пластичностью, прочностью, высокими тепло- и

электропроводностью. Применяется в электротехнике для изготовления проводов, шнуров, токоведущих деталей, контактов, для химической аппаратуры - теплообменники и холодильники.

Шины медные для
электротехнических целей

Слайд 29

Олово Олово –при температуре выше 13,2о серебристо-белый, мягкий и пластичный металл,

Олово

Олово –при температуре выше 13,2о серебристо-белый, мягкий и пластичный металл,

медленно тускнеет на воздухе (белое олово). При температуре ниже названной превращается в серое олово, плотность которого в два раза ниже, что вызывает разрушение изделий (оловянная чума).

Блюдо. Италия.
17 в. Собрание Румана.
Вена.

Слайд 30

Ртуть Ртуть – серебристый жидкий металл при нормальных условиях (выше 38,97о).

Ртуть

Ртуть – серебристый жидкий металл при нормальных условиях (выше 38,97о).

Применяется в электротехнике, светотехнике, приборостроении для ртутных выпрямителей, кварцевых ламп.
Слайд 31

Свинец Свинец мягкий ковкий синевато-серый металл. Используемый для пластин аккумуляторов (

Свинец

Свинец мягкий ковкий синевато-серый металл. Используемый для пластин аккумуляторов (

основная масса металла), в сернокислом производстве – для коррозионностойкой химической аппаратуры, для оболочек электрических кабелей, защиты от радиоактивных излучений, в производстве антидетонаторов бензина, красок (красных – сурик, желтых – глет, белил).

Свинцовый сурик

Слайд 32

Тугоплавкие металлы

Тугоплавкие металлы

Слайд 33

Хром Хром – серо-стального цвета твердый металл, не окисляется на воздухе.

Хром

Хром – серо-стального цвета твердый металл, не окисляется на

воздухе. Используется для изготовления жаропрочных, нержавеющих, кислотоупорных сталей, используемых для химической аппаратуры, подводных лодок. Соединения хрома применяются как красители, окислители и дубители кож.
Слайд 34

Цирконий Цирконий – серебристо-белый твердый тугоплавкий металл, стойкий к коррозии. Цирконий

Цирконий

Цирконий – серебристо-белый твердый тугоплавкий металл, стойкий к коррозии. Цирконий

прозрачен для нейтронов, пропускает их и применяется как конструкционный материал в ядерной энергетике. Применение циркония в сталях повышает их механические свойства. В вакуумной технике он является газопоглотителем.

Циркониевые лямбда-зонды

Слайд 35

Вольфрам Вольфрам тяжелый светло-серый металл, используемый для получения твердых износоустойчивых и

Вольфрам

Вольфрам тяжелый светло-серый металл, используемый для получения твердых износоустойчивых и

жаропрочных сталей, нитей накаливания электроламп и для гальванических покрытий.

Нить накаливания

Слайд 36

Благородные металлы

Благородные металлы

Слайд 37

Золото Золото – желтого цвета тяжелый, мягкий и очень пластичный металл

Золото

Золото – желтого цвета тяжелый, мягкий и очень пластичный металл

(из 1 г металла вытягивается проволока длиной до 3 км). Применяется золото в ювелирном деле в виде сплавов разной пробы – 375, 500, 583, 585, 750, 958. Проба характеризует содержание чистого металла в 1000 весовых частей сплава.
Слайд 38

Серебро Серебро – сверкающий белый металл, имебщий наивысшие электро- и теплопроводность,

Серебро

Серебро – сверкающий белый металл, имебщий наивысшие электро- и теплопроводность,

лучшие отражающие свойства. высокую химическую устойчивость. Серебро обладает биологическими свойствами – убивает микроорганизмы. Поэтому применяется в чистом виде для обеззараживания воды и в виде соли – азотнокислого серебра (ляпис).
Слайд 39

Платина Платина – серовато-белый блестящий металл, обладающий высокой химической стойкостью. Применяется

Платина

Платина – серовато-белый блестящий металл, обладающий высокой химической стойкостью. Применяется

для ювелирных изделий (950 проба), в производстве химической аппаратуры в сплавах с родием и иридием, для изготовления термопар и термометров сопротивления (с палладием и родием), в электроконтактах, нагревателях, а также как катализатор в производстве серной и азотной кислот.
Слайд 40

Иридий Иридий серебристо-белый жаростойкий и коррозионностойкий металл, применяемый для изготовления химической

Иридий

Иридий серебристо-белый жаростойкий и коррозионностойкий металл, применяемый для изготовления химической

аппаратуры, эталонов метра и килограмма (90% платины и 10% иридия). Природный осмистый иридий используется в приборах, где требуется большая твердость и износостойкость.
Слайд 41

Рассеянные металлы

Рассеянные металлы

Слайд 42

Таллий Таллий – мягкий синевато-серый металл, все соединения которого ядовиты. С

Таллий

Таллий – мягкий синевато-серый металл, все соединения которого ядовиты.

С оловом и свинцом образует кислотоупорные и подшипниковые сплавы, применяется для оптических, сульфит таллия – для борьбы с грызунами в сельском хозяйстве.
Слайд 43

Селен Селен имеет несколько модификаций. Наиболее устойчив серый селен, применяемый в

Селен

Селен имеет несколько модификаций. Наиболее устойчив серый селен,

применяемый в производстве полупроводников. Диоксид селена используется для получения рубинового стекла.

Рубиновое стекло
получается путем
введения в его состав селена

Слайд 44

Редкоземельные металлы Лантаниды (14) – церий, празеодим, неодим, прометий, самарий, европий,

Редкоземельные металлы

Лантаниды (14) – церий, празеодим, неодим, прометий, самарий, европий,

гадолиний, тербий, диспрозий, эрбий, тулий, иттербий и лютеций представляют собой серебристо-белые металлы, применяемые в ядерной энергетике, производстве люминофоров, лазеров, специальных сплавов, магнитов, стекол.
Слайд 45

Скандий Скандий имеет желтый отлив, применяется для элементов быстродействующей памяти ЭВМ.

Скандий

Скандий имеет желтый отлив, применяется для элементов быстродействующей памяти ЭВМ.


Слайд 46

Лантан Лантан применяется для производства сплавов, как восстановитель в производстве редкоземельных

Лантан

Лантан применяется для производства сплавов, как восстановитель в производстве редкоземельных металлов,

а также для изготовления оптического стекла.
Слайд 47

Лантан Лантан применяется для производства сплавов, как восстановитель в производстве редкоземельных

Лантан

Лантан применяется для производства сплавов, как восстановитель в производстве редкоземельных металлов,

а также для изготовления оптического стекла.
Слайд 48

Радиоактивные металлы Технеций, прометий, полоний, уран, торий и трансурановые (нептуний, плутоний

Радиоактивные металлы

Технеций, прометий, полоний, уран, торий и трансурановые (нептуний, плутоний

и др.) металлы, все изотопы которых радиоактивны.

Уран

Торий

Плутоний