Народна Освіта » Технології ( Трудове навчання ) » Поняття про метали та їх сплави. Чавуни та сталі, їх використання

НАРОДНА ОСВІТА

Поняття про метали та їх сплави. Чавуни та сталі, їх використання

Ви дізнаєтесь

Про види металів і сплавів та їх властивості. Застосування металів і сплавів. Різновиди сталей та чавунів.

Пригадайте

Способи виготовлення чавуну та сталі. Що таке сплав. Який матеріал називають сталлю. Які конструкційні матеріали з неї виготовляють.


 

Погляньте навколо себе: всі предмети навколишнього середовища виготовлені з різноманітних матеріалів, які називають конструкційними. Ви вже ознайомилися з різними конструкційними матеріалами: деревинні матеріали (ДВП, фанеру) ви вивчали в 5 класі, метали (тонколистовий, жерсть, дріт) — у 6 класі, деревину (як пиломатеріал) — у 7 класі. Пластмаси вивчатимете в 9 класі. Але існують й інші конструкційні матеріали. Це скло, каучук, гума, кераміка та багато інших, адже вчені весь час розробляють нові їх види. Кожен конструкційний матеріал має своє застосування, зумовлене його властивостями. Вивчаючи цей підручник, ви детальніше ознайомитесь зі сталлю та чавуном — основними залізовуглецевими сплавами.

Атоми металів завдяки металічним зв’язкам між ними утворюють кристалічні структури, властиві різним металам, тому в розплавленому стані метали можуть змішуватися один з одним і внаслідок кристалізації утворювати сплави. У розплавлених металах можуть розчинятися деякі неметали та складні речовини (мал. 12).

Різні сорти сталі, які теж є сплавами, мають абсолютно однаковий зовнішній вигляд. Проте вони можуть мати різні властивості та призначення. Розглянемо це на прикладі української сучасної броньованої техніки (мал. 13. а, б). Окремі частини

броньованої машини виконують різні функції. Зовнішня броня захищає від куль та осколків. Метали, із яких виготовлено зброю, мають опиратися нагріванню та зношуванню. Деталі ходової частини (рама, ресори, різні важелі) мають витримувати ударні навантаження, не гнутись і головне — не ламатися під дією зовнішніх сил. Також деякі метали мають бути легкими, щоб не обтяжувати конструкцію та водночас забезпечувати надійний броньовий захист.

Отже, метали, що застосовують під час виготовлення техніки, повинні мати різні властивості. Усі метали поділяються на чорні та кольорові, найхарактернішими представниками цих груп відповідно є залізо та мідь.

Залізо (мал. 14, а) та мідь (мал. 14, б) досить поширені в земній корі у вигляді руд. Щоб виділити з руди чистий метал, її обробляють. Цей процес називають виділенням металу.

Чорні метали найчастіше мають темно-сірий колір, велику густину, високу температуру плавлення, відносно високу твердість.

Вивченням металів, їх властивостей, а також розробкою способів одержання металів з руд займається металургія — галузь науки, техніки і промисловості.

Найпоширенішими на сьогодні сплавами чорних металів є сталь і чавун.

Залежно від вмісту вуглецю у сплаві розрізняють такі сорти

Означення

Сталь — це сплав заліза з вуглецем, який містить до 2,14 % вуглецю і домішки (кремній, марганець, сірку, фосфор).

 

сталі:

• низьковуглецеві (до 0,25 %);

• середньовуглецеві (0,25-0,6 %);

• високовуглецеві (більше 0,6 %).

Для підвищення технічних властивостей

сталей до них додають легувальиі елементи: марганець, хром, нікель, молібден, алюміній, мідь.

Означення

Легування заліза з метою отримання сталей зі спеціальними властивостями — це процес додавання в залізо інших металевих та неметалевих домішок для отримання сплавів покращеної якості.

 

Якщо вміст легувальних домішок у сталях становить менше 2,5 % — це низьколе-говані сталі; від 2,5 до 10 % — помірноле-говані,; більше 10 % — високолеговані. Введення легувальних домішок підвищує корозійну стійкість, ковкість, пружність сталі. Леговані сталі у вигляді листів та профілів використовують для створення конструкцій у машинобудуванні та на будівництві. Характеристики того чи іншого сталевого сплаву мають відповідати умовам, у яких використовуватимуть виготовлений зі сталі виріб, та технологіям з’єднування його окремих деталей.

Означення

Чавун — сплав заліза з вуглецем, нижня межа частки вуглецю в якому становить 2,15 %, а верхня — 6,67 %.

 

Чавун — твердий і крихкий матеріал. Його найчастіше застосовують як сировину для переробки у сталь та в машинобудуванні для виготовлення різноманітних деталей. Чавуни поділяють на білі та сірі.

Білий чавун отримав таку назву тому, що заготовки або деталі, виготовлені з нього, на зламі мають сріблястий колір (внаслідок властивостей основної структурної складової). Білий чавун має високу твердість і крихкість. Через ці властивості його мало застосовують у техніці й абсолютно не використовують у будівництві. Білий чавун йде у переробку на сталь і сірий чавун.

Сірий чавун отримав таку назву через сірий колір зламу, на відміну від сріблястого кольору зламу білого чавуну. Злам має сірий колір через вуглецеву складову, що входить до складу сірого чавуну у вигляді графіту. Подивіться, наприклад, на колір осердя звичайного креслярського олівця. Сірі чавуни мають такі різновиди: ковкий, високоміцний, корозійностійкий та жаростійкий. Ков-

кий чавун отримують з білого чавуну за допомогою термообробки. Він так називається через підвищену пластичність і в’язкість (хоча обробці куванням він не піддається). Ковкий чавун має підвищену міцність під час розтягування і високий опір удару. Із ковкого чавуну відливають деталі складної форми: картери заднього моста автотранспортної техніки (мал. 15), гальмівні колодки залізничного транспорту, сантехнічні трійники, кутники тощо.

 

 

Жаростійкі та корозійностійкі чавуни використовують для виготовлення деталей турбокомпресорів, поршневих кілець та блоків і головок циліндрів двигунів внутрішнього згоряння (мал. 16).

ПОГЛИБ СВОЇ ЗНАННЯ

Сплави мають загальні властивості металів: металічний блиск, високі електропровідність і теплопровідність. Проте властивості сплавів відрізняються від властивостей їхніх компонентів. Твердість сплавів більша за твердість металів, які входять до їхнього складу. Густина сплаву дорівнює середній густині металів, що входять до його складу.

Температура плавлення сплаву, як правило,

менша за температуру плавлення найбільш легкоплавкого компонента. Наприклад сплав, що складається із 36 % свинцю (Гті = 327 °С) та 64 % олова (ґгіі= 232 °С) плавиться при температурі 181 °С. Теплопровідність і електропровідність сплавів менша, ніж у окремих металів. У разі змішування металів часто змінюється їх колір. Наприклад, мідь має рожевий колір, нікель — сріблясто-білий, а сплав міді з нікелем, який використовують для карбування монет, має білий колір. У наш час створюють сплави із заздалегідь заданими потрібними властивостями.

Досить часто під час технологічних дій (зварювання, токарна обробка, обпилювання) із заготовками з чорних металів виникає потреба з’ясувати, чавун це чи сталь.

Щоб відрізнити сталь від чавуну, треба знайти зручну ділянку на деталі і за допомогою напилка зняти невеликий шар матеріалу. Отриману стружку необхідно розтерти на папері. Якщо це чавун, то він залишить властивий йому графітовий наліт, а якщо сталь — нальоту не буде.

Цікаво знати

Кожен метал у чистому вигляді є хімічним елементом. Серед перших 106 хімічних елементів періодичної таблиці 83 — метали.

Більше 90 % виготовлених людством металів становить сталь. Вартість чавунів, сталей та сплавів, отриманих на їх основі, є головним чинником доцільності та можливості їх широкого застосування. Наприклад, якщо прийняти за одиницю вартості певну фіксовану кількість простої вуглецевої сталі, то виготовлення такої ж кількості алюмінію буде дорожче у 6 разів, титану — у 160 разів, срібла — у 290 разів, платини — у 27 000 разів.

Найперший сплав, одержаний людьми, — це бронза. Бронзу — сплав міді й олова — виготовляли вже 6 тис. років тому. Порівняно з міддю й оловом бронза є міцнішим і твердішим матеріалом. Саме тому з бронзи люди робили обладунки, зброю та інструменти. У важкому машинобудуванні бронзу використовують і нині. Металургія міді виникла на території України в V тис. до н. е. разом з трипільськими племенами й пов’язана своїм походженням з Балканами (мал. 17).

 

Чи добре засвоїли?

1. За вмістом якого хімічного елементу можна визначити, який метал перед нами — сталь чи чавун?

2. Який вміст вуглецю є максимально припустимим для сталі?

3. Який вміст вуглецю є максимально припустимим для чавуну?

 

Поясніть

1. Чому залізовуглецеві сплави є найпоширенішим конструкційним матеріалом?

2. Чому деталі складної форми отримують саме з чавуну?

 

Це матеріал з підручника Трудове навчання 8 клас Лебедєв

 

Автор: admin от 1-01-2017, 13:56, посмотрело: 4665