1.2. Легированные стали, кроме углерода, содержат один или несколько легирующих, специально добавляемых элементов.
К легирующим элементам относят марганец, кремний, хром, никель, вольфрам, кобальт, молибден, ванадий, титан и др. Эти элементы, в зависимости от их количества, сочетания между собой, изменяют структуру и свойства сталей.
Данные стали превосходят углеродистые по твердости, износостойкости, жаропрочности, устойчивости к коррозии. Однако подобные стали дороже углеродистых, для выплавки их требуется большое количество цветных металлов.
По назначению легированные стали классифицируют на конструкционные, инструментальные и стали с особыми свойствами.
Конструкционные легированные стали характеризуются высокой прочностью к механическим нагрузкам и хорошей пластичностью, вязкостью, красивым внешним видом.
Инструментальные легированные стали используют для изготовления режущих, сверлильных, измерительных и других инструментов, поскольку эти инструменты должны иметь повышенную износостойкость, особенно при высоких скоростях обработки и температуре.
Для изготовления хозяйственных товаров чаще всего используют хромистые стали (13% и более хрома) и хромоникелевые нержавеющие стали, отличающиеся высокой коррозийной стойкостью.С уменьшением содержания углерода устойчивость стали к коррозии возрастает. Высокие коррозионностойкие и механические свойства хромистые и хромоникелевые стали приобретают также в процессе термической и механической обработки.
2. Чугун - сплав железа с углеродом (содержание больше 2,14%) и другими элементами. Вырабатывают чугун выплавкой из железных руд в доменных печах.
По назначению чугуны классифицируют на передельные, литейные, высокопрочные, ковкие.
2.1. Передельный (белый, за счет цементита) чугун используют для выплавки сталей.
2.2. Литейные (серые) чугуны содержат углерод 2,2-3,7% в химически не связанном состоянии в виде графита. Графит придает чугуну серый цвет на изломе. Металлохозяйственные изделия (посуда, корпуса мясорубок, замков, колунов и др.) из серого чугуна вырабатывают литьем в формы.
2.3. Высокопрочные (модифицированные) чугуны производят с помощью добавки в расплавленные чугуны магния, церия и др. В результате обеспечивается высокая прочность и пластичность чугуна за счет выделения графита в шаровидной форме.
2.4. Ковкие чугуны производят выдержкой при 950-970°С в течение 10-15 ч с последующим медленным охлаждением отливок из белого чугуна, которые содержат меньше углерода, кремния, марганца, серы. По сравнению с серыми чугунами ковкие чугуны прочнее на разрыв, устойчивее к ударам, повторно-переменным нагрузкам, их применяют для изделий, испытывающих подобные нагрузки (гаечные ключи, гайки, крюки, детали водопроводных труб и др.).
ΙΙ группа: Цветные металлы
1. Алюминий - металл серебристо-белого цвета, очень легкий (плотность 2200 кг/м3), пластичный, малопрочный, мягкий. Вследствие высокой пластичности в отожженном состоянии алюминий может легко обрабатываться давлением. На поверхности алюминия образуется тонкая, прочная окисная пленка, что обеспечивает ему стойкость к атмосферным воздействиям и коррозии, действию органических кислот, щелочей, аммиаку и т.д. Чистый алюминий из-за недостаточной прочности и термостойкости как конструкционный материал применяют мало (для производства электрических конденсаторов, выпрямителей, полупроводниковых приборов, зеркал и т.п.). Более распространено использование прочных и термостойких сплавов на основе алюминия.Сплавами алюминия являются дюралюмины (медь (3,8— 4,8%), силумины (кремний).Изготавливают корпуса мясорубок, соковыжималок, деталей ножей, столовых и оконных приборов, инструментов, а также отдельных узлов бытовых машин, посуды, баков стиральных машин.
2. Медь и ее сплавы
Медь представляет собой металл красного цвета с температурой плавления 1083°С, обладает высокой электропроводностью, мягкостью, пластичностью. Во влажной среде легко окисляется и на ее поверхности появляется зеленоватый налет. Используется как проводниковый материал. В бытовых изделиях применяют сплавы меди - латунь, бронзу, мельхиор, нейзильбер и др.
2.1.Латунь - сплав меди только с цинком (простые, двухкомпонентные, латуни) или с цинком и другими элементами, но с преобладанием цинка. При содержании цинка до 39% увеличивается прочность и пластичность сплава, при 40-45 % цинка прочность к растяжению увеличивается, а пластичность снижается.
Количество цинка в латуни определяет ее цвет (18-20 % цинка - желто-красный; 20-30% цинка - буро-желтый; при 30% и более - светло-желтый).
Вырабатывают посуду, самовары, духовые музыкальные инструменты, охотничьи гильзы, галантерейные изделия, бижутерию. Литейные латуни используют для подшипников, втулок, шестерен.
2.2.Бронза - сплав меди с оловом и другими цветными металлами (алюминием, кремнием, железом, марганцем, бериллием и др.). Бронзы классифицируют на оловянные и безоловянные.
Оловянные бронзы, у которых основным легирующим элементом является олово, применяются для отливки художественных изделий: корпусов настольных часов, подсвечников, бюстов, мелкой пластики.
По способу производства изделий бронзы подразделяют на деформируемые и литейные, которые могут быть с термообработкой и без нее.
2.3.Мельхиор представляет собой сплав меди с никелем, имеющий серебристый цвет, прекрасные технологические и механические свойства, коррозионную стойкость, хорошо обрабатывается штамповкой. Этот сплав широко применяют для изготовления высококачественной посуды, столовых приборов и других изделий, т.к. он несколько похож на серебро.
2.4.Нейзильбер сплав меди, никеля и цинка, белого цвета, применяют для изготовления посуды и ювелирных изделий.Изделия из медно-никелевых сплавов облагораживают серебрением, золочением, чернением, чеканкой и другими способами.
3. Хром - серебристо-белый метал. Имеет высокую температуру плавления (1830°С), устойчив к действию атмосферы, воды, щелочей, органических и минеральных кислот. Обладает высокой твердостью и хрупкостью, стойкостью к коррозии. Хром используют для защитно-декоративных покрытий и легирования сталей, получения медно-никелевых сплавов. Хромовые покрытия обладают особенной износостойкостью и долговечностью.
4. Никель - серебристо-белый с голубоватым оттенком металл, характеризуется пластичностью, тугоплавкостью (температура плавления 1453 °С), достаточной механической прочностью. Обладает устойчивостью к атмосферным воздействиям, к воде, органическим и минеральным (кроме азотной) кислотам, не оказывает отрицательного влияния на вкус, цвет, запах, питательную ценность пищи. Никель широко используют для получения защитно-декоративных покрытий стали, латуни и других металлов, а также для легирования сталей, получения нихромов, мельхиора, нейзильбера и др.
5. Цинк - светло-серый легкоплавкий (419 °С) металл, устойчив к атмосферным воздействиям благодаря образованию защитной оксидной пленки. Цинк применяется для получения защитных покрытий на стальных изделиях. Цинковые покрытия не выдерживают воздействия горячей воды, пищевых и минеральных кислот и щелочей. Соединения цинка токсичны, поэтому на изделия пищевого назначения цинковые покрытия не наносят. Используют в чистом виде для оцинкованной стали.
6. Олово - серебристо-белый металл, обладает низкой температурой плавления (232°С), высокой пластичностью и мягкостью. По коррозионной стойкости олово приближается к благородным металлам. Олово устойчиво к действию холодной и горячей воды, органических кислот, разбавленных минеральных кислот, щелочей, не образует токсичных соединений с пищевыми продуктами. Олово широко применяют для получения белой жести (малоуглеродистую листовую сталь покрывают слоем олова), предназначенной для металлических консервных банок, крышек, металлической посуды, кухонных принадлежностей.
7. Титан - серебристо-белый, легкий, прочный, тугоплавкий (1665°С), коррозионностойкий металл. По прочностным свойствам титан соответствует конструкционным сталям, а по коррозионной стойкости превосходит высоколегированные нержавеющие стали. Используют для изготовления столовых приборов, металлической галантереи, лыжных палок и других.
ΙΙΙ группа: Благородные металлы(серебро,золото,платина) характеризуются красивым внешним видом, коррозионной стойкостью в обычной атмосфере и в большинстве кислот и щелочей, высокой температурой плавления, способностью прокатываться в тончайшие пленки и нити. К драгоценным металлам относятся серебро, золото, платина и металлы платиновой группы - палладий, рутений, родий, иридий, осмий.
1. Серебро характеризуется высокими электро- и теплопроводностью, пластичностью, отражающей способностью. Серебро обладает устойчивостью к действию воды, соляной и органических кислот, но растворяется в азотной кислоте. Под действием серы и серосодержащих веществ серебро чернеет, так как на его поверхности образуется пленка сульфида серебра. Это свойство используется для декоративной отделки серебряных изделий - чернения. Серебро используют для защитно-декоративных покрытий, изготовления ювелирных изделий, припоев, светочувствительных материалов, контактов электроприборов, покрытия колб термосов и других целей.
2. Золото - металл ярко-желтого цвета, с сильным блеском, тяжелый, но при этом мягкий и пластичный. Золото характеризуется высокой химической стойкостью к действию атмосферы, воды при высоких и низких температурах, к кислотам, щелочам, однако, растворяется в царской водке, (смесь соляной и азотной кислот), бромной и хлорной воде. Ювелирные изделия изготавливают не из чистого золота, вследствие его мягкости, а из сплавов золота с медью, серебром, палладием (белое золото). В зависимости от соотношения этих элементов изменяются цвет, оттенки и твердость сплава.
3. Платина - белый металл с сероватым оттенком, имеет высокие плотность и температуру плавления. Обладает высокой твердостью, но меньшей пластичностью. Для повышения прочности ее сплавляют с металлами платиновой группы: родием, иридием, палладием, а также с золотом, серебром и медью.