Физико-химические свойства. Области применения

КЛАССИФИКАЦИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКА КОНСТРУКЦИОННЫХ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ НА ИХ ОСНОВЕ

Физико-химические свойства. Области применения

Все конструкционные металлы, за исключением железа и сплавов на его основе (сталь, чугун), относятся к цветным или «нежелезным», металлам

Цветные металлы характеризуются широкой гаммой физико-химических и механических свойств. Наряду с легкоплавкими (свинец) и легкими (магний) среди лих немало тугоплавких и тяжелых (вольфрам Молибден) Одни из них обладают высокой электрической проводимостью и теплопроводностью (серебро, медь, алюминий), другие характеризуются низкими электрической проводимостью и теплопроводносгью (титан нихром и др.).

Механические свойства технически чистых цветных металлов (ориентировочные), выпускаемых промышленностью, приведены в табл. 1. 3. Значительные колебания прочности и пластичности большой группы металлов объясняются различной концентрацией в них примесей, в первую очередь газов (кислорода, азота, водорода)

В зависимости от плотности, температуры плавления и способности вступать в химические реакции с другими элементами, прежде всего газами атмосферы, конструкционные цветные металлы можно разделить на следующие группы

1. Легкие металлы — магний, бериллий, алюминий Их плотность минимальна и не превышает 2, 7 г/см3 (см. табл. 1. 1). Наиболее легкий металл этой группы — магний.

2. Тяжелые металлы — цинк, никель, медь, серебро, палладий, золото, платина. Их плотность не менее 7 г/см³. Платина — металл с максимальной плотностью.

3. Химически активные и тугоплавкие металлы — ванадий, вольфрам, гафний, молибден, ниобий, тантал, титан, хром, цирконий. Принято считать, что все эти металлы объединяет чрезвычайно большая склонность к взаимодействию и образованию химических соединений с другими элементами, в первую очередь с газами атмосферы. Однако если по стандартной энергии Гиббса ____ соответствующих реакций (табл. 1. 4) сравнить активность образования оксидов этой группы металлов, то (по сравнению с железом) молибден, вольфрам бериллий и магний менее активно реагируют с кислородом. Низшие оксиды ниобия, ванадия и титана в свою очередь менее прочны, чем Fe₂O₃ и Fe₃O₄. В то же время активность большинства цветных металлов к азоту значительно превышает активность железа. Таким образом, термин «химически активные металлы» можно принять весьма условно.

До настоящего времени нет также единого мнения о том, какие металлы считать тугоплавкими. Обычно к ним условно относят хром и те металлы, у которых температура плавления выше, чем у хрома (1875 °С). Из этого следует, что титан и цирконий к тугоплавким металлам не относятся. По степени возрастания температуры плавления тугоплавкие металлы могут быть расположены в следующий ряд: хром, ванадий, гафний, ниобий, молибден, тантал, вольфрам.

Цветные металлы подвергают практически всем видам обработки давлением, литью и механической обработке Детали и узлы из них сваривают и паяют. Из цветных металлов изготавливаются различные полуфабрикаты (проволока, прутки, листы, полосы, профили, лента, фольги и др.). Легирование позволяет в широких пределах изменять свойства цветных металлов. Значительное влияние на свойства некоторых цветных металлов и особенно их сплавов оказывает термическая обработка.

Ниже приведена характеристика конструкционных цветных металлов и указана область их применения