Что такое сплавы?

Металлы и сплавы – это моя стихия. У меня машиностроительное образование и я долгое время работала на заводе. Так что про сплавы и их обработку знаю не понаслышке. Сплавы бывают металлические и неметаллические. Металлические мне ближе, расскажу про них.

Сплавы – что это такое

На учебе нам внушали, что мы должны знать как таблицу умножения, что такое сплав. Сплавом называют материал, состоящий из двух и более компонентов. Получают сплавы разными методами:

• плавкой (в разных плавильных печах):
• спеканием;
• электролизом.

  

Популярные металлические сплавы

Самые известные и наиболее часто применяемые это сплавы железа с углеродом: чугун и сталь. В стали углерода меньше, чем в чугуне, всего до 2,14%. Кроме углерода в эти сплавы добавляют и другие металлические или неметаллические элементы. Каждый из этих сплавов имеет свой химический состав, свою классификацию и свою маркировку.

Для улучшения качества чугуна и стали в сплавы добавляют другие металлы (легирующие элементы):

• хром;
• никель;
• ванадий;
• молибден;
• вольфрам и др.

Самые известные цветные сплавы - это бронза и латунь. Основной компонент в них – медь. Если медь сплавляют с оловом, получается бронза (хотя есть и безоловянистые бронзы), когда с цинком (и другими металлами) – латунь.

Есть еще известные сплавы металлов – это твердые сплавы. Основной компонент в них – вольфрам. Металл этот тугоплавок, поэтому сплавы из него получают методом спекания (порошковой металлургии) под большим давлением и большой температурой. К вольфраму добавляют кобальт, титан, тантал. Первый такой сплав был получен советскими «композиторами» (так назвали ученых, создавших этот сплав) еще в 20-х годах 20-го века. В 50-х годах сплав окрестили «Победитом», имея в виду, что он станет лучше зарубежных разработок. Некоторые по старинке так и продолжают называть этот сплав. Хотя это неправильно. Сплавы эти очень прочные, но тяжело обрабатываются механически. Поэтому из них делают только пластины разной формы, которые крепят на различный инструмент. Кому-то ведь приходилось делать отверстия в бетонной стене сверлом с твердосплавным наконечником? Только не перепутайте: для обработки разных материалов нужны и разные твердые сплавы.

Сейчас стали изготавливать и безвольфрамовые сплавы (дефицитом стал вольфрам), но у них прочность меньше. У каждой страны своя маркировка этих сплавов, и каждый держит в секрете свой состав твердого сплава.

Наука о сплавах очень увлекательна. Меня она заинтересовала еще в детстве, когда я пытался делать некоторые вещи и инструменты своими руками. Помню, как мой папа долго объяснял мне, как работать со станками и какие материалы чаще всего используются в разных вещах. Я попытаюсь посвятить вас в интереснейшую науку о металлургии (которая также задействована в хобби DIY).

Что такое сплав и как его получить

Сплав имеет основу и добавки других элементов. Существует несколько способов получить сплав.

Первый — плавка материалов. Чтобы получить металл с нужными свойствами, компоненты загружают в плавильную печь и раскаляют, пока металлы не станут одним целым.

Второй способ — порошковый. Все компоненты измельчают в порошок, смешивают и сильно прессуют. Затем шайбу подвергают термической обработке, но температура не превышает точки плавления. Самое интересное, что не все компоненты — металлы. Благодаря этому можно получить металлокерамику.

Сплавы в быту

Большинство металлических изделий, которые мы используем в быту — сплавы. Самые популярные из них:

• сталь;
• алюминий;
• чугун;
• медь.

Один из самых часто используемых сплавов — сталь. Как ее производят? Для получения стали необходимо сплавить железо и углерод. Сталь постоянно применяется для производства ножей, труб, ведер и т.д.

Классификация сплавов

Как и каждый материал, сплавы для удобства имеют классификацию. По каким критериям они делятся.

• Количество компонентов — двойные, тройные.
• Структура — гомогенные и гетерогенные.
• Черные (основной компонент — железо) и цветные (любой другой метал).
• Свойства — твердые, мягкие, тугоплавкие, жаропрочные и т.д.
• Способы обработки — только литье или деформация (штамповка, прокатка, ковка).

Лично мне очень интересна тематика металлургии. Я очень люблю делать своими руками разные инструменты и детали, для которых часто нужны станки, наковальня и молотки (которые можно также сделать самому из сплавов). Самая часто используемая вещь для DIY — марочник сталей, где можно найти состав сплава, температуру критических точек и различные свойства.

Как и многие, со сплавами я познакомился ещё в высшем учебном заведении, а затем ещё несколько лет работал на заводе. О сплавах я прочитал в своё время достаточное количество литературы. И могу смело заявить, что тема довольно интересная, которой я продолжаю увлекаться до сих пор.

Что называется сплавом

Сплав – это такой однородный материал, который получают с помощью смешивания двух (а иногда даже больше) химических элементов, в основе которого всегда лежит металлический компонент. Однозначно провести границу между сплавами и металлами, наверное, вряд ли получится, ведь даже в самом чистом металле есть какие-либо примеси. Однако, когда специалист употребляет термин «сплав», он подразумевает, что наличие примесей в нем создавалось целенаправленно. Вообще, на сегодняшний день не осталось такой отрасли промышленности, которая смогла бы справиться без этих конструкционных материалов.

Сплав и исходный металл

Если сравнивать первоначальный металл с полученным сплавом, то можно выделить несколько основных отличий. Превосходства сплава:

• обладает более высокой прочностью и твёрдостью;
• более устойчив к коррозии;
• лучше переносит высокие температуры;
• практически не деформируется при нагревании или охлаждении.

Различные сплавы используются для достижения определённых целей. А добавляя в некотором количестве примеси других металлов, можно получить сплав с разнообразными свойствами. Именно по этой причине сплавов на порядок больше, чем металлов. Важно отметить, что в состав сплава могут входить и неметаллы, ярким примером является углерод или кремний.

Применение сплавов

Активно сплавы применяются в строительстве и машиностроении. В этой сфере применения основное требование — это прочность и легкость обработки. Для изготовления режущих металлов предпочтения отдают сплавам, у которых высокая износостойкость, прочность и хорошая переносимость высоких температур. В ювелирном деле золоту требуется придать твёрдость и понизить температуру плавления, так как в чистом виде оно легко поддаётся деформации. Для этого используют медь и серебро.

Мне даже немного обидно, что, произнося слово «сплав», люди в первую очередь думают о соединениях металлов. А ведь «сплав» вполне себе географический термин, применяемый как в экономической, так и в туристической географии. Вот об этих-то значениях и расскажу ниже.

Сплав как технологический процесс

Данный процесс является неотъемлемой частью лесозаготовительных работ и представляет из себя вид транспортировки леса (бревен) по воде. В зависимости от водного пути, по которому направляются лесозаготовки, а также от времени года, сплав бывает:

• молевой;
• плотовой;
• кошельный.

Первый вид сплава применялся раньше во времена весеннего паводка на труднодоступных участках рек и представлял из себя простое сплавление бревен, не связанных меж собою. Данный вид запрещен в РФ с 1995 г., т. к. сплавляемые бревна движутся по реке хаотично, что может привести к затору русла рек. Второй способ сплава осуществляется в период, когда реки несудоходны или малосудоходны. При этом варианте бревна увязывают в плот (или в пучок) и их обязательно сопровождают маломерные суда (катера или малые моторные лодки). Третий вид сплава применяется только во время, когда реки полностью судоходны. Суть его заключается в том, что бревна подрезают до одинакового размера, формируют из них отдельные партии, огражденные плавучими стенками.

Каждая такая огороженная партия называется «кошелем» и его сплав всегда контролируется среднеразмерным речным флотом.

Сплав в туризме

Сплав по рекам, он же водный туризм, представляет из себя перемещение по рекам с помощью:

• рафтов;
• байдарок;
• каяков;
• катамаранов;
• плотов;
• резиновых лодок.

Туристический сплав можно подразделить на спортивный и вояж. Последний характеризуется неспешным перемещением по рекам, а первый проводится в соревновательных целях. Спортивный сплав осуществляется на порожистых реках с быстрым течением, где спортсмен должен довести свое судно до финишной линии, преодолевая водные преграды за определенное время.

К участию в данных мероприятиях допускаются только люди, прошедшие первоначальную подготовку.

Я всегда любил активную деятельность: походы в горы, туристические поездки, жизнь в палатках. Какое-то время я ограничивался пешеходным туризмом. Однако, как-то я познакомился с человеком, который пристрастил меня к туризму водному, в частности к сплавам. Первоначально я удивился этому названию и подумал, что речь идет о металлах. Но все оказалось намного интересней.

Спортивный сплав

Любой спорт требует подготовки, нередко специальной, так как связан с риском для жизни. Особенно это касается спортивного сплава, направленного на прохождение препятствий. Здесь нужна и выносливость и сила мускул. Есть несколько разновидностей данного туризма:

• гребной сплав по рекам;
• экстремальный;
• свободный стиль на бурной реке.

В гребном сплаве спортсмены соревнуются. Судьи учитывают скорость прохождения дистанции и ее аккуратность. Если задеваются подвесные ворота, то начисляется штраф.
Вольный стиль или фристайл, как его называют, подразумевает выполнение трюков на бурной воде. Здесь же учитывается количество и сложность фигур, которые спортсмены успевают сделать за определенное время.

Преодоление препятствий

Река без препятствий никогда не заинтересует спортсмена. Вся изюминка спортивного сплава в преодолении сложностей. Здесь все зависит от предпочтений и умений. Спортсмены преодолевают крутые сливы и водопады, стоячие волны (валы) которые бурно пенятся, а также пороги, опасные подводными камнями. Преодолевая пенные ямы, очень трудно удержать судно, поток волны обязательно его перевернет.

Что нужно для сплава

Мой дебют состоялся на байдарке, однако используются также катамараны, надувные матрасы и резиновые лодки. Особенно меня позабавил плот в форме бублика. Спортсмену требуется обязательная защита. Я надел надежную и легкую экипировку, которая не стесняла движений. На голове был прочный шлем. Не стоит пренебрегать спасательным жилетом и надеяться на русское «авось».

Стоит помнить, что на бурной реке может произойти все, что угодно. Поэтому знающие люди пользуются страховкой — судном, всегда готовым спасти людей из потока.

Я собираю коллекцию различных монет со всего мира. Все мои монеты отличаются между собой не только номиналом и датой изготовления, но техникой изготовления и материалом. В моей коллекции есть медные, серебряные, мельхиоровые, латунные, алюминиевые монеты, а также множество других монет, иных сплавов. Вообще, самым древним сплавом считается бронза, которая изготавливалась ещё в 35-м веке до нашей эры.

В двух словах о сплавах

Сплавом называется некая смесь, которая состоит из двух и более компонентов, один из которых является металлом. Как я писал ранее, самым древним является сплав олова с медью, иными словами — бронза. Ещё в Древней Греции и Риме из бронзы отливали большие статуи богов, её использовали для создания украшений, посуды, позже — монет; (рамки бронзового века: 35–11 в. до н. э.). Позже человечество научилось делать другие сплавы, при этом получив чугун, сталь, алюминиевые сплавы, пьютер и другие. Наиболее значимыми сплавами являются соединения на основе алюминия и железа.

Свойства и классификация сплавов

Основные свойства сплавов зависят от их строения. Для них характерны структурно-чувствительные и структурно-нечувствительные свойства (температура плавления, плотность, упругие свойства, теплота испарения и другие). Для всех сплавов характерны металлические свойства: блеск, тепло- и электропроводность, ковкость, пластичность и так далее.

Для сплавов выделяют несколько способов классификации:

• по способу изготовления;
• по способу получения сплава;
• по составу смеси;
• по количеству компонентов;
• по свойствам и назначению.

Сплав: чугун

Чугун — это сплав железа вместе с углеродом и другими примесями. Материал имеет достаточно высокий показатель плотности и плавится при температуре 1200 градусов по Цельсию. Из-за своей прочности, чугун используется для выплавки деталей, которые должны иметь высокую надежность, как, например, чугунные радиаторы. В данное время, чугун уступает новым видам сплавов, постепенно уходя в прошлое.

Спасибо за внимание, я был рад помочь!

Хотя сплавы уже давно ушли из моей жизни, все-таки я еще про них помню кое-что. Пять лет лабораторных и практики в Металлургической академии не прошли даром.

Из чего состоят сплавы

Начну с того, что сплав, по большому счету, это металл. Однако, есть нюансы.

Само слово «сплав» подразумевает, что данный метал расплавляли. А вот для чего это делается?

Я помню, как на практических занятиях мы загружали в шахту печи руду. Она начинала кипеть и распадаться на жидкую массу (металл) и твердые частички (шлак). Но все же, полноценным сплавом эту массу назвать нельзя, хотя основой любого сплава является чистый металл.

Настоящий сплав всегда состоит из нескольких химических элементов, некоторые из которых не всегда могут являться металлическими.

В промышленности чаще используются именно сплавы, нежели металлы в чистом виде. Входящие в состав сплава разные элементы (цинк, железо, магний, медь) заметно улучшают качество конечного продукта за счет повышения:

• термических;
• электрических;
• магнитных свойств.

Самые популярные сплавы

Сплавов существует огромное множество. Но самыми популярными на все времена остаются: сталь и чугун. Есть еще такое понятие, как легкие сплавы. К ним относятся алюминиевые, магниевые, титановые, бериллиевые.

Алюминиевые конгломераты являются самыми податливыми при обработке. Их можно ковать, штамповать, экструдировать, волочить, сваривать. В связи с большими возможностями таких сплавов, материалы из алюминия широко применяются в пищевой промышленности, машино- и вагоностроении, в архитектуре и прокладывании электрических линий передач. Я согласна со всем перечисленным, кроме того, что алюминий можно использовать в пищевой промышленности.

Еще со студенческих лет я помню, что алюминий легко окисляется и хранить пищу в таких кастрюлях (мисках, тазах) крайне опасно. Готовить можно, а вот хранить — нет. Но, почему-то, до сих пор не все хозяйки знают об опасных свойствах алюминиевой посуды и по три дня хранят в ней готовые блюда. Кушать из алюминиевых ложек тоже не советую.