Хімія. 11 клас

Сплавы металаў, іх састаў, уласцівасці, прымяненне

У тэхніцы і побыце звычайна выкарыстоўваюць не індывідуальныя металы, а іх сплавы. Найбольш часта сплавы атрымліваюць металургічным шляхам, расплаўляючы механічныя сумесі двух і больш металаў або сумесі металаў з неметаламі. Атрыманыя расплавы вытрымліваюць пры пэўнай тэмпературы для працякання ўзаемадзеяння кампанентаў, а потым крышталізуюць.

Пад металічнымі сплавамі разумеюць матэрыялы, якія маюць металічныя ўласцівасці і складаюцца з двух або большага ліку хімічных элементаў, з якіх хаця б адзін з’яўляецца металам.

Уласцівасці сплаву залежаць ад прыроды і колькасных суадносін кампанентаў, метаду атрымання і апрацоўкі. Супаставім такія ўласцівасці індывідуальных металаў і сплаваў, як тэмпература плаўлення, цвёрдасць і шчыльнасць.

Сплавы часта адрозніваюцца больш нізкімі тэмпературамі плаўлення ў параўнанні з індывідуальнымі металамі. Напрыклад, чысты свінец плавіцца пры тэмпературы +327,5 °С, а чыстае волава — пры +232 °С. Сплаў на аснове волава, які ўтрымлівае 36 % свінцу, мае тэмпературу плаўлення +181 °С. Сплавы звычайна цвярдзейшыя за чысты метал, іх электра- і цеплаправоднасць меншая. Многія сплавы вядомы чалавеку са старажытных часоў. Першыя металічныя прадметы, якія ўдалося знайсці археолагам, былі зроблены з бронзы — сплаву, які даў назву цэлай эпосе развіцця чалавецтва. Шчыльнасць сплаваў звычайна мае прамежкавае значэнне паміж шчыльнасцямі індывідуальных кампанентаў сплаву.

Бронзай называюць сплавы медзі з іншымі металамі, напрыклад волавам, жалезам, алюмініем і інш., акрамя цынку і нікелю. Найбольш распаўсюджаныя алавяністыя бронзы — сплавы Cu—Sn, у якіх утрыманне волава дасягае некалькіх працэнтаў, а часам і болей. Сплаў медзі з цынкам з розным утрыманнем цынку, нават да 50 %, называюць латунню. Дзякуючы ўстойлівасці да механічнага сцірання і высокай каразійнай стойкасці бронзу і латунь выкарыстоўваюць для вырабу дэталей машын і прыбораў, рознай фурнітуры, труб. Бронзу прымяняюць у ліцці скульптур і помнікаў. Нам усім знаёмыя бронзавыя люстры і статуэткі, латуневыя краны, самавары, дзвярныя ручкі (мал. 107).

На дадзеным этапе развіцця цывілізацыі найбольш пашыраны метал — жалеза, але яго не выкарыстоўваюць у чыстым выглядзе. Цвёрдасць чыстага жалеза невялікая. Акрамя таго, яно хутка акісляецца на паветры, асабліва ў вільготнай атмасферы, ад чаго вырабы з яго прыходзяць у непрыдатнасць. Таму выкарыстоўваюць сплавы жалеза, якія ўтрымліваюць вуглярод і прымесі іншых металаў. Пры ўтрыманні вугляроду больш за 2 % па масе — гэта чыгуны, менш за 2 % — сталі.

Дзякуючы добрым ліцейным якасцям, трываласці, невялікаму каэфіцыенту трэння і многім іншым карысным уласцівасцям чыгун выкарыстоўваюць для вырабу дэталей арматуры, падмуркаў станкоў, падшыпнікаў, катлоў і многіх іншых вырабаў машына-, трактара- і станкабудавання. Сталь у параўнанні з чыгуном больш пластычная, трывалая, цвёрдая, лягчэй апрацоўваецца механічна. Некаторыя яе гатункі, што ўтрымліваюць прымесі Cr, Ni, Mo, Ti, больш каразійнаўстойлівыя. Сплавы жалеза з нікелем, хромам і іншымі металамі (да некалькіх працэнтаў), якія змяшчаюць менш за 2 % вугляроду, незаменныя пры вырабе будаўнічых канструкцый, дэталей машын, рэек, рэжучага інструменту, арматуры (мал. 107).

Дзюралюміній — сплаў алюмінію (94 %) з меддзю, магніем і марганцам — асноўны канструкцыйны матэрыял у авіяцыі, касманаўтыцы, вытворчасці хуткасных цягнікоў, аўтамабіляў і ў іншых галінах прамысловасці, для якіх прынцыповую ролю адыгрывае мінімальная маса канструкцыі. Гэты сплаў адрозніваецца не толькі лёгкасцю, але і трываласцю (гл. мал. 107).