При плавлении металлы обычно смешиваются друг с другом, образуя сплавы. В большинстве случаев сплавы обладают более полезными свойствами, чем составляющие их чистые металлы. У бронзы, например, прочность выше, чем у составляющих ее меди и олова. Сталь и чугун прочнее технически чистого железа. Поэтому в чистом виде металлы используют редко. Получены десятки тысяч сплавов
Помимо большей прочности многие сплавы обладают большей коррозионной стойкостью и твердостью, лучшими литейными свойствами, чем чистые металлы. Так, чистая медь очень плохо поддается литью, из нее трудно получить отливки, и в то же время оловянная бронза имеет прекрасные литейные свойства: из нее отливают художественные изделия, требующие тонкой проработки деталей. Чугун-сплав железа с углеродом - также великолепный литейный материал.
Помимо более высоких механических качеств сплавам присущи свойства, которых нет у чистых металлов. Примерами могут служить получаемая на основе железа нержавеющая сталь-материал с высокой коррозионной стойкостью даже в агрессивных средах и с высокой жаропрочностью, магнитные материалы, сплавы с высоким электрическим сопротивлением, с малым коэффициентом термического расширения.
^ Сплавы - это материалы с характерными свойствами, состоящие из двух и более компонентов, из которых по крайней мере один - металл.
В металлургии железо и его сплавы выделяют в одну группу под названием черные металлы; остальные металлы и их сплавы имеют техническое название цветные металлы.
Подавляющее большинство железных (или черных) сплавов содержит углерод. Их разделяют на чугуны и стали.
Чугун-сплав на основе железа, содержащий от 2 до 4,5% углерода, а также марганец, кремний, фосфор и серу. Чугун значительно тверже железа, обычно он очень хрупкий, не куется, а при ударе разбивается. Этот сплав применяется для изготовления различных массивных деталей методом литья, так называемый литейный чугун и для переработки в сталь - предельный чугун.
В зависимости от состояния углерода в сплаве различают серый и белый чугун.
Сталь-сплав на основе железа, содержащий менее 2% углерода. По химическому составу стали делят на два основных вида: углеродистая и легированная стали.
Углеродистая сталь представляет собой сплав железа главным образом с углеродом, но, в отличие от чугуна, содержание в ней углерода, а также других веществ гораздо меньше. В зависимости от количества углерода стали подразделяют на мягкие(0,3%С), средней твердости и твердые (до2%С). Из мягкой и средней твердости стали делают детали машин, трубы, гвозди, скрепки и т. д., а из твердой - различные инструменты.
Легированная сталь- это тоже сплав железа с углеродом, только в него введены еще специальные, легирующие добавки: хром, никель, вольфрам, молибден и др.
Легирующие добавки придают сплаву особые качества. Так, хромоникелевые стали очень пластичные, прочные, жаростойкие, кислотоупорные, устойчивые против коррозии. Они применяются в строительстве, а также для изготовления нержавеющих предметов домашнего обихода (ножей, вилок, ложек), всевозможных медицинских и других инструментов. Хромомолибденовые и хромованадиевые стали очень твердые, прочные и жаростойкие. Они используются для изготовления трубопроводов, компрессоров, моторов и многих других деталей машин современной техники.
Стали - это основа современного машиностроения, оборонной промышленности, ракетостроения и других отраслей промышленности.
В развитии современной металлургии стали большое значение имели работы Д. К. Чернова и П. П. Аносова.
Из цветных сплавов отметим бронзу, латунь, мельхиор, дюралюминий.
Бронза- сплав на основе меди с добавкой ( до 20% ) олова. Бронза хорошо отливается, поэтому используется в машиностроении, где из нее изготавливают подшипники, поршневые кольца, клапаны, арматуру и т. д. Используется также для художественного литья.
Дюралюминий - сплав на основе алюминия, содержащий медь, магний. Марганец и никель. Имеет хорошие механические свойства, применяется в самолетостроении машиностроении.
IV. Лабораторная работа
Тема: определение материала изделия
Инструменты и материалы: ручка, тетрадь, инструкционная карта.
1
Реакции:
1) горения фосфора: 4P + 5O2 = 2P2O5
2) взаимодействия с водой: 2P2O5 + 6H2O = 4H3PO4
Находим количество сожжённого фосфора: n(P)=m/M= 24,8 г/31 г/моль = 0,8 моль. По уравнению, оксида фосфора получено вдвое меньше, т.е. 0,4 моль. Воды во второй реакции пошло в 1,5 раза больше, т.е. 0,6 моль, а кислоты образовалось 0,8 моль. .
Находим массу кислоты: m(H3PO4)= n*M= 0,8 моль*98 г/моль = 78,4 г
Масса связанной с Р2О5 воды: m(H2O связ)= n*M=0,6 моль*18 г/моль = 10,8 г
Масса воды (при её плотности 1 г/куб.см), в которой растворена кислота: 200 г - 10,8 г = 189,2 г
Массовая доля кислоты: w(H3PO4)=m(H3PO4)/m(р-ра) = 78,4 г/(78,4+189,2)= 0,293, или 29,3%
