Общие сведения о строении металлов и сплавов

Обновлено: 04.10.2024

♦ Металлами являются вещества, характеризующиеся в обычных условиях высокими электро- и теплопроводностью, ковкостью, «металлическим» блеском, непрозрачностью и другими свойствами, обусловленными наличием в их кристаллической решетке большого количества не связанных с атомными ядрами подвижных электронов проводимости.

В технике металлы принято делить на черные (железо и сплавы на его основе) и цветные (все остальные).

Свойства металлов объясняются особенностями их строения:

─ расположением и характером движения электронов в атомах;

─ расположением атомов, ионов и молекул в пространстве;

─ размерами, формой и характером кристаллических образований.

Особенности атомного строения определяют характер взаимодействия металлов, способность их давать различного рода соединения, в которые входят несколько металлов, металлы с неметаллами и т.д.

При разных температурах некоторые химические элементы имеют два и более устойчивых типа кристаллических решеток. Существование одного металла в различных кристаллических формах (модификациях) при разных температурах называется полиморфизмом, или аллотропией, а переход из одного строения в другое — полиморфным (аллотропическим) превращением. Аллотропические формы, получающиеся в результате полиморфного превращения, обычно обозначают начальными буквами греческого алфавита.

К таким полиморфным металлам относятся, например, кобальт (Со), олово (Sn), марганец (Mn), железо (Fe). В свою очередь, изменение строения кристаллической решетки вызывает изменение свойств — механических, химических и магнитных, электропроводности, теплопроводности, теплоемкости и др.

К металлам, которые имеют только один тип кристаллической решетки и называются изоморфными, относятся алюминий (Аl), медь (Cu), никель (Ni), хром (Сr), ванадий (W) и др.

Наиболее полную информацию о строении и свойствах металлов получают при использовании комплекса методов исследований:

─ структурных (основаны на макроскопическом, микроскопическом анализах строения металла или сплава и др.);

─ физических (основаны на измерении различных физических свойств: тепловых, магнитных и др.).

Так, например, метод элементного микроанализа изменения поверхности стоматологических сплавов в условиях ротовой полости применяется многими исследователями (Hani Н. et al., 1989).

♦ Металлические сплавы - это макроскопически однородные системы, состоящие из двух или более металлов с характерными металлическими свойствами. В широком смысле сплавами называются любые однородные системы, получаемые сплавлением металлов, неметаллов, оксидов, органических веществ.

Структура и свойства чистых металлов (см. табл. 21) существенно отличаются от структуры и свойств сплавов (см. табл. 22), состоящих из двух и более металлов.

По количеству элементов (компонентов сплава) различают двух-, трех- или многокомпонентные сплавы (см. табл. 19, 28, 31, 35, 38—40).

Образование новых однородных веществ при взаимном проникновении атомов называют фазами сплава.

В расплавленном виде все компоненты обычно находятся в атомарном состоянии, образуя неограниченный жидкий однородный раствор, в любой точке которого химический состав статистически одинаков. При затвердевании расплава атомы компонентов укладываются в порядке кристаллической решетки, образуя твердое кристаллическое вещество — сплав.

Существуют три типа взаимоотношений компонентов сплава:

образование механической смеси, когда каждый элемент кристаллизуется самостоятельно, при этом свойства сплава будут усредненными свойствами элементов, которые его образуют;
образование твердого раствора, когда атомы компонентов образуют кристаллическую решетку одного из элементов, являющегося растворителем, при этом тип решетки основного металла сохраняется;
образование химических соединений, когда при кристаллизации разнородные атомы могут соединяться в определенной пропорции с образованием нового типа решетки, отличающейся от решеток металлов сплава. Образование химического соединения — сложный процесс, при котором создается новое вещество с новыми качествами, а решетка при этом имеет более сложное строение. Соединение теряет основное свойство металла — способность к пластической деформации, становится хрупким.

Соответственно этому, свойства сплавов будут зависеть от того, какие фазы в них образуются: твердые растворы, химические соединения или смеси чистых металлов. Если атомные объемы двух металлов и их температуры плавления резко отличаются, то в жидком состоянии такие элементы обладают, как правило, ограниченной растворимостью.

В то же время неограниченную растворимость, или способность образовывать твердые растворы в любых пропорциях, имеют только металлы с кристаллической решеткой одного типа. Металлы, расположенные недалеко друг от Друга в таблице Менделеева (Сu₂₉ и Ni₂₈; Fe₂₆ и Ni₂₈; Fe₂₆ и Cr₂₄; Fe₂₆ и Co₂₇; Co₂₇ и Ni₂₈) или расположенные в одной группе (As₃₃ и Sb₅₁; Au79 и Ag₄₇; Au₇₉ и Cu₂₉; Bi₈₃ и Sb₅₁), имеют неограниченную растворимость.

Таким образом, взаимодействие элементов в сплавах и характер образующейся структуры определяются положением элементов в таблице Менделеева типом кристаллической решетки, размерами атомов, т.е. физической природой элементов.

Зависимость свойств от состава сплавов:

─ в сплавах, имеющих структуру механических смесей, свойства изменяются в основном прямолинейно. Некоторые свойства механических смесей, в первую очередь твердость и прочность, зависят от размеров частиц (от степени дисперсности) и значительно повышаются при измельчении;

─ в сплавах-твердых растворах — свойства изменяются по криволинейной зависимости;

─ при образовании химических соединений свойства изменяются скачкообразно.

Многие физические и механические свойства сплавов четко зависят от структуры, однако некоторые технологические свойства, такие как литейные (способность обеспечить хорошее качество отливки) или свариваемость, зависят не столько от структуры, сколько от того, в каких температурных условиях проходило затвердевание сплавов.

Так, например, стоматологические сплавы золота, отлитые в форму и быстро охлажденные в воде, будут иметь вид твердого раствора, отличающегося характерной мягкостью, ковкостью и меньшей прочностью, чем сплавы с упорядоченным расположением атомов (Копейкин В.Н., 1995). Однако если ту же отливку охлаждать медленно до комнатной температуры, то твердый раствор, превалирующий при температуре более 424°С, полностью переходит в фазу AuCu путем перераспределения атомов в пространственной кристаллической решетке в более упорядоченную структуру. Это приводит к повышению прочности и твердости при потере ковкости сплава. Сплавы с высоким содержанием золота (выше 88%) не образуют упорядоченной фазы.

Поэтому о зависимости механических и физических свойств однофазных сплавов (α и β) говорят следующие положения, известные из курса металловедения:

─ твердость, прочность и электросопротивление твердых растворов выше, чем у чистых металлов;

─ электропроводность и температурный коэффициент электросопротивления у твердых растворов ниже, чем у чистых металлов;

─ электрохимический потенциал при этом изменяется по плавной кривой.

Помимо свойств металлической матрицы, имеющей определенную кристаллическую решетку и тем самым определяющую основные параметры механических свойств, на последние может оказывать влияние дополнительное легирование такими элементами, как молибден, вольфрам, ниобий, углерод, азот и др. Присутствие их в сплавах даже в небольших количествах значительно повышает прочность, износостойкость, жаропрочность и другие свойства, необходимые при эксплуатации конструкций.

Добавка небольших количеств (0,005%) иридия и рутения превращает грубую зернистую структуру сплавов золота в мелкозернистую, что дает возможность улучшить на 30% прочность на растяжение и предел прочности при удлинении, не влияя при этом на твердость и предел текучести. Особенно эффективно увеличивается прочность при легировании кобальтохромовых сплавов 6% молибденом и дополнительно 1—2% ниобия в присутствии 0,3% углерода. В металлических сплавах образуются различные химические соединения между двумя или несколькими металлами (их называют интерметаллидами) так и между металлом и неметаллом (карбиды, оксиды и т.д.).

Наличие неметаллических включений в структуре сплава ведет к образованию усталости, трещин, внутренних пор и полостей, коррозионному растрескиванию отливок, что приводит в конечном счете к разрушению. Неметаллические включения играют существенную роль в процессе вязкого и усталостного разрушения.

Основу неметаллических включений в сплаве Виталлиум составляют марганец и кремний. В кобальтохромовом сплаве (КХС) содержатся включения нитридов титана и силикаты. Приведенные в таблице 27 данные свидетельствуют, что у образца, испытавшего циклическую нагрузку, произошли изменения почти по всем параметрам: значительно уменьшены пределы упругости и текучести прочности, напряжения, разрушения, относительного удлинения и сужения. Это свидетельствует о тенденции к усталости металла.

В результате циклических напряжений металл «устает», прочность его снижается (см. табл. 27) и наступает разрушение образца (протеза). Такое явление называют усталостью, а сопротивление усталости — выносливостью. Разрушение от усталости происходит всегда внезапно вследствие накопления металлом необратимых изменений, которые приводят к возникновению микроскопических трещин — трещин усталости, возникающих в поверхностных зонах образца. При этом чем больше на поверхности царапин, выбоин и других дефектов, вызывающих концентрацию напряжения, тем быстрее образуются трещины усталости.

В связи с усталостью металла появляются микротрещины на границе неметаллических включений, зерен металла, которые в процессе циклической нагрузки увеличиваются, образуя магистральную трещину, приводящую к разрушению металла.

♦ Основной характеристикой, определяемой при испытании на усталость материала, является предел выносливости - наибольшее напряжение, которое может выдержать материал без разрушения при произвольно большом числе перемен (циклов) нагрузки. Максимальное напряжение, не вызывающее разрушения, соответствует пределу выносливости.

Кроме механических испытаний, металлические материалы подвергаются технологическим испытаниям (изгиб, перегиб и др.) с целью определения их пригодности к различным технологическим операциям в процессе использования. Приложение к образцу нагрузки при механическом испытании приводит к деформации (см. с. 11).

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТАЛЛАХ, СПЛАВАХ МЕТАЛЛОВ И ИХ СВОЙСТВАХ

Металлами являются вещества, характеризующиеся в обычных условиях высокими электро- и теплопроводностью, ковкостью, «металлическим» блеском, непрозрачностью и другими свойствами, об-условленными наличием в их кристаллической решетке большого количества не связанных с атомными ядрами подвижных электронов проводимости.

В технике металлы принято делить на черные (железо и сплавы на его основе) и цветные (все остальные).

— расположением и характером движения электронов в атомах;

— расположением атомов, ионов и молекул в пространстве;

— размерами, формой и характером кристаллических образований.

При разных температурах некоторые химические элементы имеют 2 и более устойчивых типа кристаллических решеток. Существование одного металла в различных кристаллических формах (модификациях) при разных температурах называется полиморфизмом, или аллотропией, а переход из одного строения в другое — полиморфным (аллотропическим) превращением. Аллотропические формы, получающиеся в результате полиморфного превращения, обычно обозначают начальными буквами греческого алфавита α, β, γ, δ.

К таким полиморфным металлам относятся, например, кобальт (Со), олово (Sn), марганец (Мп), железо (Fe). В свою очередь изменение строения кристаллической решетки вызывает изменение свойств — механических, химических и магнитных свойств, электропроводности, теплопроводности, теплоемкости и др.

К металлам, которые имеют только один тип кристаллической решетки и называются изоморфными, относятся алюминий (А1), медь (Си), никель (Ni), хром (Сг), ванадий (W) и др.

— структурных (основаны на непосредственном наблюдении строения металла или сплава: макроскопический анализ, микроскопический анализ и пр.);

— физических (основаны на измерении различных физических свойств: тепловых, магнитных и пр.).

Так, например, метод элементного микроанализа изменения поверхности стоматологических сплавов в условиях ротовой полости применяется многими исследователями [Hani H. et al., 1989].

Металлические сплавы — это макроскопически однородные системы, состоящие из двух или более металлов с характерными металлическими свойствами. В широком смысле сплавами называются любые однородные системы, получаемые сплавлением металлов, неметаллов, оксидов, органических веществ.

Структура и свойства чистых металлов существенно отличаются от структуры и свойств сплавов , состоящих из двух и более металлов.

По количеству элементов (компонентов сплава) различают двух-, трех- или многокомпонентные сплавы.

В расплавленном состоянии все компоненты обычно находятся в атомарном состоянии, образуя неограниченный жидкий однородный раствор, в любой точке которого химический состав статистически одинаков. При затвердевании расплава атомы компонентов укладываются в порядке кристаллической решетки, образуя твердое кристаллическое вещество — сплав.

Существуют три типа взаимоотношений компонентов сплава:

1) образование механической смеси, когда каждый элемент кристаллизуется самостоятельно, при этом свойства сплава будут усредненными свойствами элементов, которые его образуют;

2) образование твердого раствора, когда атомы компонентов образуют кристаллическую решетку одного из элементов, являющегося растворителем, при этом тип решетки основного металла сохраняется;

3) образование химических соединений, когда при кристаллизации разнородные атомы могут соединяться в определенной пропорции с образованием нового типа решетки, отличающейся от решеток металлов сплава. Образование химического соединения — сложный процесс, при котором создается новое вещество с новыми качествами, а решетка при этом имеет более сложное строение. Соединение теряет основное свойство металла — способность к пластической деформации, становится хрупким.

В то же время неограниченную растворимость, т.е. способность образовывать твердые растворы в любых пропорциях, имеют только металлы с кристаллической решеткой одного типа. Металлы, расположенные недалеко друг от друга в таблице Менделеева (Си29 и Ni2S; Fe26 и Ni2s; Fe26 и Cr24; Fe26 и Со27; Со27 и Ni2s) или расположенные в одной группе (As33 и Sb5I; Au79 и Ag47; Au79 и Cu29; Bi83 и; Sb51), имеют неограниченную растворимость.

Таким образом, взаимодействие элементов в сплавах и характер образующейся структуры определяются положением элементов в; таблице Менделеева, типом кристаллической решетки, размерами атомов, т. е. физической природой элементов.

Зависимость свойств от состава сплавов:

1) в сплавах, имеющих структуру механических смесей, свойства изменяются в основном прямолинейно. Некоторые свойства механических смесей, в первую очередь твердость и прочность, зависят от размеров частиц (т. е. от степени дисперсности) — значительно, повышаются при измельчении;

2) в сплавах — твердых растворах свойства изменяются по криволинейной зависимости;

3) при образовании химических соединений свойства изменяются скачкообразно.

Многие физические и механические свойства сплавов четко зависят от структуры, однако некоторые технологические свойства, такие, как литейные (т. е. способность обеспечить хорошее качество i отливки) или свариваемость, зависят не столько от структуры, сколько от того, в каких температурных условиях проходило затвердевание сплавов.

Так, например, стоматологические сплавы золота, отлитые в форму и быстро охлажденные в воде, будут иметь вид твердого раствора, отличающегося характерной мягкостью, ковкостью и меньшей прочностью, чем сплавы с упорядоченным расположением атомов [Копейкин В. Н., 1995]. Однако если ту же отливку охлаждать медленно до комнатной температуры, то твердый раствор, превалирующий при температуре больше 424° С, полностью переходит в фазу AuCu путем перераспределения атомов в пространственной кристаллической решетке в более упорядоченную структуру. Это приводит к повышению прочности и твердости при потере ковкости сплава. Сплавы с высоким содержанием золота (выше 88%) не образуют упорядоченной фазы.

Поэтому о зависимости механических и физических свойств однофазных сплавов (а и b) говорят следующие положения, известные из курса металловедения:

— твердость, прочность и электросопротивление твердых растворов выше, чем у чистых металлов;

— электропроводность и температурный коэффициент электросопротивления у твердых растворов ниже, чем у чистых металлов;

— электрохимический потенциал при этом изменяется по плавной кривой.

Помимо свойств металлической матрицы, имеющей определенную кристаллическую решетку и тем самым определяющую основные параметры механических свойств, на последние могут оказывать влияние дополнительное легирование такими элементами, как молибден, вольфрам, ниобий, углерод, азот и др. Присутствие их в сплавах даже в небольших количествах значительно повышает прочность, износостойкость, жаропрочность и другие свойства, необходимые при эксплуатации конструкций.

Добавка небольших количеств (0,005%) иридия и рутения превращает грубую зернистую структуру сплавов золота в мелкозернистую, что дает возможность улучшить на 30% прочность на растяжение и предел прочности при удлинении, не влияя при этом на твердость и предел текучести. Особенно эффективно увеличивается прочность при легировании кобальтохромовых сплавов 4-6% молибденом и дополнительно 1-2% ниобия в присутствии 0,3% углерода. В металлических сплавах образуются различные химические соединения как между двумя или несколькими металлами (их называют интерметаллидами), так и между металлом и неметаллом (карбиды, оксиды и т. д.).

Основу неметаллических включений в сплаве Виталлиум составляет марганец и кремний. В кобальтохромовом сплаве (КХС) содержатся включения нитридов титана и силикаты.

В связи с усталостью металла появляются микротрещины на границе неметаллических включений, зерен металла, которые в провесе циклического нагружения увеличивают свои размеры, образуя магистральную трещину, приводящую к разрушению металла.

Основной характеристикой, определяемой при испытании на усталость материала, является предел выносливости — наибольшее напряжение, которое может выдержать материал без разрушения при произвольно большом числе перемен (циклов) нагрузки. Максимальное напряжение, не вызывающее разрушения, соответствует пределу выносливости.

Кроме механических испытаний, металлические материалы подвергаются технологическим испытаниям (изгиб, перегиб и др.) с целью определения их пригодности к различным технологическим операциям в процессе использования.

Общие сведения о строении металлов

Металлы и их сплавы в твердом состоянии имеют кристаллическое строение. Их атомы (ионы, молекулы) располагаются в пространстве в строго определенном порядке и образуют пространственную кристаллическую решетку.

Пространственные кристаллические решетки образуются при переходе металла из жидкого состояния в твердое. Этот процесс называется кристаллизацией.

Кристаллизация состоит из двух стадий. В жидком состоянии металла его атомы находятся в непрерывном движении. При понижении температуры движение атомов замедляется, они сближаются и группируются в кристаллы. Образуются так называемые центры кристаллизации (первая стадия). Затем идет роет кристаллов вокруг этих центров (вторая стадия). Вначале кристаллы растут свободно. При дальнейшем росте кристаллы отталкиваются, рост одних кристаллов мешает росту соседних, в результате чего образуются неправильной формы группы кристаллов, которые называют зернами.

Размер зерен существенно влияет на эксплуатационные и технологические, свойства металлов.

Классификация металлов и сплавов

В технике все металлы и сплавы принято делить на черные и цветные. К черным металлам относятся железо и сплавы на его основе. Этими сплавами являются чугуны и стали. К цветным — все остальные металлы и сплавы. Ко второй группе относят цветные металлы и их сплавы. Они получили такое название потому, что имеют различную окраску. Например, медь светло-красная, никель, олово, серебро - белые, свинец - голубовато-белый, золото - желтое. Это деление на черные и цветные металлы условно.

Наряду с черными и цветными металлами выделяют еще группу благородных металлов: серебро, золото, платину, рутений и некоторые другие. Они названы так потому, что практически не окисляются на воздухе даже при повышенной температуре и не разрушаются при действии на них растворов кислот и щелочей.

1. Чугун - сплав железа с углеродом (более 2%) и другими добавками.

2. Сталь - сплав железа с углеродом (менее 2%) и другими добавками.

3. Латунь - сплав меди с цинком (10 - 50%)

4. Бронза - сплав меди с оловом (до 20%)

5. Константан - сплав меди (60%), никеля (38%), марганца (1-2%)

6. Мельхиор - сплав меди (80%) и никеля (20%)

7. Нихром - сплав никеля (60%), железа (14-18%), хрома (18%)

8. Баббиты - сплав свинца (65%), олова (15-17%) сурьмы (15-17%), меди (2%)

9. Дюралюминий - сплав алюминия (90%), меди (3-5%), магния (4%)

10. Силумин - сплав алюминия (86 - 88%) и кремния (12-14%)

11. Магналий - сплав алюминия (80 - 97%) с магнием (3-20%)

Классификация сталей

Химический состав.

Сталями принято называть сплавы железа с углеродом, содержащие до 2,14% углерода. В зависимости от химического состава различают стали углеродистые и легированные. В свою очередь углеродистые стали могут быть:

малоуглеродистыми, т. е. содержащими углерода менее 0,25%;

среднеуглеродистыми, содержание углерода составляет 0,25-0,60%

высокоуглеродистыми, в которых концентрация углерода превышает 0,60%

Легированные стали подразделяют на:

низколегированные содержание легирующих элементов до 2,5%

среднелегированные, в их состав входят от 2,5 до 10% легирующих элементов;

высоколегированные, которые содержат свыше 10% легирующих элементов.

Назначение

Конструкционные, предназначенные для изготовления строительных и машиностроительных изделий.

Инструментальные, из которых изготовляют режущий, мерительный, штамповый и прочие инструменты. Эти стали содержат более 0,65% углерода.

С особыми физическими свойствами, например: электротехническая сталь; с особыми химическими свойствами, например: нержавеющие, жаростойкие или жаропрочные стали.

Качество

В зависимости от содержания вредных примесей: серы и фосфора-стали подразделяют на:

Стали обыкновенного качества, содержание до 0.06% серы и до 0,07% фосфора.

Качественные - до 0,035% серы и фосфора каждого отдельно.

Высококачественные - до 0.025% серы и фосфора.

Особовысококачественные, до 0,025% фосфора и до 0,015% серы.

Сталь обыкновенного качества подразделяется еще и по поставкам на 3 группы:

С таль группы А поставляется потребителям по механическим свойствам (такая сталь может иметь повышенное содержание серы или фосфора);

сталь группы Б - по химическому составу;

сталь группы В - с гарантированными механическими свойствами и химическим составом

Степень раскисления

По степени удаления кислорода из стали, т. е. По степени её раскисления, существуют:

спокойные стали "сп"; кипящие стали - слабо раскисленные "кп"; полуспокойные стали, "пс".

Нелегированные конструкционные стали обыкновенного качества

Обозначают по ГОСТ 380-94 буквами "Ст" и условным номером марки (от 0 до 6) в Например:

Ст1кп2 - углеродистая сталь обыкновенного качества, кипящая, № марки 1, второй категории, поставляется потребителям по механическим свойствам (группа А);

Нелегированные конструкционные качественные стали.

В соответствии с ГОСТ 1050-88 эти стали маркируются двухзначными числами, показывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента: 05 ; 08 ; 10 ; 25 ; 40 и т.д.

Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

© cyberpedia.su 2017-2020 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

Общие сведения о металлах, их свойствах, кристаллическое строение.

Металлы – это вещества, обладающие рядом характерных свойств. Они хорошо отражают свет, что обуславливает их непрозрачность и блеск; обладают хорошей тепло- и электропроводностью, повышенной пластичностью. Этими свойствами обладают и смеси двух и более металлов или сплавы. Металлы проявляют различную активность по отношению к кислороду. Медь, железо, алюминий окисляются при обычных условиях, золото, платина – даже при накаливании не соединяются с кислородом, поэтому встречаются в природе в чистом виде, в виде самородков. Химическое соединение металлов называется рудами. Выделение металлов из рудных соединений производят несколькими способами:

а) восстановлением металлов при нагревании,

б) восстановлением металла действием окиси углерода,

в) восстановлением металла из солей действием другого более активного металла

г) восстановлением металла методом электролиза.

Штейнгарт и Батовский все металлы делят на черные и цветные. Черные, в свою очередь, на железные (железо, кобальт, никель), тугоплавкие: ( температура плавления выше 1529 градусов), урановые (актиноиды) и редкоземельные («лантаноиды» - лантан, церий.).

Цветные металлы подразделяются на легкие (алюминий, магний), благородные (серебро, золото, платина, палладий) и легкоплавкие( цинк, кадмий, олово).

Все металлы имеют кристаллическое строение.В жидком состоянии атомы располагаются хаотически. При затвердевании образуется кристаллическая решетка, т.е. происходит кристаллизация, состоящая из двух фаз:

а) зарождение в жидком металле центров кристаллизации или зародышей и

б) рост зародышей.

Каждый центр кристаллизации имеет решетку, свойственную данному металлу. Чем быстрее идет охлаждение, тем больше образуется центров кристаллизации, тем мелкозернистое будет металл.

При охлаждении расплавленного металла температура понижается ниже истинной температуры плавления, а металл еще может оставаться в жидком состоянии. Такое запаздывание кристаллизации называется переохлаждением, а разница между температурой кристаллизации и температурой плавления - степенью переохлаждения. Это явление присуще всем металлам.

Три вида взаимодействия между металлами,

Благородные металлы (золото, серебро, платина палладий).

Лекция № 12.

Нержавеющая сталь.

Кобальто – хромовые сплавы.

Припои для стали и золота.

Вспомогательные металлы.

Характеристика основных компонентов

Нержавеющей хромоникелевой стали.

Общая характеристика нержавеющей хромоникелевой стали.

Положительные и отрицательные качества.

Сортимент изделий и полуфабрикатов

Из нержавеющей хромоникелевой стали, поставляемых

в стоматологические лечебные учреждения.

Характеристика компонентов кобальто-хромовых сплавов (КХС).

Общая характеристика КХС.

Сортимент заготовок из КХС, поставляемых

Краткая характеристика.

Хром составляет 25 - 30% КХС / о нем говорилось выше/. Молибден улучшает межкристаллическую структуру. Марганец повышает износостойкость. Титануменьшает содержание в сплаве карбидов хрома, повышает коррозийную стойкость.

КХС выпускается слитками весом 30 (±2) г или 10 (±1) г каждый, упакованных по 5-15 штук. Для изготовления стандартных зубов и каркасов его не применяют т.к. по причине твердости, такие детали очень трудно припасовывать (притачивать) к модели.

ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ

КОНСТРУКЦИЙ В СТОМАТОЛОГИИ.

Молибден, марганец, титан).

Свойства и применение.

Вспомогательные металлы используются при составлении сплавов, а сплавы применяются для изготовления штампов, моделей, инструментов.

Медь – металл красного цвета, с плотностью -8,8, температура плавления -1083˚. Обладает хорошей ковкостью, тягучестью, тепло- и электропроводностью. Окисляется во влажной среде, покрываюсь зеленым налетом. Растворяется в слюне, являясь ядовитым для организма человека веществом. Применяется для очистки золотых сплавов от примесей при квартовании, входит в состав золотых сплавов для повышения вязкости и твердости, в состав припоев, амальгамы, для изготовления некоторых инструментов.

Кадмий – серебристо-синеватый металл. Плотность – 8,6; температура плавления - 320˚. Температура кипения - 778˚ (самая низкая из всех металлов). Окисляется под влиянием влажного воздуха, образуя ядовитую темно-желтую окись кадмия. Применяется в припоях и легкоплавких сплавах.

Марганец –серебристо-белый металл. Плотность -7,3, температура плавления -1245˚. Марганец имеет четыре модификации, отличающиеся различным строением кристаллической решетки. Химически активен. В соляной кислоте и разбавленной серной кислоте растворяется, образуя соли. Его вводят в сталь для окисления сплава, уменьшения содержания серы и повышения износостойкости.

Титан – серебристо-белый металл. Плотность -4,5, температура плавления -1668˚, твердость по Бринеллю -100 кгс/кв. мм. Обладает хорошей коррозийной стойкостью, на поверхности металла образуется тонкая пленка, предохраняющая металл от дальнейшего окисления. Слабо-растворим в серной кислоте. В нержавеющей стали титан уменьшает содержание карбидов хрома. Двуокись титана используется как замутнитель пластмассы и в качестве основы в качестве основы в разделительных (маскировочных) лаках.

Легкоплавкие сплавы.

Сплавы на основе меди.

СПЛАВЫ ТИТАНА

Титан – серебристый металл, не темнеющий со временем ни в атмосфере, ни в морской воде; на него не действуют кислоты и щелочи. Коррозийная стойкость титана превышает таковую у нержавеющей стали. При удельной массе, почти такой же, как у алюминия, титан в 12 раз прочнее его и превосходит по прочности железо. В отличие от последнего титан не намагничивается, а такое свойство, как термостойкость (температура плавления – 1670 ˚) резко выделяет его среди других металлов. Стали с присадками титана обладают повышенной жаропрочностью и используются в космической технике и других технологиях. Соединения титана используется в качестве катализаторов в полимеризации мономеров, красителей, наполнителей высокомолекулярных соединений.

В настоящее время сплавы титана используются для получения цельнолитых каркасов зубных протезов, а также мостовидных протезов с последующей обработкой и нанесением покрытий нитрида титана. Это производится нагреванием в атмосфере азота или аммиака. Покрытие нитридом титана увеличивает твердость и придает эстетический вид, пленка имеет золотистый оттенок , (температура плавления - 2950˚, твердость - 7-8 ед. Для сравнения: твердость алмаза -10 ед. топаза-8ед.).

Технология получения ортопедических конструкций из литьевого титана, следующая: к смоделированной по обычной методике восковой модели протеза прикрепляются литниковая система из штифтов диаметром 5-6 мм и устанавливают центральный питатель. Модели с питателем присоединяются к коллекторам блока литниковой системы. Для изготовления керамической формы используется электрокорунд. Общее количество слоев покрытия -9. Каждый слой подвергается сушке в атмосфере аммиака. Затем блок моделей помещают в ванну для выталкивания воска. Формы для литья прокаливают при температуре 1000˚ С и обрабатывается пироуглеродом (подаваемый в печь углеводород при высокой температуре в отсутствии кислорода разлагается и атомарный углерод пропитывает стенки керамической формы, предотвращая ее химическое взаимодействие с металлом). Формы, остывшие до температуры не более 150˚, устанавливают в контейнер под заливку.

Плавку и литье титана проводят в вакуумно-дуговой гарнисажной литьевой установке. Плавку ведут в графитовом тигле с гарнисажем. Благодаря постоянному охлаждению тигля (водой) гарнисаж не расплавляется, защищает тигель от воздействия, расплавленного металла.

После наплавления необходимого количества металла включается центробежная установка, и расплавленный металл сливается в центральный метала

приемник контейнера с формами. Охлаждение металла проводится в вакууме или в среде аргона.

Обработка изделий из титана может быть осуществлена посредством:

1)механической шлифовки и полировки ( по обычной методике);

2)электрополировки.

Состав электролита: серная кислота -60%; плавиковая кислота -30%; глицерин -10%. Деталь является анодом. Катод выполняет из графита. Плотность тока составляет 0,5-0,7 А/мм. Напряжение 24В.

Выдерживание изделий из титана в атмосфере азота при температуре 850-950˚ приводит к образованию на их поверхности золотистой пленки нитрида титана.

ВИРОНИУМ

Механические свойства:

-твердость по Виккерсу – 330 Н/мм 2 ;

-предел прочности на разрыв – 940 Н/мм 2 ;

-0,2% проба на давление – 650 Н/мм 2 ;

-разрывное удлинение А5 – 12%;

Физические свойства:

-температура плавления – 1320-1340˚;

-температура литья - 1440˚;

-удельный вес – 8,4 г/см 3 ;

-модуль Юнга – 210000 Н/мм 2 ;

Состав: Co-63;Mo-5; Cr-29; Si; Mn; N; C- 0,25.

Цвет: серо-белый.

ВИРОКАСТ

Механические свойства:

-твердость по Виккерсу – 330 Н/мм 2 ;

-предел прочности на разрыв – 860 Н/мм 2 ;

-0,2% проба на давление – 590 Н/мм 2 ;

-разрывное удлинение А5 – 7%;

Физические свойства:

-температура плавления – 1280-1350˚;

-температура литья -1460˚;

-удельный вес – 8,2 г/см 3;

-модуль Юнга – 210000 Н/мм 2 .

Состав: Co-33; Cr-30; Fe-29; Mo-5; Si; Mn; C-0,35

ВИРОН – 88

-твердость по Виккерсу – 200 Н/мм 2 ;

-0,2% проба на давление – 360 Н/мм 2 ;

-разрывное удлинение А5 – 15%;

-температура плавления – 1250-1310 Н/мм 2 ;

-температура литья – 1420 ˚;

-удельный вес – 8,2 г/см 3 ;

-модуль Юнга – 200000 Н/мм 2 .

Состав: Ni-64; Cr-24; Mo-10; Si; C- 0,02

Цвет: белый.

ЭСТЕТИКОР

Механические свойства:

-твердость по Виккерсу – 800 H/мм 2

-предел прочности на разрыв – 600 H/мм 2

-0,2% проба на давление – 435 H/мм 2

-разрывное удлинение А5 -9%.

Физические свойства:

-температура плавления – 1150-1260˚;

-удельный вес – 18 г/см 3 ;

-модуль Юнга – 10600 Н/мм 2 ;

-КТР х10 -6 К -1 – 14,2;

-сцепление с фарфором – 115 Н/мм 2 ;

Состав: Аu-77,5; Pt-9,0; Ag-1,0

Цвет: бело-желтоватый.

ЭСТЕТИКОР ПЛЮС

-твердость по Виккерсу -245 Н/мм 2 ;

-предел прочности на разрыв -810 Н/мм 2 ;

-0,2% проба на давление – 515 Н/мм 2 ;

-разрывное удлинение А5 – 15,5%.

-температура плавления – 1230-1280˚;

-удельный вес – 13,7 г/см 3 ;

-модуль Юнга – 12700 Н/мм 2 ;

-КТР х10 -6 К -1 -14,3

Состав: Au-45; Pt-39; Ag-5

ЭСТЕТИКОР РОЙАЛ

-твердость по Виккерсу – 150 Н/мм 2 ;

-предел прочности на разрыв – 500 Н/мм 2 ;

-0,2% проба на давление – 400 Н/мм 2 ;

-разрывное удлинение А5 – 8,5%.

-температура плавления – 1090-1205˚;

-удельный вес – 17,9 г/см 3 ;

-модуль Юнга – 91000 Н/мм 2 .

Состав: Au-81; Pt -8,6; Pd-2

Цвет: желтый.

НЕОКАСТ-2

-твердость по Виккерсу – 160-210 Н/мм 2 ;

-предел прочности на разрыв -520-670 Н/мм 2 ;

-0,2% проба на давление – 330-475 Н/мм 2 ;

-разрывное удлинение А5 – 19-29%;

-температура плавления - 910-970˚;

-удельный вес – 15,6 г/см 3 .

Состав: Au-70; Pt-4; Ag-18,

Лекция № 11

МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ

Общие сведения о металлах, их свойствах, кристаллическое строение.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Читайте также: