Сплав железа с другими металлами называется

Обновлено: 28.09.2024

Металл - это вещество, обладающее высокой электрической проводимостью и характерным блеском, а также характерной для металлов зернистой структурой, и еще пластичностью, во.
Металлов много: железо, медь, никель, золото, серебро, натрий, литий, алюминий (см. таблицу Менделеева).
Железо - это химический элемент (Fe). Он является металлом, как и алюминий, и все остальные металлы.
Сталь - это сплав железа с углеродом. В природе нет чистого железа. Также нет ни одного изделия из чистого железа. Все трубы, ложки, вилки, конструкции. Если содержание углерода в сплаве не более 2.5 %(точно не помню) - такой сплав называется сталью. Больше - называется чугуном.

железо - этопрежде всего название химического элемента, металл - характеристика химического элемента, а сталь - это смесь железа с чем-то,кажется!

Ну какая-какая. Сталь - сплав, металл - общая характеристика группы элементов, а железо - конкретный представитель этой группы.

ну насколько помню химию, металлы это простое вещество, к ним относят и железо, а сталь это сложное, т.е. сплав железа с углеродом(до 17%)

Химия рулит. Нда. как бы так ответить, чтоб не травмировать твой мозг: железо -это Fe, Fe пренадлежит группе элементов-Металлов, а сталь это вообще-то сплав.

Железо -химический элемент. смотри таблицу Менделеева)). сплав-это соединение различных металлов и др. химических элементов. металл- это группа хим элементов обладающие определенными химическими свойствами. например способностью намагничиваться и окисляться. но опять же не все. ртуть вообще в твердое состояние перевести тяжело. ввиду оччень низкой температуры кристаллизации

Сталь это сплав железа с углеродом и еще какими то добавками-железо это химическии элемент-чистый без примесей.Чистое железо очень дорогое.Металлы -все химические элементы включенные в эту группу таблицей Менделеева.

Все уже сказано

А чистое железо-не кричное а реликт..где то было обнаружено.Типа инопланетное.И не ржавеет вроде

1. Железо Fe - земельный элемент, входит в состав таблицы Менделеева.
2. Металл - сплав, в основе которого может лежать железо, медь, алюминий . Данный сплав как правило имеет различные добавки и компоненты: молибден, хром, ванадий, марганец, углерод . -задачи этих добавок - придать сплаву определенные физ. и хим. свойства. Сплав получается в процессе плавления при определенной температуре.
3. Сталь - ето сплав железа и углерода с содержанием последнего Чугун - ето сплав железа и углерода с содержанием последнего >2%

Ну, научную сторону вопроса уже до меня вскрыли совершенно исчерпывающе, поэтому добавлю стишок, который много лет назад был опубликован в какой-то газете. У нас на работе его очень любят и часто поминают (память народная сохранила только две строки) :

И мелодично пел весь рейс
Стальной чугун железных рельс.

Первое -- частный случай второго (железо -- один из металлов, есть и другие металлы, например, олово, медь) .
Третье -- частный случай первого (сталь -- одна из технических форм железа, сплав, есть и другие, например, чугун).

"Металл" - группа химических элементов, в которую входит и "железо"
"сталь" сплав железа с углеродом (содержание углерода не более 2%)
В обиходе простым языком любое из этих слов может означать одно и то же.

Металлы это вещества, обладающие металлическим блеском, ковкостью и они проводят эл. ток. Примеры металлов: железо, медь, магний, алюминий, золото, калий.
Железо - это чистый чёрный металл.
Сталь - это сплав железа и углерода, один из чёрных металлов. Больше углерода: сталь твёрже и хрупче, меньше углерода: сталь более ковкая и пластичная.

Сплав железа с никелем

Инвар (сплав железа с никелем) просто необходим для создания высокоточных механических систем, одним из требований к которым является сохранение стабильных размеров при изменении температуры. Ни один из природных материалов такими свойствами не обладает.

Именно поэтому прецизионный сплав инвар сегодня настолько востребован предприятиями. Он применяется в самых разных сферах человеческой деятельности, например, в приборостроении, бытовой электронике. И адекватную замену ему пока не нашли.

Понятие прецизионных сплавов

Прецизионные сплавы отличаются от любых других тем, что в них основной металл обретает предварительно выбранные дополнительные характеристики. Они имеют уникальные физические, химические и механические свойства. Нужно понимать, что особенности сплава зависят от содержания в нем каждого из компонентов, таких как железо, никель, медь, кобальт и другие металлы.

Отдельно стоит сказать о прецизионных сплавах с «аномальными свойствами», как их принято обозначать. Их физические характеристики могут сохраняться либо претерпевают минимальные изменения под действием таких внешних факторов, как:

температура;
магнитное и электрическое поле, а именно здесь важны такие их свойства, как амплитуда, частота, фаза, поляризация;
изменение уровня механической нагрузки;
реактивные среды.

Чаще всего используются примерно двенадцать прецизионных сплавов, в том числе: элинвар, константан, перминвар, манганин, инвар. Инваром называется сплав никеля с железом, о котором говорится в данной статье.

Краткая характеристика железа и никеля

Железо в чистом виде имеет серебристо-серый цвет, является пластичным, ковким. Его самородки обладают заметным металлическим блеском, кроме того, отличаются значительной твердостью. Электропроводность также находится на высоком уровне, ведь металл легко передает ток за счет свободных электронов.

Железо имеет среднюю тугоплавкость, становится мягким при температуре +1 539 °C, из-за чего утрачивает свои ферромагнитные свойства. Данный элемент является химически активным, поэтому в нормальных условиях быстро реагирует с другими веществами.

При повышении температуры эти свойства проявляются еще ярче. Находясь на воздухе, окисляется, в результате чего на его поверхности появляется оксидная пленка – именно она останавливает дальнейшую реакцию. При повышенной влажности на железе формируется ржавчина, что не мешает металлу и сплавам на его основе активно использоваться в промышленности.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Самородки никеля встречаются в железных метеоритах, а в более привычных условиях этот металл находят в сочетании с другими химическими элементами. Если говорить точнее, то для получения сплава, состоящего из железа и никеля, последний компонент получают из сульфидных, медно-никелевых руд:

никелин – помимо никеля, содержит мышьяк;
хлоантит – белый колчедан, в составе которого есть кобальт и железо;
гарниерит – силикатная порода с долей магния;
магнитный колчедан – представляет собой смесь серы, железа, меди;
герсдорфит – имеет мышьяково-никелевый блеск;
пентландит – содержит серу, железо, никель.

Выбор метода для получения никеля из руды зависит от типа сырья. Стоит отметить, что в некоторых случаях интересующий нас металл выступает в роли второстепенного материала обогащения породы.

История открытия сплава железа и никеля

Инвар представляет собой сплав железа с никелем, причем на легирующий компонент приходится 36% от общей массы. Этот металл появился в 1896 году во Франции, а его создателем стал физик Шарль Гийом, который искал доступный по цене материал для эталонов мер массы и длины. Прежде для их производства использовали дорогой сплав на основе платины и иридия. За свое открытие физик был удостоен Нобелевской премии в 1920 году.

Название металла «инвар» переводится с латинского как «неизменный». Дело в том, что у сплава железа с никелем сохраняется постоянный коэффициент теплового расширения при температурах от -80 °С до +100 °C. Также этот металл обозначают как нилвар, вакодил, нило-аллой, радиометалл.

Разнообразие названий объясняется тем, что инвар является торговым брендом французской компании Imphy Alloys. Ведь именно она первой начала промышленное производство данного сплава железа с никелем. Правда, наименование продукта звучит как «Invar 36».

Процесс изготовления сплава

По своим внешним характеристикам и на ощупь инвар похож на сталь. И это вполне логично, ведь речь идет о сплаве черных металлов, где железо играет роль главной составляющей. В инваре содержится в пределах 0,01–0,1% углерода, но обычно это показатель находится у нижней границы, так как речь идет об очень чистом металле.

Для производства данного сплава железа и никеля применяют гальванический метод. Сопоставление свойств интересующих нас металлов показало, что создать инвар не так сложно. Но проблема оказалась в том, что в результате реакции железо переходит из двухвалентного в трехвалентное состояние. Этот побочный эффект и вызвал основные трудности при изготовлении столь важного сплава, приводя к сниженному выходу материала и понижению его физических характеристик.

Сократить негативный эффект удалось за счет комплекса добавок, содержащего органические вещества, кислоты, амины. Таким образом получили соединения низкой растворимости с трехвалентным железом, улучшив качества материала.

Избавиться от осадка позволяет метод эффективной диффузии электролитического раствора. Последний содержит в себе сернокислое железо, борную кислоту, сахарин, сернокислый никель и сульфат натрия.

При использовании пластин никеля и железа важно учитывать размер пластины. В некоторых случаях соединения получают при помощи электрических печей.

Структура полученного сплава

При плавлении сплав железа с никелем представляет собой растворенное твердое железо в никелевой основе. За счет подобного соединения удается повысить температуру структурной устойчивости на 200 °С. Проникновение никеля в железо происходит при достижении +500 °С, а ускорение наблюдается только при +800 °С.

Составляющая FeNi3 является основным структурным элементом сплава, поэтому содержание никеля доходит до 55%. Данный эффект связан с температурой обработки материала. Стоит оговориться, что предельная доля никеля составляет 60%.

Немаловажно, что одно железо в составе сплава не позволяет придать материалу необходимые свойства. Настолько важная временная стабильность инвара объясняется присутствием углерода и прочих примесей. К ним относятся кобальт, хром, углерод, марганец, фосфор.

Также в составе сплава железа с никелем может быть кремний, сера, алюминий, магний, цирконий, титан. Их доля во многом определяется спецификацией сплава и производством. Так, суперинвар включает в себя примерно 5% кобальта, что достигается за счет отказа от 5% никеля. В еще одном варианте сплава – коваре – присутствует 54% железа, 29% никеля, 17% кобальта.

Физические и химические свойства сплава

Основными физическими характеристиками сплава железа с никелем являются:

температура плавления +1 430 °C;
предел механической прочности 49 кгс/мм2;
плотность стандартного сплава 8 130 кг/м³.

Названные физические свойства являются уникальными и связаны с химическими особенностями инвара:

характерно выраженная однофазная структура;
низкий коэффициент теплового расширения, так как во время повышения температуры общее тепловое расширение компенсируется магнитострикционным снижением объемного показателя.

Благодаря названным физическим, химическим характеристикам металл имеет такие важные положительные качества:

повышенная устойчивость к механическим воздействиям, за счет чего из сплава железа с никелем можно изготавливать механизмы, функционирующие в условиях серьезных нагрузок;
высокая внутренняя магнитная проницаемость элементов, состоящих из инвара;
постоянный КТР, позволяющий применять металл для изготовления компонентов приборов, датчиков;
способность сохранять неизменные характеристики даже в агрессивных средах;
устойчивость к появлению ржавчины;
пластичность.

Чтобы добиться еще более высоких показателей от сплава железа с никелем, применяют разные способы механической обработки. Так, для увеличения уровня прочности используют холодную пластическую деформацию с последующей термообработкой при низкой температуре.

Защитить металл от корродирования позволяет специальная полировка. Повышенная устойчивость к воздействию агрессивной внешней среды достигается посредством нанесения защитных покрытий.

Сферы применения инвара

Этот сплав железа с никелем производят в виде проволоки, тонкой плоской ленты либо могут придавать иную форму по желанию заказчика. Например, иногда требуются небольшие листы, прутки, лента из инвара. В процессе изготовления удается улучшить свойства металла при помощи особых технологических условий, таких как плавка с последующей термической обработкой, специфическая деформация и обработка поверхности.

Разные виды инвара используют для создания переходов от металла к стеклу, производства мембранных емкостей, применяемых в процессе транспортировки сжиженного газа. В микроэлектронике сплав железо плюс никель играет роль подложек чипов, корпусов лазерных установок, волноводов. Не так давно появился надежный способ сварки инвара, за счет чего металл стал применяться в еще большем числе отраслей.

Поскольку речь идет именно о магнитном сплаве железа с никелем, что объясняется наличием внутреннего магнетизма у его основных компонентов, инвар активно используется в электротехнике. Он является материалом для постоянных магнитов, сердечников трансформаторов, электроизмерительных приборов, электромагнитов.

Кроме того, детали из него можно встретить в бытовой технике, например, телевизорах, радиоприемниках, аудио- и видеомагнитофонах и иногда в высокоточных маятниковых часах.

Данный сплав применяется в производстве деталей приборов, измерительной и экспериментальной аппаратуры, обеспечивая им способность сохранять линейные размеры при любых внешних условиях.

Без инвара сегодня не обходится производство датчиков, преобразователей энергии, он играет роль компонента в биметаллических элементах. Особые характеристики позволили использовать этот металл по его первоначальному назначению – как материал эталонов длины и массы.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Сплавы железа

Сплавы железа широко применяются в промышленности, а полученные изделия занимают практически любую сферу нашей жизни. Дома, автомобили, предметы быта, инструменты, медицина – вот далеко не полный перечень направлений, где применимы сплавы железа.

Несмотря на то, что наиболее часто используют всего два таких сплава – сталь и чугун, каждый из них имеет свои разновидности, которые определяют сферу применения. В нашей статье мы расскажем, что такое сплавы железа, какими они бывают, и поговорим о тех сферах, где их используют чаще всего.

Описание сплава железа

Металлы в чистом виде имеют недостаточную прочность, поэтому относительно редко используются в машиностроении, а роль конструкционных материалов обычно играют сплавы.

Сплавом называют вещество, для получения которого два и более компонента, в том числе металлы и неметаллы, смешиваются в жидком виде. Также в составе данного соединения присутствуют примеси – они делятся на полезные и вредные. Первые улучшают эксплуатационные характеристики материала, тогда как вторые, наоборот, негативно отражаются на его качествах. Кроме того, примеси могут быть случайными и специально добавленными в металл, чтобы обеспечить ему определенные показатели.

Отвердение сплава приводит к тому, что компоненты формируют твердый раствор, химическое соединение или механическую смесь. В первом случае кристаллическая решетка основного компонента остается неизменной, а другой распределяется в ее пределах в виде отдельных атомов. В химическом соединении элементы взаимодействуют, что приводит к формированию новой кристаллической решетки. В механической смеси компоненты имеют полную нерастворимость, поэтому их кристаллические решетки сохраняются, и сплав представляет собой смесь кристаллов веществ.

У сплавов всегда есть основа, в соответствии с которой их делят на группы. Допустим, сплавы железа принято обозначать как черные – в эту категорию входят стали и чугуны.

Металлы на основе алюминия, магния, титана и бериллия обладают незначительной плотностью, поэтому носят название легких цветных сплавов. Материалы на базе меди, свинца, олова считаются тяжелыми цветными сплавами. Цинк, кадмий, олово, свинец, висмут являются основой для легкоплавких цветных сплавов. А из молибдена, ниобия, циркония, вольфрама, ванадия и прочих металлов делают тугоплавкие цветные сплавы.

В промышленности активнее всего применяются сплавы на основе железа с добавлением углерода – их принято обозначать как железоуглеродистые сплавы. В эту категорию входят стали и чугуны. Разница между этими двумя видами сплавов железа состоит в доле углерода: если этого компонента менее 2,14 %, то речь идет о стали, при большем показателе металл считается чугуном.

Стали и чугуны являются основными металлическими сплавами для современной техники, поэтому объемы их производства в десять раз превышают аналогичный показатель для всех вместе взятых остальных металлов.

Сталь как один из самых распространенных сплавов железа

Сталью называется сплав железа с углеродом, если содержание последнего не выходит за пределы 2,14 %. Точное соблюдение пропорций позволяет достичь очень высокой прочности металла.

За счет дополнительных компонентов материалу придают необходимые технические характеристики. Еще один способ получения особых свойств – термообработка. Она дает возможность изготавливать марки стали с улучшенными магнетическими показателями, повышенной прочностью, стойкостью к появлению ржавчины. Для каждого вида таких сплавов железа используется отдельная маркировка, включающая в себя комбинацию цифр и букв.

На основании содержания углерода среди сталей выделяют:

малоуглеродистые;
среднеуглеродистые;
высокоуглеродистые.

Повысить качество металла позволяют специальные добавки, поэтому принято говорить о трех видах легированных сплавов:

низколегированные;
среднелегированные;
высоколегированные сплавы, в которых может присутствовать до 50 % примесей.

По маркировке легированного сплава, например, железа с никелем, можно судить о его назначении. Причем буквы устанавливают вещество, использованное в качестве добавки.

Для обозначения сплавов железа используются:

С – строительная сталь, буква обозначает текучесть материала;
Ш – подшипниковые стали, далее в маркировке идет указатель металла, внесенного в сплав;
У – признак индустриальной стали;
Р – ставится на быстрорежущих сплавах;
Сп – является маркировкой конструкционного сплава.

За счет термической обработки на производстве могут задавать новое внутреннее строение кристаллической решетки железа. Для этой цели используют различные технологии.

Литье позволяет изготавливать сплавы разного качества. Данная характеристика зависит от присутствия посторонних включений, например, фосфора и серы. Поэтому принято говорить об обыкновенных и высококачественных сплавах, которые обозначаются буквой А. В норме, доля серы не может выходить за пределы 0,25 %.

При критическом нагреве кислород разрушает сплавы железа. Поэтому его влияние снижают за счет компонентов, призванных до начала химической реакции присоединить данный элемент.

По раскислению стали и сплавы делят на такие виды:

Кипящие – имеют плохие свойства, что связано с увеличением выхода готового расплава за счет сокращения доли легирующих компонентов. Для маркировки используют «КП».
Спокойные – вредное раскисление уже завершено. Здесь улучшается качество производства, однако повышаются финансовые расходы. Такой металл обозначается как СП.
Полуспокойные – это промежуточное состояние между двумя описанными выше, маркируется как «ПС».

Элементы, включенные в состав конкретного сплава железа, фиксируют при помощи марочника сталей. Подобные обозначения позволяют определять легирующие материалы:

вольфрам имеет маркировку в виде буквы В;
кобальт – К;
молибден – М;
никель – Н;
титан – Т;
хром – Х;
марганец – Г;
алюминий – Ю;
кремний – К.

В металлургической промышленности свойства металла улучшают, в том числе при помощи неметаллов, таких как азот и кремний. Они обозначаются буквами А и К соответственно.

Сферы применения стали различного типа

Сплавы железа, в том числе с медью, являются ключевыми конструкционными материалами для сферы техники и промышленности. Железо в сочетании с углеродом используется для производства подавляющего большинства конструкций в машиностроении и тяжелой промышленности. Сталь является материалом для легковых, грузовых автомобилей, станков, железных дорог, многих элементов судов.

В целом, из стали делают примерно 95% всей металлической продукции. В современном мире по масштабам производства данного металла можно судить об общем технико-экономическом уровне развития страны.

Легированные стали идут на изготовление инструментов и машинных узлов, поскольку имеют особую прочность, стойкость к высоким температурам и образованию ржавчины, что достигается за счет внесенных добавок. Углеродистые стали чаще всего используют для каркасных сооружений, прокладки водопроводов, пр.

Исходя из назначения, стали как сплавы железа делятся на такие основные категории:

Строительные. В эту группу входят преимущественно высоко- или среднеуглеродистые марки. Их задействуют во время строительных работ на всех этапах от подготовки каркасов до производства кровельного листа и даже бытовых предметов.
Конструкционные. Это металлы с низким содержанием углерода, то есть не более 0,75 %. Они играют роль основного материала для машиностроения, используются как при изготовлении обычных велосипедов, так и морских судов.
Инструментальные. Еще одни вид низкоуглеродистой стали, который характеризуется малой долей марганца в пределах 0,4 %. Его используют для производства измерительных, штампованных, режущих инструментов.
Специальные. В данной группе есть два подвида с особыми физическими и химическими свойствами. Под первым понимают электротехническую сталь с заданными магнитными характеристиками, а второй – это жаропрочная нержавеющая сталь и другие типы.

Сфера использования легированных сталей зависит от их характеристик:

Нержавеющие сплавы применяют в строительстве, машиностроении, если необходима повышенная способность противостоять образованию ржавчины.
Жаропрочные стали, в соответствии с названием, задействуются при высоких температурах, будучи материалом для турбин, отопительных магистралей. Дело в том, что они не подвержены окислению под действием значительного нагрева, в этом основное качество для большинства рабочих узлов в теплотехнике.

Интересующие нас сплавы железа используются таким образом:

Сталь обыкновенного качества содержит не более 0,06 % серы и 0,07 % фосфора. Из нее делают стандартные материалы для строительства, например, металлопрокат: трубы, швеллеры, уголки, пр.
Качественная может иметь максимум по 0,035 % серы и фосфора. Идет на изготовление металлопроката, а также корпусов, деталей автомобилей. Является основой для ряда видов инструментальной стали.
Высококачественная предполагает долю серы и фосфора до 0,025 %. Это инструментальные, конструкционные стали, подвергаемые значительным нагрузкам.
Особовысококачественная имеет долю серы до 0,015 % и фосфора в пределах 0,025 %. Обладает наибольшим сопротивлением к износу среди всех сплавов железа. Есть виды, которые принято выносить в отдельную категорию с особой маркировкой. Это шарикоподшипниковая (быстрорежущая) сталь, которая является обязательным компонентом любого режущего инструмента.

Виды и область использования чугуна

Чугун практически также популярен в сфере производства, как и сталь, ведь по механическим характеристикам он сравним со многими ее марками. Использование данного сплава железа зависит от его категории.

Принято говорить о таких видах чугуна:

Серый. Углерод в его составе представляет собой графитовые пластинки. Имеет высокие литьевые характеристики при незначительной усадке. Но основным свойством металла считается способность выдерживать переменные нагрузки. Поэтому его применяют в качестве материала для прокатных станков, станин, подшипников, маховиков, поршневых колец, деталей тракторных и автомобильных двигателей, корпусов, пр.
Белый. Здесь углерод связан с железом, поэтому такой сплав железа идет преимущественно на изготовление стали.
Высокопрочный. Углерод выглядит как шарообразные включения, за счет чего достигается повышенная стойкость к растяжению и изгибу. Материал используется для производства элементов турбин, коленчатых валов тракторов и автомобилей, шестерней, пр.

Чугун может быть легирован, если необходимо обеспечить ему дополнительные характеристики:

Износостойкий – используется как материал для насосных деталей, тормозов, дисков сцепления.
Жаростойкий – идет на доменные, мартеновские, термические печи.
Жаропрочный – подходит для изготовления газовых печей, компрессорного оборудования, дизельных двигателей.

Менее распространенные сплавы железа

Сплав феррит

Это твердый раствор углерода, доля которого не превышает 0,02 % в α-железе. Стоит понимать, что в данной разновидности железа углерод растворяется при комнатной температуре в тысячных долях процента. Поэтому феррит по своим качествам похож на железо в чистом виде, то есть пластичен, но обладает низкой прочностью и твердостью. Данная структура чаще всего встречается у тонколистовой и низкоуглеродистой стали.

Сплав аустенит

Аустенит также является твердым раствором углерода, но содержание последнего доходит до 2 %. В этом сплаве α-железа присутствуют легирующие добавки. Он имеет в 2–2,5 раза более высокую твердость, чем феррит, при этом характеризуется высоким уровнем пластичности. Добиться подобного эффекта позволяет термическое и химико-термическое воздействие на металл.

Сплав цементит

Сплав представляет собой химическое соединение железа с углеродом в пределах 6,67 %. Он имеет высокую хрупкость, зато по своей твердости сравним с алмазом.

Сплав перлит

Речь идет о механической смеси феррита с цементитом, которая получается вследствие распада аустенита. Доля углерода в данном сплаве железа составляет 0,8 %. Перлит является самым распространенным структурным элементом сталей и чугунов.

Сплав ледебурит

Это одна из ключевых структурных составляющих сплавов железа с углеродом. Она представляет собой цементит и аустенит в момент образования, но, остывая, превращается в сочетание цементита и перлита. В составе ледебурита 4,3 % углерода, такой металл имеет значительную твердость, при этом хрупок.

Это все ключевые свойства наиболее распространенного в промышленности металла. Люди научились применять сплавы железа очень давно, сделав их материалом для орудий труда, украшений, оружия, домашней утвари.

Современные производства работают более чем с 10 000 видов сплавов железа. Это объясняется тем, что лишь данный металл способен претерпевать такое количество превращений, сильно меняя характеристики под действием легирования и высокой температуры. Ученые непрерывно ищут новые методы получения и обработки сплавов железа с необходимыми дополнительными свойствами.

Сплав железа и меди

Сплав железа и меди как таковой не существует. Причины – разные температуры плавления и свойства растворимости. По сути, получается нечто вроде слоеного пирога. Однако и такой результат смешивания двух металлов с успехом используется в самых разных сферах.

Большее распространение получили сплавы меди с другими металлами: алюминием, оловом, свинцом, с добавлением никеля и др. О свойствах медных сплавов, а также интересные факты о сплаве железа и меди вы узнаете из нашего материала.

Сплав железа и меди в чистом виде – редкость

Существование сплава железа и меди вполне возможно. Фазовая диаграмма с этими двумя элементами имеет следующий вид:

На ней заметно, что фазовые поля «ααFe» и «Cu» значительно сужаются к краям диаграммы. Это значит, что в одном веществе нельзя растворить большое количество другого.

Растворимость железа в фазах меди и меди в фазах железа ограничена. Так, в фазе аустенита (гамма-Fe) можно растворить не более 18% меди. Для этого необходима высокая температура (около +1400 °С), которая резко должна смениться комнатной для предотвращения повторного разделения. Все, что получится в других условиях, – двухфазная смесь, которую нельзя назвать сплавом железа и меди.

Также по диаграмме заметно, что возникновение интерметаллических соединений невозможно. Если именно их вы подразумевали под сплавом, то ошибались.

Следовательно, сплав имеет эвтектоидную микроструктуру со сменяющими друг друга слоями материала, насыщенного железом и медью. Точная микроструктура и формула сплава железа и меди зависит от составных компонентов.

Лигатура медь-железо имеет формулу CuFe. Ее используют для алюминиевой бронзы и определенных латунных сплавов в роли рафинера. Также сфера применения лигатуры распространяется на повышение качества других сплавов, а именно улучшение коррозионной стойкости медно-никелевых сплавов и механических свойств низколегированных медных сплавов.

Есть несколько разновидностей сплавов железа и меди, в которых доля железа варьируется от 1% до 2,5%. Медные сплавы отличаются высокой прочностью, благодаря которой могут использоваться в трубках конденсаторов и электрических контактах с хорошей электропроводностью (около 65 % IAC).

Это сплавы вариации серии C19xxxx, например, C19200, C19500, C19600.

Классификация сплавов меди

Медь – это крайне значимый материал, который сопровождал человечество практически всю жизнь. Первобытные люди использовали в качестве орудий труда именно медные изделия. При этом способы обработки металла в разные времена отличались.

Раньше было принято обрабатывать медь холодным методом, о чем говорят археологические находки в пределах современной Северной Америки. Традиции по использованию меди сохранялись еще до приезда Христофора Колумба. Медную руду начали добывать около 7 тысяч лет назад, и благодаря податливости материала он быстро стал востребованным. Даже спустя столько лет медь не теряет своей актуальности.

Металл отличается красноватым цветом, который ему придает кислород. Если этот компонент полностью убрать, то оттенок станет желтым. Насыщенность цвета также зависит от валентности. Так, карбонаты меди имеют выраженный синий либо зеленый тон. Начищенная медь придаст металлу яркий блеск.

По электропроводимости медь занимает почетное второе место, уступая лишь серебру. Благодаря своим качествам ее используют в электронике. Однако важно помнить недостатки металла. Один из основных – плохое взаимодействие с кислородом. На свежем воздухе медь покрывается пленкой, связанной с процессом окисления.

Медный оксид можно получить прокаливанием гидрокарбоната меди либо нитрата на воздухе. Данное соединение способно окисляющим образом влиять на органические соединения.

Медный купорос дает растворение материала в серной кислоте. Сфера применения полученного вещества – химическая промышленность. Медный купорос используют и для профилактики вредителей на огороде.

Примеси способны по-разному воздействовать на характер медного сплава. По данному критерию выделяется три группы:

Первая группа включает в себя соединения, создающие твердые вещества. Среди них: сурьма, цинк, железо, олово, фосфор, сурьма, никель и др.
Во вторую группу входят соединения, имеющие низкую растворимость в меди. Из-за их наличия обработка давлением становится сложнее. Однако стоит отметить, что электропроводность остается практически неизменной. Пример таких соединений – свинец и висмут.
В третьей группе содержатся вещества, создающие вместе с медью хрупкие соединения (кислород, сера).

Характеристики сплавов меди

Сплав меди может иметь разные характеристики, которые зависят от примесей и их количества. Например, прочность, коррозионную стойкость, низкий коэффициент трения. На практике часто используются смеси меди с магнием, цинком, марганцем и алюминием. При этом в промышленности можно найти и другие варианты сплавов.

Чтобы определить состав по Межгосударственному стандарту, необходимо использовать классификацию из специальной таблицы. Там указана маркировка меди и перечислены ее главные характеристики:

Так, в марках М1 и М1р, М2 и М2р, М3 и М3р содержание меди одинаковое, а буква «р» означает наличие фосфора (до 0,04% от общего количества вещества) и меньшее количество кислорода (до 0,01%). В марках с обычным количеством кислорода его доля составляет от 0,05 до 0,08%.
В марках М00 и М1 содержится как минимум 99,9% меди.
Марка М0 состоит из меди на 99,95%.
Для М0б содержание металла – около 99,97%.
Вещество с обозначением М2 состоит из меди на 99,7%.
Для марки М3 характерна доля металла, составляющая 99,5%.
В марке М4 основное вещество занимает 99% от общего количества сплава.
Буква «б» в составе марки означает полное отсутствие кислорода. Так, в М0б его нет, а в М0 содержится около 0,02%.

Основные характеристики сплавов с содержанием меди:

Способность сопротивляться коррозии, которая особенно выражена у веществ с полированной поверхностью. Она проявляется при воздействии на сплав пресной воды. Кислотная среда ухудшает коррозионную стойкость. Например, мельхиор (сплав из железа, никеля и меди) в кислотной среде (при контакте с водой) обретает зеленоватый оттенок.
Прочность, что позволяет использовать материал в промышленных целях. Так, при высоких удельных и знакопеременных нагрузках часто применяют детали из сплава меди с железом и марганцем.
Антифрикционность, что дает сплаву устойчивость к трению. Так, например, бронза применяется в производстве подшипников даже без использования смазки. Это происходит именно благодаря идеально гладкой поверхности. Сплав железа с медью и серебром также обладает хорошими антифрикционными свойствами.
Теплопроводность и электропроводность. Эти свойства позволяют делать из медного сырья электропроводные кабели.

Медные сплавы могут использоваться в разных сферах деятельности: в самолето- и судостроении, ювелирном деле, при создании часовых механизмов и других приспособлений, в которых вероятно возникновение трения двух парных компонентов.

Если говорить о сплавах, в которых также есть железо, то на практике чаще всего применяют сплав из меди, железа и олова, сплав из меди, алюминия и железа, а также сплав из меди, цинка и железа.

Основные сферы применения сплавов меди

В производстве используется как медь в чистом виде (катодная медь), так и полуфабрикаты, сделанные на ее основе. Особенно это касается катанок, проката и других промышленных изделий. Характеристики и сфера применения зависят от доли примесей в общем продукте. В марке может содержаться от 10 до 50 добавок.

Чтобы сделать высокоточный и чистый металл, потребуется медь именно той марки, в которой нет кислорода. Для криогенной промышленности его отсутствие – важнейший критерий. В противном случае изделие не будет соответствовать условиям использования. Однако в других сферах применения подойдут и те виды, в которых есть кислород.

Рассмотрим их более подробно:

М00 и М0 могут использоваться для создания высокочастотных и электропроводниковых деталей. Полученные изделия обычно создаются на заказ и считаются дорогими.
М001ф и М001бб подойдут для изготовления электрических шин и медной проволоки с маленьким диаметром сечения.
М1 и марки с таким же содержанием меди (М1р, М1ф, М1ре) используются в качестве проводников электрического тока. Небольшое количество олова позволяет их задействовать в производстве высококачественной бронзы. Также их часто включают в состав прутьев для сварки чугуна и электродов.
М2, М2р и М2к – идеальный вариант для деталей, производимых в криогенной промышленности. Так как литой прокат подвергается обработке под давлением, для него тоже подойдут перечисленные марки.
Из М3, М3р и М3к создают плоский и прессованный прокат, а также проволоку для электромеханической сварки деталей из чугуна и меди.

Самые распространенные сплавы меди

В сплавах меди и железа последнее выступает легирующим компонентом. Также таковым может выступать золото, марганец или цинк. Их доля в общем количестве составляет менее 10 %. Единственное исключение из правил – латунь. Ее концентрация может быть больше заявленной, конкретное число будет зависеть от условий применения.

Среди основных видов медных сплавов следует выделить:

Смесь меди и железа. Для обоих металлов характерны похожие химические показатели. Основное отличие заключается в температуре плавления, поэтому сплав железа и меди имеет пористую структуру.
Смесь с оловом. Сплав меди и олова использовали еще в давние времена. Так, в Древней Греции из смеси создавали настоящие произведения искусства, которые сейчас являются огромной ценностью для людей. Разумеется, современные характеристики сплава значительно отличаются от тех, которые существовали тысячи лет назад. Во многом это связано с улучшенными методиками производства. Сейчас для создания сплава применяются дуговые электропечи, а защита от окисления обеспечивается вакуумом. Закаливание смеси позволяет достичь высокого уровня пластичности и прочности.

Алюминиевая бронза. Это смесь алюминия и меди, которая имеет коррозионную стойкость и способность к деформации. Ее используют в производстве деталей, которые планируется подвергать воздействию высокой температуры.
Смесь меди со свинцом. Для материала характерна антифрикционность и высокая прочность, по большей части обеспечиваемая свинцом.
Латунь. Сплав содержит два или три основных компонента.
Нейзильбер. Так называют сплав, где содержится медь, цинк и никель, доля которого составляет 6–34 %. Несмотря на то, что материал дешевле мельхиора, он имеет такие же качества и внешние признаки.

Сплавы из меди активно используются в автомобилестроении и производстве оборудования аграрного и химического назначения. Устойчивость к коррозии позволяет применять смеси в создании сверхпроводниковой техники.

Мягкая медь отлично подойдет для деталей, которые имеют трудновыполнимый узор. Она обладает всеми необходимыми свойствами, в первую очередь – вязкостью и пластичностью. Проволока из такого сплава будет отлично гнуться, а еще ее можно паять вместе с золотыми и серебряными поверхностями. Также смеси хорошо взаимодействуют с эмалью, при этом не расслаиваясь и не растрескиваясь.

Медь – металл, который действительно необходим в современных условиях. С ним получаются широко используемые сплавы железа и меди, алюминия и меди, олова и меди и не только. Антикоррозионные, антифрикционные и теплопроводные свойства позволяют применять смеси в производстве деталей.

ЖЕЛЕЗА СПЛАВЫ

ЖЕЛЕЗА СПЛАВЫ металлич. системы, одним из компонентов к-рых (как правило, преобладающим) служит железо. Различают сплавы железа с углеродом (нелегир. и легир. чугуны и стали), сплавы с особыми физ.-хим. св-вами и ферросплавы.
Система железо - углерод. Наиб. изучена важнейшая для практики часть системы фазовых состояний Fe - C с содержанием С от 0 до 6,7% по массе (см. рис.).

Рис. Диаграмма состояния системы Fe - С: штриховые линии диаграмма Fe графит; сплошные линия диаграмма Fe цементит.

Химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . Под ред. И. Л. Кнунянца . 1988 .

Полезное

Смотреть что такое "ЖЕЛЕЗА СПЛАВЫ" в других словарях:

СПЛАВЫ — макроскопические однородные системы, состоящие из двух или более металлов (реже металлов и неметаллов) с характерными металлич. св вами. В более широком смысле С. любые однородные системы, полученные сплавлением металлов, неметаллов, неорг. соед … Химическая энциклопедия

Сплавы (металлов) — Сплавы металлов, металлические сплавы, твёрдые и жидкие системы, образованные главным образом сплавлением двух или более металлов, а также металлов с различными неметаллами. Термин «С.» первоначально относился к материалам с металлическими… … Большая советская энциклопедия

СПЛАВЫ — макроскопически однородные вещества, образованные в результате охлаждения и затвердевания высокотемпературных жидких систем, состоящих из двух или нескольких компонентов (химически индивидуальных веществ), а также полученные методом (см.). С.… … Большая политехническая энциклопедия

СПЛАВЫ — материалы, имеющие металлические свойства и состоящие из двух или большего числа химических элементов, из которых хотя бы один является металлом. Многие металлические сплавы имеют один металл в качестве основы с малыми добавками других элементов … Энциклопедия Кольера

Сплавы — I Сплавы металлов, металлические сплавы, твёрдые и жидкие системы, образованные главным образом сплавлением двух или более металлов (См. Металлы), а также металлов с различными неметаллами. Термин «С.» первоначально относился к материалам … Большая советская энциклопедия

сплавы с эффектом памяти формы (ЭПФ) — [shape memory alloys] новый класс металлических материалов, эксплуатационные свойства которых определяются способностью восстанавливать свою додеформационную форму в результате нагрева выше температуры обратного мартенситного превращения (Смотри… … Энциклопедический словарь по металлургии

Железа карбиды — соединения железа с углеродом; см. Железо, Железоуглеродистые сплавы … Большая советская энциклопедия

ЖАРОПРOЧНЫЕ СПЛАВЫ — обладают способностью выдерживать при высоких т рах (до 2000 °С) длит. мех. нагрузки, а также хим. воздействие. Характеризуются стабильностью структуры, длит. прочностью, высоким сопротивлением ползучести и усталости. Различают Ж. с. на… … Химическая энциклопедия

ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫЕ СПЛАВЫ — сплавы Fe с С на основе Fe. Варьируя состав и структуру, получают железоуглеродистые сплавы с разнообразными свойствами, что делает их универсальными материалами. Различают чистые железоуглеродистые сплавы для исследовательских целей (со следами… … Металлургический словарь

Железоуглеродистые сплавы — сплавы железа с углеродом на основе железа. Варьируя состав и структуру, получают Ж. с. с разнообразными свойствами, что делает их универсальными материалами. Различают чистые Ж. с. (со следами примесей), получаемые в небольших… … Большая советская энциклопедия

Читайте также: