Коррозионностойкие литейные алюминиевые сплавы систем al – mg (ал8, ал27) и al – mg – zn (ал24) хорошо льются и свариваются. Легирование be, ti, zn вызывает изменение зерна. Они термообрабатываются.

Спеченный алюминиевый порошок (САП) получается прессованием (700 МПа) при температуре 500 – 600°С алюминиевой пудры. САП характеризуется высокой прочностью и жаропрочностью до 500°С.

Спеченные алюминиевые сплавы систем Al-Si-Ni (СОС 1), Al-Si-Fe
(СОС 2) иногда легированные Mn,Cr, Zn, Ti, V закаливаются, стареют, жаро-
прочны до 350°С.

Композиционные алюминиевые сплавы армируются борными волокнами (АД1, АД33, ВКА – 1, ВКА – 2), стальной проволокой (КАС-1, КАС-1А) прочны, гнутся, обладают большой ударной вязкостью, жаропрочностью, усталостью, прочностью.

Медь и ее сплавы. Диаграмма состояния Cu-Zn. Латуни: состав, структура, маркировка, свойства и применение. Бронзы, мельхиоры, нейзильберы и др. сплавы на основе меди, их химический состав, маркировка, применение.

 

Медь Cu — метал красновато-розового цвета, обладает высокой тепло- и электропроводностью, пластичностью и тягучестью. Плотность ее 8,94; температура плавления 1083°С; твердость по Моосу 2,5—3. Из-за своей мягкости медь плохо обрабатывается режущим инструментом, однако хорошо полируется.

Находясь в сухом месте, медь покрывается тончайшей пленкой оксида меди, которая служит хорошей защитой от дальнейшего окисления. Во влажной среде покрывается зеленоватым напетом закиси меди, который тоже сохраняет ее о* разрушения. Медь легко растворяется в азотной кислоте и в концентрированной серной кислоте при нагревании. В соляной кислоте растворяется только в присутствии кислорода.

Медь, обладая прекрасными физическими характеристиками, широко применяется почти во всех отрасли» промышленности. В художественной промышленности медь употребляют для чеканных и филигранных работ, для изделий под эмаль и других поделок, в ювелирном производстве — для легирования сплавов благородных металлов.

Медь служит также основой для производства сплавов — латуней, бронзы, мельхиора, нейзильбера.
Латуни — медно-цинковые сплавы, содержащие до 45% цинка. Латуни значительно дешевле меди, причем, чем больше в них цинка, тем они дешевле. Латуни обладают высокими механическими свойствами: легко поддаются пластической деформации, хорошо обрабатываются режущим инструментом и полируются. На открытом воздухе неустойчивы, быстро теряют блеск, темнеют. Легко растворяются в большинстве кислот.
Плотность латуней
3 2_8,6; температура плавления 900— 1045°С; твердость по Моосу 3—4. Высокомедистые латуни — томпаки (содержание цинка до 20%) —близки по цвету к золотым сплавам. Их используют в художественной промышленности для изготовления сувенирных и

спортивных значков, декоративной посуды и дешевой ювелирной галантереи.
Латуни — основной материал, используемый при обучении ювелиров. Механические свойства латуней, содержащих от 30 до 40% цинка (марки Л62, Л68), сходны со свойствами золотого сплава 583-й пробы.
Бронзы — медно-оловянистые сплавы, содержащие от 3 до 12% олова. В состав олова в зависимости от его назначения могут входить цинк, свинец, фосфор, никель. Кроме оловянистых существуют и другие бронзы — алюминиевые, кремнистые, бериллиевые, кадмиевые.

Плотность бронзы 7,5—8,8; температура плавления 1010—1140°С; твердость по Моосу 4—4,5. Оловянистые бронзы отличаются хорошими литейными свойствами. Это было замечено людьми еще в глубокой древности. И в наши дни бронза считается прекрасным материалом для художественного литья.

В художественной промышленности используется бериллиевая бронза. Она отличается высокой твердостью и упругостью, наиболее устойчива к коррозии. Применяется для изготовления юбилейных значков и. сувениров.
Мельхиор — медно-никелевый сплав с содержанием никеля от 18 до 20%. Относится к числу декоративных сплавов. Обладает красивым серебристым цветом. Отличается высокой коррозионной стойкостью. Пластичен, легко обрабатывается: штампуется, чеканится, режется, паяется полируется. Изделия из мельхиора достаточно прочны. Плотность мельхиора 8,9; температура плавления 1170°С; твердость по Моосу 3. Мельхиор — сплав, имитирующий серебро, поэтому его применяют для изготовления посуды и недорогих ювелирных изделий с полудрагоценными камнями и без камней.
Нейзильбер — трехкомпонентный сплав на медной основе, в состав которого кроме меди входят 13,5—16,5% никеля и 18— 22% цинка. Так же как и мельхиор, считается декоративным сплавом и по внешнему виду напоминает серебро. Нейзильбер дешевле мельхиора, обладает достаточной пластичностью, тягучестью, прочностью и коррозионной устойчивостью. Плотность 8,4; температура плавления 1050°С; твердость по Моосу 3. Подобно мельхиору, нейзильбер используют в художественной и ювелирной промышленности для изготовления столовых приборов и ювелирных украшений. Широкое распространение получил при изготовлении филигранных изделий

Производство чугуна. Основные физико-химические процессы получения чугуна в доменной печи.

Чугун выплавляется в домнах. Это сложное инженерное сооружение, работающее непрерывно в течение 5..10 лет.

Печь работает по принципу противотока. Сверху загружается руда,флюсы и кокс, а снизу подается воздух. Кокс служит для нагревания и расплавления руды, а также участвует в восстановлении железа из окислов руды. В коксе должно быть минимум серы и фосфора. Флюсы (известняки, кремнеземы,..) необходимы для получения шлаков При сгорании топлива образуется окись углерода, которая и является главным восстановителем железа.

Конвертерный и мартеновский способы производства стали и их сравнительная характеристика. Производство стали в электропечах.

Конвертерное производство — получение стали в сталеплавильных агрегатах- конвертерах путём продувки жидкого чугуна воздухом или кислородом. Превращение чугуна в сталь происходит благодаря окислению кислородом содержащихся в чугуне примесей (кремния, марганца, углерода и др.) и последующему удалению их из расплав

Мартеновское производство

производство в мартеновских печах (См. Мартеновская печь) металлургических илимашиностроительных заводов литой стали заданного химического состава. Сталь получается путёмокислительной плавки загруженных в печь железосодержащих материалов — чугуна, стального лома,железной руды и флюсов в результате сложных физико-химических процессов взаимодействия междуметаллом, шлаком и газовой средой печи. М. п. наряду с другими видами производства стали (см. Кислородно-конвертерный процесс, Электросталеплавильное производство) —второе звено в общемпроизводственном цикле чёрной металлургии (См. Чёрная металлургия); два других основных звена —выплавка чугуна в доменных печах и прокатка стальных слитков или заготовок.

Благодаря преимуществам, которыми мартеновский процесс отличался от других способов массовогополучения стали (большая гибкость и возможность применять его при любых масштабах производства;менее строгие требования к исходным материалам; относительная простота контроля и управления ходомплавки; высокое качество и широкий ассортимент выплавляемой стали; сравнительно небольшая стоимостьпередела), в конце 19 века и 1-й половины 20 века он был основным сталеплавильным процессом (в 1940—55 этим способом изготовлялось около 80 % производимой в мире стали). Однако в связи с бурнымразвитием в 60-х годах 20 века кислородно-конвертерного производства строительство мартеновских цеховпрактически прекратилось; относительная доля мартеновской стали непрерывно уменьшается. В 1970 вмартеновских печах выплавлено в мире Мартеновское производство240 млн. т стали (Мартеновскоепроизводство40 %), в СССР — 84 млн. т (Мартеновское производство72 %). М. п. — основной потребительстального лома (около 50 %

Наиболее совершенным способом производства стали является выплавка ее в электроплавильных печах. Основные преимущества этих печей заключаются в следующем:

1. В плавильном пространстве температура достигает 2000°, что способствует удалению вредных примесей: кислорода, серы и фосфора, а также неметаллических включений (сталь, полученная таким способом, по химическому составу лучше мартеновской).

2. Можно выплавлять любые сорта стали с содержанием заданного количества различных элементов и таких, как хром, никель и даже молибден, ванадий, вольфрам, титан и др.

3. Обеспечивается точность и простота регулирования температур.

4. Значительно уменьшается угар металла и легкая окисляемость легирующих элементов.

Выплавку стали производят в дуговых и индукционных электрических печах, а также роторных. Наибольшее распространение имеют дуговые электрические печи

 

Производство меди.

Известны два способа извлечения меди из руд и концентратов:

гидрометаллургический и пирометаллургический.

Первый из них не нашел широкого применения. Его используют при

переработке бедных окисленных и самородных руд. Этот способ в отличии от

пирометаллургического не позволяет извлечь попутно с медью драгоценные

металлы.

Второй способ пригоден для переработки всех руд и особенно эффективен

в том случае, когда руды подвергаются обогащению.

Основу этого процесса составляет плавка, при которой расплавленная

масса разделяется на два жидких слоя: штейн-сплав сульфидов и шлак-сплав

окислов. В плавку поступают либо медная руда, либо обожженные концентраты

медных руд. Обжиг концентратов осуществляется с целью снижения содержания

серы до оптимальных значений.

Жидкий штейн продувают в конвертерах воздухом для окисления

сернистого железа, перевода железа в шлак и выделения черновой меди.

Черновую медь далее подвергают рафинированию – очистке от примесей

 

Производство алюминия.

Алюминий — это легкий и пластичный белый металл, матово-серебристый благодаря тонкой оксидной пленке, которая сразу же покрывает его на воздухе. Он относится к III группе периодической системы, обозначается символом Al, имеет атомный номер 13 и атомную массу 26,98154.

Алюминий обладает замечательными свойствами, которые объясняют широкий спектр его применения. По объемам использования в самых разных отраслях промышленности он уступает только железу. Ковкий и пластичный, алюминий легко принимает любые формы. Оксидная пленка делает его устойчивым к коррозии, а значит, срок службы изделий из алюминия может быть очень долгим. Кроме того, к списку достоинств необходимо добавить высокую электропроводимость, нетоксичность и легкость в переработке.

Всем этим объясняется огромное значение алюминия в мировой экономике. Алюминий необходим для производства автомобилей, вагонов скоростных поездов, морских судов. Без него аэрокосмическая индустрия никогда не получила бы развития. Самые разные виды продуктов из алюминия используются в современном строительстве. Алюминий практически вытеснил медь в качестве материала для высоковольтных линий электропередачи. Примерно половина посуды для приготовления пищи, продаваемой каждый год во всем мире, сделана именно из этого металла.

Как получают алюминий?

Алюминий чрезвычайно распространен в природе: по этому параметру он занимает четвертое место среди всех элементов и первое — среди металлов (8,8% от массы земной коры), но не встречается в чистом виде.

Чаще всего алюминий производят из бокситов. Более 90% мировых запасов этого минерала сосредоточено в странах тропического и субтропического пояса: Австралии, Гвинее, Ямайке, Суринаме, Бразилии, Индии.

В нашей стране также используются нефелиновые руды, месторождения которых расположены на Кольском полуострове и в Кемеровской области. При переработке нефелинов получают значительные объемы попутной продукции — кальцинированную соду, поташ, удобрения и цемент.

Сначала из добытой и обогащенной руды извлекают так называемый глинозем — оксид алюминия (Al2O3). Несмотря на название, по виду он не имеет ничего общего с глиной или черноземом — скорее, он похож на муку или очень белый песок. Затем глинозем методом электролиза превращают в алюминий. Из двух тонн глинозема выходит одна тонна алюминия.

Производство алюминия является исключительно энергоемким. Поэтому алюминиевые заводы наиболее выгодно строить в регионах, где есть свободной доступ к источникам электроэнергии.