Свинец, олово, серебро и цинк

Свинец – наиболее мягкий и вязкий из всех металлов; он легко прокатывается, штампуется, хорошо прессуется и отливается. В сухом воздухе свинец не изменяется, а во влажном - постепенно разрушается.

Свинец получают из сульфидной руды, которую сначала флотацией обогащают, затем нагревают в печи с коксом и известняком и далее полученный продукт очищают электролизом.

Свинец используют, в основном, для изготовления пластин аккумуляторов, для оболочек электрических кабелей, для защиты (основной материал) от радиоактивного излучения, для изготовления краски – свинцовых белил PbСO₃ × Pb (OH)₂ и красного сурика Pb₃O₄.

Олово - это мягкий, пластичный и вязкий материал, немного тверже свинца, хорошо прокатывается. Получают его аналогично свинцу: руду обогащают флотацией, плавят с углем и флюсами. Почти половина (40 %) его расходуется в пищевой промышленности (консервные банки). Сплавы олова применяются для пайки металлов, лужения деталей, изготовления подшипников скольжения.

У изделий из олова есть болезнь - «оловянная чума». При температуре от +13 ºС и ниже происходит (максимальное при температуре  –33 ºС) изменение структуры, при этом объем металла резко возрастает (до 25 %) и изделие рассыпается в порошок. Этому переходу способствует наличие в белом олове зародышей серого олова, т.е. «болезнь» является еще и заразной.

 Баббиты – антифрикционные сплавы на основе олова, свинца, цинка или алюминия. Сначала баббитами называли сплавы только на основе олова. Баббиты широко используются для заливки подшипников и вкладышей турбин, компрессоров, электродвигателей, двигателей тракторов и автомобилей, вагонов, локомотивов.

Припои – сплавы цветных металлов, применяемые при пайке для получения монолитного паяного шва: мягкий припой – сплав олова, свинца и сурьмы (40% Sn; 1,5…2,0% Sb; остальное – свинец) и твердый припой – медно-цинковый сплав и медно - серебряный (44.5…45.5% Ag, 29…31% Cu; остальное – цинк). 

Твердые сплавы – твердые и износостойкие металлические материалы, способные сохранять эти свойства при нагревании до 900…1000 °С. В основном изготовляют на основе карбидов вольфрама и титана при различном содержании кобальта. Применяют для изготовления наплавкой бурового и режущего инструмента.

Серебро в природе встречается в виде самородков и химических соединений (Ag₂O₃, AgCl), но главным образом получают серебро попутно при добыче других металлов (меди, свинца,…). Серебро обладает наивысшей из металлов электропроводимостью (см. табл. 2.10), высокими теплопроводностью и  химической стойкостью. Ионы Ag ⁺ уничтожают бактерии и в очень малых концентрациях стерилизуют питьевую воду. В основном, серебро применяется в приборостроении. С помощью серебряных припоев производят пайку деталей, обеспечивающую высокую антикорозийность и низкое омическое сопротивление.

Цинк - имеет низкую температуру плавления, а при температуре выше 500 ºС окисляется на воздухе; он плохо обрабатывается режущим инструментом. Во влажном воздухе цинк быстро покрывается прочной окисной пленкой, которая, аналогично алюминиевой пленке, надежно предохраняет металлическую деталь от дальнейшей коррозии.

Цинк используется:

- как главное средство для защиты металлов от коррозии (он наносится горячим способом, т.е. опусканием изделия в ванну с расплавленным цинком; распылением расплавленного цинка;

элекролитически; диффузионным насыщением поверхности;

- в качестве легирующего элемента (латунь: сплав меди и цинка);

- для приготовления красок (цинковые белила содержат ZnO);

- для изготовления экранов телевизионных трубок (ZnS в смеси с CdS приобретает люминесцентные свойства).

 

Титан и его сплавы

Титан – металл серебристо-белого цвета, очень легкий (плотность 4500 кг/м ), тугоплавкий (1665 ºС), а из-за наличия пленки TiO  на поверхности деталей по коррозийной стойкости превосходит нержавеющую сталь.

Титан хорошо обрабатывается давлением, сваривается электродуговой сваркой в защитных газовых средах и контактной сваркой, но плохо обрабатывается резанием.

Основным легирующим элементом титановых сплавов является алюминий; также вводятся ванадий, молибден и другие химические элементы (Cr, Mn, Fe, Cu и др.). Титановые сплавы характеризуются высокой прочностью, высокой жаропрочностью, отсутствием хладноломкости, обладают низкой теплопроводностью и малым коэффициентом линейного расширения, но уступают стали в твердости (НВ 100) и по износостойкости.

По способу производства сплавы делятся на деформируемые и литейные (ВТ1Л, ВТ5Л6, ВТ96). Сплав ВТ1Л обладает наивысшей коррозийной стойкостью, но механические свойства его низкие.

Сплав ВТ5Л применяется для деталей, работающих в диапазоне температур -235 … +350ºС, а сплав ВТ9Л наиболее высокопрочен и предназначен для изготовления нагруженных деталей, работающих при температурах до 500ºС.

Промышленные титановые сплавы ВТ-5, ВТ5-1, ОТ4, ВТ-6, ВВ14, ВТ8 применяются:

- в химической промышленности (теплообменники, компрессоры, насосы и др.);

- в машиностроении (клапаны, золотники, пружины и др.);

- в производстве дисков и лопаток компрессоров и турбин, обшивок ракет и подводных лодок;

- в медицине (стержни). 

 

 

4. Каменные строительные материалы

Каменные строительные материалы так же, как и многие другие, делятся на две основные группы (рис.4.1): 

1. Природные.

2. Искусственные.

Первые могут использоваться без какой либо особой подготовки, или, чаще всего, выполняется комплекс работ по дроблению и сортировке их. Поражают воображение каменные творения людей далеких тысячелетий и столетий: египетские пирамиды, греческие и римские храмы и спортивные арены, скульптуры острова Пасхи, древние российские храмы и многое, многое другое. Человек в те далекие времена, практически не имея с наших позиций механизмов и инструмента, создал эти гигантские и долговечные сооружения.

Искусственные материалы настоящего времени поражают своим разнообразием, функциональными возможностями и характеристиками. Это убедительно прослеживается в истории создания новых и эффективных искусственных каменных строительных материалов.