Металлы и сплавы. Лекция № 1,2

Металлами называют непрозрачные кристаллические вещества, обладающие прочностью, пластичностью, тепло- и электропроводностью, металлическим блеском. В нормальных условиях они являются твердыми веществами, исключая ртуть, температура плавления которой минус 39о С.
Металлы
Черные
Цветные
(железо и его сплавы)
Сплавы – материалы, которые образуются из расплавов 2-х или нескольких компонентов.
Металлические сплавы могут состоять либо только из металлов, либо из металлов с небольшим содержанием неметаллов.

Черные металлы и сплавы.
Железо. Химический символ – Fe, номер в периодической системе – 26, атомная масса – 55,847, плотность 7,874 г/см3 , температура плавления 1539о.
Железо занимает 2-е место по содержанию в земной коре.
Оно представляет собой серебристо – белый металл, обладающий ферромагнитными свойствами до tо 769о С.
Железо из бассейна р. Курейка, Сибирь, 13х15 см. Минералогический музей МГГРУ.

Железо применяется в виде чугуна и сталей.
Традиционный процесс получения
этих сплавов состоит из этапов:
Руды
(магнетиты, титаномагнетиты, гематиты и проч.)
Чугун
(варка в доменных печах, кокс топливо и восстановитель)
Сталь
(варка в мартеновских печах, электропечах.)
Гематит,
железная руда
(Г. Алтай)
Износостойкий
белый чугун
Кусок
необработанной
стали

Получение губчатого
железа в шахтных печах.
1,3 бункер, 2 грохот, 4 конвейер,
5 охлаждённые окатыши,
6,8 трубопровод,
7 установка конверсии, 9 шахтную печь,
10 короб.
Прямое получение железа представляет собой восстановление из руд или концентратов углеродом или оксидом углерода. При температуре ниже жидкой фазы получают губчатое железо – пористые куски или порошок из железа с растворенным в нем углеродом и примесями пустой породы. Губчатое железо используется для выплавки стали и в порошковой металлургии.

Чугун
содержит от 2,14 до 6,67% углерода (обычно 3-4,5%), а также марганец (до 1,5%), кремний (до 4,5%), серу (не более 0,08%) и фосфор (до 1,8%). Сера и фосфор снижают механическую прочность и повышают хрупкость сплавов, поэтому являются вредными примесями.
Чугуны классифицируют:
По составу:
1.1 белый (содержит углерод
в виде цементита – химического соединения с железом, имеет белый цвет) 1.2. серый (углерод в нем представлен пластинками графита, что определяет цвет чугуна).
Износостойкий
белый чугун
Серый чугун

2. По назначению:
2.1. передельный
2.2. литейный
2.3. специальный:
2.3.1. доменные ферросплавы.
2.3.2. высокопрочный чугун 2.3.3. легированный 2.3.3.1. жаростойкий,
2.3.3.2. износостойкий,
2.3.3.3. антифрикционный
2.3.3.4. ковкий.
2.1 Передельный чугун
2.2 Литейный чушковый чугун

2.3. Специальный чугун:
Высокопрочный чугун
(Клапан с наклонным
седлом)
Жаростойкий чугун
(мангал)
Износостойкий чугун
(роторный
измельчитель)
Антифрикционный
чугунный поршень
Ковкий чугун
(клапаны, вентили)

Маркировка чугунов
Серый - СЧ
Передельный - ПЛ- для литейного производства, ПФ- фосфористый, ПВК- высококачественный
Литейный – Л, ЛР – рафинированный магнием
Цифры после букв означают содержание углерода в%.
Легированный ЧХ-хром, ЧС-кремний, ЧГ-марганец, ЧН-никель, ЧМ-молибден, ЧТ-титан, ЧП-фосфор, ЧЮ-алюминий.
Цифры после букв означают содержание легирующей добавки в %.

Сталь
содержит до 2,14% углерода, а также другие компоненты.
Классифицируют сталь по признакам :
1. По способу
получения:
1.1. Мартеновская,
1.2. Конверторная,
1.3. Бессемеровская,
1.4. Электросталь
2. По степени раскисления:
2.1. Кипящая,
2.2. Полуспокойная,
2.3. Спокойная.
3. По химическому составу :
3.1. углеродистая,
3.2. легированная,
4. По качеству:
4.1. обыкновенного качества,
4.2. качественная,
4.3. высококач.,
4.4 особовысококач.
5. По назначению :
5.1. конструкционная,
5.2. инструментальная,
5.3 специальная.

По качеству:
обыкновенного качества (0,05%серы, 0,045% фосфора);
качественная (серы и фосфора менее 0,04%);
высококачественная (серы и фосфора менее 0,035%);
особовысококачественная (серы не более 0,015%, фосфора до 0,025%)

По химическому составу:
Углеродистая
Низкоуглеродистая (до 0,25%)
Среднеуглеродистая (0,25-0,7%);
Высокоуглеродистая (0,7-2,14%).
Легированная – содержит легирующие добавки – хром, никель, титан, ванадий и др.:
Низколегированная (2,5-5%);
Среднелегированная (%-10%);
Высоколегированная (более 10%).

5. По назначению :
5.1. конструкционная,
5.2. инструментальная,
5.3 специальная.
Жаропрочная;
Быстрорежущая;
Автоматная,
Электротехническая;
Рессорно-пружинная;
Кислотостойкая;
Износоустойчивая и др.
Конструкционная сталь
Инструментальная сталь
Специальная сталь
(Краны шаровые
для промышленных систем)

Маркировка стали.
Углеродистые конструкционные стали маркируют Ст, цифрами, обозначающими содержание углерода в долях процента.
Углеродистые инструментальные стали обозначают буквой У.
Легированные стали содержат названия легирующих добавок и их содержание после цифр, указывающих содержание углерода.

ТН ВЭД
В ТН ВЭД черные металлы
включены в
раздел ХV – Недрагоценные металлы и изделия из них,
группа 72 – черные металлы,
группа 73- изделия из черных металлов.

Группа 72 имеет подгруппы: I– первичная продукция в форме гранул или порошка, II – железо и нелегированная сталь.
III – коррозионностойкая сталь,
IV – легированная сталь прочая.
Первичная продукция
Железо
Коррозионностойкая
сталь
Легированная сталь

Цветные металлы
Принята следующая классификация цветных металлов:
Легкие
Тяжелые
Тугоплавкие
Благородные
Рассеянные
Редкоземельные
Радиоактивные
В ТН ВЭД
Группа 28 –ртуть, драгоценные металлы, радиоактивные.
Группа 71 –металлы плакированные драгоценными металлами.
Группа 74 – медь и изделия из нее.
Группа 75 – никель и изделия из него.
Группа 76 – алюминий
Группа 78 – свинец и изделия из него.
Группа 79 – цинк и изделия из него.

Легкие металлы