Свойства сплавов и их состав

Свойства сплавов и их состав

Современная техника нуждается в металли­ческих материалах с самыми разнообразными свойствами и сочетаниями свойств. Химия и металлургия должны обеспечить ее всем необ­ходимым. Рассмотрим, как наука и техника решают эту задачу.

Металлический сплав для типографского шрифта, которым отпечатана эта книга, должен быть достаточно легкоплавким, чтобы из него легко было отлить литеры, и в то же время до­статочно твердым — иначе литеры износятся прежде, чем будет отпечатан весь тираж. При этом металл должен точно воспроизводить фор­му, в которой отливаются литеры. Среди чистых металлов нет такого, в котором сочетались бы все заданные свойства. Свинец легкоплавок, но слишком мягок, его можно царапать даже ног­тем. Сурьма легкоплавка и достаточно тверда, но слишком хрупка.

Сплав же свинца с сурьмой и незначительным количеством олова обладает плавкостью свинца и твердостью сурьмы, но не хрупок, как она. В момент затвердевания этот сплав слегка рас­ширяется и поэтому точно воспроизводит форму, в которой отлит. Вся эта сумма свойств, а не каждое в отдельности и делает наш сплав — гарт — почти незаменимым типографским ме­таллом.

Не подумайте, что при сплавлении металлов их свойства просто складываются или же что свойства сплавов представляют что-то среднее между свойствами сплавленных металлов. Гарт, например, плавится при более низкой темпера­туре, чем каждый из входящих в него металлов. Еще более легкоплавки припои; они соединяют, спаивают металлические части. А ведь припой состоит из тех же самых металлов — свинца, олова и сурьмы. Так, простейший из при­поев — третник (одна треть свинца и две трети олова) плавится при 183°, в то время как точка плавления свинца 327°, олова 232°. Особенно легкоплавки сплавы висмута, хотя сам он пла­вится лишь при 271°. Из висмутового сплава (точка плавления всего 60°) изготовляют коль­ца, удерживающие пробки в водопроводной сети, проложенной по потолку здания. При возникновении пожара кольца плавятся, на­пор воды вышибает пробки и воде откры­вается путь к огню. Такую сеть устраивают в театрах, на складах горючих материалов, на деревообделочных и текстильных предприятиях.

Сплавляя одни и те же металлы, но в разной пропорции, можно получить сплавы с разными свойствами и разного назначения.

Корпус ручных часов чаще всего изготовля­ют из нержавеющей стали, а пружину — уж обя­зательно из элинвара. И то и другое — сплавы железа с хромом, никелем и углеродом. Но в состав нержавеющей стали входит 18% Cr, 8% Ni, а в состав элинвара — 12% Cr, 36% Ni.

Каждый день, заводя часы, вы закручиваете часовую пружину. Заведенная пружина рас­кручивается, тянет шестеренки-колесики — ча­сы идут. Многие годы и изо дня в день, 365 раз в году скручивается и раскручивается пружина, не утрачивая упругости.

При другом соотношении тех же составных частей, например 15% Cr, 60% Ni, получается нихром — сплав с низкой электропроводностью и высокой жаропрочностью. Он применяется в электронагревательных устройствах (например, в электроплитках).

Сплав того же железа с 48% Ni обладает одинаковым со стеклом и платиной коэффи­циентом расширения при нагревании. Это пла­тинит. Без платинитовой проволочки, впаянной в стеклянную оболочку электролампочки, нель­зя было бы подвести ток к нити накала, так как другие металлические материалы при измене­нии температуры расширяются либо больше, либо меньше, чем стекло, и сцепление металла со стеклом нарушается.

Состав, свойства и назначение сплавов чрез­вычайно разнообразны. Но в современной тех­нике чаще всего применяют сплавы, в основе которых самый дешевый и доступный металл — железо.