Властивості металів

АЛЮМІНІЙ (лат. Аluminium) — сріблясто-білий метал, густина 2,7 г/см3, пластичний, має високу теплопровідність та електропровідність. Температура плавлення 660°C. Корозійна стійкість і особливо електропровідність алюмінію тим вищі, чим чистіший він, тобто чим менше в ньому домішок. Відрізняють алюміній особливої чистоти A999 (вміст алюмінію 99,99 %), алюміній високої чистоти (А995, А99, А97, А95) та технічної чистоти (А85, А8, А7, А6, А5, А0)

Таблиця 1
Первинний алюміній (ДСТУ 11069-74)

Марка алюмінію	Al	Fe	Si	Cu	Zn	Ti	Інше
А999	99.999	-	-	-	-	-	0,001
А995	99.995	0,0015	0,0015	0,001	0,001	0,001	0,001
А99	99.99	0,003	0,003	0,003	0,003	0,002	0,001
А97	99.97	0,015	0,015	0,005	0,003	0,002	0,002
А95	99.95	0,025	0,02	0,01	0,005	0,002	0,002
А85	99.85	0,08	0,06	0,01	0,02	0,008	0,02
А8	99.80	0,12	0,1	0,01	0.04	0,01	0,02
А7	99.70	0,16	0,15	0,01	0,04	0,01	0,02
А6	99.60	0,25	0,18	0,01	0,05	0,02	0,03
А5	99.50	0,3	0,25	0,02	0,06	0,02	0,03
А0	99.00	0,5	0,5	0,02	0,08	0,02	0,03

Використання. Алюміній широко використовується в авіабудуванні, ракетобудуванні, автомобілебудуванні, під час будівництва будівель, для виготовлення хімічного устаткування, електричних проводів, конденсаторів, як матеріал для ядерних реакторів тощо. Основними перевагами алюмінію як конструкційного матеріалу є його легкість, пластичність до штампування, корозійна стійкість, висока теплопровідність та нешкідливість його сполук. Висока корозійна стійкість алюмінію робить його в ряді випадків незамінним матеріалом в хімічному машинобудуванні, наприклад, для виготовлення апаратури, що використовується при виробництві, зберіганні та транспортуванні азотної кислоти та її похідних. Висока пластичність алюмінію дозволяє розкатувати алюміній у фольгу. Електропровідність алюмінію порівнянна з міддю, при цьому алюміній дешевший, тому він широко використовується в електротехніці для виготовлення проводів і навіть у мікроелектроніці при виготовленні провідників в чіпах. Основний недолік алюмінію як конструкційного матеріалу - мала міцність, тому зазвичай використовують не чистий алюміній, а сплави на його основі. Алюміній сплавляють з невеликою кількістю міді та магнію (сплав називається дюралюміній).

Алюмінієво-магнієві сплави мають високу корозійну стійкість і добре зварюються; з них роблять, наприклад, корпуси швидкохідних суден.

Алюмінієво-мідні сплави (зокрема, дюралюмін) можна піддавати термічній обробці, що значно підвищує їх міцність. На жаль, термічно оброблені матеріали не можна зварювати, тому деталі літаків досі з’єднують заклепками.

Алюмінієво-кремнієві сплави (силуміни) найкраще підходять для лиття. З них часто відливають корпуси різних механізмів.

МІДЬ - метал червоного кольору, у зламі рожевого, кувала, тягучий. Відмінними властивостями міді є висока електропровідність, (як провідник струму займає серед металів 2-е місце після срібла), теплопровідність та корозійна стійкість.

Таблиця 2
Марки міді (ДСТУ 859-78)

Марка міді	Зміст міді, % не менше
М00	99.99
М0	99,95
М1	99,90
М1р	99,90
М2	99,70
М2р	99,70
М3	99,50
М3р	99,50

Використання. Через високу теплопровідність і електропровідність мідь широко застосовується в електротехнічній промисловості. Вона також використовується в будівельній, конструкційній, електронній, транспортній промисловостях, а також у хімічному машинобудуванні при виготовленні вакуумних апаратів, перегонних котлів, холодильників, змійовиків.

З міді виготовляють деталі хімічного обладнання та інструменти для роботи з вибухонебезпечними або легкозаймистими речовинами, де не можна застосовувати "іскрометну" сталь.

БРОНЗА - двоякий та багатокомпонентний мідний сплав, в якому основними легуючими елементами є різні метали, крім цинку та нікелю. Бронзи в порівнянні з латунню мають вищу міцність, корозійну стійкість та антифрикційні властивості. Вони дуже стійкі на повітрі, в морській воді, розчинах більшості органічних кислот, вуглекислотних розчинах. Назва бронзи надається за легуючими елементами (наприклад, сплав міді з алюмінієм називається алюмінієвою бронзою). Маркують бронзи буквами Бр, за якими йдуть великі літери легуючих елементів і через дефіс числові значення - їх процентний вміст.
Властивості бронз визначаються вмістом у них легуючих елементів. В якості легуючих елементів у бронзах використовують олово, алюміній, нікель, марганець, залізо, кремній, свинець, фосфор, берилій, хром, цирконій та інші елементи. З перерахованих елементів олово, алюміній, нікель і кремній головним чином підвищують міцність, пружні властивості та корозійну стійкість бронз, а в поєднанні з іншими елементами (свинцем, фосфором, цинком) також антифрикційні властивості. Залізо і нікель підвищують температуру рекристалізації бронз. Марганець і кремній підвищують їх жаростійкість. Берилій, хром і цирконій, особливо після гартування і старіння, підвищують міцнісні властивості сплавів, одночасно незначно знижуючи їх електропровідність. Ці елементи суттєво підвищують жаростійкість бронз. Берилієва бронза в облагородженому стані - найміцніший сплав на мідній основі. За своєю твердості та пружними властивостями при звичайній температурі вона перевершує високолеговані сталі. Особливе місце займають хромо- і кадмійзалежні бронзи, які є найбільш високоелектропровідними та теплопровідними з стандартних бронз.
Більшість бронз (за винятком алюмінієвих) добре піддаються зварюванню та пайці твердими і м’якими припоями.

Використання. Бронзи широко застосовують у машинобудуванні та інших галузях промисловості. Бронзи використовують для виготовлення арматури, різноманітних шестерень, підшипників, втулок, баків, резервуарів, колекторів, зубчастих коліс, трубопроводів, насосів, які працюють у морській воді, та інших відповідальних деталей і вузлів машин та апаратів. У машинобудуванні використовують переважно плоский і круглий прокат з бронз.

ЛАТУНЬ - подвійний і многокомпонентний мідний сплав, у якому основним легуючим компонентом є цинк. Щільність латуні 8450-8700 кг/м3, температура плавлення 900-1050 °C. Порівняно з міддю латунь має вищу міцність і корозійну стійкість.
Прості латуні маркують буквою Л, за якою пишуть вміст міді в відсотках. Мідно-цинкові сплави, леговані одним або кількома елементами, називають спеціальними латунями. У спеціальних латунях після букви Л пишуть заголовну букву додаткових легуючих елементів і через тире після вмісту міді вказують вміст введених елементів у відсотках. В залежності від способу обробки латунь поділяють на деформовані та литі. Останні можуть виготовлятися з вторинної сировини (вторинні литі латуні). З деформованих латуней виготовляють листи, стрічки, смуги, прутки, труби, дріт і ковки; з літніх - фасонні відливки. Основні легуючі елементи в спеціальних латунях - алюміній, залізо, кремній, марганець, миш'як, нікель, олово, свинець. Алюміній, нікель, олово і кремній підвищують міцність, корозійну стійкість латуні на повітрі, в морській атмосфері та морській воді, а також покращують антикорозійні властивості. Залізо підвищує температуру рекристалізації та твердість латуні, а марганець - жаростійкість латуні.
Латуні добре паяються твердими і м'якими припоями і легше зварюються, ніж мідь.

Використання. Латунь широко застосовують у машинобудуванні для виробництва деталей машин, приладів, теплотехнічного та хімічного обладнання, деталей автомобілів, морських суден тощо.