Жизнь современного человека невозможно представить без применения металлов в своем быту. Они встречаются практически в везде – мосты, дома, автомобили, бытовые приборы, кухонная утварь, пластины для теплообменников Ридан и других марок (https://teploobmen.ru/catalog/plastiny_dlya_teploobmennikov/plastiny_i_uplotneniya_ridan/) и так далее. Но далеко не все задумываются о том, что все металлические предметы, которые их окружают, сделаны из разных металлов и сплавов. На самом деле существует огромное количество металлических сплавов, а непосредственно чистые металлы, как например все привыкли говорить – железо, практически не применяются.
Общие сведения
Все металлы состоят из двух групп – черные и цветные. К черным можно отнести железо и сплавы из него. К цветным – все оставшиеся соединения металлов из таблицы Менделеева, например алюминий, медь, титан, никель, цинк, золото и так далее.
Самыми распространенными в нашей жизни являются черные металлы. Испокон веков люди делали оружие и приспособления из железа. Само по себе железо довольно мягкий и податливый материал. Поэтому с развитием и совершенствованием технологий человек научился создавать сплавы на основе и придавать им необходимые свойства, такие как твердость, прочность, коррозионная стойкость, вязкость, упругость. Сейчас во всем мире существует огромное количество предприятий черной металлургии, на которых производят бесчисленное количество различных марок сплавов.
Основные сплавы железа – это сталь и чугун. Главным элементом, который входит в их состав, является углерод. Помимо углерода, в состав сталей и чугунов вводятся специальные, так называемые легирующие элементы. Зачастую в качестве легирующих элементов выступают цветные металлы. Благодаря наличию этих легирующих элементов создаются сплавы:
- Конструкционные стали. Это материалы, из которых создаются строительные конструкции. Они обладают необходимой прочностью и пластичностью.
- Рессорно-пружинные стали. Название этих сталей говорит само о себе. После деформации они стремятся вернуть свою форму.
- Нержавеющие стали. В состав данных сталей добавляют большое количество хрома и никеля. Благодаря этому они становятся не восприимчивы к воздействию влаги. Обратите внимание на ножи и ложки на вашей кухне. Вы можете найти надпись «Stainless Steel», что означает – нержавеющая сталь. Например, пластины для теплообменников Funke изготавливаются из такого материала (подробнее можно посмотреть здесь).
- Износостойкие стали. У данного вида сталей повышенная стойкость к истиранию, что полезно, например, для ковшей экскаватора, которые весь свой жизненный цикл работают в контакте с землей и камнями.
- Инструментальные сплавы. Из них изготавливаются инструменты – резцы для токарной обработки, сверла, буры для перфоратора и так далее.
Цветные металлы также получили широкое применение благодаря своим сплавам. Например, основные сплавы меди – хорошо всем известные латунь и бронза.
Алюминиевые сплавы нашли свое применение во многих отраслях промышленности. В частности, в автомобилестроении, за счет своего малого веса по сравнению со сталью и высокой прочностью. А без титана невозможно представить современную авиацию – обшивка самолетов практически полностью состоит из титановых.
Термическая обработка
Для придания тех или иных свойств металлам и сплавам, уже после изготовления материала, широко применяется термическая обработка. Термическая обработка включает в себя нагрев материала до определенной температуры, выдержки в течение необходимого времени и остывание с заданной скоростью. Во виды термической обработки:
- Отжиг. Благодаря отжигу структура по всей заготовке становится равномерной, а также повышается прочность материала.
- Закалка – повышение твердости и износостойкости поверхности заготовки. Но при повышении твердости увеличивается и хрупкость материала, появляется риск сломать деталь.
- Нормализация. Нормализуется структура металла, повышается прочность.
- Отпуск. Отпуск проводят для снижения хрупкости и повышения пластичности материала без существенной потери прочности.
Заключение
Металлургическая промышленность очень сложный и долгий технологический процесс. Очень важно соблюсти все пропорции элементов, чтобы получить металл или сплав требуемого химического состава и свойств. Также необходимо правильно и вовремя удалять все вредные примеси, которые могут повлиять на качество продукции.
Процесс термической обработки включает в себя всего три технологические операции – нагрев, выдержка, остывание. Однако сама технология и правильный выбор всех параметров – очень сложный процесс.
Грамотным сталеварам, плавильщикам и термистам приходится проходить долгое обучение для познавания всех тонкостей данной профессии, для того, чтобы получать те необходимые свойства металлов, которые требуются от детали в работе!
