Цветные металлы: их свойства и основные сплавы, применение

К цветным металлам относятся все металлы и сплавы, в составе которых нет железа. Самые востребованные из них в промышленности – это медь, бронза, латунь, титан и алюминий. Эти металлы используют в авиа- и машиностроении, из них выпускают разнообразные детали и механизмы, изготавливают предметы интерьера, строительные материалы, провода и трубы.

Какими свойствами обладают цветные металлы:

• Алюминий – легкий вес, пластичность, хорошая электропроводность, устойчивость к воздействию коррозии;
• Титан – высокие прочностные характеристики, термоустойчивость, легковесность, химическая инертность к агрессивным средам;
• Медь – пластичность, тепло- и электропроводность, сопротивляемость к появлению коррозии.

Из меди изготавливают латунь и бронзу – многокомпонентные и двухкомпонентные сплавы, которые получаются при смешивании металла с цинком, оловом и другими элементами. Из алюминия производят литейные и деформируемые металлические материалы – авиали, силумины, дюралюмины. Из титана создают высокотехнологичные сплавы, обладающие повышенным уровнем прочности и жаростойкости.

Характеристики меди и медных сплавов

Медь относится к тяжелым металлам с высокой плотностью. Характерная внешняя особенностью этого материала – красный цвет. По параметрам электро- и теплопроводности медь стоит на втором месте после серебра. Она имеет большую температуру кипения и плавления – 1083 °C, хорошо поддается обработке.

По уровню востребованности и потребления в промышленности медь находится на втором месте после алюминия.

Основные сплавы цветных металлов из меди:

1. Бронза – отличается хорошими литейными качествами, используется для изготовления фасонных отливок, деталей, к которым предъявляются повышенные требования по коррозийной стойкости. Для получения бронзы используют различные присадки – это многокомпонентный вид сплава. В зависимости от своего состава он может быть оловянным, алюминиевым, бериллиевым, свинцовым и кремнистым;
2. Латунь – имеет в своем составе до 45% цинка, характеризуется высокой пластичностью, применяется для создания листового проката, прутков, труб, проволоки и отливок, производства ювелирных украшений. При низком содержании цинка латунь имеет красноватый оттенок, при высоком (свыше 20%) – желтый. Самые распространенные наименования латунных сплавов с низким содержанием цинка – симилор, ореид, хризохалк, хризорин и томпак. Сплавы из латуни чаще представлены в ассортименте латунного проката.

Чаще всего медь сплавляют с цинком и никелем, оловом, фосфором, бериллием и алюминием. Цинк улучшает прочностные характеристики этого металла, олово и алюминий – коррозийную стойкость. Никель повышает твердость и жидкотекучесть меди, изменяет ее температуру плавления. Фосфор играет роль раскислителя, удаляет вредные примеси. Бериллий улучшает показатели износостойкости и упругости.

Добавление примесей в медь позволяет снизить ее уровень тепло- и электропроводности, улучшить прочностные и антикоррозийные характеристики, устойчивость к агрессивным средам.

В нашем интернет-магазине можно подробнее ознакомится с ассортментом медного прокатата

Разновидности бронзовых сплавов и их применение

Бронзовые сплавы делятся на следующие группы:

• Бериллиевые – содержат до 2,5% бериллия, часто используются для изготовления пружинных элементов для механизмов, которые эксплуатируются в агрессивных средах;
• Свинцовые – содержат до 30% свинца, отличаются прекрасными антифрикционными свойствами, применяются для производства подшипников скольжения;
• Алюминиевые – содержат до 11% алюминия, имеют более низкие литейные качества, чем у оловянных бронз, но превосходят их по антифрикционным и механическим характеристикам. В составе алюминиево-бронзовых сплавов часто присутствуют никель, марганец и железо. Эти присадки улучшают антикоррозийные и прочностные свойства металла, делают алюминиевые изделия более долговечными. Из бронз такого типа производят направляющие и втулки, трубные заготовки, гайки нажимных винтов, седла клапанов.
• Кремнистые – содержат до 3-4% кремния. Кремнистые бронзы часто легируют марганцем, цинком и никелем, что делает их похожими по механическим свойствам на стали. Из такого вида сплавов чаще всего изготавливают разнообразные запчасти для транспорта, баки, резервуары, антифрикционные детали, проволоку, листы и ленты.

Основные свойства цветных металлов и сплавов из алюминия

Алюминий – серебристо-белый металл малой плотности. Он плавится при температуре 660 °C и отличается высоким уровнем ковкости. Чистый алюминий практически не используют в производстве, так как он очень пластичен и недостаточно прочен. Для улучшения его механических свойств в него добавляют различные примеси:

• Магний – повышает прочность и предел текучести алюминия;
• Марганец – делает металл более износоустойчивым и сопротивляемым к коррозии;
• Медь – улучшает механические свойства и термоустойчивость изделий из алюминия;
• Кремний – повышает износостойкость и литейные качества сплава, его степень жидкотекучести;
• Цинк – защищает металлический сплав от коррозии.

Из алюминия изготавливают проводники тока, листовой материал для горячей и холодной штамповки. Сплавы с добавлением меди и магния используют в производстве обшивки для самолетов, лопастей винтов, из них создают изделия, выдерживающие высокие нагрузки, кованые и штампованные детали сложной конфигурации. Подробнее ознакомится с продукией можно к разделе алюминиевый прокат

Виды и использование цветных сплавов из алюминия:

• Деформируемые – алюминиевые сплавы, для упрочнения которых используют термическую обработку. Из них изготавливают шпангоуты и лонжероны для самолетов, заклепочные соединения, фасонные профили, трубы, листы и тали.
• Литейные – к наиболее часто встречающимся разновидностям такого сплава можно отнести силумины. Это металлы, в составе которых, помимо самого алюминия, присутствует до 10% кремния. Силумины используются для изготовления водопроводных кранов, посуды и других бытовых изделий. Из них производят пневматические винтовки, скульптуры и технику, детали для машинных двигателей

Основные свойства литейных алюминиевых сплавов – прочность, легкий вес и высокие литейные характеристики.

Ключевые химические свойства цветных металлов и сплавов из титана

Титан обладает низкой теплопроводностью, легким весом, высокой пластичностью и коррозионной стойкостью. Его температура плавления – 1670 °C, а модуль упругости - 110 Гпа. Сплавы из этого металла широко используют в космической промышленности, авиации и ракетостроении.

Какие сплавы цветных металлов изготавливаются из титана:

• Жаропрочные – производятся путем добавления в титан присадок из циркония, молибдена, алюминия, хрома, кремния и железа;
• Конструкционные – помимо титана, содержат примеси ванадия, алюминия, кремния и молибдена;
• Химические – сплавы, основанные на интерметаллической фазе, для высокотемпературного применения.

Сплавы из титана используют для изготовления установок опреснения морской воды и сжижения природного газа. Из них выпускают различные элементы для атомных электростанций и нефтеперерабатывающих заводов, создают теплообменники и биомедицинские изделия.