Сплавы и их свойства
🧪 Химия · 9 класс
Что такое сплавы
Сплав — это материал с металлическими свойствами, полученный сплавлением двух или более металлов либо металлов с неметаллами. Подавляющее большинство металлов в технике применяют не в чистом виде, а именно в виде сплавов. Причина проста: сплавы обладают более полезными свойствами, чем чистые металлы, — они прочнее, твёрже, устойчивее к коррозии и часто дешевле.
Сплавы готовят, расплавляя нужные компоненты и тщательно перемешивая их. При охлаждении застывает новый материал, свойства которого заметно отличаются от свойств каждого исходного металла в отдельности. Уже за несколько тысяч лет до нашей эры люди научились получать бронзу, и целая историческая эпоха названа бронзовым веком.
Почему сплавы лучше чистых металлов
Смешивание компонентов меняет внутреннее строение материала, а вместе с ним и свойства.
- Повышается твёрдость и прочность: чистое железо мягкое, а сталь — прочная.
- Изменяется температура плавления: у многих сплавов она ниже, чем у компонентов, что удобно для литья.
- Улучшается стойкость к коррозии: нержавеющая сталь почти не ржавеет.
- Можно получить нужный цвет, твёрдость или электрические свойства для конкретной задачи.
Важнейшие сплавы
| Сплав | Основа и добавки | Где применяют |
|---|---|---|
| Чугун | Железо Fe и углерод (более 2%) | Литьё, станины, батареи, трубы |
| Сталь | Железо Fe и углерод (менее 2%) | Машины, рельсы, инструменты |
| Бронза | Медь Cu и олово Sn | Памятники, подшипники, детали |
| Латунь | Медь Cu и цинк Zn | Сантехника, фурнитура, гильзы |
| Дюралюминий | Алюминий Al и медь Cu | Самолётостроение, лёгкие детали |
Чугун и сталь
Самые важные для промышленности сплавы железа — чугун и сталь. Они различаются содержанием углерода, и именно это определяет их свойства. Схематично можно записать так:
чугун: Fe + C (более 2% углерода) → твёрдый, но хрупкий, не куётся
сталь: Fe + C (менее 2% углерода) → прочная и ковкаяПревращение чугуна в сталь по сути сводится к удалению лишнего углерода окислением кислородом. Этот процесс проводят в специальных печах на металлургических заводах.
Правило: свойства сплава зависят не только от его состава, но и от условий получения и обработки. Закалка и отпуск стали сильно меняют её твёрдость, хотя химический состав при этом остаётся прежним.
Где применяют сплавы
- В строительстве и машиностроении (сталь, чугун).
- В электротехнике и приборах (специальные сплавы).
- В авиации и транспорте (лёгкие сплавы алюминия).
Кратко о главном
- Сплав — материал из нескольких металлов или металла с неметаллом.
- Сплавы обычно прочнее и устойчивее чистых металлов.
- Чугун и сталь различаются содержанием углерода.
- Бронза, латунь и дюралюминий — сплавы на основе меди и алюминия.