МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ЛЬВІВСЬКИЙ ІНСТИТУТ ЕКОНОМІКИ І ТУРИЗМУ

Н. Микитів

МЕТАЛОГОСПОДАРСЬКІ ТОВАРИ

ТОВАРОЗНАВСТВО

конспект лекції

для студентів ОКР “Бакалавр”

напряму підготовки “Готельно-ресторанна справа”

Львів 2012

Укладач: ст. викладач Микитів Н.С.

Рецензент: д.т.н., професор Доманцевич Н.І,. завідувач кафедри експертизи товарів та послуг Львівської комерційної академії

Розглянуто та рекомендовано до друку на засіданні кафедри менеджменту, товарознавства та експертизи товарів. Протокол №3 від 30.10. 2012 р.

Микитів Н.С. конспект лекції на тему:“Метологосподарські товари” з курсу “Товарознавство” для студентів денної та заочної форми навчання ОКР “Бакалавр”, напряму підготовки“Готельно-ресторанна справа”, - Львів: ЛІЕТ, 2012.

© Микитів Н.С.

2012

Тема. МЕТАЛОГОСПОДАРСЬКІ ТОВАРИ

Мета: охарактеризувати метали та сплави, які використовуються для виготовлення металогосподарських товарів, визначити природу різних видів корозії та способів захисту від неї, розглянути суть способів виготовлення та обробки металогосподарських виробів та їх вплив на споживні властивості готової продукції, розглянути асортимент метало господарських виробів, які використовуються у закладах готельно-ресторанного господарства

ПЛАН

1. Метали та їх сплави:

а)класифікація сталі та чавуну, властивості, вимоги до якості;

б)склад, властивості та призначення сплавів кольорових (алюмінію, міді, нікелю, хрому, цинку, олова) та благородних металів.

2. Характеристика вихідної сировини як чинника формування споживних властивостей та якості металогосподарських товарів.*

3. Корозія металів, та способи захисту металовиробів від корозії.*

4. Основи виробництва металогосподарських товарів.*

5. Основні види обробки металів та їх вплив на споживні властивості виробів, можливі дефекти готових виробів.

6. Асортимент кухонно-господарського приладдя, побутових нагрівальних і освітлювальних апаратів. Способи чищення металогосподарських товарів.*

7. Класифікація та характеристика асортименту металевих посудних виробів, що використовуються у готельно-ресторанних закладах.

8. Класифікація ножевих виробів та столових приборів.

9. Вимоги до якості, маркування, пакування, транспортування і зберігання метало господарських виробів.*

2 год.

Ключові слова: метал, сплав, вуглецеві сталі, легування, чавун, кольорові метали, сплави, алюмінієві сплави, мідні сплави, виливання, кокіль, лиття, пластинки, деформація, різання, термічна обробка та хіміко-термічна обробка, різьбові з'єднання, нероз'ємні з'єднання, металевий посуд, ножево-ножичні вироби, столові прибори, кухонне приладдя, освітлювальні та отоплювальні пристрої.

1. Метали та їх сплави:

а)класифікація сталі та чавуну, властивості, вимоги до якості;

б)склад, властивості та призначення сплавів кольорових (алюмінію, міді, нікелю, хрому, цинку, олова) та благородних металів.

Група металогосподарських товарів включає вироби, що застосовуються в домашньому господарстві для різних цілей і які виготовляються із чорних і кольорових металів та їх сплавів.

Із відомих 108 хімічних елементів 84 є металами.

Класифікація металів

♦ за зовнішнім виглядом:

• чорні (залізо, кобальт, нікель, марганець);

• кольорові (мідь, магній, алюміній, титан, берилій, вольфрам та ін.);

♦ за температурою плавлення:

• легкоплавкі (свинець, цинк, магній, алюміній, галій, германій, кадмій, суран, олово, ртуть);

• тугоплавкі (залізо, вольфрам, титан, тантал, молібден);

♦ за густиною:

- легкі (магній, алюміній, титан, берилій) – густина до 5000кг/куб.м;

- важкі (мідь, олово, свинець, цинк, вольфрам, срібло, золото, платина) густина більше 5000кг/куб.м;

♦ за хімічною активністю:

• благородні (срібло, золото, платина) мають високу хімічну стійкість;

• неблагородні (залізо, алюміній, мідь, цинк) легко вступають у взаємодію з навколишнім середовищем.

♦ за магнітною проникністю (МП):

- парамагнітні (створюють слабке магнітне поле); МП майже=1

- діамагнітні (вісмут, германій, золото, мідь); МП < 1

- феромагнітні (залізо, нікель, кобальт); МП >1

На основі заліза виготовляється не менше 93% всіх конструкційних та інструментальних матеріалів.

Властивості металів, що визначають їх використання у виробництві товарів народного споживання:

Механічні: твердість, міцність, пружність, в’язкість, пластичність, витривалість;

Фізичні: густина, будова, колір,плавкість, електропровідність, магнітні,термічні;

Х імічні: стійкість до дії кислот, лугів, морської води, вологого повітря (корозійна стійкість);

Спеціальні: поведінка в спеціальних умовах;

Технологічні: прогартовуваність, рідкотекучість, ковкість, зварюваність, обробка різанням.

Чисті метали, зазвичай використовують в електро- і радіотехніці та майже не застосовують у виробництві товарів народного споживання. Для виготовлення товарів народного споживання основними конструкційними матеріалами є металеві сплави.

Cплав - це речовина, яку отримують сплавленням двох або більше хімічних елементів (компонентів), основним з яких є метал.

Металеві сплави мають кристалічну будову і володіють всіма властивостями, притаманними металам(металевий блиск, теплопровідність, електропровідність та ін.)

В залежності від числа компонентів сплави поділяють на:

- подвійні (бінарні);

- потрійні і т. д.

За характером фізико-хімічної взаємодії компонентів розрізняють чотири основних типи сплавів:

• механічні суміші (І тип);

• тверді розчини необмеженої розчинності (II тип);

• тверді розчини обмеженої розчинності (III тип);

• хімічні сполуки (IV тип).

Механічна суміш двох компонентів А і В утворюється, якщо вони нездатні до взаємного розчинення в твердому стані і не вступають в хімічну реакцію з утворенням сполуки. Кожний із металів - зберігає свою кристалічну ґратку. Механічні суміші утворюються за умов, коли існують значні відмінності у властивостях металів, що входять до сплаву. Такими сплавами є, наприклад, сплав свинцю з сурмою, цинку з оловом, алюмінію з міддю та ін.

Твердий розчин утворюється якщо компоненти сплаву володіють взаємною розчинністю як в рідкому, так і в твердому стані. Твердий розчин — це однорідна (однофазна) кристалічна речовина, що має один тип кристалічної ґратки. Елемент, що зберіг свою кристалічну гратку називається розчинником, а елемент, атоми якого увійшли в цю ґратку, — розчинним. Розглядають тверді розчини заміщення та впровадження(укорінення). При заміщення атоми розчиненного компонента заміщують частину атомів розчинника в його кристалічній ґратці.

Хімічні сполуки утворюються між елементами, розташованими далеко один від одного в Періодичній системі елементів, тобто істотно відрізняються за будовою і властивостями.

Хімічна сполука — це однорідне кристалічне тіло, склад якого постійний і визначається формулою А_nВ_m. Температура плавлення (дисоціації) хімічної сполуки постійна.

Атоми кожного елементу в ґратці хімічної сполуки розміщуються упорядковано, тобто атоми кожного компонента розміщені закономірно і в певних вузлах ґратки. Кристалічна ґратка хімічної сполуки і всі її властивості, як правило, різко відрізняються від ґратки і властивостей елементів, що входять в нього. Наприклад, цементит має складну кристалічну ґратку, несхожу на ґратку заліза і вуглецю, і володіє абсолютно іншими властивостями.

Якщо знати зв'язок між типом сплаву і його властивостями, можна підібрати вид вихідних компонентів і їхню концентрацію для одержання сплаву з необхідними властивостями для виробів в залежності від їхнього призначення.

У виробництві металогосподарських товарів найбільш поширеними металевими матеріалами є сплави заліза: сталі і чавуни.

Сплави заліза з вуглецем, які містять до 2,14% вуглецю, називають сталями,

сплави, що містять вуглецю 2,14—6,67%, — чавунами.

Вуглець є другим (після заліза) основним елементом і в цих сплавах може знаходитися в двох видах:

у вільному стані — у вигляді графіту або у вигляді хімічної сполуки — називається карбідом заліза (Fе₃С) або цементитом. Вміст вуглецю в цементиті становить 6,67%.

Окрім вуглецю, в чавуні є домішки:

кремній, марганець, сірка, фосфор тощо, які в різній мірі впливають на його властивості.

Чавуни за призначенням поділяють на:

переробні, спеціальні (феросплави) і ливарні.

Переробні і спеціальні чавуни використовують для плавлення сталі, ливарні — для відливання різноманітних деталей і виробів.

За структурою чавуни поділяють на:

білі, сірі, модифіковані та ковкі.

Білим називають чавун, в якому весь вуглець знаходиться у зв'язаному стані у формі цементиту. На зламі він має білий колір і характерний металевий блиск. Білий чавун використовують для виплавлення сталей.

Сірим називають чавун, в якому весь вуглець або більша його частина знаходиться у вигляді графіту. Такий чавун на зламі має сірий колір у зв'язку з великою кількістю графіту.

Сірі чавуни в залежності від механічних властивостей випускають 11 марок: СЧОО, СЧ12-28. СЧ15-32, СЧ18-36 і т. д. до СЧ44—64. Літери "СЧ" означають "сірий чавун", перші дві цифри після літер — межу міцності при розтягуванні, другі — межу міцності при випробуванні на згин, кгс/мм². Для чавуну марки СЧОО механічні властивості не визначаються.

Застосовують сірі чавуни для виготовлення методом лиття деталей і виробів, що зазнають невеликих навантажень в роботі. Використовують їх для виготовлення посуду, прасок, корпусів м'ясо- рубок, корпусів замків і швацьких машин, деталей холодильників, верстатів, автомобілів і т. д.

Модифіковані чавуни відрізняються від сірих дрібними графітними включеннями кулькоподібної форми, що призводить до підвищення механічних властивостей чавунів. До їх складу вводять модифікатори (магній або церій), які подрібнюють частинки графіту.

Високоміцні (модифіковані) чавуни випускають дев'яти марок і позначають ВЧ38-17, ВЧ45-5, ВЧ50-1, 5 і т. д. до ВЧ120-4. Літери "ВЧ" означають "високоміцний чавун", перші цифри після літер — межа міцності при розтяганні кгс/мм², другі — відносне подов ження, %. Застосовують високоміцні чавуни для виготовлення деталей, що піддаються значним навантаженням, наприклад колінчастих валів, зубчастих коліс, станин верстатів, молотів, пресів, прокатних валків, корпусів насосів парових турбін, деталей автомобілів і т. д.

Ковкі чавуни — це чавуни, які виробляють з білого чавуну шляхом термічної обробки — томлення (довготривалого нагрівання при + 1000°С з піском або ферум оксидом). Це зменшує крихкість і збільшує пластичність.

Ковкі чавуни виготовляють 9 марок і позначають КЧ37—12, КЧ35-10, КЧ38-8 і т. д. до КЧ63-2. Літери "КЧ" означають "ковкий чавун", а цифри — те саме, що і у високоміцних чавунів. Застосовують їх для виготовлення деталей, працюють при більших динамічних і статичних навантаженнях, наприклад всіляких гаків, трійників, вентилів, хрестовин для водопроводу, гайкових ключів, гайок та ін.

За хімічним складом сталі поділяють на

• вуглецеві;

• леговані.

• Вуглецеві сталі - містять менше 2,14% вуглецю.

Окрім вуглецю, в сталі зазвичай містяться домішки марганцю, кремнію, фосфору, сірки, кисню, азоту, водню та інших елементів, що потрапляють в сталь при її виплавці.

Властивості сталі залежать від способу виплавки та її хімічного складу. Для одержання сталі використовують переробний чавун і відходи металообробки.

За хімічним складом сталь відрізняється від переробного чавуну меншим вмістом вуглецю, марганцю, кремнію і шкідливих домішок.

Марганець міститься у сталі в якості домішки в кількості 0,4-0,8%.

Кремній є корисною домішкою, (значно підвищує міцність) його вміст у сталі може становити до 0,5%.

Фосфор для більшості сталей є шкідливою домішкою, і вміст його не повинен перевищувати 0,05%. Фосфор збільшує міцність, знижує пластичність і в'язкість сталей, що викликає холодоламкість сталі. Однак в ряді випадків фосфор може бути корисним, наприклад вміст фосфору 0,06-0,15% покращує оброблюваність автоматних сталей ріжучим інструментом.

Сірка є шкідливою домішкою, яка призводить до тріщин при гарячій деформації сталі, тобто викликає її червоноламкість. Вміст сірки в сталі не повинен перевищувати 0,06%. В автоматних сталях вміст сірки допускається до 0,08—0,30%, оскільки вона полегшує обробку сталі різанням.

Кисень, азот і водень є шкідливими домішками. Вміст кисню, азоту і водню допускається не більше 10^-2—10^-4 %.

Вуглецеві сталі класифікують за призначенням та якістю.

За призначенням вуглецеві сталі поділяють на:

- конструкційні;

- інструментальні.

Конструкційні вуглецеві сталі поділяють на:

• сталь якісну;

• сталь звичайної якості

• (ГОСТ 380—94 "Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки");

Інструментальні — на:

- якісну;

- високоякісну.

Вуглецеві конструкційні сталі звичайної якості поділяють на три групи:

А, Б і В.

Сталі групи А поставляють з гарантованими механічними властивостями і застосовують без додаткової гарячої обробки. Сталі цієї групи маркірують СтО, Ст1пс, Ст1сп, Ст2кп, СтЗпс, Ст4кп, Ст4пс, Ст5пс, Ст6пс та ін. Літери "Ст" означають сталь, цифра — умовний номер її марки (від 0 до 6). Із збільшенням номера міцність сталі збільшується, наприклад для Ст1пс межа міцності така: σ_в=32 - 42 кгс/мм², а для Ст6пс — понад 60 кгс/мм².

Сталі групи Б поставляють з гарантованим хімічним складом. В позначці цих сталей спереду додають літеру "Б" і їх маркірують наступним чином: БСтО, БСт2, БСтЗ, БСт1кп, БСт2кп і т. д. до БС6кп, БСт6пс, БСт6сп. Чим більший номер сталі, тим більше в ній вміст вуглецю і тим вище її міцність.

Сталі групи В поставляють з гарантованими механічними властивостями і хімічним складом. В позначці сталі додається літера "В", наприклад, ВСт1кп, ВСт2кп, ВСтЗкп, ВСтЗсп, ВСт4пс, ВСт4сп, ВСт5пс, ВСт5сп та ін.

Сталі групи А застосовують для виготовлення деталей і виробів механічною обробкою (без гарячої обробки).

Сталі групи Б застосовують, якщо для виготовлення деталей і виробів необхідне нагрівання до певних температур (наприклад, при термообробці).

Сталі групи В застосовують при виготовленні зварних виробів, при використанні гарячої пластичної деформації, а також при зміцненні термічною обробкою.

Вуглецеві конструкційні якісні сталі позначають цифрами: 08, 10, 15, 20, 25 і т. д. до 85. Цифри показують середній вміст вуглецю в сотих частках відсотка. Наприклад, сталь 50 містить 0,47—0,55% вуглецю. В сталях з підвищеним вмістом марганцю (до 1%) в маркіруванні додається літера Ґ": 60Г, 65Г, 70Г. В сталях всіх марок вміст сірки допускається не більше 0,040%, а фосфору — не більше 0,035%. Крім того, якісна сталь менш забруднена неметалічними включеннями і має менший вміст розчинених газів, ніж сталь звичайної якості. Якісні вуглецеві сталі мають певний хімічний склад або певні механічні властивості. Ці сталі застосовують для виготовлення деталей підвищеної міцності або таких, що піддають ударним навантаженням (шестерні, вали, інструменти тощо), а також для виготовлення деталей, що зміцнюються термічною обробкою.

Вуглецеві інструментальні якісні сталі маркірують літерою "У" і цифрою, що показує вміст вуглецю в десятих частках відсотка:У7, У8, У9, ... У13. Вміст сірки і фосфору в цих сталях не повинен перевищувати 0,03%.

Вуглецеві інструментальні високоякісні сталі маркірують так само, як і якісні, але з додаванням літери "А", наприклад У8А, У9А і т.д. Такі сталі містять менше шкідливих домішок. Вміст сірки і фосфору не повинен перевищувати 0,02%.

Вуглецеві інструментальні сталі мають високу твердість, міцність і невисоку вартість. Висока їх твердість і міцність обумовлена підвищеним вмістом вуглецю (0,8—1,3%). Сталі У7, У7А, У8, У8А застосовують для зубил, тавр, ножів, ножиць, ножів і ґраток м'ясорубок, інструментів для обробки деревини; У9, У9А, У10, У10А, У11, УПА — для мітчиків, свердел, ножівкових полотен, розверсток, різців для обробки м'яких матеріалів; У12, У12А, У13 і У13А — для напильників, бритв, граверних інструментів.

Основним недоліком вуглецевих інструментальних сталей є низька теплостійкість. При нагріванні вище 200°С їхня твердість різко знижується, тому інструменти з таких сталей застосовують при невеликих швидкостях різання.

Леговані сталі - сталі, в які вводять один або декілька легуючих елементів для одержання заданих властивостей(кремній, хром, нікель, марганець, молібден, вольфрам, ванадій, титан, ніобій, тантал, алюміній, бор та ін.)

Легуванням можна підвищити міцність і пластичність сталі, збільшити червоностійкість, підвищити опір спрацюванню і корозії, надати сталі особливі фізичні і хімічні властивості. Переваги легованої сталі виявляються після термічної обробки.

Леговані сталі поділяються:

за хімічним складом на:

- хромисті;

- хромонікелеві;

- хромонікельмолібденові і т. д.

за мірою (ступенем)легованості:

низьколеговані, що містять не більше 2,5—3% легуючих елементів,

- середньолеговані — від 3 до 10%;

- високолеговані, що містять понад 10% легуючих елементів.

за призначенням:

- конструкційні; (деталі машин, верстатів, механізмів, конструкцій, товарів народного споживання та ін..)

- інструментальні сталі; (вимірювальні, ріжучі інструменти тощо)

- сталі і сплави з особливими властивостями (нержавіючі сталі, сплави з високим електроопором, магнітні сталі і сплави, сплави з особливими фізичними властивостями та ін.)

Сталь вважають легованою хромом і нікелем, якщо їхній вміст становить 1% і більше. Кремній вважається легуючим елементом, якщо його вміст в сталі перевищує 0,4—0,5%, а марганець — при вмісті понад 0,8—1%. Сталі, що містять більш 0,1—0,5% молібдену, вольфраму, ванадію, титану й інших елементів, вважаються легованими цими елементами.

Конструкційні леговані сталі володіють високою міцністю, пластичністю і в'язкістю.

Інструментальні леговані сталі володіти високою твердістю (НRС62—65), зносостійкістю і зберігати надані розміри протягом тривалого часу. Цим вимогам відповідають хромисті, хромокремнієві і хромовольфрамомарганцеві сталі з підвищеним вмістом вуглецю (до 1,0—1,4%).

Нержавіючі сталі володіють корозійною стійкістю в атмосферних умовах, у водних розчинах солей, кислот, лугів та інших агресивних середовищах. Основним легуючим елементом, що забезпечує корозійну стійкість, є хром. Корозійна стійкість хромистих сталей пояснюється утворенням на поверхні захисної щільної плівки типу Сг₂0₃, що утворюється при вмісті хрому понад 12,5%. Сталі з підвищеним вмістом хрому (до 25—28%) застосовують при виготовленні обладнання в харчовій промисловості.

До сплавів з особливими і фізичними властивостями належать;

- інвар;

- платиніт;

- елінвар.

Інвар - сплав заліза з 36% Ni – Н36 - зберігає постійним коефі-і цієнт лінійного розширення в інтервалі температур від -100 до +100°С. Інвар використовують для виготовлення деталей приладів, що не повинні змінювати розміри при коливанні температури.

Платиніт - Н48 - залізонікелевий сплав, що містить близько) 48% Nі. Цей сплав має коефіцієнт лінійного розширення такий| самий, як у платини і скла (α=9 10-6 0С-1). Платиніт застосовують в якості провідників для введення в скляні прилади (електродні для ламп накалювання, електровакуумних приладів, радіодеталей).*

Елінвар - залізонікелевий сплав 42НхТЮ (41,5 - 43,5% Мі, 5,3- 5,9% Сr, 2,4-3,0% Ті і 0,5-1,0% Аl) - має низький коефіцієнт лінійного розширення і зберігає пружні властивості в інтервалі температурі від -50 до 100°С. Застосовують цей сплав для виготовлення годинникових пружин, камертонів і деталей точних приладів.

Сплави на основі кольорових металів.

Кольорові метали в загальному світовому виробництві металевих матеріалів становлять усього близько 6%.

При виготовленні металотоварів використовують сплави алюмінію, міді, нікелю, хрому, цинку, олова, титану, вольфраму та ін.

Алюміній та сплави на його основі.

Алюміній добре обробляється тиском в гарячому і холодному станах, володіє високою електропровідністю. Але алюміній у чистому вигляді не використовується для виготовлення металогосподарських виробів.

Застосування алюмінію зумовлене його властивостями. Алюміній високої чистоти використовують у виробництві електричних конденсаторів, випрямлячів і напівпровідникових приладів. Чистий алюміній застосовують у виробництві дзеркал, відбивачів і для захисту сталі від корозії шляхом плакування, дифузійної металізації і покриття алюмінієвими фарбами. Алюміній застосовують при виготовленні обладнання і апаратів харчової промисловості, а також фольги для упакування харчових продуктів. Сплави алюмінію використовують у виробництві посуду для приготування і зберігання харчових продуктів. З алюмінію виготовляють листи, дріт, фольгу тощо. Введення легуючих елементів, (магній, марганець, мідь, кремній, цинк, титан) істотно змінює його властивості і дозволяє отримати алюмінієві сплави з високою міцністю, малою щільністю і гарними технологічними властивостями.

За технологічною ознакою алюмінієві сплави поділяють на:

• такі, що деформуються,

• ливарні

Алюмінієві сплави, які деформуються, поділяють:

на такі що не зміцнюються термічною обробкою,

і такі, що зміцнюються нею.

До першої групи сплавів належать сплави на основі марганцю та магнію. Ці сплави володіють високою пластичністю, стійкістю до корозії, гарною зварюваністю і значно зміцнюються при пластичній деформації.

Сплави алюмінію другої групи легують елементами, що мають обмежену при нагріванні розчинність, яка зменшується із зниженням температури.

Сплави алюмінію з марганцем застосовують для виготовлення баків пральних машин, посуду.

Сплави алюмінію з магнієм використовують для зварних місткостей, трубопроводів і середньо-навантажених деталей і конструкцій.

Сплави алюмінію другої групи легують елементами, що мають обмежену при нагріванні розчинність, яка зменшується із зниженням температури.

Характерними зміцнювальними сплавами є сплави алюмінію з міддю, які називають дюралюмінами.

Дюралюміни маркірують літерою "Д" і цифрою, що вказує номер сплаву: Д1, Д6, Д16, Д18, Д19. В цих сплавах як основний легуючий компонент міститься мідь (3,8-4,8%), а також додаються магній (0,4-2,3%) і марганець (0,4-0,8%).

Істотним недоліком сплавів типу дюралюміну є їхня низька корозійна стійкість. Щоб захищати листи від корозії, їх піддають плакуванню. Плакування полягає в тому, що обидві поверхні листа з сплаву покривають тонким шаром алюмінію високої чистоти (не менше 99,5%), нагрівають і прокатують до необхідного розміру. В результаті спільної прокатки на поверхні листа утворюється тонкий шар (3-5% загальної товщини) корозійностійкого чистого алюмінію.

Сплави алюмінію, що деформуються і зміцнюються термічною обробкою, добре деформуються в гарячому і в холодному стані безпосередньо після загартування і є нарівні зі сталлю основним конструкційним матеріалом, з якого виготовляють листи, труби, профілі, прути, стрічки тощо. Ці напівфабрикати використовують в будівництві, при виготовленні металевих меблів тощо.

Ливарні алюмінієві сплави призначені для фасонного лиття і повинні володіти рідкотекучістю для гарного заповнення форми,малою усадкою, міцністю, добре оброблятися ріжучим інструментом і мати достатню корозійну стійкість.

За хімічним складом ливарні алюмінієві сплави поділяють на п'ять груп:

- до першої групи належать сплави, леговані кремнієм (АЛ2, АЛ4, АЛ4В, АЛ9, АЛ9В, АЛ34);

- до другої — кремнієм та міддю (АЛЗ, АЛЗВ, АЛ5, АЛ10, АЛ10В, АЛ14, АЛ14В, АЛ15, АЛ15В, АЛ32);

- до третьої — міддю (АЛ7, АЛ7В, АЛ19);

- до четвертої — магнієм (АЛ8, АЛ13, АЛ18, АЛ22, АЛ23, АЛ27, АЛ28, АЛ29);

- до п'ятої — кремнієм, цинком, магнієм та іншими елементами (АЛ1, АЛ11, АЛ16В, АЛ17В, АЛ18В, АЛ20, АЛ21, АЛ24, АЛЗО).

В ливарні до алюмінієвих сплавів додають марганець, залізо, хром, титан, берилій, нікель, цирконій для надання тих або інших властивостей. Ливарні алюмінієві сплави в маркіруванні мають літери "АЛ" (алюмінієвий ливарний) і номер, що не вказує хімічний склад.

Найбільше розповсюдження з означених груп отримали сплави алюміній — кремній, що називають силумінами, які містять 4—13% Sі.

Силуміни володіють гарною рідкотекучістю, зварюваністю, не дають тріщин при вистиганні, але мають малу міцність і незначну пластичність. Так, силумін АЛ2 має межу міцності σ_в=14 кгс/мм² і іідносне подовження δ=3%. Підвищення міцності силумінів досяга­ється введенням магнію, міді і цинку при одночасному зниженні вмісту кремнію. Це дозволяє зміцнити сплави термічною обробкою.

Ливарні алюмінієві сплави застосовують для виготовлення деталей побутових машин, велосипедів, мотоциклів, автомобілів, ножових товарів, інструментів, приладдя для вікон і дверей.

У виробництві товарів народного споживання використовують, окрім первинних, вторинні сплави алюмінію, які виготовляють з ливарних відходів, відходів штампувального виробництва і механічних цехів (стружки, обрізки, висічка).

Мідь та сплави на її основі.

Мідь — пластичний метал червонувато-рожевого кольору з густиною 8940 кг/мм³ і темпера­турою плавлення 1083°С. Чиста мідь у відпаленому стані має σ_в= 22-24 кгс/мм², δ = 50%,Ψ = 75%, твердість НВ 45. Мідь володіє найбільшими після срібла електро- і теплопровідністю у порівнянні з іншими металами, має гарну корозійну стійкість у звичайних атмосферних умовах, в прісній і морській воді та інших агресивних середовищах, але не володіє корозійною стійкістю в середовищі із сірчистими газами і аміаку. При взаємодії з харчовими кислотами мідь утворює токсичні сполуки.

Властивості міді істотно змінюються за наявності навіть невеликих кількостей домішок, наприклад вісмут, свинець, сурма, миш'як, фосфор, залізо, срібло, цинк, кисень.

Половину всієї міді споживає електро- і радіотехнічна промисловість для виготовлення провідників, теплообмінників, припоїв, порошку для потреб металокераміки. Для виробництва товарів народного споживання використовують сплави міді: латуні, бронзи і сплави міді з нікелем.

Латунями називають подвійні і багатокомпонентні сплави на основі міді, в яких основним легуючим елементом є цинк. В двокомпонентних латунях, що називають простими, при збільшенні вмісту цинку до 39% підвищується їхня міцність і пластичність.

За технологічною ознакою латуні поділяють на^

- такі, що деформуються,

- ливарні.

Бронзи— це сплави міді з оловом, алюмінієм, кремнієм, берилієм та іншими елементами, серед яких цинк не є основною добавкою.

Маркірують бронзи літерами "Бр" і першими літерами¹ основних легуючих компонентів, за якими йдуть цифри, що показують, їхній вміст (%). Вміст міді визначається за різницею від 100%. Наприклад, бронза БрА7 містить 7% А1, решта — мідь: БрОЦС4— А—2,5—4% Sn, 4% 7.п і 2,5% Рb, решта — мідь.

В залежності від хімічного складу всі бронзи поділяють на олов'яні і спеціальні.

В олов'яних бронзах основним легуючим компонентом є олово. За технологічною ознакою ці бронзи поділяють на такі, які дефор­муються, і ливарні. До таких, що деформуються, належать бронзи марок БрОФ4-0,25, БрОФ6,5-0,15, БрОЦ4-3, БрОЦС4-4-2 з вмістом олова до 5—6%. Ці бронзи володіють достатньою пластичністю (8=20—23%), високими антифрикційними і пружними властивостями (особливо фосфористі бронзи) і високою міцністю від утоми в корозійних середовищах. З них виготовляють стрічки, смуги, прутики, дріт для пружин, трубки, підшипникові деталі.

До ливарних олов'яних належать бронзи марок БрОЦСб—5—5, БрОЦС4-4-17, БрОЦСЗ-12-5, БрОЦСЗ,5-7,5. Вони мають малу усадку і гарну рідкотекучість, тому їх застосовують при відливці складних за конфігурацією деталей і виробів.

Олов'яні бронзи володіють корозійною стійкістю в атмосфері, морській воді, лужних розчинах, добре обробляються різанням. Олов'яні бронзи широко використовують як антифрикційні сплави для виготовлення підшипників, вкладишів, шестерень, працюючих при значних питомих навантаженнях протягом тривалого часу. При виготовленні товарів народного споживання олов'яні бронзи застосовують для відливки художніх виробів — статуеток, бюстів, барельєфів, корпусів настільних годинників. Бронзи для художнього лиття виготовляють з брухту і відходів кольорових металів марок БХ1, БХ2, БХЗ з вмістом олова відповідно близько 6,3 і 2%. Крім того, до їхнього складу входять цинк, свинець і до 3% домішок.

Спеціальні бронзи в якості легуючих компонентів містять алюміній, марганець, кремній, берилій і т.д. Назва таким бронзам дається за основним легуючим компонентом — алюмінієва, марганцева, кремнієва, берилієва і т.д. Спеціальні бронзи за багатьма властивостями не поступаються дорогим олов'яним, а в деяких випадках переважають їх.

Безолов'яні бронзи за технологічною ознакою поділяють на:

- такі, що деформуються;

- ливарні.

До бронз, що деформуються, належать бронзи з вмістом основного легуючого компонента до 10%: БрА5, БрА7, БрАЖМц10—3— 1,5, БрАЖ9, БрАЖМ10-4-4, БрАМц9-2, БрКМцЗ-1, БрКМц1-3.

Вони володіють достатньою пластичністю, добре обробляються пресуванням і прокаткою в гарячому стані, а в ряді випадків і в холодному стані. З них виготовляють труби, стрічки, прути, різноманітні профілі, що використовуються при виробництві всіляких виробів. Бронзу БрА5 застосовують для карбування монет. Берилієва бронза БрБ2 після термічної обробки має межу міцності σ_в=130—150 кгс/мм², δ=2% і НВ 400. Цю бронзу застосовують в приладобудуванні для виготовлення відповідальних пружин, мембран та інших пружистих (пружних) деталей.

До ливарних належать бронзи БрАЖ9—4, БрАЖМц10—3—1,5, БрАЖМ11— 6—6 та інші, які володіють високою міцністю, корозійною стійкістю і гарними антифрикційними властивостями, їх використовують для фасонного лиття, шестерень, втулок, підшипників і деталей, що працюють при більших навантаженнях в агресивних середовищах.

Сплави міді з нікелем утворюють безперервний ряд твердих розчинів. При додаванні до міді нікелю зростають її міцність, електроопір і корозійна стійкість. Такі сплави добре обробляються тиском в гарячому і холодному станах.

Мідно-нікелеві сплави поділяють на конструкційні і електротехнічні. До конструкційних належать мельхіор і нейзільбер, склад і механічні властивості яких наведені в табл. 1.[2]

Таблиця 1

Склад і механічні властивості мельхіору і нейзільберу

Марка сплаву	Назва	Склад	Межа міцності, σв, кгс/мм2	Відносне подовження, δ,%	Tвердість, НВ, кгс/мм2
МН 19 МНЦ 15	Мельхіор Нейзільбер	18-20% Nі, решта — Сu 13,5-16,5% Nі, 18-22% Zn	35 40	35 45	70 70

Мельхіор має сріблястий колір, високу корозійну стійкість в повітряній атмосфері, прісній і морській воді, добре обробляється тиском в гарячому і холодному станах. З мельхіору виготовляють прилади для сервіровки стола, ювелірні вироби та ін. Листи і стрічки з мельхіору застосовують для виготовлення розмінної монети, медичних інструментів і деталей в точній механіці.

Нейзільбер — сплав гарного сріблястого кольору з синюватим полиском. Після деформації він має високу міцність, пружність і володіє корозійною стійкістю в багатьох середовищах. Застосовується для виробництва посрібленого посуду і художніх виробів, приладів точної механіки, медичних інструментів, парової і водяної арматури.

Електротехнічні мідно-нікелеві сплави є сплавами високого електроопору. До них належать константан, нікелін, манганін, які володіють більшим питомим опором (р=4,35х10⁷—5,2х10'⁷ ом м), який мало змінюється при зміні температури.

Константан і нікелін корозійностійкі, мають досить гарні механічні властивості і добре обробляються тиском. Застосовують їх для виготовлення реостатів, термопар і нагрівальних приладів з робочою температурою до 500°С.

Манганін володіє високою корозійною стійкістю в атмосферних умовах, але не жаростійкий. Його застосовують для виготовлення приладів електроопору з робочою температурою до 100°С і в точних електровимірювальних приладах.

Нікель і його сплави.

Нікель — пластичний сріблясто-білий метал з щільністю 8900 кг/м³ і температурою плавлення 1453Т. Механічні властивості нікелю:σ_в=40—50 кгс/мм²; δ=45% і НВ 60—80. Він володіє високою корозійною стійкістю в повітряній атмосфері, воді, розчинах органічних кислот. Мінеральні кислоти, особливо азотна, сильно діють на нікель.

Чистий нікель добре полірується і набуває приємного зовнішнього вигляду і блиску, що зберігається тривалий час. Нікель не токсичний, не руйнує вітамінів і широко використовується як захисно-декоративне покриття столових приладів, посуду, а також для захисту від корозії інструментів, приладів для вікон і дверей, металевих меблів, деталей велосипедів, мотоциклів, автомобілів тощо. Використовують його і у виробництві лужних акумуляторів. Велика кількість нікелю застосовується для отримання сплавів з іншими металами, в яких він є легуючим елементом або основою сплаву. В якості легуючого елементу нікель використовують в спеціальних сталях, що володіють високими механічними, антикорозійними, магнітними або електричними властивостями.

Основними сплавами на нікелевій основі є ніхроми і монель-метал.

Монель - метал НМЖМц28-2,5-1,5 (28% Си, 2,5% Fе; 1,5% Мn, решта — нікель) відрізняється високими механічними властивостями і корозійною стійкістю. В чистій атмосфері цей сплав не тьмяніє, стійкий до води, більшості органічних кислот і практично не кородує в нейтральних і лужних розчинах органічних сполук. В атмосфері, що містить сірчисті сполуки і вологу, монель-метал покривається плівкою від зеленого до коричневого кольору. Цей метал застосовують для виготовлення деталей хімічної апаратури, насосів, працюючих в агресивних середовищах, в ювелірному виробництві.