Лекція 14-15. Конструкційні матеріали План лекції

1. Полімерні матеріали.

2. Матеріали неорганічного походження.

3. Легкі конструкційні метали.

4. Метали родин феруму й купруму.

1. Полімери – особливий вид макромолекулярних сполук, побудованих з великої кількості (полі-) сполучених між собою хімічними зв’язками залишків (елементарних ланок) вихідних низькомолекулярних сполук – мономерів (-мер).

За походженням полімери: природні (деревина, бавовна, вовна, натуральний каучук, азбест, целюлоза тощо), синтетичні (поліетилен, полістирол, поліаміди тощо) і модифіковані (целофан, віскоза). Полімеризація – реакція сполучення великого числа молекул низькомолекулярних речовин (мономерів) без виділення побічних продуктів і зміни елементарного складу (одержують поліетилен, полівінілхлорид, поліізобутилен). Поліконденсація – процес сполучення молекул однакової або різної будови, який супроводжується, як правило виділенням низькомолекулярних речовин. Метод хімічних перетворень ґрунтується на хімічних реакціях, де у готові високомолекулярні речовини вводять нові функціональні групи, або старі групи заміщають новими, або відбувається зшивання макромолекул чи їх деструкція. Хімічні перетворення направлені на формування в полімерах нових структур і надання нових властивостей.

За хімічним складом полімери: органічні, елементоорганічні й неорганічні. Основну масу складають органічні полімери: смоли і каучук. Їх молекулярний ланцюжок в основному утворений атомами Карбону. Атоми різних елементів, які вводяться в основний ланцюг, додають полімерам специфічні властивості (Оксиген – гнучкість, Флуор – хімічну стійкість, Хлор – вогнестійкість). До складу основного ланцюга елементоорганічних полімерів входять неорганічні атоми Кремнію, Титану, Алюмінію. До цього класу відносяться більш теплостійкі смоли, каучуки, але менш пружні й еластичні, ніж органічні полімери. Основою неорганічних полімерів є оксиди кремнію, алюмінію, магнію та інших металів. До них відносяться силікатне скло, кераміка, слюда, азбест, графіт, що відрізняються щільністю, крихкістю і тривалою теплостійкістю.

За поведінкою при нагріві полімери: термопластичні й термореактивні. Термопластичні полімери (поліетилен, поліпропілен, капрон, найлон) при підвищених температурах розм’якшуються, а при знижених – тверднуть. Їх можна переробляти у вироби неодноразово, структура полімерів лінійна або розгалужена. Термореактивні полімери (пластмаси на основі формальдегідних сечовиноальдегідних полімерів) на першому етапі переробки у вироби мають лінійну структуру і при нагріві розм’якшуються. При зростанні температури макромолекули «зшиваються», полімер твердне і залишається твердим, можлива лише одноразова його переробка.

Багато полімерів характеризуються малою щільністю і теплостійкістю, високою хімічною і корозійною стійкістю, достатньою міцністю, пружністю, еластичністю, високою технологічністю, це добрі електроізоляційні матеріали, що мають оптичні властивості. Полімери схильні до теплового, світлового, озонного і атмосферного старіння – процесу самовільної необоротної зміни властивостей. При цьому полімери або розм’якшуються, або підвищують свою твердість і крихкість. Специфічні властивості полімерів зумовлені існуванням хімічних і міжмолекулярних зв’язків, які утримують макромолекулярні ланцюги один біля одного; гнучкістю ланцюгів за рахунок здатності молекул змінювати свою конформацію шляхом простого повороту ланок ланцюга без розриву хімічних зв’язків.

Пластмаси – матеріали, що мають складну будову і містять: основу, або зв’язуючий матеріал (синтетичні полімерні смоли); пластифікатори – речовини, що сприяють створенню тістоподібного стану матеріалів; наповнювачі – речовини (подрібнений азбест, деревина, графіт, скловолокно), що надають матеріалу механічних і теплових властивостей; допоміжні матеріали (стабілізатори, барвники). Найбільш практичне застосування в промисловості мають термопласти: поліетилен, поліпропілен, вініпласт, фторопласт, полістирол та реактопласти на основі фенолформальдегідних, поліефірних та епоксидних смол.

До полімерних матеріалів відносяться: поліетилен, поліпропілен, вініпласт (полівінілхлорид), полістирол, фторопласти, капрон, епоксидні смоли, склопластики скло органічне, полікарбонат, гума.

Синтетичні полімери відрізняються від металів характеристиками: більшою стійкістю в агресивних середовищах; низькою щільністю; високою стійкістю проти стирання; високими діелектричними й теплоізоляційними властивостями; здатністю поглинати й гасити вібрацію; стійкістю проти низьких температур до 77 К; простотою виготовлення; належними водовідштовхувальними властивостями. Недоліки: незадовільну стійкість проти механічних навантажень і дій; схильність до деструкційних процесів; обмеженість експлуатаційних, температурних інтервалів; чутливість проти дії органічних розчинників, зокрема набрякливість, що прискорює деструкцію матеріалів.

2. Неметалічні конструкційні матеріали неорганічного походження використовують у тих випадках, коли метали або полімери не відповідають експлуатаційним умовам або економічним міркуванням.

Найбільш широко в промисловості використовують бетон і залізобетон (на основі цементних, силікатних в’яжучих) для виготовлення фундаментів під насоси, для спорудження великогабаритних ємностей для зберігання водних розчинів солей, промислових та стічних вод, грануляційних башт, конструкційних елементів будівель, споруд. При високих температурах використовують жаротривкий армований бетон. Усе ширше використовують полімербетони із застосуванням реакційноздатних смол, каучуків, полівінілхлориду та інших полімерних матеріалів.

Силікатне й кварцове скло використовують як конструкційний матеріал для виготовлення труб, реакційної та теплообмінної апаратури у виробництві хімічних реакторів і матеріалів із високим ступенем чистоти. Борсилікатне скло використовують для виготовлення термостійких труб (від –50⁰С до +400⁰С).

3. Велике значення в техніці належить легким конструкційним металам (магній, берилій, алюміній, титан, сплави на їх основі), що мають достатньо питому міцність (відношення міцності матеріалу до щільності) і хімічну активність.

Алюміній – сріблясто-білий метал, легкоплавкий (tпл. 660,4 ⁰С), легкий (густина 2,7 г/см³), механічно міцний, має добру електричну провідність і теплопровідність, легко утворює сплави, піддається обробці, має високу корозійну стійкість в окиснювальних середовищах внаслідок утворення непроникливої захисної плівки алюміній оксиду, завдяки чому за звичайної температури алюміній практично не взаємодіє з концентрованою й сильно розведеною нітратною кислотою, дуже повільно розчиняється в НNO₃ середніх концентрацій, тому НNO₃ зберігають і перевозять в алюмінієвій тарі. Алюміній розчинний у хлоридній і сульфатній кислотах: 2Al + 6H⁺ = 2Al³⁺ + 3H₂↑. Не стійкий у лугах та лужних розчинах із рН = 9. Алюміній з водою реагує, якщо плівка гідроксиду, що утвориться, буде розчинятися, що може бути досягнуте при додаванні до води лугу:

2Al + 2NaOH + 10H₂O = 2Na[Al(OH)₄(H₂O)₂] + 3H₂↑.

Алюміній, у якого зруйнована оксидна плівка, хімічно активний:

2Al + 6H₂O + 6H₃O⁺ = 3H₂↑ + 2[Al(H₂O)₆]³⁺.

За звичайних умов алюміній реагує з галогенами: 2Al + 3Cl₂ = 2AlCl₃.

При нагріванні взаємодіє з неметалами: 2Al + N₂ 2AlN; 2Al + 3S Al₂S₃; 4Al + 3C Al₄C₃.

Алюміній – добрий відновник багатьох оксидів металів, що використовується в металургії для одержання тугоплавких металів – ванадію, хрому, марганцю: Al + Cr₂O₃ = Al₂O₃ + 2Cr. Алюмінотермія – відновлення оксидів металів алюмінієм.

Алюміній оксид і алюміній гідроксид – амфотерні сполуки; основні властивості виявляються: Al₂O₃ + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂O; 2Al(OH)₃ + 3H₂SO₄ = Al₂(SO₄)₃ + 6H₂O.

Кислотні властивості алюміній оксид і алюміній гідроксид виявляють з лугами: Al₂O₃ + 6KOH + 3H₂O = 2K₃[Al(OH)₆]; Al(OH)₃ + 3KOH = K₃[Al(OH)₆].

За поширеністю в земній корі алюміній посідає перше місце серед металів (8,8 %). Внаслідок високої хімічної активності алюміній зустрічається в природі тільки у вигляді сполук. Основним промисловим методом добування металічного алюмінію є електроліз розплаву, що містить алюміній оксид Al₂O₃ (глинозем) і кріоліт Na₃AlF₆. Електроліз відбувається при температурі 950 ⁰С. Добутий технічний алюміній (до 99,7 % Al) піддають очистці шляхом електрорафінування.

Магній відноситься до найбільш електропозитивних елементів. Магній відрізняється меншим числом валентних електронів і відносно більшим розміром атому, тому його здатність утворювати ковалентний зв’язок у порівнянні з алюмінієм знижена. Для магнію характерне утворення йонного зв’язку. Магній у вигляді простої речовини – білий метал, легко окиснюється повітрям, приймає матовий відтінок. Активний метал, легко вступає у взаємодію з галогенами, при нагріванні згорає на повітрі, окиснюється сіркою та азотом. Він майже не взаємодіє з холодною водою, тому що магній гідроксид, який утворюється при цьому, погано розчинний у воді. При нагріванні реакція між магнієм і водою прискорюється за рахунок розчинення Mg(OH)₂. У кислотах магній розчиняється дуже енергійно, за винятком HF i H₃PO₄, які утворюють із ним малорозчинні сполуки. Розведену HNO₃ (10-15 %) метал відновлює до: 4Mg + 10HNO₃ = 4Mg(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O.

З лугами магній практично не взаємодіє. За хімічною природою сполуки Mg (II) – переважно основні. Більшість його солей розчинні у воді. Малорозчинні солі слабких кислот – Mg₃(PO₄)₂ , MgCO₃, MgF₂. Магній карбонат розчиняється у воді в присутності CO₂: MgCO₃ + CO₂ + H₂O = Mg(НCO₃)₂.

Магній відновлює багато металів: TiCl₄ + 2Mg = Ti + 2MgCl₂.

Магній оксид і магній гідроксид виявляють основні властивості. При змішуванні магній хлориду з водою й магній оксидом утворюється магній гідроксидхлорид:

MgCl₂ + MgO + H₂O = 2MgOHCl, який при змішуванні з водою утворює масу, яка швидко твердне, що дозволяє використовувати його як цемент. Магній входить до складу мінералів магнезиту, доломіту, карналіту.

Титан – сріблясто-білий метал, при звичайних температурах хімічна активність його мала (на свіжій поверхні чистого титану дуже швидко з’являється інертна плівка діоксиду титану, яка добре „зростається” з металом і захищає його від подальшого окиснення). Титан із галогенами утворює тетрагаліди: Ti + 2Cl₂ = TiCl₄.

Флуор і хлор реагують з титаном на холоду, а бром і йод – при температурі вище 250⁰С. Титан при високій температурі утворює сполуки з азотом – нітрид (TiN), який використовується для полірування коштовного каміння; з Карбоном – карбід (TiC), що використовується для виготовлення абразивних інструментів.

Титан не може протистояти дії гідроген пероксиду, сухим хлору й брому, спиртам та H₃PO₄, навіть слабкої концентрації. Титан стійкий у багатьох агресивних середовищах, особливо в слабких розчинах HNO₃, де він пасивується, хлорорганічних сполуках. Титан розчиняється у кислотах, які руйнують захисну плівку: 2Ti+6HCl=2TiCl₃+3H₂; 2Ti+3H₂SO₄=Ti₂(SO₄)₃ + 3H₂; Ті + 6НF = 2TiF₃ + 3H₂. На повітрі при звичайній температурі титан досить стійкий. При високій температурі (1200-1300⁰C) він бурхливо реагує з киснем повітря, що супроводжується яскравим світінням. TiO₂ – хімічно малоактивна речовина, амфотерний оксид, реагує з кислотами при нагріванні, а з лугами – при сплавлянні з утворенням титанатів: TiO₂ + H₂SO₄ = TiO(SO₄) + H₂O; TiO₂ + 2KOH = K₂TiO₃+ H₂O.

H₂SO₄, HCl руйнують захисну плівку TiO₂ й підвищують розчинність металу. Її можна різко знизити, якщо до розчинів цих кислот додати певну кількість HNO₃, хромової кислоти, сполук хлору чи інших окисників, що швидко пасивують поверхню титану захисною плівкою, і припиняють його подальше розчинення.

Титан – хімічно активний; він практично вічний в атмосфері повітря, у холодній і киплячій воді, дуже стійкий у розчинах багатьох солей, неорганічних і органічних кислотах. За своєю корозійною стійкістю в морській воді він перевершує всі метали, за винятком благородних металів – золота, платини, більшість видів нержавіючої сталі, нікелеві, мідні й інші сплави. Протистоїть титан і ерозійній корозії, що відбувається в результаті сполучення хімічного й механічного впливу на метал. У цьому відношенні він не поступається кращим маркам нержавіючих сталей, сплавам на основі міді й інших конструкційних матеріалів. У хімічній промисловості використовують, в основному, технічно чистий титан, який має найбільшу корозійну стійкість. Для особливо агресивних середовищ застосовують сплави титану з молібденом, паладієм, нікелем та цирконієм, що підвищують його стійкість у десятки й сотні разів. Найбільший ефект досягається завдяки добавкам у титан чотирьох металів платинової групи: платини, паладію, родію й рутенію.

4. Залізо за поширеністю в природі займає друге місце серед металів (4,85 % маси земної кори). Найважливіші природні сполуки феруму, що мають промислове значення: магнітний залізняк Fe₃O₄, червоний залізняк Fe₂O₃, бурий залізняк Fe₂O₃·nH₂O та пірит FeS₂. Оксиди феруму є рудами, з яких добувають залізо, а пірит – сировиною для сульфатно-кислотного виробництва. Залізо – блискучий сріблясто-білий важкий метал, який має густину 7,86 г/см³ і температуру плавлення 1538 ⁰C; пластичний, легко кується, штампується, витягується в дріт і прокатується в тонкі листи, намагнічується й розмагнічується. Атоми Феруму можуть легко втрачати 2, або 3 електрони й перетворюватись в катіони Fe²⁺ і Fe³⁺. Сполуки тривалентного феруму стійкіші. При нагріванні залізо легко реагуе із хлором, сіркою та іншими неметалами: 2Fe + 3Cl₂ = 2FeCl₃; Fe + S = FeS.

Залізо реагує з водою при нагріванні (до 500⁰С): 3Fe + 4H₂O = Fe₃O₄ + 4H₂↑.

В електрохімічному ряді напруг залізо стоїть лівіше від водню, тому воно легко реагує з розведеними хлоридною, сульфатною, нітратною кислотами:

Fe + 2HCl = FeCl₂ + Н₂↑; Fe + H₂SO₄ = FeSO₄ + H₂↑.

Продукти взаємодії залежно від концентрації нітратної кислоти різні:

4Fe + 10HNO₃=4Fe(NO₃)₂ + NН₄NO₃ + 3H₂O; Fe + 6HNO₃ = Fe(NO₃)₃ + 3NO₂↑ + 3H₂O.

Залізо без нагрівання не реагує з концентрованими HNO₃ та H₂SO₄ кислотами. Воно стає «пасивним», укриваючись тонкою оксидною плівкою, яка не розчиняється в кислотах і ізолює метал від дії кислоти. Завдяки цьому концентровані HNO₃ й H₂SO₄ кислоти можна зберігати й транспортувати в залізній тарі. При нагріванні залізо окиснюється цими концентрованими кислотами:

Fe + 4HNO₃ = Fe(NO₃)₃ + NO↑ + 2H₂O; 2Fe + 6H₂SO₄ = Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 6H₂O.

Гідроксиди феруму одержують дією лугів на розчини солей феруму:

FeSO₄ + 2NaOH = Fe(OH)₂↓ + Na₂SO₄; FeCl₃ + 3NaOH = Fe(OH)₃↓ + 3NaCl.

Fe(OH)₂ утворюється у вигляді драглистого осаду блідо-зеленого кольору. При доступі кисню повітря легко окиснюється й перетворюється в бурий драглистий осад ферум (ІІІ) гідроксиду. Обидва гідроксиди у воді й розчинах їдких лугів не розчиняються, а в кислотах розчиняються легко:

Fe(OH)₂ + 2HCl = FeCl₂ + 2H₂O; Fe(OH)₃ + 3HCl = FeCl₃ + 3H₂O.

Солі феруму (ІІ) під дією окисників виявляють відновні властивості:

10FeSО₄ + 2КМnО₄ + 8Н₂SО₄ = 5Fe₂(SО₄)₃ + 2МnSО₄ + K₂SO₄ + 8Н₂О.

Йони Fe²⁺ утворюють з розчином калій гексаціанофератом (ІІІ) (червона кров’яна сіль) синій осад турнбулевої сині або ферум (ІІ) гексаціаноферату (ІІІ):

3FeCl₂ + 2К₃[Fe(CN)₆] = Fe₃[Fe(CN)₆]₂↓ + 6KCl.

Солі феруму (ІІІ) – слабкі окисники: 2FeCl₃ + 2КI = 2FeCl₂ + I₂ + 2KCl.

Йони Fe³⁺ утворюють з розчинами роданіду калію або амонію забарвлений у яскраво-червоний колір ферум (ІІІ) роданід: FeCl₃ + 3КCNS = Fe(CNS)₃ + 3KCl.

Fe³⁺ утворюють з калій гексаціанофератом (ІІ) К₄[Fe(CN)₆] (жовта кров’яна сіль) синій осад берлінської лазурі: 4FeCl₃ + 3К₄[Fe(CN)₆]^4–= Fe₄[Fe(CN)₆]₃↓ + 12KCl.

У сухому повітрі при звичайній температурі залізо стійке, у вологому – швидко ржавіє, укриваючись товстим шаром іржі (суміш оксидів і гідроксидів феруму). Корозія заліза: 2Fe + O₂ + 2Н₂О = 2Fe(OH)₂↓; 4Fe(OH)₂ + O₂ + 2Н₂О = 4Fe(OH)₃↓; Fe(OH)₂ FeO + H₂O; 2Fe(OH)₃ Fe₂O₃ + 3H₂O. Іржа крихка й пориста. Тому вона не може ізолювати метал від атмосфери, через що процес корозії відбувається безперервно. При високій температурі залізо легко сполучається з киснем, утворюючи окалину Fe₃O₄ (FeO· Fe₂O₃). Сплави заліза з вуглецем та іншими речовинами - основні конструкційні матеріали. Пірит FeS₂ використовується у виробництві сірки та сульфатної кислоти. Fe₂O₃ застосовують у виробництві фарб, кераміки, емалей, цементу, термітних сумішей, магнітних матеріалів.

У родину феруму входять такі метали як кобальт і нікель, хімічна активність яких менша ніж у заліза. Кобальт і нікель добувають із поліметалічних руд, які піддають ряду послідовних операцій збагачення металом. До них відносяться перетворення сполук кобальту в оксиди з послідовним відновленням алюмінотермією або електролізом розчинів. Нікол (ІІ) сульфід піддають окиснювальній плавці, і одержаний оксид відновлюють вуглецем. Очистка нікелю від інших супутніх металів здійснюється електролітичним шляхом. Кобальт і нікель застосовують як легуючі метали в сталях, щоб надати їй специфічні властивості (сталі нержавіючі, інструментальні, з особливими магнітними властивостями). Значна кількість кобальту використовується у виробництві надтвердих матеріалів на основі карбідів титану та вольфраму, а нікель використовується для нікелювання, тобто для обробки поверхонь виробів з інших металів.

Мідь – м’який, пластичний метал, має рожево-червоне забарвлення, високу електричну провідність, температуру плавлення 1083⁰С. Хімічно малоактивний метал: не реагує з водою, розчинами лугів, хлоридною й розбавленою сульфатною кислотами, при нагріванні реагує із сіркою й хлором, утворюючи Cu₂S та CuCl₂, розчиняється в кислотах, які є сильними окисниками:

3Cu+8HNO₃ (розв)=3Cu(NO₃)₂+2NO↑+4H₂O; Cu+2H₂SO₄ (конц)=CuSO₄+SO₂↑+2H₂O.

Оксиди: Cu₂O (червоно-коричневий) має основний характер, CuO і Cu₂O₃ чорного кольору, CuO – амфотерний (із перевагою основних властивостей), Cu₂O₃ має слабко кислотний характер. Оксиди реагують із кислотами з утворенням солей: Cu₂O + 2HCl = 2CuCl + H₂O; CuO + H₂SO₄ = CuSO₄ + H₂O.

При нагріванні вище 1100 ⁰С CuO розкладається на Cu₂O та кисень. У вологій атмосфері мідь поступово вкривається зеленуватим шаром купрум (ІІ) гідроксидкарбонату: 2Cu + O₂ + CO₂ + H₂O = (CuOH)₂CO₃ (малахіт).

При дії лугів на розчини солей Cu (II) утворюється купрум (ІІ) гідроксид блакитного кольору: CuSO₄ + 2NaOH = Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄.

Cu(OH)₂ – слабка основа, яка невеликою мірою виявляє амфотерні властивості: вона при нагріванні розчиняється в концентрованих розчинах лугів з утворенням тетрагідроксокупрат (ІІ) йонів: Cu(OH)₂ + 2KOH = K₂[Cu(OH)₄], у розчинах кислот з утворенням тетрааквакупрум(ІІ) хлориду: Cu(OH)₂+2HCl+2H₂O=[Cu(H₂O)₄]Cl₂.

При нагріванні Cu(OH)₂ легко розкладається: Cu(OH)₂ CuO + H₂O.

Із солей купруму (ІІ) найбільше практичне значення має CuSO₄∙5H₂O – мідний купорос блакитного кольору, що при нагріванні мідний купорос втрачає воду.

При взаємодії розчину купрум (ІІ) сульфату з аміачною водою утворюється купрум (ІІ) гідроксидсульфату: 2CuSO₄ + 2NH₃∙H₂O = (CuOH)₂SO₄↓ + (NH₄)₂SO₄.

При дії надлишку амоніаку утворюється синього кольору катіон тетрааміно-купруму (ІІ): (CuOH)₂SO₄ + 8NH₃∙H₂O = [Cu(NH₃)₄]SO₄ + [Cu(NH₃)₄](OH)₂ + 8H₂O.

Солі купруму (ІІ) мають окиснювальні властивості:

2CuSO₄ + 4KI =  I₂ + 2K₂SO₄ + 2CuI↓ (білий осад купрум (І) йодиду)

Вихідна сировина для добування міді – сульфідні руди Купрум (І) сульфід Cu₂S спочатку піддають окиснювальному випалюванню: Cu₂S + 2O₂ = 2CuO + SO₂. До купрум (ІІ) оксиду додають нову порцію сульфіду й при високій температурі відбувається реакція: 2CuO + Cu₂S = 4Сu + SO₂. Одержують технічний метал, що містить 97-98 % Купруму. Для добування чистішої міді (99,98-99,99 % Сu) проводять електрорафінування металу у водному розчині CuSO₄. Основна маса міді (електролітичної), що виробляється, використовується в електротехнічній промисловості та при одержанні сплавів: бронзи, алюмінієвої та берилієвої бронзи, мельхіору, константану, латуні.

5. Сплави – системи, які складаються із двох чи декількох металів або металів і неметалів. У хімічному апарато- і машино-будуванні використовують різні метали й сплави на їх основі, які класифікують: вуглецеві та леговані сталі; чавуни; кольорові метали та сплави. Основною продукцією чорної металургії є сталь. Вуглецева сталь промислового виробництва –складний сплав заліза з вмістом Карбону менше 2,14 %, в якому крім Карбону, що вводиться спеціально, є декілька постійних домішок. Вони потрапляють у сталь внаслідок особливостей технологічних процесів одержання сталі. Вплив основних домішок не суттєвий при малій їх місткості, де масова частка Mn не більше 0,6 %, Si – 0,3 %, P – 0,4 %, S – 0,2 %. При більш високій місткості ці домішки впливають на механічні властивості та корозійну стійкість сталі. Властивості вуглецевих сталей визначаються місткістю в них Карбону. У HCl, H₃PO₄, HNO₃ і розведеній H₂SO₄ вуглецеві сталі сильно кородують, у конц. H₂SO₄ (більше 80 %) та в лужних розчинах при нормальній температурі стійкі. Їх використовують для виготовлення металоконструкцій, які експлуатуються в атмосферних умовах, і обладнання, що працює в інертних середовищах.

Леговані сталі за вмістом легованих елементів розподіляють на низьколеговані (до 2,5 %), середньолеговані (2,5-10 %) і високолеговані (10-50 %). В залежності від основних легованих елементів розрізняють 12 груп сталей з різними фізико-механічними, технологічними, експлуатаційними властивостями і умовами термічної обробки. Для виготовлення хімічної апаратури, яка працює в жорстких умовах, в основному використовують сталі: I група – корозійностійкі (нержавіючі) сталі для експлуатації в агресивних середовищах; II група – жаростійкі сталі, які мають стійкість у газових середовищах при температурі вище 550 ⁰С; III група – жаростійкі сталі, які працюють у навантаженому стані при високих температурах.

Основні типи високолегованих сталей: хромисті, хромонікелеві, хромонікель-молібденові сталі. Хромисті сталі містять 13, 17, 25, 28 % хрому і відносяться до групи сталей підвищеної стійкості, що обумовлено здатністю хрому до пасивації. Нержавіючі – сталі, що містять більше 13 % хрому. Хромонікелеві сталі більш технологічні, корозійностійкі, що обумовлено вмістом нікелю. Їх недолік – точкова корозія у розчинах, які містять йони Хрому та окисника. Хромонікельмолібденові сталі виготовляються на основі хромонікелевих з додаванням 4 % молібдену, а іноді й міді, що підвищує корозійну стійкість. Чавуни – сплави заліза з вуглецем, де вміст останнього більше 2 %. Переробні, які використовуються для виробництва сталі у кисневих конверторах, електропечах, мартенівських печах; ливарні, які використовуються для одержання виливків у ливарних цехах машинобудівних чи ливарних заводів. Частка цих чавунів зменшується й не перевищує 10 %. Залежно від хімічного складу та умов кристалізації Карбон в чавунах може кристалізуватися як у вільному стані у вигляді графіту, так і у вигляді сполуки з Ферумом – цементиту Fe₃C. Залежно від стану Карбону в чавунах, їх класифікують на білі та машинобудівні чавуни.

Кольорові метали: мідь, алюміній, цинк, олово, свинець, нікель, хром, срібло та інші. Мають загальну властивість утворювати на поверхні оксидну плівку, яка запобігає подальшій корозії металу. Кольорові метали та їх сплави – основні конструкційні матеріали для виготовлення апаратури, яка працює при температурі до –254⁰С. Латунь – сплав міді з цинком жовтуватого кольору. Позначається звичайна латунь буквою Л з цифрою, шо вказує на масову частку у латуні міді, а решта – цинк (Л62 (62 % міді)). Домішки кремнію, олова, алюмінію підвищують міцність, антифрикційні властивості та корозійну стійкість латуні на повітрі, в морській воді та атмосфері. Марганець надає жаростійкості, а залізо твердості. Свинцеві латуні добре поліруються, а домішки до алюмінієвої латуні миш’яку, нікелю та заліза підвищують її стійкість проти розведених кислот і лугів.

Бронзи – сплави міді з оловом, кремнієм та іншими металами (крім цинку). Порівняно з латунню бронзи мають більш високу міцність, корозійну стійкість. Вони стійкі у воді, розчинах органічних кислот, вуглекислих розчинах. Найвищу стійкість мають кременисті бронзи, а міцність і пружність – берилієві. Мідно-нікелеві сплави мають високу корозійну стійкість і особливі електричні властивості, які змінюються залежно від вмісту нікелю. Деякі мідно-нікелеві сплави мають власні назви: константан, манганін, мельхіор. Сплави нікелю з молібденом мають високу стійкість у концентрованих сульфатній та хлоридній кислотах при високих температурах. Дуралюмін – сплав алюмінію, що містить мідь (1,4-13 %) і невеликі кількості магнію, марганцю та ін. компонентів; має більш високу міцність, але корозійною стійкістю поступається чистому алюмінію; використовується як конструкційний матеріал в авіа- та машинобудуванні. Магналін – сплав алюмінію з магнієм (5-13 %) – стійкий проти корозії в морській воді, використовується в авіа-, машино- і суднобудуванні, у будівництві. Силумін – сплав алюмінію з силіцієм (12-13 %); добре піддається литтю, з нього виготовляють тонкостінні і складні вироби.