Про те, що властивості металів змінюються при їх сплаві, стало відомо ще в давнину. 5 тисяч років тому наші предки навчилися робити бронзу - сплав олова з міддю. Бронза за твердістю перевершує обидва метали, що входять в її склад.
Властивості чистих металів, як правило, не відповідають необхідним вимогам, тому практично у всіх сферах людської діяльності найчастіше використовують не чисті метали, а їх сплави.
Сплав - це матеріал, який утворюється в результаті затвердіння розплаву двох або кількох окремих речовин.
До складу сплавів, крім металів, можуть входити також неметали, наприклад, такі, як вуглець або кремній.
Додаючи в певній кількості домішки інших металів і неметалів, можна отримати багато тисяч матеріалів з найрізноманітнішими властивостями, в тому числі і такими, яких немає ні у одного з складових сплав елементів.
Сплав, в порівнянні з вихідним металом, може бути:
- механічно міцніше і твердіше,
- зі значно вищою або нижчою температурою плавлення,
- стійкіше до корозії,
- стійкіше до високих температур,
- практично не змінювати своїх розмірів при нагріванні або охолодженні і т. д.
Застосування сплавів як конструкційних матеріалів
Сплави, що використовуються для виготовлення різних конструкцій, повинні бути міцними і легко оброблюваними.
У будівництві та в машинобудуванні найбільш широко використовуються сплави заліза і алюмінію.
Такі сплави заліза, як стали. відрізняються високою міцністю і твердістю. Їх можна кувати, пресувати, зварювати.
Чавуни використовують для виготовлення масивних і дуже міцних деталей. Наприклад, раніше з чавуну відливали радіатори центрального опалення, каналізаційні труби, до сих пір виготовляють котли, перила і опори мостів. Вироби з чавуну виготовляються із застосуванням лиття.
Сплави алюмінію. використовувані в конструкціях, поряд з міцністю, повинні відрізнятися легкістю. Дюралюміній, силумін - сплави алюмінію, вони незамінні в літако-, вагоно- і суднобудуванні.
У деяких вузлах літаків використовуються сплави магнію. дуже легкі і жаростійкі.
У ракетобудуванні застосовують легкі і термостійкі сплави на основі титану.
Для поліпшення удароміцності, корозійної стійкості, зносостійкості, сплави легують - вводять спеціальні добавки. Добавка марганцю. робить сталь ударопрочной. Щоб отримати нержавіючу сталь, до складу сплаву вводять хром.
Конструкція зі сталевих балок
Радіатори центрального опалення
Ажурні перила, відлиті з чавуну
Інструментальні сплави призначені для виготовлення ріжучих інструментів, штампів і деталей точних механізмів. Такі сплави повинні бути зносостійкими і міцними, причому при розігріванні їх міцність не повинна істотно зменшуватися. Таким вимогам відповідають, наприклад, нержавіючі стали. які пройшли спеціальну обробку (загартування).
Додавання до сплавів речовин, що поліпшують їх властивості, називають легуванням.
Для додання необхідних властивостей, інструментальні стали, як правило, легируют вольфрамом, ванадієм або хромом.
Застосування сплавів в електротехнічної промисловості, електроніці та приладобудуванні
Сплави служать незамінним матеріалом при виготовленні особливо чутливих і високоточних приладів, різного роду датчиків і перетворювачів енергії.
Наприклад, на виготовлення сердечників трансформаторів і деталей реле йде сплав нікелю. Окремі деталі електромоторів виготовляються зі сплавів кобальту.
Сплав нікелю з хромом - ніхром, що відрізняється високим опором, використовується для виготовлення нагрівальних елементів печей і побутових електроприладів.
З сплавів міді в електротехнічної промисловості і в приладобудуванні найбільш широке застосування знаходять латуні і бронзи.
Латуні незамінні при виготовленні приладів, деталлю яких є запірні крани. Такі прилади використовуються в мережах подачі газу і води.
Бронзи йдуть на виготовлення пружин і пружних контактів.
Сплави в мистецтві
Олов'яне бронза (сплав міді з оловом) - один з перших освоєних людиною сплавів металів. Вона має більшу, в порівнянні з чистою міддю, твердістю, міцністю і більш легкоплавка. Бронзи успішно застосовують для отримання складних по конфігурації виливків, включаючи художнє лиття. Класичною маркою бронзи є дзвонова бронза.
Одне з нових напрямків в мистецтві - виробництво художніх литих виробів із чавуну. Литі вироби з чавуну істотно перевершує за якістю ковані вироби.
Чавун - метал набагато більш крихкий і не такий ковкий, як сталь. Але, навіть з такого, здавалося б, грубого матеріалу, можна отримувати справжні витвори ливарного мистецтва способом лиття, наприклад, такі, як литі сходи або решітки на вікна. Такі вироби схильні лише поверхневої корозії і не вимагають ретельного догляду.
