WinNavigator

Frigate

Norton Commander

WinNC

Dos Navigator

Servant Salamander

Turbo Browser

Winamp, Skins, Plugins

Необходимые Утилиты

Текстовые редакторы

Юмор

File managers and best utilites

3. Цинк и его сплавы. Цинковые сплавы реферат

Цинк и его сплавы | Строительные материалы и технологии

Исторические сведения.

Соединения цинка и его сплавы известны человечеству с глубокойдревности, металлический же цинк был получен значительно позднее, чем железо, свинец и олово. Это обстоятельство объясняется тем, что обычные способы плавки руды с углем здесь не достигали цели; чтобы восстановить цинк, его надо быстро нагреть до температуры около 1000 градусов, но при этом он кипит и в виде паров теряется вместе с дымовыми газами. Толькопосле того как научились конденсировать пары цинка в глиняных сосудах, стало возможных получение металла в свободном состоянии. Полагают, что такой дистилляционный способ получения свободного цинка впервые был изобретен в Китае.В доисторических дакийских развалинах в Трансильвании был найден идол, отлитый из сплава, содержащего около 87% цинка. Получение металлического цинка из галмея впервые описывает Страбон (60-20 гг. до н.э.). Цинк в этот период называли тутией или фальшивым серебром. Благодаря довольно сложной выработке цинка из руд в X-XI вв. н.э. искусство получения цинка в Европе было утрачено и он ввозился сюда под названием индийского олова из Китая и Индии.В конце XIII в. н.э. итальянский путешественник Марко Поло описалспособ получения металлического цинка в Персии. В 1637 году метод выплавки цинка и его свойства описываются в китайской книге “Циен конг кан у”. Казалось бы, что раз метод получения описан в литературе, то его легко могли перенять другие народы и применить у себя на родине. Но этого не случилось. Экономическая и культурная разобщенность народов, слабые транспортные связи, а главное, стремление многих ученых описывать свои открытия на непонятном языке - все это препятствовало быстрому распространению технических достижений.Вторично получение цинка в Европе стало известно в начале XVI века, когда о способе его выплавки упоминают в своих сочинениях Георг Агрикола (1494-1555) и Теофраст Парацельс. Однако и после этого цинк в Европе был большой редкостью, что продолжалось почти до конца XVIII в.Название же “цинк” происходит от латинского слова, обозначающего бельмо или белый налет, и впервые встречается у Парацельса в 1530 году. Роберт Бойль назвал цинк “ спелтером”. У нас цинк И. Шлаттер (1736) называл “туцией”, Ломоносов (1742) ввел название “цинк”, но оно не пользовалось успехом и цинк чаще всего называли “шпиаутер”.В 8-м издании “Основ химии” (1906) Д.И. Менделеев употребляетсовременное название цинка, но наряду с этим ставит в скобках и другое его название - ”шпиаутер”. Из этого можно заключить, что во времена Менделеева старое название цинка было достаточно широко распространено.

Основные свойства.

Элемент цинк (Zn) в таблице Менделеева имеет порядковый номер 30. Он находится в четвертом периоде второй группы. Атомный вес - 65,37.Цинк представляет собой синевато - белый металл, плавящийся при 419( С, а при 913( С превращающийся в пар; плотность его равна 7,14 г/см3. При обыкновенной температуре цинк довольно хрупок, но при 100-110( С он хорошо гнется и прокатывается в листы. На воздухе цинк покрывается тонким слоем окиси или основного карбоната, предохраняющим его от дальнейшего окисления. Вода почти не действует на цинк, хотя он и стоитв ряду напряжений значительно левее водорода. Это объясняется тем, что образующаяся на поверхности цинка при взаимодействии его с водой гидроокись практически нерастворима и препятствует дальнейшему течению реакции. В разбавленных же кислотах цинк легко растворяется с образованием соответствующих солей. Кроме того, цинк подобно бериллию и другим металлам, образующим амфотерные гидроокиси, растворяется в щелочах. Если нагреть цинк на воздухе до температуры кипения, то пары его воспламеняются и сгорают зеленовато-белым пламенем, образуя окись цинка.

Цинк - элемент II группы четвертого периода периодической системы элементов Д.И.Менделеева.В соединениях проявляет степень окисления +2.В природе встречается только в виде соединений, важнейшим из которых является цинковая обманка 2п5 и цинковый шпат 2пСО3.Физические свойства:Цинк — голубовато-белый металл, хрупкий при комнатной температуре, а при 100-150°С поддается прокатке и вытягивается.На воздухе покрывается защитной оксидной пленкой.Химические свойства:Цинк является довольно активным металлом.

1.Легко взаимодействует со многими неметаллами: кислородом, галогенами, серой, фосфором.2. При нагревании взаимодействует с водой и сероводородом с выделением водорода.3. Взаимодействует с щелочами:— при сплавлении с ними образуются соли цинковой кислоты — цинкаты.— при взаимодействии с водным раствором щелочи образуется комплексная соль цинковой кислоты (гидроксоцинкат натрия) .4. Взаимодействует с кислотами:— с серной кислотой с образованием различных веществ в зависимости от концентрации кислоты

— с азотной кислотой с образованием разных веществ в зависимости от концентрации кислоты.

Металлохимические свойства цинка:

Металлохимические свойства цинка определяют характер его взаимодействия с другими элементами. Отсюда следуют выводы:

1. Цинк в обычных условиях является типичным электроотрицательным металлом и образует химические соединения со многими электроположительными металлами, за исключением тех, которые имеют близкие с цинком величины электроотрицательности. К числу последних следует отнести, например, Cd, Tl, Pb, In, Са, Ge.

2. Цинк в обычных условиях не образует непрерывных твердых растворов ни с одним элементом периодической системы.

3. Для цинка характерно образование ограниченных твердых растворов, например с Li, Mg, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Cd, Al, In, Tl, Sn, Pb. При этом растворимость цинка в электроположительных металлах (Li, Mg, Tl, Mn, Cd) значительно выше при соответствующих температурах, чем этих металлов в цинке.

Механические и технологические свойства цинка:

Механические свойства цинка, особенно временное сопротивление , удлинение и твердость , существенно зависят от состояния обработки цинка.

При комнатной температуре цинк в литом состоянии имеет ограниченную пластичность и плохо прокатывается, так как деформация происходит только по базисной плоскости, т.е. параллельно направлению роста кристаллов. В связи с этим наступает резкая анизотропность свойств деформированного цинка. При этом цинк значительно прочнее поперек направления прокатки, чем вдоль нее. Прочностные свойства цинка сильно зависят от температуры.

При температуре ниже 0°С наблюдается охрупчивание цинка, а при повышении температуры происходит возрастание пластичности. Так, при 100-150°С цинк становится настолько пластичным, что из него можно прокатывать листы толщиной в сотые доли миллиметра.

Хотя цинк и обладает высокой пластичностью при прокатке в широком интервале температур, горячую прокатку электролитного цинка (марки Ц0) следует проводить при 150-200 °С, а полиграфического цинка (марка ЦЗ) - при 180-220 °С. Чистейший цинк хорошо куется и прокатывается в интервале температур 150-200 °С. С повышением температуры происходит снижение твердости литого цинка.

Область применения в городском хозяйстве.

Области применения цинка в процентном отношении:

Цинкование — 45-60 %
В медицине (оксид цинка как антисептик) — 10 %
Производство сплавов — 10 %
Производство резиновых шин — 10 %
Масляные краски — 10 %

Чистый металлический цинк используется для восстановления благородных металлов, добываемых подземным выщелачиванием (золото, серебро). Кроме того, цинк используется для извлечения серебра, золота (и других металлов) из чернового свинца в виде интерметаллидов цинка с серебром и золотом (так называемой «серебристой пены»), обрабатываемых затем обычными методами аффинажа.

Применение цинка в металлургии.

Этот металл по-прежнему остается основой промышленности. По выплавке чугуна и стали и сейчас судят о мощи государства. А чугун и сталь подвержены коррозии, и, несмотря на значительные успехи, достигнутые человечеством в борьбе с «рыжим врагом», коррозия ежегодно губит десятки миллионов тонн металла.

Нанесение на поверхность стали и чугуна тонких пленок коррозионно-стойких металлов – важнейшее средство защиты от коррозии. А на первом месте среди всех металлопокрытий – и по важности, и по масштабам – стоят покрытия цинковые. На защиту стали идет 40% мирового производства цинка!

Оцинкованные ведра, оцинкованная жесть на крышах домов – вещи настолько привычные, настолько будничные, что мы, как правило, не задумываемся, а почему, собственно, они оцинкованные, а не хромированные или никелированные? Если же такой вопрос возникает, то «железная логика» мигом выдает однозначный ответ: потому что цинк дешевле хрома и никеля. Но дело не в одной дешевизне.

Цинковое покрытие часто оказывается более надежным, нежели остальные, потому что цинк не просто механически защищает железо от внешних воздействий, он его химически защищает.

Применение цинка в аккумуляторах.

Поскольку цинк в ряду напряжений является самым электроположительным металлом, устойчивым в водных растворах (магний все-таки медленно, но реагирует с водой), на основе цинка создано большое число разнообразных химических источников тока. Это серебряно-цинковые аккумуляторы, «сухие» элементы Лекланше, ртутно-цинковые и воздушно-цинковые элементы.

Например: марганцево-цинковый элемент, серебряно-цинковый аккумулятор (ЭДС 1,85 В, 150 Вт·ч/кг, 650 Вт·ч/дм³, малое сопротивление и колоссальные разрядные токи), ртутно-цинковый элемент (ЭДС 1,35 В, 135 Вт·ч/кг, 550—650 Вт·ч/дм³), диоксисульфатно - ртутный элемент, йодатно - цинковый элемент, медно-окисный гальванический элемент (ЭДС 0,7—1,6 Вольт, 84—127 Вт·ч/кг, 410—570 Вт·ч/дм³), хром- цинковый элемент, цинк -хлоросеребряный элемент, никель-цинковый аккумулятор (ЭДС 1,82 Вольт, 95—118 Вт·ч/кг, 230—295 Вт·ч/дм³), свинцово-цинковый элемент, цинк -хлорный аккумулятор, цинк-бромный аккумулятор и др).

Хлорид цинка — важный флюс для пайки металлов и компонент при производстве фибры. Теллурид, селенид, фосфид, сульфид цинка — широко применяемые полупроводники.

Селенид цинка используется для изготовления оптических стёкол с очень низким коэффициентом поглощения в среднем инфракрасном диапазоне, например, в углекислотных лазерах.

В пиротехнике цинковую пыль применяют, чтобы получить голубое пламя. Цинковая пыль используется в производстве редких и благородных металлов. В частности, таким цинком вытесняют золото и серебро из цианистых растворов. Как ни парадоксально, но и при получении самого цинка (и кадмия) гидрометаллургическим способом применяется цинковая пыль – для очистки раствора сульфата цинка от меди и кадмия. Но это еще не все. Вы никогда не задумывались, почему металлические мосты, пролеты заводских цехов и другие крупногабаритные изделия из металла чаще всего окрашивают в серый цвет? Главная составная часть применяемой во всех этих случаях краски – все та же цинковая пыль. Смешанная с окисью цинка и льняным маслом, она превращается в краску, которая отлично предохраняет от коррозии. Эта краска к тому же дешева, эластична, хорошо прилипает к поверхности металла.

В США в последние годы цинк находит широкое применение в качестве покрытия стартовых конструкций для запуска ракет. Огромное количество тепла, выделяющегося при сгорании топлива в ракете, частично поглощается при испарении цинкового покрытия, чем предохраняются от разрушения металлические части стартовых конструкций. Цинк употребляют в так называемых стабилизирующих устройствах, которые корректируют отклонения спутников при движении в космосе. Цинковые соединения широко используют в качестве источников энергии в космических кораблях (цинк -серебряные оксидные батареи). В последнее время цинк получил заслуженное признание как основа протекторного материала, используемого в системах электрохимической защиты корпусных конструкций судов, нефтяных резервуаров, судовых систем, аппаратов и других металлоконструкций.

Основные конкуренты.

Цинк - самый молодой из тяжелых цветных металлов, и если в начале XIX в. его производство не превышало 900 т в год, то в настоящее время производство цинка только в зарубежных странах составляет около 6 млн. т в год.

Цинк занимает особое место среди металлов, применяемых в промышленности. Как конструкционный материал нелегированный цинк не нашел широкого применения, так как обладает недостаточно благоприятным комплексом механических, физических и технологических свойств. Однако дополнительное легирование цинка различными элементами существенно повышает вышеуказанные свойства и характеристики. Поэтому значительная часть цинка (до 20%) идет на приготовление цинковых сплавов, в которых основными легирующими компонентами являются алюминий и медь; широко используется цинк и для производства медных сплавов (латуни).

В зависимости от марки цинк используют для цинкования стали, получения цинковых сплавов, изготовления цинковых полуфабрикатов, а также для получения цинковых соединений.

Основными конкурентами цинка являются: Алюминий, Медь, Хром, Титан.

Сравнительный анализ Цинка с другими металлами.

Название металла	Краткое описание	Свойство металла	Применение
Название металла	Краткое описание	Свойство металла	Применение
Алюминий	металл серебристо-белого цвета	Температура плавления 650°С. Алюминий устойчив против атмосферной коррозии благодаря образованию на его поверхности плотной окисной пленки. Наиболее важной особенностью алюминия является низкая плотность – 2,7г/см3 против 7,8г/см3 для железа и8,94г/см3 для меди. Имеет хорошую тепло- и электропроводность. Хорошо обрабатывается давлением.	Применяется в электропромышленности для изготовления проводников тока, в пищевой и химической промышленности. Применяется в качестве раскислителя при производстве стали, для алитирования деталей с целью повышения их жаростойкости. В чистом виде применяется редко из-за низкой прочности – 50МПа.




Хром	блестящий цветной металл с синеватым оттенком, за удельным весом близкий к железу. Он довольно твердый (на единицу меньше от алмаза), тем не менее, хрупкий.	Он довольно твердый, тем не менее, хрупкий. Температура плавления 1910 °С. Стойкий против окисления в атмосфере и в воде. Азотная кислота его не растворяют. В растворах соляной и серной кислот растворяется постепенно, но более активно в крепкой соляной кислоте. Хром довольно крепкий против стирания.	В чистом виде хром широко используют для декоративного и антикоррозийного покрытия других металлов. В промышленности хром широко используют для изготовления легированных хромистых сталей высокой прочности.


























Медь	металл красного, в изломе розового цвета	обладает высокой пластичностью и коррозийной стойкостью, высокой электропроводностью и теплопроводностью (100% чистая медь-эталон, то 65%-алюминий, 17%железо), а также стойкостью против атмосферной коррозии	Позволяет использовать ее в качестве кровельного материала ответственных зданий
















Титан (Те)	лёгкий металл серебристо-белого цвета.	имеет высшую температуру плавления, низкую теплопроводность и плохие антифрикционные свойства, но легко куется и штампуется. При нагревании до 500 °С на воздухе он не окисляется, а при высшей температуре на его поверхности образовывается крепкая защитная пленка.	Поэтому из титана и его сплавов изготовляют обшивку сверхзвуковых самолетов, компрессоры реактивных двигателей, в турбо-строении - лопате и диски турбин и т.п.Из листового титана можно изготовить (с применением аргонового сваривания) легкие глушители для автомобилей, которые не ржавеют и не прогорают.

Таблица сравнения Цинка с цветными металлами.

Условия	Металлы
	Латунь	Медь	Цинк-титан	Сталь в полимерах
Устойчивость к ультрафиолету	*****	*****	*****	***
Устойчивость к высоким температурам	*****	*****	****	***
Устойчивость к коррозии	*****	*****	*****	****
Устойчивость к механическим воздействиям	****	****	****	**
Пайка	*****	*****	***	-
Фальцевание	****	*****	*****	****
Вес	*****	*****	*****	***
Стоимость	****	****	*****	**
Срок службы	****	*****	****	***

В результате, изделия из цветных металлов, несмотря на большие первоначальные затраты, считаются одними из самых экономичными, так как служат не одно десятилетие.

Цветные металлы и их сплавы (в том числе цинк) нашли широкое применение в строительстве благодаря своей прочности, легкости ,высокой антикоррозийной стойкости. Цветная металлургия является одной из наиболее конкурентоспособных отраслей промышленности России, причем российские компании в ряде подотраслей (алюминиевой, никелевой, титановой) входят в группу мировых лидеров.

Список используемой литературы.

1. Колачев Б.А., Ливанов В.А., Елагин В.И. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. – М.:Металлургия, 2005. – 416 с.

2. Материаловедение: Учебник для высших технических учебных заведений / Б.Н. Арзамасов, И.И.Сидорин, Г.Ф.Косолапов и др.; под общ. ред. Б.Н. Арзамасова. // 2-е изд. – М.:Машиностроение, 2007. – 384 с.

3. Гуляев А.П. Металловедение. – М.:Металлургия, 2006. – 544 с.

4. Материалы будущего: Пер. с нем./Под ред. А. Неймана. – Л.: Химия, 2003. – 240 с.

5.Материаловедение: Учебник для высших технических учебных заведений. Б.Н. Арзамасов, И.И. Сидорин, Г.Ф. Косолапов и др.; под общ. ред. Б.Н. Арзамасова. - 2-е изд., испр. и доп. - М.: Машиностроение, 19866.http://metallicheckiy-portal.ru/marki_metallov/zin/primenenie_cinka

material.osngrad.info

3. Цинк и его сплавы. Цветные металлы и их сплавы

Цинк и его сплавы

Количество просмотров публикации Цинк и его сплавы - 1048

Цинк – синевато-белый металл. Температура плавления цинка 419,5 ºС, удельный вес 7,13 г/см3.

Цинк имеет гексагональную решетку от комнатной температуры до температуры плавления. Аллотропических превращений цинк не испытывает. Чистый цинк при комнатной температуре очень хрупок, при температуре 100-150 ºС пластичен, хорошо поддается прокатке и прессованию. Чистый цинк при обычных условиях на сухом воздухе устойчив против коррозии. Во влажной атмосфере или в воде покрывается плотной пленкой углекислой соли, предохраняющей от дальнейшего окисления. При высоких температурах оказывается весьма активным.

Основное количество цинка (до 50% производимого в промышленности) используется для защиты железа и стали от атмосферной коррозии. Цинк и его сплавы широко применяется в полиграфической промышленности для изготовления шрифтов и клише, используются в качестве сплавов для литья под давлением, а также, в некоторых случаях, как проводниковые материалы вместо меди. Его электропроводность составляет 30% от электропроводности меди.

В качестве примесей в цинке бывают свинец, олово и железо. Примеси свинца очень сильно влияют на коррозионную стойкость цинка, поскольку электрохимический потенциал свинца значительно отличается от потенциала цинка. Благодаря контактным явлениям на границе между Pb и Zn возникает гальваническая пара, которая активно работает во влажной атмосфере и, особенно, в разбавленных кислотных растворах по механизму электрохимического растворения цинка.

Олово даже при содержании сотых долей процента образует с цинком легкоплавкую эвтектику с температурой плавления 198 ºС. Еще более легкоплавкая эвтектика образуется при одновременном наличии олова и свинца. Температура плавления тройной эвтектики 150 ºС. По этой причине наличие в цинке и его сплавах примесей олова и свинца резко затрудняет обработку давлением, поскольку уже при 150 ºС под действием даже небольших напряжений происходит межзеренное нарушение.

Примеси железа приводят к образованию хрупких интерметаллидов FeZn7 и Fe3Zn10, охрупчивающих сплавы, в связи с чем содержание железа в цинковых сплавах ограничивается 0,1 %.

Одними из базовых сплавов цинка являются уже рассмотренные нами латуни, в которых содержится до 40 % Zn.

Сплавами на базе Zn в основном являются сплавы, содержащие в качестве легирующих элементов алюминий и медь. В связи с высокой жидкотекучестью и легкоплавкостью, цинковые сплавы широко применяют для литья под давлением. Литейные цинковые сплавы содержат до 4,5 % Al и до 5 % Cu. Структура литейных сплавов представляет собой смесь избыточных дендритных кристаллов b фазы и сильно травящегося эвтектоида (a1 + b)э. При ускоренном охлаждении эвтектоидный распад можно подавить, зафиксировав при комнатной температуре переохлажденную a2 фазу. В процессе хранения может протекать распад a2 фазы, ᴛ.ᴇ. процесс старения, сопровождающийся упрочнением. При этом это приводит к короблению деталей. В связи с этим для увеличения устойчивости a2-фазы в сплав вводят до 0,1% Mg. Литейные цинковые сплавы в литом состоянии имеют сравнительно высокие механические свойства sв = 36 кг/мм2, d = 2,5 %. Для защиты от коррозии их никелируют или создают иное антикоррозионное или декоративное покрытие.

Деформируемые цинковые сплавы также легируется алюминием (до 15%), медью (до 5 %) и магнием (0,03-0,05 %). Эти сплавы хорошо прокатываются в листы, обрабатываются глубокой вытяжкой. Сплавы обладают высокой прочностью при удовлетворительной пластичности sв = 360 МПа, d = 6 %, КСU>20 Дж/см2.

Наиболее прочным цинковым сплавом является сплав с 32 % Al и 3 % Cu. Этот сплав в горячепрессованном виде имеет sв = 500 МПа, d около 10 %.

Подшипниковые сплавы на базе Zn применяются сравнительно мало. Это связано с тем, что хотя цинковые сплавы имеют большую прочность по сравнению с подшипниковыми сплавами на базе олова, но они очень быстро разрушаются в связи с низкой коррозионной стойкостью.

Цинковые сплавы применяются в качестве припоев для пойки алюминия и магния. Эти сплавы построены на базе системы Zn-Cd. Наиболее широко применяемым припоем является сплав цинка с кадмием с содержанием 40% Cd. Этот сплав соответствует эвтектическому составу с температурой плавления 266ºС.

referatwork.ru

Реферат: Цинк

Элемент цинк (Zn) в таблице Менделеева имеет порядковый номер 30. Он находится в четвертом периоде второй группы. Атомный вес - 65,37. Распределение электронов по слоям 2-8-18-2. Цинк представляет собой синевато - белый металл, плавящийся при 419° С, а при 913° С превращающийся в пар; плотность его равна 7,14 г/см3. При обыкновенной температуре цинк довольно хрупок, но при 100-110° С он хорошо гнется и прокатывается в листы. На воздухе цинк покрывается тонким слоем окиси или основного карбоната, предохраняющим его от дальнейшего окисления. Вода почти не действует на цинк, хотя он и стоит в ряду напряжений значительно левее водорода. Это объясняется тем, что образующаяся на поверхности цинка при взаимодействии его с водой гидроокись практически нерастворима и препятствует дальнейшему течению реакции. В разбавленных же кислотах цинк легко растворяется с образованием соответствующих солей. Кроме того, цинк подобно бериллию и другим металлам, образующим амфотерные гидроокиси, растворяется в щелочах. Если нагреть цинк на воздухе до температуры кипения, то пары его воспламеняются и сгорают зеленовато-белым пламенем, образуя окись цинка.

Немного истории. Соединения цинка и его сплавы известны человечеству с глубокой древности, металлический же цинк был получен значительно позднее, чем железо, свинец и олово. Это обстоятельство объясняется тем, что обычные способы плавки руды с углем здесь не достигали цели; чтобы восстановить цинк, его надо быстро нагреть до температуры около 1000 градусов, но при этом он кипит и в виде паров теряется вместе с дымовыми газами. Только после того как научились конденсировать пары цинка в глиняных сосудах, стало возможных получение металла в свободном состоянии. Полагают, что такой дистилляционный способ получения свободного цинка впервые был изобретен в Китае. Латунь (сплав меди с цинком) была известна грекам, индусам и другим народам Востока, употреблявшим ее для изготовления различных предметов домашнего обихода, художественного литья и украшений. Отдельные предметы из латуни, относящиеся к периоду за 1500 лет до н.э., были найдены в Палестине. Приготовление латуни восстановлением особой земли кадмия (так назывались в древности многие минералы, содержащие цинк, отличие между которые не делали) углем в присутствии меди описывают Аристотель (384- 322 гг. до н.э.), Плиний Старший (23-79 гг. н.э.) и Гомер. Плиний Старший и Диоскрид из Аназарбуса описывают лекарственные средства, содержащие соединения цинка. Лекарства эти употреблялись для заживления ран и при лечении глазных болезней. В доисторических дакийских развалинах в Трансильвании был найден идол, отлитый из сплава, содержащего около 87% цинка. Получение металлического цинка из галмея Zn4(Si2O7)*h3O впервые описывает Страбон (60-20 гг. до н.э.). Цинк в этот период называли тутией или фальшивым серебром. Благодаря довольно сложной выработке цинка из руд в X-XI вв. н.э. искусство получения цинка в Европе было утрачено и он ввозился сюда под названием индийского олова из Китая и Индии. В конце XIII в. н.э. итальянский путешественник Марко Поло описал способ получения металлического цинка в Персии. В 1637 году метод выплавки цинка и его свойства описываются в китайской книге “Циен конг кан у”. Казалось бы, что раз метод получения описан в литературе, то его легко могли перенять другие народы и применить у себя на родине. Но этого не случилось. Экономическая и культурная разобщенность народов, слабые транспортные связи, а главное, стремление многих ученых описывать свои открытия на непонятном языке-все это препятствовало быстрому распространению технических достижений. Вторично получение цинка в Европе стало известно в начале XVI века, когда о способе его выплавки упоминают в своих сочинениях Георг Агрикола (1494-1555) и Теофраст Парацельс. Однако и после этого цинк в Европе был большой редкостью, что продолжалось почти до конца XVIII в. Название же “цинк” происходит от латинского слова, обозначающего бельмо или белый налет, и впервые встречается у Парацельса в 1530 году. Роберт Бойль назвал цинк “спелтером”. У нас цинк И.Шлаттер (1736) называл “туцией”, Ломоносов (1742) ввел название “цинк”, но оно не пользовалось успехом и цинк чаще всего называли “шпиаутер”. В 8-м издании “Основ химии” (1906) Д.И. Менделеев употребляет современное название цинка, но наряду с этим ставит в скобках и другое его название-”шпиаутер”. Из этого можно заключить, что во времена Менделеева старое название цинка было достаточно широко распространено.

Металлический цинк.

В XVI веке были предприняты первые попытки выплавлять цинк в заводских условиях. Но производство “не пошло”, технологические трудности оказались непреодолимыми. Цинк пытались получать точно также, как и другие металлы. Руду обжигали, превращая цинк в окись, затем эту окись восстанавливали углем... Цинк, естественно, восстанавливался, взаимодействуя с углем, но ... не выплавлялся. Не выплавлялся потому, что этот металл уже в плавильной печи испарялся - температура его кипения всего 906° С. А в печи был воздух. Встречая его, пары активного цинка реагировали с кислородом, и вновь образовывался исходный продукт-окись цинка. Наладить цинковое производство в Европе удалось лишь после того, как руду стали восстанавливать в закрытых ретортах без доступа воздуха. Примерно так же “черновой” цинк получают и сейчас, а очищают его рафинированием. Пирометаллургическим способом сейчас получают примерно половину производимого в мире цинка, а другую половину-гидрометаллургическим. Следует иметь в виду, что чисто цинковые руды в природе почти не встречаются. Соединения цинка (обычно 1-5% в пересчете на металл) входят в состав полиметаллических руд. Полученные при обогащении руды цинковые концентраты содержат 48-65% цинка, до 2% меди, до 2% свинца, до 12% железа. И плюс доли процента рассеянных и редких металлов... Сложный химический и минералогический состав руд, содержащих цинк, был одной из причин, по которым цинковое производство рождалось долго и трудно. В переработке полиметаллических руд и сейчас еще есть нерешенные проблемы... Но вернемся к пирометаллургии цинка - в этом процессе проявляются сугубо индивидуальные особенности этого элемента. При резком охлаждении пары цинка сразу же, минуя жидкое состояние, превращаются в твердую пыль. Это несколько осложняет производство, хотя элементарный цинк считается нетоксичным. Часто бывает нужно сохранить цинк именно в виде пыли, а не перерплавлять его в слитки. В пиротехнике цинковую пыль применяют, чтобы получить голубое пламя. Цинковая пыль используется в производстве редких и благородных металлов. В частности, таким цинком вытесняют золото и серебро из цианистых растворов. Как ни парадоксально, но при получении самого цинка (и кадмия) гидрометаллургическим способом применяется цинковая пыль-для очистки раствора сульфата меди и кадмия. Но это еще не все. Вы никогда не задумывались, почему металлические мосты, пролеты заводских цехов и другие крупногабаритные изделия из металла чаще всего окрашивают в серый цвет? Главная составная часть применяемой во всех этих случаях краски - все та же цинковая пыль. Смешанная с окисью цинка и льняным маслом, она превращается в краску, которая отлично предохраняет от коррозии. Эта краска к тому же дешева, пластична, хорошо прилипает к поверхности металла и не отслаивается при температурных перепадах. Мышиный цвет скорее достоинство, чем недостаток. Изделия, которые покрывают такой краской, должны быть не марки и в то же время опрятны. На свойствах цинка сильно сказывается степень его чистоты. При 99,9 и 99,99% чистоты цинк хорошо растворяется в кислотах. Но стоит “прибавить” еще одну девятку (99,999%), и цинк становится нерастворимым в кислотах даже при сильном нагревании. Цинк такой чистоты отличается и большой пластичностью, его можно вытягивать в тонкие нити. А обычный цинк можно прокатить в тонкие листы, лишь нагрев его до 100-150° С. Нагретый до 250° С и выше, вплоть до точки плавления, цинк опять становится хрупким - происходит очередная перестройка его кристаллической структуры. Листовой цинк широко применяют в производстве гальванических элементов. Первый “вольтов столб” состоял из кружочков цинка и меди. И в современных химических источниках тока отрицательный электрод чаще всего делается из цинка. Значительна роль этого элемента в полиграфии. Из цинка делают клише, позволяющие воспроизвести в печати рисунки и фотографии. Специально приготовленный и обработанный типографский цинк воспринимает фотоизображение. Это изображение в нужных местах защищают краской, и будущее клише протравливают кислотой. Изображение приобретает рельефность, опытные граверы подчищают его, делают оттиски, а потом эти клише идут в печатные машины. К полиграфическому цинку предъявляют особые требования: прежде всего он должен иметь мелкокристаллическую структуру, особенно на поверхности слитка. Поэтому цинк, предназначенный для полиграфии, всегда отливают в закрытые формы. Для “выравнивания” структуры применяют отжиг при 375° С с последующим медленным охлаждением и горячей прокаткой. Строго лимитируют и присутствие в таком металле примесей, особенно свинца. Если его много, то нельзя будет вытравить клише так, как это нужно. Если же свинца меньше 0,4%, то трудно получить нужную мелкокристаллическую структуру. Вот по этой кромке и “ходят” металлурги, стремясь удовлетворить запросы полиграфии.

Цинк и сталь.

Как бы громко ни называли в наше время: “век полимеров”, “век полупроводников”, “атомный век” и так далее, по сути дела мы не вышли еще из века железного. Этот металл по-прежнему остается основой промышленности. По выплавке чугуна и стали и сейчас судят о мощи государства. А чугун и сталь подвержены коррозии, и, несмотря на значительные успехи, достигнутые человечеством в борьбе с “рыжим врагом”, коррозия ежегодно губит десятки миллионов тонн металла. Нанесение на поверхность стали и чугуна тонких пленок коррозионностойких металлов - важнейшее средство защиты от коррозии. А на первом месте среди всех металлопокрытий - и по важности, и по масштабам - стоят покрытия цинковые. На защиту стали идет 40% мирового производства цинка! Оцинкованные ведра, оцинкованная жесть на крышах домов - вещи настолько привычные, настолько будничные, что мы, как правило, не задумываемся, а почему, собственно, они оцинкованные, а не хромированные или никелированные? Если же такой вопрос возникает, то “железная логика” мигом выдает однозначный ответ: потому что цинк дешевле хрома и никеля. Но дело не в одной дешевизне. Цинковое покрытие часто оказывается более надежным, нежели остальные, потому что цинк не просто механически защищает железо от внешних воздействий, он его химически защищает. Кобальт, никель, кадмий, олово и другие металлы, применяемые для защиты железа от коррозии, в ряду активности металлов стоят после железа. Это значит, что они более стойки, чем железо. Цинк же и хром, наоборот, активнее железа. Хром в ряду активности стоит почти рядом с железом (между ними только галлий), а цинк - перед хромом. Процессы атмосферной коррозии имеют электрохимическую природу и объясняются с электрохимических позиций. Но в принципе механизм защиты железа цинком состоит в том, что цинк - металл более активный - прежде, чем железо, реагирует с агрессивными компонентами атмосферы. То есть получается, что цинк выручает железо, сам погибая. Вот как это происходит:

В присутствии влаги между железом и цинком образуется микрогальванопара, в которой цинк - анод. Именно он и будет разрушаться при возникшем электрохимическом процессе, сохраняя в неприкосновенности основной металл. Даже если покрытие нарушено - появилась, допустим, царапина, - эти особенности цинковой защиты и ее надежность остаются неизменными. Ведь и в такой ситуации действуют микрогальванопара, в которой цинк принесен в жертву, и, кроме того, обычно в процессе нанесения покрытия железо и цинк реагируют между собой. И чаще всего царапина оголяет не само железо, а интерметаллическое соединение железа с цинком, довольно устойчивое к действию влаги.

Существенен и состав продукта, образующегося при “самопожертвовании” цинка. Активный цинк реагирует с влагой воздуха и одновременно с содержащимся в нем углекислым газом. Образуется защитная пленка состава ZnCO3*Zn(OH)2, имеющая достаточную химическую стойкость, чтобы защитить от реакций и железо, и сам цинк. Но если цинк корродирует в среде, лишенной углекислоты, скажем, в умягченной воде парового котла, то пленка нужного состава образоваться не может, и в этом случае цинковое покрытие разрушается намного быстрее. Как же наносят цинк на железо? Способов несколько. Поскольку цинк образует сплавы с железом, быстро растворяя его даже при невысоких температурах, можно наносить распыленный цинк на подготовленную стальную поверхность из специального пистолета. Можно оцинковывать сталь (это самый старый способ), просто окуная ее в расплавленный цинк. Кстати, плавится он при сравнительно низкой температуре (419,5° С). Есть, конечно, электролитические способы цинкования. Есть, наконец, метод шерардизации (по имени изобретателя), применяемый для покрытия небольших деталей сложной конфигурации, когда особенно важно сохранить неизменными размеры. В герметически закрытом барабане детали, пересыпанные цинковой пылью, выдерживают в течение нескольких часов при 350-375° С. В этих условиях атомы цинка достаточно быстро диффундируют в основной материал; образуется железоцинковый сплав, слой которого не “ уложен” поверх детали, а “внедрен” в нее.

Сплавы. Уже упоминалось, что история с цинком достаточно путана. Но одно бесспорно: сплав меди и цинка - латунь - был получен намного раньше, чем металлический цинк. Самые древние латунные предметы, сделанные примерно в 1500 году до н.э., найдены при раскопках в Палестине. Приготовление латуни восстановлением особого камня - cadmeia (кадмия) углем в присутствии меди описано у Гомера, Аристотеля, Плиния Старшего. В частности Аристотель писал о добываемой Индии меди, которая “отличается от золота только вкусом”. Действительно, в довольно многочисленной группе сплавов, носящих общее название латуней, есть один (Л-96, или томпак), по цвету почти неотличимый от золота. Между прочим, томпак содержит меньше цинка, чем большинство латуней: цифра за индексом Л означает процентное содержание меди. Значит, на долю цинка в этом сплаве приходится не больше 4%. Можно предполагать, что металл из кадмеи и в древности добавляли в медь не только затем, чтобы осветлить ее. Меняя соотношение цинка и меди, можно получить многочисленные сплавы с различными свойствами. Не случайно латуни поделены на две большие группы - альфа- и бета-латуни. В первых цинка не больше 33%. Почему именно 33? С увеличением содержания цинка пластичность латуни растет, но только до определенного предела: латунь с 33 и более процентами цинка при деформировании в холодном состоянии растрескивается, 33% Zn - рубеж роста пластичности, рубеж, за которым латунь становится хрупкой. Впрочем, могло случиться что за основу классификации латуней взяли бы другой “порог” - все классификации условны, ведь и прочность латуней растет по мере увеличения в них содержания цинка, но тоже до определенного предела. Здесь предел иной - 47-50% Zn. Прочность латуни, содержащей 45% цинка, в несколько раз больше, чем сплава, отлитого из равных количеств цинка и меди. Широкий диапазон свойств латуней объясняется прежде всего хорошей совместимостью меди и цинка: они образуют серию твердых сплавов с различной кристаллической структурой. Так же разнообразно и применение сплавов этой группы. Из латуней делают конденсаторные трубки и патронные гильзы, радиаторы и различную арматуру, множество других полезных вещей - всего не перечислить. И что здесь особенно важно. Введенный в разумных пределах цинк всегда улучшает механические свойства меди (ее прочность, пластичность, коррозийную стойкость). И всегда при этом он удешевляет сплав - ведь цинк намного дешевле меди. Легирование делает сплав более дешевым - такое встретишь не часто. Цинк входит и в состав другого древнего сплава на медной основе. Речь идет о бронзе. Это раньше делили четко: медь плюс олово - бронза, медь плюс цинк - латунь. Теперь “грани стерлись”. Например, сплав ОЦС-3-12-5 считается бронзой, но цинка в нем в четыре раза больше, чем олова. До сих пор мы рассказывали только о защите цинком и о легировании цинком. Но есть и сплавы на основе этого элемента. Хорошие литейные свойства и низкие температуры плавления позволяют отливать из таких сплавов сложные тонкостенные детали. Даже резьбу под болты и гайки можно получать непосредственно при отливке, если имеешь дело со сплавами на основе цинка. Растущий дефицит свинца и олова заставил металлургов искать рецептуры новых типографских и антифрикционных сплавов. Доступный, довольно мягкий и относительно легкоплавкий цинк, естественно, привлек внимание в первую очередь. Почти тридцать лет поисковых и исследовательских работ предшествовали появлению антифрикционных сплавов на цинковой основе. При небольших нагрузках они заметно уступают и баббитам и бронзам, но в подшипниках большегрузных автомобилей и железнодорожных вагонов, угледробилок и землечерпалок они стали вытеснять традиционные сплавы. И дело здесь не только в относительной дешевизне сплавов на основе цинка. Эти материалы прекрасно выдерживают большие нагрузки при больших скоростях в условиях, когда баббиты начинают выкрашиваться...

Коротко о соединениях цинка.

Еще при первых попытках выплавить цинк из руды у средневековых химиков получался белый налет, который в книгах того времени называли двояко: либо “белым снегом” (nix alba), либо “философской шерстью” (lana philosophica). Нетрудно догадаться, что это была окись цинка ZnO - вещество, которое есть в жилище каждого городского жителя наших дней. Этот “снег”, будучи замешанным на олифе, превращается в цинковые белила - самые распространенные из всех белил. Окись цинка нужна не только для малярных дел, ею широко пользуются многие отрасли промышленности. Стекольная - для получения молочного стекла и (в малых дозах) для увеличения термостойкости обычных стекол. В резиновой промышленности и производстве линолеума окись цинка используют как наполнитель. Известная цинковая мазь на самом деле не цинковая, а оксиноцинковая. Препараты на основе ZnO эффективны при кожных заболеваниях. Наконец, с кристаллической окисью цинка связана одна из самых больших научных сенсаций 20-х годов нашего века. В 1924 году один из радиолюбителей города Томска установил рекорд дальности приема. Детекторным приемником он в Сибири принимал передачи радиостанций Франции и Германии, причем слышимость была более отчетливой, чем у владельцев одноламповых приемников. Как это могло произойти? Дело в том, что детекторный приемник томского любителя был смонтирован по схеме сотрудника нижегородской радиолаборатории О.В. Лосева. Лосев установил, что если в колебательный контур определенным образом включен кристалл окиси цинка, то последний будет усиливать колебания высокой частоты и даже возбуждать незатухающие колебания. В наши “веселые транзисторные дни” такое событие прошло бы почти незамеченным, но в 1924 году изобретение Лосева представлялось революционным. Вот что говорилось в редакционной статье американского журнала “Radio-News”, целиком посвященной работе нижегородского изобретателя: ”Изобретение О.В.Лосева из Государственной радиоэлектрической лаборатории в России делает эпоху, и теперь кристалл заменит лампу!” Автор статьи оказался провидцем: кристалл действительно заменил лампу; правда, это не лосевский кристалл окиси цинка, а кристаллы других веществ. Но, между прочим, среди широко применяемых полупроводниковых материалов есть соединения цинка. Это его селениды и теллуриды, антимод и арсенид. Еще более важно применение некоторых соединений цинка, прежде всего его сульфида, для покрытия светящихся экранов телевизоров, осциллографов, рентгеновских аппаратов. Под действием коротковолнового излучения или электронного луча сернистый цинк приобретает способность светиться, причем эта способность сохраняется и после того, как прекратилось облучение. Резерфорд, впервые столкнувшись с явлением послесвечения сернистого цинка, воспользовался им для подсчета вылетающих из ядра альфа-частиц. В несложном приборчике, спинтарископе, ударяясь об экран, покрытый сульфидом цинка, эти частицы высекали вспышку, видимую глазом. А если частицы падают на экран достаточно часто, то вместо вспышек появляется постоянное свечение.

Биологическая роль цинка.

Фармацевты и медики жалуют многие соединения цинка. Со времен Парацельса до наших дней в фармакопее значатся глазные цинковые капли (0,25%-ный раствор ZnSO4). Как присыпка издавна применяется цинковая соль стеариновой кислоты. Феносульфат цинка - хороший антисептик. Суспензия, в которую входят инсулин, протамин и хлорид цинка - новое эффективное средство против диабета, действующее лучше, чем чистый инсулин. И вместе с тем многие соединения цинка, прежде всего его сульфат и хлорид, токсичны. Цинк - один из важных микроэлементов. И в то же время избыток цинка для растений вреден. Биологическая роль цинка двояка и не до конца выяснена. Установлено, что цинк - обязательная составная часть фермента крови, карбоангидразы. Этот фермент содержится в эритроцитах. Карбоангидраза ускоряет выделение углекислого газа в легких. Кроме того, она помогает превратить часть СО2 в ион НСО3, играющий важную роль в обмене веществ. Но вряд ли только карбоангидразой ограничивается роль цинка в жизни животных и человека. И если бы было так, то трудно было бы объяснить токсичность соединений этого элемента. Известно, что довольно много цинка содержится в яде змей, особенно гадюк и кобр. Но в то же время известно, что соли цинка специфически угнетают активность этих же самых ядов, хотя, как показали опыты, под действием солей цинка яды не разрушаются. Как объяснить такое противоречие? Считают, что высокое содержание цинка в яде - это то средство, которым змея от собственного яда защищается. Но такое утверждение еще требует строгой экспериментальной проверки. Ждут выяснения и многие тонкие детали общей проблемы “цинк и жизнь”...Это интересно!

Бурундучная руда.

Наиболее распространенный минерал цинка - сфалерит, или цинковая обманка ZnS. Разнообразные примеси придают этому веществу всевозможные цвета. Видимо, за это минерал и называют обманкой. Цинковую обманку считают первичным минералом, из которого образовались другие минералы этого элемента: смитсонит ZnCO3, цинкит ZnO, каламин 2ZnO*SiO2*h3O. На Алтае нередко можно встретить полосатую “бурундучную” руду - смесь цинковой обманки и бурого шпата. Кусок такой руды издали действительно похож на затаившегося полосатого зверька.

Не в ночь под Ивана Купалу.

По старинным преданиям, папоротник цветет лишь в ночь под Ивана Купалу, и охраняет этот цветок нечистая сила. В действительности папоротник как споровое растение не цветет вообще, но слова “папоротниковые цветы” можно встретить на страницах вполне серьезных научных журналов. Так называют характерные узоры цинковых покрытий. Эти узоры возникают благодаря специальным добавкам сурьмы (до 0,3%) или олова (до 0,5%), которые вводят в ванны горячего цинкования. На некоторых заводах “цветы” получают иначе, - прижимая горячий оцинкованный лист к рифленому транспортеру.

www.neuch.ru

Реферат - Цинк - Рефераты на репетирем.ру

Цинк

Цинк представляет собой синевато - белый металл, плавящийся при 419° С, а при 913° С превращающийся в пар; плотность его равна 7,14 г/см 3 . При обыкновенной температуре цинк довольно хрупок, но при 100-110° С он хорошо гнется и прокатывается в листы. На воздухе цинк покрывается тонким слоем окиси или основного карбоната, предохраняющим его от дальнейшего окисления. Вода почти не действует на цинк, хотя он и стоит в ряду напряжений значительно левее водорода. Это объясняется тем, что образующаяся на поверхности цинка при взаимодействии его с водой гидроокись практически нерастворима и препятствует дальнейшему течению реакции. В разбавленных же кислотах цинк легко растворяется с образованием соответствующих солей. Кроме того, цинк подобно бериллию и другим металлам, образующим амфотерные гидроокиси, растворяется в щелочах. Если нагреть цинк на воздухе до температуры кипения, то пары его воспламеняются и сгорают зеленовато-белым пламенем, образуя окись цинка.

Немного истории.

Латунь (сплав меди с цинком) была известна грекам, индусам и другим народам Востока, употреблявшим ее для изготовления различных предметов домашнего обихода, художественного литья и украшений. Отдельные предметы из латуни, относящиеся к периоду за 1500 лет до н.э., были найдены в Палестине. Приготовление латуни восстановлением особой земли кадмия (так назывались в древности многие минералы, содержащие цинк, отличие между которые не делали) углем в присутствии меди описывают Аристотель (384- 322 гг. до н.э.), Плиний Старший (23-79 гг. н.э.) и Гомер. Плиний Старший и Диоскрид из Аназарбуса описывают лекарственные средства, содержащие соединения цинка. Лекарства эти употреблялись для заживления ран и при лечении глазных болезней.

В доисторических дакийских развалинах в Трансильвании был найден идол, отлитый из сплава, содержащего около 87% цинка. Получение металлического цинка из галмея Zn 4 (Si 2 O 7 )*H 2 O впервые описывает Страбон (60-20 гг. до н.э.). Цинк в этот период называли тутией или фальшивым серебром.

Благодаря довольно сложной выработке цинка из руд в X-XI вв. н.э. искусство получения цинка в Европе было утрачено и он ввозился сюда под названием индийского олова из Китая и Индии.

В конце XIII в. н.э. итальянский путешественник Марко Поло описал способ получения металлического цинка в Персии. В 1637 году метод выплавки цинка и его свойства описываются в китайской книге “Циен конг кан у”. Казалось бы, что раз метод получения описан в литературе, то его легко могли перенять другие народы и применить у себя на родине. Но этого не случилось. Экономическая и культурная разобщенность народов, слабые транспортные связи, а главное, стремление многих ученых описывать свои открытия на непонятном языке-все это препятствовало быстрому распространению технических достижений.

Вторично получение цинка в Европе стало известно в начале XVI века, когда о способе его выплавки упоминают в своих сочинениях Георг Агрикола (1494-1555) и Теофраст Парацельс. Однако и после этого цинк в Европе был большой редкостью, что продолжалось почти до конца XVIII в.

Название же “цинк” происходит от латинского слова, обозначающего бельмо или белый налет, и впервые встречается у Парацельса в 1530 году. Роберт Бойль назвал цинк “спелтером”. У нас цинк И.Шлаттер (1736) называл “туцией”, Ломоносов (1742) ввел название “цинк”, но оно не пользовалось успехом и цинк чаще всего называли “шпиаутер”.

В 8-м издании “Основ химии” (1906) Д.И. Менделеев употребляет современное название цинка, но наряду с этим ставит в скобках и другое его название-”шпиаутер”. Из этого можно заключить, что во времена Менделеева старое название цинка было достаточно широко распространено.

Металлический цинк.

Цинк, естественно, восстанавливался, взаимодействуя с углем, но ... не выплавлялся. Не выплавлялся потому, что этот металл уже в плавильной печи испарялся - температура его кипения всего 906° С. А в печи был воздух. Встречая его, пары активного цинка реагировали с кислородом, и вновь образовывался исходный продукт-окись цинка.

Наладить цинковое производство в Европе удалось лишь после того, как руду стали восстанавливать в закрытых ретортах без доступа воздуха. Примерно так же “черновой” цинк получают и сейчас, а очищают его рафинированием. Пирометаллургическим способом сейчас получают примерно половину производимого в мире цинка, а другую половину-гидрометаллургическим.

Следует иметь в виду, что чисто цинковые руды в природе почти не встречаются. Соединения цинка (обычно 1-5% в пересчете на металл) входят в состав полиметаллических руд. Полученные при обогащении руды цинковые концентраты содержат 48-65% цинка, до 2% меди, до 2% свинца, до 12% железа. И плюс доли процента рассеянных и редких металлов...

Сложный химический и минералогический состав руд, содержащих цинк, был одной из причин, по которым цинковое производство рождалось долго и трудно. В переработке полиметаллических руд и сейчас еще есть нерешенные проблемы... Но вернемся к пирометаллургии цинка - в этом процессе проявляются сугубо индивидуальные особенности этого элемента.

При резком охлаждении пары цинка сразу же, минуя жидкое состояние, превращаются в твердую пыль. Это несколько осложняет производство, хотя элементарный цинк считается нетоксичным. Часто бывает нужно сохранить цинк именно в виде пыли, а не перерплавлять его в слитки.

Главная составная часть применяемой во всех этих случаях краски - все та же цинковая пыль. Смешанная с окисью цинка и льняным маслом, она превращается в краску, которая отлично предохраняет от коррозии. Эта краска к тому же дешева, пластична, хорошо прилипает к поверхности металла и не отслаивается при температурных перепадах. Мышиный цвет скорее достоинство, чем недостаток. Изделия, которые покрывают такой краской, должны быть не марки и в то же время опрятны.

На свойствах цинка сильно сказывается степень его чистоты. При 99,9 и 99,99% чистоты цинк хорошо растворяется в кислотах. Но стоит “прибавить” еще одну девятку (99,999%), и цинк становится нерастворимым в кислотах даже при сильном нагревании. Цинк такой чистоты отличается и большой пластичностью, его можно вытягивать в тонкие нити. А обычный цинк можно прокатить в тонкие листы, лишь нагрев его до 100-150° С. Нагретый до 250° С и выше, вплоть до точки плавления, цинк опять становится хрупким - происходит очередная перестройка его кристаллической структуры.

Листовой цинк широко применяют в производстве гальванических элементов. Первый “вольтов столб” состоял из кружочков цинка и меди. И в современных химических источниках тока отрицательный электрод чаще всего делается из цинка.

Значительна роль этого элемента в полиграфии. Из цинка делают клише, позволяющие воспроизвести в печати рисунки и фотографии. Специально приготовленный и обработанный типографский цинк воспринимает фотоизображение. Это изображение в нужных местах защищают краской, и будущее клише протравливают кислотой. Изображение приобретает рельефность, опытные граверы подчищают его, делают оттиски, а потом эти клише идут в печатные машины.

К полиграфическому цинку предъявляют особые требования: прежде всего он должен иметь мелкокристаллическую структуру, особенно на поверхности слитка. Поэтому цинк, предназначенный для полиграфии, всегда отливают в закрытые формы. Для “выравнивания” структуры применяют отжиг при 375° С с последующим медленным охлаждением и горячей прокаткой. Строго лимитируют и присутствие в таком металле примесей, особенно свинца. Если его много, то нельзя будет вытравить клише так, как это нужно. Если же свинца меньше 0,4%, то трудно получить нужную мелкокристаллическую структуру. Вот по этой кромке и “ходят” металлурги, стремясь удовлетворить запросы полиграфии.

Цинк и сталь.

Нанесение на поверхность стали и чугуна тонких пленок коррозионностойких металлов - важнейшее средство защиты от коррозии. А на первом месте среди всех металлопокрытий - и по важности, и по масштабам - стоят покрытия цинковые. На защиту стали идет 40% мирового производства цинка!

Оцинкованные ведра, оцинкованная жесть на крышах домов - вещи настолько привычные, настолько будничные, что мы, как правило, не задумываемся, а почему, собственно, они оцинкованные, а не хромированные или никелированные? Если же такой вопрос возникает, то “железная логика” мигом выдает однозначный ответ: потому что цинк дешевле хрома и никеля. Но дело не в одной дешевизне.

Кобальт, никель, кадмий, олово и другие металлы, применяемые для защиты железа от коррозии, в ряду активности металлов стоят после железа. Это значит, что они более стойки, чем железо. Цинк же и хром, наоборот, активнее железа. Хром в ряду активности стоит почти рядом с железом (между ними только галлий), а цинк - перед хромом.

Процессы атмосферной коррозии имеют электрохимическую природу и объясняются с электрохимических позиций. Но в принципе механизм защиты железа цинком состоит в том, что цинк - металл более активный - прежде, чем железо, реагирует с агрессивными компонентами атмосферы. То есть получается, что цинк выручает железо, сам погибая.

Вот как это происходит:

Как же наносят цинк на железо? Способов несколько. Поскольку цинк образует сплавы с железом, быстро растворяя его даже при невысоких температурах, можно наносить распыленный цинк на подготовленную стальную поверхность из специального пистолета. Можно оцинковывать сталь (это самый старый способ), просто окуная ее в расплавленный цинк. Кстати, плавится он при сравнительно низкой температуре (419,5° С). Есть, конечно, электролитические способы цинкования. Есть, наконец, метод шерардизации (по имени изобретателя), применяемый для покрытия небольших деталей сложной конфигурации, когда особенно важно сохранить неизменными размеры.

В герметически закрытом барабане детали, пересыпанные цинковой пылью, выдерживают в течение нескольких часов при 350-375° С. В этих условиях атомы цинка достаточно быстро диффундируют в основной материал; образуется железоцинковый сплав, слой которого не “ уложен” поверх детали, а “внедрен” в нее.

Сплавы.

Уже упоминалось , что история с цинком достаточно путана. Но одно бесспорно: сплав меди и цинка - латунь - был получен намного раньше, чем металлический цинк. Самые древние латунные предметы, сделанные примерно в 1500 году до н.э., найдены при раскопках в Палестине.

Приготовление латуни восстановлением особого камня - c a d m e i a (кадмия) углем в присутствии меди описано у Гомера, Аристотеля, Плиния Старшего. В частности Аристотель писал о добываемой Индии меди, которая “отличается от золота только вкусом”.

Действительно, в довольно многочисленной группе сплавов, носящих общее название латуней, есть один (Л-96, или томпак), по цвету почти неотличимый от золота. Между прочим, томпак содержит меньше цинка, чем большинство латуней: цифра за индексом Л означает процентное содержание меди. Значит, на долю цинка в этом сплаве приходится не больше 4%.

Можно предполагать, что металл из кадмеи и в древности добавляли в медь не только затем, чтобы осветлить ее. Меняя соотношение цинка и меди, можно получить многочисленные сплавы с различными свойствами. Не случайно латуни поделены на две большие группы - альфа- и бета-латуни. В первых цинка не больше 33%. Почему именно 33?

С увеличением содержания цинка пластичность латуни растет, но только до определенного предела: латунь с 33 и более процентами цинка при деформировании в холодном состоянии растрескивается, 33% Zn - рубеж роста пластичности, рубеж, за которым латунь становится хрупкой.

Впрочем, могло случиться что за основу классификации латуней взяли бы другой “порог” - все классификации условны, ведь и прочность латуней растет по мере увеличения в них содержания цинка, но тоже до определенного предела. Здесь предел иной - 47-50% Zn. Прочность латуни, содержащей 45% цинка, в несколько раз больше, чем сплава, отлитого из равных количеств цинка и меди.

Широкий диапазон свойств латуней объясняется прежде всего хорошей совместимостью меди и цинка: они образуют серию твердых сплавов с различной кристаллической структурой. Так же разнообразно и применение сплавов этой группы. Из латуней делают конденсаторные трубки и патронные гильзы, радиаторы и различную арматуру, множество других полезных вещей - всего не перечислить.

И что здесь особенно важно. Введенный в разумных пределах цинк всегда улучшает механические свойства меди (ее прочность, пластичность, коррозийную стойкость). И всегда при этом он удешевляет сплав - ведь цинк намного дешевле меди. Легирование делает сплав более дешевым - такое встретишь не часто.

Цинк входит и в состав другого древнего сплава на медной основе. Речь идет о бронзе. Это раньше делили четко: медь плюс олово - бронза, медь плюс цинк - латунь. Теперь “грани стерлись”. Например, сплав ОЦС-3-12-5 считается бронзой, но цинка в нем в четыре раза больше, чем олова.

До сих пор мы рассказывали только о защите цинком и о легировании цинком. Но есть и сплавы на основе этого элемента. Хорошие литейные свойства и низкие температуры плавления позволяют отливать из таких сплавов сложные тонкостенные детали. Даже резьбу под болты и гайки можно получать непосредственно при отливке, если имеешь дело со сплавами на основе цинка.

Растущий дефицит свинца и олова заставил металлургов искать рецептуры новых типографских и антифрикционных сплавов. Доступный, довольно мягкий и относительно легкоплавкий цинк, естественно, привлек внимание в первую очередь. Почти тридцать лет поисковых и исследовательских работ предшествовали появлению антифрикционных сплавов на цинковой основе. При небольших нагрузках они заметно уступают и баббитам и бронзам, но в подшипниках большегрузных автомобилей и железнодорожных вагонов, угледробилок и землечерпалок они стали вытеснять традиционные сплавы. И дело здесь не только в относительной дешевизне сплавов на основе цинка. Эти материалы прекрасно выдерживают большие нагрузки при больших скоростях в условиях, когда баббиты начинают выкрашиваться...

Коротко о соединениях цинка.

Этот “снег”, будучи замешанным на олифе, превращается в цинковые белила - самые распространенные из всех белил. Окись цинка нужна не только для малярных дел, ею широко пользуются многие отрасли промышленности. Стекольная - для получения молочного стекла и (в малых дозах) для увеличения термостойкости обычных стекол. В резиновой промышленности и производстве линолеума окись цинка используют как наполнитель. Известная цинковая мазь на самом деле не цинковая, а оксиноцинковая. Препараты на основе ZnO эффективны при кожных заболеваниях.

Наконец, с кристаллической окисью цинка связана одна из самых больших научных сенсаций 20-х годов нашего века. В 1924 году один из радиолюбителей города Томска установил рекорд дальности приема. Детекторным приемником он в Сибири принимал передачи радиостанций Франции и Германии, причем слышимость была более отчетливой, чем у владельцев одноламповых приемников. Как это могло произойти? Дело в том, что детекторный приемник томского любителя был смонтирован по схеме сотрудника нижегородской радиолаборатории О.В. Лосева.

Лосев установил, что если в колебательный контур определенным образом включен кристалл окиси цинка, то последний будет усиливать колебания высокой частоты и даже возбуждать незатухающие колебания. В наши “веселые транзисторные дни” такое событие прошло бы почти незамеченным, но в 1924 году изобретение Лосева представлялось революционным. Вот что говорилось в редакционной статье американского журнала “Radio-News”, целиком посвященной работе нижегородского изобретателя: ”Изобретение О.В.Лосева из Государственной радиоэлектрической лаборатории в России делает эпоху, и теперь кристалл заменит лампу!” Автор статьи оказался провидцем: кристалл действительно заменил лампу; правда, это не лосевский кристалл окиси цинка, а кристаллы других веществ. Но, между прочим, среди широко применяемых полупроводниковых материалов есть соединения цинка. Это его селениды и теллуриды, антимод и арсенид.

Еще более важно применение некоторых соединений цинка, прежде всего его сульфида, для покрытия светящихся экранов телевизоров, осциллографов, рентгеновских аппаратов. Под действием коротковолнового излучения или электронного луча сернистый цинк приобретает способность светиться, причем эта способность сохраняется и после того, как прекратилось облучение.

Резерфорд, впервые столкнувшись с явлением послесвечения сернистого цинка, воспользовался им для подсчета вылетающих из ядра альфа-частиц. В несложном приборчике, спинтарископе, ударяясь об экран, покрытый сульфидом цинка, эти частицы высекали вспышку, видимую глазом. А если частицы падают на экран достаточно часто, то вместо вспышек появляется постоянное свечение.

Биологическая роль цинка.

И вместе с тем многие соединения цинка, прежде всего его сульфат и хлорид, токсичны.

Цинк - один из важных микроэлементов. И в то же время избыток цинка для растений вреден.

Биологическая роль цинка двояка и не до конца выяснена. Установлено, что цинк - обязательная составная часть фермента крови, карбоангидразы. Этот фермент содержится в эритроцитах. Карбоангидраза ускоряет выделение углекислого газа в легких. Кроме того, она помогает превратить часть СО 2 в ион НСО 3 , играющий важную роль в обмене веществ.

Но вряд ли только карбоангидразой ограничивается роль цинка в жизни животных и человека. И если бы было так, то трудно было бы объяснить токсичность соединений этого элемента.

Известно, что довольно много цинка содержится в яде змей, особенно гадюк и кобр. Но в то же время известно, что соли цинка специфически угнетают активность этих же самых ядов, хотя, как показали опыты, под действием солей цинка яды не разрушаются. Как объяснить такое противоречие? Считают, что высокое содержание цинка в яде - это то средство, которым змея от собственного яда защищается. Но такое утверждение еще требует строгой экспериментальной проверки. Ждут выяснения и многие тонкие детали общей проблемы “цинк и жизнь”...

Это интересно!

Бурундучная руда.

Наиболее распространенный минерал цинка - сфалерит, или цинковая обманка ZnS. Разнообразные примеси придают этому веществу всевозможные цвета. Видимо, за это минерал и называют обманкой. Цинковую обманку считают первичным минералом, из которого образовались другие минералы этого элемента: смитсонит ZnCO 3 , цинкит ZnO, каламин 2ZnO*SiO 2 *H 2 O. На Алтае нередко можно встретить полосатую “бурундучную” руду - смесь цинковой обманки и бурого шпата. Кусок такой руды издали действительно похож на затаившегося полосатого зверька.

Не в ночь под Ивана Купалу.

referat.store

Реферат - 1. Латуни – сплавы меди с цинком. Их разделяют на литейные и деформируемые. К литейным латуням относятся латуни типа лс, лк, ла, лаж, лажмц. Химический состав литейных латуней

Федеральное агентство по образованию РФ

Тульский государственный университет

Кафедра физики металлов и материаловедения

Контрольно-курсовая работа

по материаловедению

Вариант № 10

Выполнила: ст.гр. 632331 Комарова А. И.

Принял: к. т. н., доц. Петрушин Г. Д.

Тула - 2005

1. Латуни – сплавы меди с цинком. Их разделяют на литейные и деформируемые. К литейным латуням относятся латуни типа ЛС, ЛК, ЛА, ЛАЖ, ЛАЖМц.

Химический состав литейных латуней.

ЛЦ40Мц3Ж: Сu - 53,0...58,0 %, Fe - 0,5...1,5 %, Мn - 3,0...4,0 %, остальное Zn; примеси, не более 1,7 % (0,5 % Pb; 0,l % Sb; 0,2 % Si; 0,5 % Ni; 0,5 % Sn;

0,5 % Al; 0,05 %Р).

ЛЦ40Мц3А: Сu - 55,0...58,5 %, Мn - 2,5...3,5 %, Al - 0,5...1,5 %, остальное Zn; примеси, не более 1,5 % (0,2 % Pb; 0,05 % Sb; 0,2 % Si; l,0 % Ni; 0,5 % Sn; 1,0 % Fе; 0,03 % P).

ЛЦ38Мц2С2: Сu - 57,0...60,0 %, Рb - 1,5...2,5 %, Мn - 1,5...2,5 %, остальное Zn; примеси, не более 2,2 % (0,8 % Fe; 0,l % Sb; 0,4 % Si; l,0 % Ni; 0,5 % Sn;

0,8 % Al; 0,050,5 % P).

ЛЦ40С: Сu - 57,0...61,0 %, Рb - 0,8...2,0 %, остальное Zn; примеси, не более 2,0 % (0,8 % Fe; 0,05% Sb; 0,3 % Si; l,0 % Ni; 0,5 % Sn; 0,5 % Mn).

ЛЦ40Сд: Сu - 58,0...61,0 %, Рb - 0,8...2,0 %, остальное Zn; примеси, не более 1,5 % (0,5 % Fe; 0,05 % Sb; 0,2 % Si; l,0 % Ni; 0,3 % Sn; 0,2 % Al; 0,2 %Mn).

ЛЦ40Мц1,5: Сu - 57,0...60,0 %, Мn - 1,0...2,0 %, остальное Zn; примеси, не более 2,0 % (l,5 % Fe; 0,1 % Sb; 0,1 % Si; l,0 % Ni; 0,5 % Sn; 0,7 % Pb; 0,03% P).

ЛЦ30А3: Сu - 66,0...68,0 %, Al - 2,0...3,0 %, остальное Zn; примеси, не более 2,6 % (0,8 % Fe; 0,l % Sb; 0,3 % Si; 0,3 % Ni; 0,7 % Sn; 0,7 % Pb; 0,05 % P; 0,5%Mn).

Структура литейных латуней.

Базовой диаграммой состояния для латуней является система Cu-Zn (рис.1). В этой системе имеется необычная зависимость растворимости цинка в меди от температуры, при температуре 902°С она составляет 32,5 % и в отличие от многих других систем, с понижением температуры растворимость увеличивается, достигая максимальных значений 39 % при 454°С. При дальнейшем понижении температуры растворимость цинка в меди мало изменяется, поэтому для оценки фазового состава латуней используют значение предельной растворимости цинка в твердой меди (39 %).

В соответствии с фазовым составом различают однофазную-латунь, двухфазную +-латунь и -латунь (рис.1). Механические свойства латуней определяются свойствами фаз. Фаза - мягкая, малопрочная, но высокопластичная. Высокотемпературная -фаза также достаточно пластична. При температурах ниже 454...468°С -фаза переходит в упорядоченное состояние: — '. Фаза ' в отличие от -фазы является более твердой и хрупкой; -фаза представляет собой твердый раствор на основе электронного соединения Cu5Zn8; она отличается очень высокой хрупкостью, и ее присутствие в промышленных конструкционных сплавах исключено. В этом главная причина того, что медно-цинковые сплавы, содержащие более 50 % Zn, не нашли применения в промышленности.

Рис. 1. Диаграмма состояния системы Cu-Zn и температурные интервалы:

1 - нагрева под обработку давлением;

2 - рекристаллизационного отжига;

3 - отжига для уменьшения остаточных напряжений

В соответствии со свойствами фаз в системе Cu-Zn -латуни - мягкие и высокопластичные сплавы; но прочностные свойства их невелики; -латуни - прочные и твердые сплавы, но отличаются высокой хрупкостью. В двухфазных + -латунях с увеличением содержания -фазы в структуре прочностные свойства повышаются, а пластичность понижается. По мере увеличения содержания цинка возрастает от 200 до 300 МПа в однофазной области и до 450 МПа в двухфазной - + . Пластичность увеличивается от 30 до 50 % и проходит через максимум в сплавах, содержащих ~ 30 % Zn, а затем (в двухфазной области) резко понижается из-за появления в структуре сплавов хрупкой '-фазы.

Сплавы системы Cu-Zn кристаллизуются в узком температурном интервале (50...60 °С). Этот факт в значительной мере определяет их литейные свойства. Из-за малого интервала кристаллизации латуни обладают хорошей жидкотекучестью и дают плотные отливки с небольшой пористостью (главным образом в осевой части отливки).

Узкий температурный интервал кристаллизации определяет также склонность к образованию столбчатой структуры и транскристаллизации. Они мало склонны к ликвационным явлениям; отливки из литейных латуней получаются более однородными по свойствам в различных сечениях по сравнению с отливками из оловянных бронз.

Цинк, имея низкую температуру кипения и высокую упругость пара, частично испаряется в процессе плавки и оказывает раскисляющее воздействие на латуни. Благодаря самозащитному действию паров цинка латуни имеют небольшую склонность к газонасыщению, что способствует получению плотных отливок. Отливки из литейных латуней обладают высокой

герметичностью и способны выдерживать давление до 30.. .40 МПа.

^ Свойства литейных латуней.

Литейные латуни – это, как правило, многокомпонентные сплавы. Комплексное легирование позволяет улучшить не только их механические свойства и коррозионную стойкость, но и специальные литейные свойства. Основные легирующие компоненты латуней — алюминий, кремний, марганец, свинец, железо. Кремний повышает механические и литейные свойства латуней. Алюминий повышает прочностные свойства, коррозионную стойкость и жидкотекучесть. Марганец аналогично алюминию влияет на прочность и коррозионную стойкость латуней, но несколько снижает ее жидкотекучесть. Добавка свинца улучшает главным образом антифрикционные свойства латуней и их обрабатываемость резанием. Специальные литейные латуни отличаются хорошими механическими, технологическими и коррозионными свойствами. Отливки из них могут быть получены литьем в земляные формы, в кокиль, центробежным литьем (детали, имеющие ось вращения), литьем под давлением. Многие литейные латуни обладают высокими антифрикционными свойствами. Механические свойства отливок сильно зависят от способа литья; лучший комплекс свойств получается при литье в кокиль. Из литейных латуней легче получать герметичные отливки, чем из оловянных бронз, которые могут выдерживать высокие давления.

Основным недостатком большинства латуней по сравнению с бронзами является их пониженная коррозионная стойкость в некоторых средах (морская вода и др.), связанная с обесцинкованием латуни и коррозионным разрушением изделий. Однако имеются марки литейных латуней (кремнистая ЛЦ16К4 и др.), которые не уступают по коррозионным свойствам бронзам и являются полноправными заменителями дефицитных оловянных бронз. Многокомпонентные литейные латуни с большим количеством -фазы склонны к сезонному растрескиванию при наличии остаточных напряжений. Для устранения этого недостатка отливки необходимо отжигать при низких температурах.

^ Маркировка литейных латуней.

Литейные латуни маркируются буквой Л. После буквенного обозначения основного легирующего элемента (цинк) и каждого последующего ставится цифра, указывающая его усредненное содержание в сплаве. Например, латунь ЛЦ23А6Ж3Мц2 содержит 23 % цинка, 6 % алюминия, 3 % железа, 2 % марганца.

Марки литейных латуней (ГОСТ 17711-93):

ЛЦ40Мц3Ж, ЛЦ40Мц3А, Л38Мц2С2;

Свинцовая латунь - ЛЦ40С, ЛЦ40Сд;

Марганцовистая латунь - ЛЦ40Мц1,5;

Алюминиевая латунь - ЛЦ30А3;

Кремнистая латунь - ЛЦ16К4;

Оловянно-свинцовая латунь - ЛЦ25С2;

Алюминиево-железо-марганцовая латунь - ЛЦ23А6ЖЗМц2;

Кремнисто-свинцовая латунь - ЛЦ14К3С3;

Марганцово-свинцово-кремнистая латунь - ЛЦ37Мц2С2К.

^ Области применения литейных латуней.

Широкое применение латуней в технике объясняется их хорошими литейными свойствами, высокими механическими и антикоррозионными свойствами, относительной дешевизной. Литейные латуни применяются для изготовления фасонных отливок. Латуни применяют для литья под давлением — латунь ЛЦ40Сд. Наилучшей жидкотекучестью среди латуней обладает латунь ЛЦ16К4, что позволяет получать методом литья тонкостенные детали сложной формы. Из латуней ЛЦ40С, ЛЦ16К4 и некоторых других получают фасонные детали сложной формы с хорошими поверхностями, которые не требуют обработки резанием. Многокомпонентные литейные латуни (типа ЛЦ23Л6Ж3Мц2 и др.) отличаются высокой стойкостью против износа при работе на трение и применяются для изготовления изделий (подшипников, втулок, вкладышей и т. п.), для которых характерны высокие удельные нагрузки и сравнительно большие скорости вращения. Из литейных латуней легче получать герметичные отливки, чем из оловянных бронз, которые могут выдерживать высокие давления.

Марка

Области применения

ЛЦ40Мц3Ж

Арматура в судостроении, работающая до 300° С; простые по конфигурации детали ответственного назначения; гребные винты и лопасти для судов с металлическим корпусом (кроме судов, предназначенных для службы в тропиках)

ЛЦ40Мц3А

Детали несложной конфигурации

ЛЦ38Мц2С2

Конструкционные детали и арматура судов; антифрикционные детали несложной конфигурации (втулки, вкладыши, ползуны, арматура вагонных подшипников)

ЛЦ40С

Фасонные отливки арматуры, втулок и сепараторов шариковых и роликовых подшипников, детали приборов, электроаппаратов, корпуса кранов, тройники и др.

ЛЦ40Сд (для литья под давлением)

Для литья под давлением деталей арматуры (втулки, тройники, переходники, сепараторы подшипников), работающих в среде воздуха и пресной воде

ЛЦ40Мц1,5

Детали простой формы, работающие при ударных нагрузках; детали узлов трения, работающие в условиях спокойной нагрузки при температурах не выше 60° С

ЛЦ30А3

Коррозионно-стойкие детали, применяемые в судостроении и машиностроении

ЛЦ16К4

Детали приборов и арматуры сложной конфигурации, работающие при температуре 250° С и подвергающиеся гидровоздушным испытаниям; детали, работающие в среде морской воды при условии обеспечения протекторной защиты (шестерни, детали узлов трения и др.)

ЛЦ14К3С3

Детали подшипников, втулки

ЛЦ25С2

Штуцеры гидросистем автомобилей

ЛЦ23А6Ж3Мц2

Детали ответственного назначения, работающие при высоких удельных нагрузках. При изгибе, а также антифрикционные детали (нажимные винты, гайки нажимных винтов, венцы червячных колес, втулки и др.)

ЛЦ37Мц2С2К

Антифрикционные детали, арматура

2. Из стали марки 12Х18Н9Т (Х18Н9Т) можно изготавливать сварную аппаратуру, например трубы. Эта сталь одновременно и жаростойкая (до 800°С), и жаропрочная (до 600°С). Коррозионная стойкость высокая. Сталь устойчива по отношению к азотной, холодной фосфорной и органическим кислотам (за исключением уксусной, муравьиной, молочной, щавелевой), к растворам многих солей и щелочей, морской воде, влажному воздуху; неустойчива в соляной, серной, плавиковой, горячей фосфорной, кипящих органических кислотах. Превосходит по коррозионной стойкости коррозионно-стойкие высокохромистые стали. Эта сталь обладает удовлетворительной сопротивляемостью межкристаллитной коррозии. Коррозионная стойкость стали 12Х18Н9Т в азотной кислоте в очень сильной степени зависит от состава стали и режима ее термообработки. Сталь 12Х18Н9Т в горячетканном состоянии имеет очень низкую коррозионную стойкость, поэтому трубы, изготовленные из этой стали, необходимо подвергать закалке при 1050°С с охлаждением в воде или на воздухе. Закалка с 1050°С при одночасовом нагреве устраняет склонность к межкристаллитной коррозии и обеспечивает высокую коррозионную стойкость стали в азотной кислоте.

Закалка — термическая операция, состоящая в нагреве выше температуры превращения с последующим достаточно быстрым охлаждением для получения структурно неустойчивого состояния сплава. Основными параметрами являются температура нагрева и скорость охлаждения. Продолжительность нагрева зависит от нагревательного устройства. Режим охлаждения должен исключить возникновение больших закалочных напряжений. При высоких скоростях охлаждения при закалке возникают внутренние напряжения, которые могут привести к короблению и растрескиванию. Для предупреждения образования трещин необходимо избегать растягивающих напряжений в поверхностных слоях трубы. На характер распределения напряжений при закалке, помимо режима охлаждения, оказывает влияние и температура нагрева под закалку. Перегрев содействует образованию закалочных трещин, увеличивает деформации. Режим охлаждения должен также обеспечить необходимую глубину закаленного слоя.

Литература

1. Гелин Ф. Д.

Металлические материалы: Сплав.- Мн.: Выс. шк., 1987.- 368 с.

2. Журавлев В. Н., Николаева О. И.

Машиностроительные стали: Справочник.- 4-е изд ., перераб. и доп.- М.: Машиностроение, 1992.- 480 с.: ил.

3. Осинцев О. Е., Федоров В. Н.

Медь и медные сплавы. Отечественные и зарубежные марки: Справочник. М.: Машиностроение, 2004.- 336 с., ил.

4. Марочник сталей и сплавов/ М. М. Колосков, Е. Т. Долбенко, Ю.В.Ка- ширский и др.; Под общей ред. А. С. Зубченко - М.: Машиностроение, 2001.-

627 с.: ил.

МЛЕНИЕМ

астической деформации, ботке и, в конечном сче-1ства.

наблюдается необычная имость растворимости: С она составляет 32,5 % ; других систем с пони-эастворимость увеличи-мальных значений 39 % ее понижение темпера-!ьшению растворимости .35 % при комнатной 1ри режимах обработки, я в промышленности, щия цинка в твердом стигается. Поэтому для ва латуней используют растворимости цинка в (39 %).

газует кроме а-твердого :и с ГЦК решеткой ряд у и другие. Ближайшая фаза Р - это твердый :ктронного соединения При высоких темпера-рокую концентрацион-юсти. Высокотемпера-но пластична, поэтому при горячей деформа-»азную область р. При .468 °С Р-фаза пере-остояние: Р -> р'. Фаза шляется более твердой гавляет собой твердый •стройного соединения ь высокой хрупкостью чышленных конструк-[ается.

^ ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

1084 1000

900 800 700 600 500 400

300 200

100

0 10 20 30 40 50 60

Си Zn, %

Рис. 2.1. Диаграмма состояния системы Cu-Zn и температурные интервалы:

/ - нагрева под обработку давлением;

2 - рекристаллизационного отжига; 3 - отжига для

уменьшения остаточных напряжений

Механические свойства латуней определяются свойствами фаз. По мере увеличения содержания цинка в латунях их прочность возрастает (рис. 2.2). Максимум прочности достигается в двухфазной области а + Р при содержании цинка 45 .47 %, как только Р'-фаза полностью заменит а-фазу, прочность резко уменьшается из-за высокой хрупкости сплавов. Модуль нормальной упругости Е с увеличением содержания цинка уменьшается. Особенно резкое понижение модуля упругости наступает, когда превышен предел растворимости цинка в а-фазе и в структуре появляется Р'-фаза (рис. 2.3). Пластичность Р-латуней с Р'-структурой при комнатной температуре очень низка, и при содержании около 50 % Zn и более они не подвергаются холодной обработке давлением. Поэтому в промышленности применяются преимущественно а- и а + р-латуни. Представляют интерес как основа сплавов с эффек-* том запоминания формы р-латуни.

Цинк довольно резко снижает теплопроводность X и электропроводность со меди, и

10 20 30 40 Zn, %

Рис. 2.2. Влияние содержания цинка на механические свойства латуней [92|

Си

Рис. 23. Изменение модуля нормальной упругости

медно-цинковых сплавов в зависимости

от содержания цинка (104]

при содержании его в латунях более 20 % эти свойства не превышают 40 % от соответствующих характеристик меди. При увеличении содержания цинка коэффициент линейного расширения а монотонно увеличивается вплоть до 65 % Zn, а плотность у уменьшается (рис. 2.4).

По технологии производства латуни делят на деформируемые и литейные.

В России принята буквенно-цифровая маркировка латуней, в которой буквы обозначают основные компоненты сплава, числа - их примерное содержание в процентах. Марка латуни начинается с буквы «Л» - латунь. В двойных (простых) латунях число после буквы Л определяет среднее содержание меди. Многокомпонентные специальные латуни, кроме меди и цинка, содержат еще один или несколько легирующих элементов, которые имеют следующие обозначения: А - алюминий; О -олово; Н - никель; Ж - железо; К - кремний; С - свинец; Мц - марганец; Мш - мышьяк.

^ Диаграмма состояния системы Cu-Zn и температурные интервалы:

/ - нагрева под обработку давлением;

2 - рекристаллизационного отжига; 3 - отжига для уменьшения остаточных напряжений

Литература

1.Гелин Ф. Д.

Металлические материалы: Сплав.- Мн.: Выс. шк., 1987.- 368 с.

2. Журавлев В. Н., Николаева О. И.

Машиностроительные стали: Справочник.- 4-е изд ., перераб. и доп.- М.: Машиностроение, 1992.- 480 с.: ил.

3. Осинцев О. Е., Федоров В. Н.

Медь и медные сплавы. Отечественные и зарубежные марки: Справочник. М.: Машиностроение, 2004.- 336 с., ил.

627 с.: ил.

www.ronl.ru

Смотрите также

..:::Новинки:::..

Windows Commander 5.11 Свежая версия.

Новая версия
IrfanView 3.75 (рус)

Обновление текстового редактора TextEd, уже 1.75a

System mechanic 3.7f
Новая версия

Обновление плагинов для WC, смотрим :-)

Весь Winamp
Посетите новый сайт.

WinRaR 3.00
Релиз уже здесь

PowerDesk 4.0 free
Просто - напросто сильный upgrade проводника.

..:::Счетчики:::..

3. Цинк и его сплавы. Цинковые сплавы реферат

Цинк и его сплавы | Строительные материалы и технологии

3. Цинк и его сплавы. Цветные металлы и их сплавы

Похожие главы из других работ:

3.3 Оптимизация конструктивных параметров бортов карьера сп тоо "nova-цинк"

1.1 Железоуглеродистые сплавы

3.3 Сплавы

1.4 Антифрикционные сплавы

а) Медь и её сплавы

б) Алюминий и его сплавы

в) Титан и его сплавы

г) Магний и его сплавы

2. МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ

IV. Антифрикционные сплавы

9. Железоуглеродистые сплавы

Литейные сплавы

1.2.1 Сплавы

5. Алюминий и его сплавы

6. Медь и ее сплавы

Цинк и его сплавы

Реферат: Цинк

Реферат - Цинк - Рефераты на репетирем.ру

Смотрите также