Logam dan paduan non-ferrous: klasifikasi, jangkauan dan sifat. Logam dan paduan non-ferrous

Logam non-besi. Logam non-ferrous yang paling banyak digunakan dalam teknologi antara lain tembaga, aluminium, timah, timbal, seng, magnesium, titanium dan paduannya. Logam non-ferrous jarang digunakan dalam bentuk murni, terutama digunakan dalam bentuk paduan.

Logam non-ferrous adalah bahan teknis yang paling mahal dan berharga.

Unsur paduan yang termasuk dalam komposisi logam dan paduan non-besi ditandai dengan huruf kapital alfabet Rusia, misalnya aluminium - A, berilium - B, besi - Zh, silikon - K, tembaga - M, dll.

Tembaga. Ia mempunyai ciri khas warna kemerahan dan ditemukan di alam dalam bentuk senyawa belerang, oksida dan sangat jarang dalam bentuk murni. Tembaga ditandai dengan huruf M. Tergantung pada kemurnian tembaga (GOST 859-2001). Tembaga paling murni - mengandung 99,99% tembaga dan 0,01% pengotor. Karena keuletannya yang tinggi, tembaga diproses dengan baik oleh tekanan dalam keadaan dingin dan panas. Ini memiliki konduktivitas listrik yang baik. Konduktor arus listrik - kabel dan kabel - dibuat darinya.

Timah. Timah merupakan logam yang sangat lunak, berwarna putih keperakan dengan semburat kekuningan. Timah ini dibagi menjadi enam tingkatan (GOST 860-41): OVCh-000, O1PCh, 01, 02, 03, 04. Timah yang paling murni adalah kadar OVCh-000, mengandung 99,999% timah dan 0,001% pengotor.

Timah dalam bentuk murni digunakan untuk pembuatan timah.

Seng. Seng adalah logam putih rapuh dengan warna kebiruan. Tergantung pada komposisi kimianya, enam tingkat seng ditetapkan (GOST 3640-47): TsV (99,99% seng), Ts0, Ts1, Ts2, TsZ, Ts4 (99,50% seng). Seng digunakan untuk melapisi produk (seng plating) untuk melindunginya dari korosi atmosferik.

Memimpin. Ini adalah logam lunak berwarna abu-abu kebiruan yang cepat ternoda di udara. GOST 3778-56 menetapkan enam tingkatan timbal: SO (99,992% timbal), S1, S2, SZ, SZSu, S4 (99,60% timbal). Timbal dapat dituang dan digulung dengan baik. Mulai dari untuk memompa asam, untuk produksi baterai, dll. Timbal merupakan perlindungan yang sangat baik terhadap sinar-X.

Aluminium. Aluminium adalah logam lunak berwarna putih. Ini diekstraksi dengan elektrolisis dari bijih aluminium - bauksit dan mudah digulung dan ditempa. Ciri-ciri aluminium adalah ringan, konduktivitas listrik yang baik (60% konduktivitas listrik tembaga) dan ketahanan korosi yang tinggi.

Menurut GOST 3549-55, aluminium diproduksi dalam beberapa tingkatan. Tingkat kemurnian tertinggi adalah AB0000, mengandung 99,996% aluminium. Kabel, kabel, kumparan (evaporator) pada lemari es, dll terbuat dari aluminium, Aluminium oksida tidak berbahaya.

Magnesium. Magnesium adalah logam paling ringan yang digunakan dalam teknologi (berat jenisnya 1,74). Ini sangat mudah terbakar dan menghasilkan suhu tinggi saat dibakar. Yang paling berbahaya dalam hal ini adalah bedak, potongan tipis, serutan kecil, dll. Sifat mekanik magnesium rendah, sehingga penggunaannya terbatas dalam teknologi. Di pengecoran, besi cor magnesium berkekuatan tinggi dilebur dari magnesium. Paling sering, magnesium digunakan dalam bentuk paduan dengan aluminium dan seng. GOST 804-62 menetapkan dua tingkat magnesium: Mgl (99,92% magnesium) dan Mg2 (99,85% magnesium).

titanium. Logam ini berwarna putih keperakan, tahan api (meleleh pada suhu 1725° C) dan ringan, tahan terhadap udara bahkan pada atmosfer iklim laut.

Dalam hal prevalensi, titanium menempati urutan keempat di antara logam struktural, kedua setelah aluminium, besi dan magnesium. Kekuatannya dua kali lipat dari besi dan hampir enam kali lipat dari aluminium. Sifat berharga dari titanium adalah ketahanan kimia dan korosinya yang tinggi.

Titanium memiliki keuletan yang tinggi. Mudah ditempa dan mudah digulung menjadi lembaran, strip, dan bahkan kertas timah.

Titanium paling banyak digunakan dalam bentuk paduan untuk pembuatan bilah turbin gas dan produksi baja tahan panas.

Paduan tembaga. Paduan berbahan dasar tembaga yang paling penting adalah kuningan dan perunggu.

Kuningan adalah paduan tembaga dan seng. Selain seng, kuningan juga mengandung unsur lain, namun dalam jumlah yang lebih sedikit dibandingkan seng. Kuningan ditandai dengan huruf L diikuti angka yang menunjukkan kandungan tembaga, misalnya kuningan L80 terdiri dari 80% tembaga dan 20% seng. Jika 1% timbal dimasukkan ke dalam kuningan, maka kuningan tersebut akan diberi nama LS59-1 dan mengandung 59% tembaga, 40% seng, dan 1% timbal.

Kuningan memiliki ketahanan korosi yang tinggi, keuletan, dan mudah digulung, ditempa, dan ditarik.

Dalam teknologi, kuningan yang mengandung 10 hingga 42% seng digunakan.

Tergantung pada tujuannya, kuningan dapat diproses dengan tekanan, pengecoran atau khusus. Komposisi kimia beberapa merk kuningan disajikan dalam tabel:

Komposisi kimia kuningan, % (GOST 1019-47)

Kuningan yang diproses dengan tekanan digunakan untuk tabung radiator, gasket, pipa, dll. Kuningan tuang digunakan untuk membuat sekrup cacing, roda gigi, bantalan, dll. Kuningan khusus, yang memiliki sifat mekanik lebih tinggi daripada kuningan tuang, digunakan untuk membuat suku cadang yang tahan bahan kimia , tabung kondensor dan alat kelengkapan air. Produk kuningan yang diperoleh dengan pengerjaan dingin (pengerasan) dikenai anil rekristalisasi pada 350-450° C untuk pelunakan dan keuletan.

Perunggu adalah paduan tembaga dengan timah, timah, aluminium dan elemen lainnya. Nama perunggu tergantung pada komponen kedua. Perunggu yang paling penting adalah timah, timah, aluminium dan silikon.

Perunggu ditandai sebagai berikut: pertama, tulislah huruf Br. yang berarti perunggu, kemudian huruf yang menunjukkan unsur apa saja yang termasuk dalam perunggu, dan kemudian angka yang menunjukkan persentase unsur-unsur tersebut. Misalnya perunggu grade Br.OTsS6-6-3 artinya mengandung timah 6%, Seng 6%, dan 3%. timbal dan sisanya (85%) tembaga. 62

Perunggu timah memiliki sifat pengecoran yang baik, ketahanan terhadap korosi dan sifat anti-gesekan yang tinggi, yaitu tahan terhadap keausan dan gesekan dengan baik. Perunggu timah terutama digunakan untuk bagian yang beroperasi pada gesekan - bantalan geser, roda cacing, dll. Komposisi kimia perunggu timah diberikan dalam tabel:

Komposisi kimia perunggu timah, %

Timah adalah logam yang mahal, jadi yang paling banyak digunakan adalah perunggu, di mana timah diganti dengan aluminium, silikon, mangan, dan elemen lainnya.

Perunggu aluminium mengandung hingga 10% aluminium. Mereka memiliki kekuatan, sifat anti-gesekan dan teknologi yang tinggi, stabilitas dalam kondisi atmosfer dan air laut. Masuknya besi, mangan dan unsur lain ke dalam aluminium perunggu semakin meningkatkan sifat mekaniknya. Komposisi kimia perunggu khusus, misalnya Br. AZHN10-4-4, sebagai berikut: aluminium - 9,5-11,0%; mangan 3,5-5,5%; besi - 3,5-5,5%; sisanya adalah tembaga.

Perunggu aluminium digunakan sebagai bahan anti-gesekan, pembuatan bantalan, ring, roda cacing, dll.

Perunggu silikon mengandung 2-3% silikon. Mereka memiliki sifat pengecoran yang tinggi dan ketahanan terhadap korosi. Bagian pegas, kawat, selotip, dll. terbuat dari perunggu tersebut.

perunggu nikel, memiliki viskositas tinggi dan ketahanan asam, mempertahankan sifat mekanik bahkan pada suhu tinggi.

Perunggu berilium (2% berilium) memiliki sifat yang sangat tinggi - mengeras dengan baik melalui perlakuan panas dan memiliki kekuatan tarik σ B = 130-150 kgf/mm 2 dan kekerasan NV 370-400. Perunggu berilium digunakan, misalnya, untuk pembuatan instrumen tumbukan, pahat, dan palu yang tidak menghasilkan percikan api saat dipukul. Pegas perunggu berilium dapat menahan hingga 25 juta getaran, sedangkan pegas baja yang diperkeras akan hancur setelah 3 juta getaran dalam kondisi yang sama.

Paduan aluminium. Mereka diperoleh dengan menambahkan tembaga, seng, magnesium, silikon, mangan dan komponen lainnya ke aluminium. Paduan tersebut memiliki berat jenis yang rendah dan sifat mekanik yang tinggi.

Paduan aluminium dibagi menjadi paduan tempa dan paduan cor.

Paduan tempa, diperkuat dengan perlakuan panas, dapat memiliki grade berikut: AK6, AK8, AK2, AK4. Mereka memiliki kekuatan dan keuletan yang tinggi, sehingga produk setengah jadi dibuat darinya dengan cara ditempa, digulung, dan ditekan. Paduan AK2 dan AK4 mengandung nikel dan tahan panas. Mereka digunakan setelah perlakuan panas untuk pembuatan piston dan kepala silinder yang beroperasi pada suhu tinggi.

Paduan aluminium yang dapat dideformasi yang dikeraskan dengan perlakuan panas juga termasuk duralumin grade D1, D6, D16, D18. Duralumin diproduksi dalam bentuk lembaran, profil pres dan roll, batang dan stempel. Paduan D18 digunakan untuk paku keling, karena dapat dipaku kapan saja setelah penuaan.

Untuk meningkatkan ketahanan terhadap korosi, duralumin dilapisi (dilapisi) dengan aluminium murni. Cladding adalah penggulungan panas ingot duralumin bersama dengan lembaran aluminium murni.

Komposisi kimia paduan aluminium yang dapat dideformasi diberikan dalam tabel:

Komposisi kimia paduan aluminium yang dapat dideformasi, % (GOST 4784-49)

Paduan AMts dan AMg tidak mengalami pengerasan termal. Mereka digunakan untuk membuat saluran pipa dan tangki minyak yang dilas.

Pengecoran aluminiumpaduan Mereka hampir tidak pernah menua secara alami. Sifat kekuatan mereka ditingkatkan dengan penuaan buatan.

Dari paduan pengecoran, yang paling banyak digunakan adalah silumin - paduan aluminium dan silikon.

Silumin memiliki sifat mekanik yang tinggi dan fluiditas yang tinggi, memungkinkan pengecoran bagian yang kompleks dan berdinding tipis. Komposisi kimia dari beberapa tingkatan paduan pengecoran aluminium diberikan dalam tabel:

Komposisi kimia paduan pengecoran aluminium, % (GOST 2685-53)

Paduan magnesium. Seperti aluminium, paduan magnesium dibagi menjadi paduan tempa dan paduan cor. Kekuatan dan keuletan paduan magnesium lebih rendah dibandingkan paduan aluminium. Berat jenis paduan magnesium adalah 1,74. Ciri khas perlakuan panas paduan magnesium adalah paparannya yang lama selama pendinginan dan temper. Paduan magnesium yang dapat dideformasi dengan nilai MA1, MA2, MA5, MA8 digunakan untuk pembuatan suku cadang pesawat dengan muatan tinggi, dan paduan pengecoran dengan nilai ML2, MLZ, ML4, ML5 digunakan untuk pembuatan suku cadang mesin, rumah instrumen, mobil. bantalan rem roda dan rumah kamera. Komposisi kimia paduan magnesium diberikan dalam tabel:

Komposisi kimia paduan magnesium

Paduan anti-gesekan (bantalan). Paduan antifriction disebut paduan dari mana bantalan dan bagian gosok dibuat, menggunakan babbitt, perunggu, besi cor antifriction, paduan seng dan bahan lain yang melindungi bagian gosok, seperti poros, dari keausan dan menciptakan kondisi yang diperlukan untuk pelumasan.

Yang paling banyak digunakan untuk pembuatan bantalan adalah timah perunggu Br.OTsS4-4-2.5 dan Br.OF6.5-0.15 yang memiliki koefisien gesek rendah.

Untuk menghemat perunggu timah yang mahal, paduan seng TsAM10-5 dan TsAME-1.5 digunakan untuk pembuatan bushing, pengisian liner dan bantalan. Menurut GOST 7117 - 54, paduan TsAM10-5 mengandung 9,0-12% aluminium, 4,0-5,5°/o tembaga, 0,03-0,06% magnesium dan sisanya adalah seng.

Bahan logam-keramik berpori berdasarkan campuran bubuk besi-tembaga-grafit (tembaga 1,0-1,5%, grafit 0,9-1,1% dan sisanya besi) juga dapat digunakan sebagai paduan antifriksi untuk bantalan.

Biasanya, bushing dan liner dibuat dari paduan ini dengan menekan campuran bubuk dan sintering selanjutnya pada suhu 1100-1150 °C. Busing tersebut memiliki 15 hingga 30% pori-pori terbaik yang saling berhubungan. Setelah diresapi dengan oli mesin, bushing menjadi melumasi sendiri. Bantalan ini digunakan dalam pemetik kapas tekstil dan mesin jahit yang tidak memungkinkan pelumasan bantalan karena kontaminasi pada kain, kapas, dan lain-lain.66

Sekelompok besar paduan bantalan terdiri dari babbitt. Mereka mempunyai keuletan yang tinggi, sifat running-in yang baik dan koefisien gesekan yang rendah. Sifat antifriksinya yang tinggi dikaitkan dengan struktur khusus - kristal keras di dasar lunak.

Babbitt ditandai sebagai berikut (GOST 1320-55): B89, B83, dll. Huruf B menunjukkan nama paduannya, dan angkanya menunjukkan rata-rata kandungan timah di dalamnya. Komposisi kimia babbitt dan tujuannya diberikan dalam tabel:

Komposisi kimia (%) dan tujuan babbitt(GOST 1320-55)

Babbitt timbal C0C6-6 memiliki kualitas kinerja tinggi dan saat ini menjadi bahan utama pembuatan bantalan untuk mesin mobil dan truk.

Untuk suku cadang yang beroperasi dengan tekanan spesifik yang meningkat, seperti busing pegas mobil, sering digunakan besi cor ulet anti gesekan. Besi lunak yang dianil biasanya mengandung 2,5-2,75% karbon; 1,0-1,2% silikon. 0,45-0,55% mangan; 0,06% kromium; 0,12-0,17% fosfor dan 0,15-0,17% belerang.

Logam non-ferrous dan paduannya banyak digunakan dalam produksi perhiasan.

Logam non-besi. Logam non-ferrous termasuk tembaga, seng, nikel, timah, timbal, kadmium, kromium dan aluminium.

Di Rusia pra-revolusioner, hanya tembaga, timah, dan seng yang ditambang dari logam non-besi, dan dalam jumlah yang relatif kecil. Produksi logam non-ferrous mendapat perkembangan luas setelah Revolusi Oktober sebagai akibat dari pembangunan tambang baru, pabrik pengolahan dan pabrik.

Dalam perhiasan, logam non-ferrous digunakan dalam bentuk paduan yang tampilannya menyerupai logam mulia. Komponen utama paduannya adalah tembaga, seng dan nikel. Paduan juga mencakup logam lain: timah, aluminium, kromium, dan kadmium.

Tembaga- logam berwarna kemerahan yang lembut, mudah dibentuk dan mudah ditempa, yang mudah diratakan menjadi lembaran tipis dan ditarik menjadi kawat. Massa jenis 8,93 g/cm 3 , kekerasan pada skala Mohs 3, titik leleh 1083°C. Di udara lembab dengan adanya karbon dioksida, tembaga cepat teroksidasi, mudah larut dalam asam nitrat, dan dalam asam klorida dan sulfat encer - hanya dengan adanya zat pengoksidasi (misalnya oksigen). Tembaga ditambang terutama dari bijih, tetapi juga ditemukan dalam nugget. Bijih yang mengandung senyawa belerang tembaga (tembaga pirit, kilau tembaga), serta bijih oksida (malachite, cuprite) memiliki kepentingan industri. Untuk mendapatkan tembaga murni, bijih diperkaya dan tembaga dilebur dari konsentratnya dan dimurnikan secara elektrolitik.

Tembaga digunakan sebagai logam paduan dalam paduan dengan emas, perak, nikel, seng dan aluminium.

Seng- logam rapuh dengan titik leleh rendah dan berwarna putih kebiruan. Massa jenis seng adalah 7,14 g/cm 3, titik leleh 419,4°C. Di udara lembab, seng teroksidasi, menjadi tertutup lapisan oksida pelindung. Ini larut dalam asam dan basa, melepaskan hidrogen. Seng digunakan sebagai logam utama pada banyak paduan, termasuk paduan perak dan tembaga. Menambahkannya ke paduan membuatnya lebih ringan dan menurunkan titik leleh. Seng juga digunakan untuk membuat solder emas dan perak.

Nikel- logam keras dan tahan api yang tidak berubah di udara, berwarna putih keperakan, dengan kilau yang kuat. Massa jenis nikel 8,9 g/cm 3, kekerasan skala Mohs 5, titik leleh 1445 °C. Pada paduan dengan tembaga, nikel membentuk paduan putih. Nikel banyak digunakan untuk melapisi produk yang terbuat dari logam lain untuk melindunginya dari korosi.

Timah- logam dengan titik leleh rendah dan mudah dibentuk berwarna putih keperakan. Massa jenis timah adalah 7,2 g/cm 3, titik leleh 231,9°C. Timah larut dalam asam dan basa dengan pelepasan hidrogen. Di udara lembab hampir tidak berubah. Dalam bentuknya yang murni, timah banyak digunakan untuk menyolder, melapisi logam lain dan produk yang dibuat darinya untuk melindungi dari korosi, dan juga digunakan dalam berbagai paduan, yang memberi warna putih, mengurangi titik lelehnya dan meningkatkan anti -sifat korosi. Timah merupakan komponen solder lunak dan perunggu.

Aluminium- logam ringan, ulet, lembut berwarna putih keperakan yang mudah digulung, dicap, dan ditempa. Bahan baku utama produksi aluminium adalah bauksit, batuan sedimen yang terdiri dari alumina hidrat dan besi oksida. Massa jenis aluminium adalah 2,7 g/cm 3, titik lelehnya 659,8 °C. Aluminium terawetkan dengan baik di udara, ditutupi dengan lapisan oksida tipis dan padat, yang melindunginya dari oksidasi lebih lanjut. Ini larut dalam asam klorida dan sulfat, alkali kaustik dan larutan soda yang dipanaskan. Asam nitrat pekat hampir tidak berpengaruh pada aluminium, tetapi asam nitrat encer melarutkannya. Asam organik anhidrat sangat merusak aluminium, tetapi dengan sedikit air tidak berpengaruh terhadapnya.

Aluminium banyak digunakan dalam produksi berbagai perhiasan (bros, gelang, rantai, dll) dan barang-barang rumah tangga. Produk yang terbuat dari paduan aluminium dengan logam lain mengalami pengecatan kimia - anodisasi, dan pemolesan elektrolitik memberikan kilau cerah.

Kromium- logam non-ferrous berwarna perak yang paling keras. Massa jenis kromium adalah 6,9-7,1 g/cm 3, titik leleh 1800°C. Chrome memiliki ketahanan yang baik terhadap keausan mekanis dan tahan terhadap asam nitrat, alkali, sebagian besar gas, dan asam organik. Ini adalah salah satu logam paduan yang paling penting, digunakan terutama dalam paduan untuk menghasilkan baja berkualitas tinggi, biasanya bersama dengan nikel, mangan, kobalt, molibdenum, dll. Juga digunakan untuk melapisi perhiasan logam dengan lapisan tipis (pelapisan krom) untuk meningkatkan ketahanan aus, ketahanan terhadap korosi, memperoleh permukaan reflektif yang stabil, memberikan tampilan yang indah (efek dekoratif).

Kadmium- logam berwarna putih keperakan yang lembut, mudah dibentuk, dan mudah dibentuk. Massa jenis kadmium adalah 8,6 g/cm 3, titik lelehnya 321°C. Kadmium larut dalam asam, melepaskan hidrogen. Ini digunakan untuk pembuatan paduan dan solder emas dan perak, digunakan untuk melapisi permukaan produk logam untuk melindunginya dari korosi, serta untuk pembuatan paduan dengan titik leleh rendah.

Paduan logam non-besi. Untuk membuat perhiasan pribadi, peralatan makan, dan produk lainnya yang murah, digunakan paduan logam non-ferrous yang penampilannya menyerupai emas dan perak. Banyak paduan didasarkan pada tembaga, yang dicampur dengan seng, nikel, timah, timah, dan logam lainnya. Yang paling umum adalah paduan tembaga-seng.

Kuningan- paduan tembaga dan seng, mengandung 40-50% seng, terkadang dengan penambahan sedikit logam lain. Massa jenis kuningan adalah 8,2-8,8 g/cm3. Karena harganya yang relatif murah, kuningan mempunyai sifat mekanik dan fisika-kimia yang baik, mudah diproses dengan tekanan, tahan terhadap kondisi atmosfer dan korosi, serta memiliki warna kuning yang indah, mirip dengan warna emas. Kuningan banyak digunakan untuk pembuatan berbagai jenis perhiasan pakaian laki-laki, perlengkapan mandi, dll.

Kuningan merah- paduan tembaga dan seng yang mengandung 10-12% seng. Tompak digunakan untuk pembuatan perhiasan haberdashery, gelas, tempat gelas dan barang-barang rumah tangga lainnya.

Cupronickel- paduan yang mengandung 80% tembaga dan 20% nikel, berwarna perak. Mudah diproses, memiliki keuletan yang tinggi, sangat plastis, mudah dicap dalam keadaan dingin, dan tahan terhadap korosi. Massa jenis cupronickel adalah 8,9 g/cm3. Cupronickel digunakan terutama untuk pembuatan peralatan makan dan peralatan minum teh, piring, kotak rokok dan barang-barang rumah tangga lainnya, serta untuk bingkai saat memperkuat produk kristal (mangkuk gula, vas bunga, dll.). Biasanya, produk perak nikel dilapisi dengan lapisan perak (hingga 24 mikron), yang memberikan ketahanan terhadap korosi dan penampilan yang indah. Produk-produk ini, setelah perak, sangat mirip dengan produk perak.

Perak nikel- paduan perak yang mengandung 65% tembaga, 15% nikel, dan 20% seng. Hal ini ditandai dengan ketahanan korosi yang tinggi dan sifat mekanik yang baik. Massa jenis perak nikel adalah 8,45 g/cm 3, titik leleh 1050° C. Digunakan untuk pembuatan peralatan makan, peralatan makan dan produk lainnya. Produk yang terbuat dari perak nikel, seperti produk dari cupronickel, dilapisi dengan lapisan tipis perak, dan ada pula yang dilapisi dengan nikel sebagai lapisan pelindung dan dekoratif yang membuatnya bersinar. Tergantung pada kandungan nikelnya, paduan tembaga-nikel dapat berkisar dari warna abu-abu dan biru-putih hingga perak-putih dan penampilannya menyerupai perak.

Perunggu timah adalah paduan tembaga dengan timah (hingga 10%) dan sedikit tambahan seng, timbal, dan logam lainnya. Biasanya digunakan untuk pengecoran medali suvenir, produk seni - bentuk patung kecil. Ada aluminium, timbal, silikon, kadmium, dan perunggu lainnya, tergantung pada keberadaan komponen utama (tidak termasuk tembaga) dalam paduannya.

Sifat-sifat berharga dari logam non-ferrous telah menyebabkan penggunaannya secara luas di berbagai cabang produksi modern. Tembaga, aluminium, seng, magnesium, titanium, dan logam lainnya serta paduannya merupakan bahan yang sangat diperlukan untuk pembuatan instrumen dan industri kelistrikan, pembuatan pesawat terbang dan elektronik radio, teknologi nuklir dan luar angkasa. Logam non-besi memiliki sejumlah sifat berharga: konduktivitas termal yang tinggi, kepadatan yang sangat rendah (aluminium dan magnesium), titik leleh yang sangat rendah (timah, timbal), ketahanan korosi yang tinggi (titanium, aluminium). Paduan aluminium dengan unsur paduan lainnya banyak digunakan di berbagai industri.

Paduan berbahan magnesium mempunyai ciri kepadatan rendah, kekuatan spesifik tinggi, dan mudah dipotong. Mereka telah menemukan penerapan luas di bidang teknik mesin dan khususnya di bidang manufaktur pesawat terbang.

Tembaga teknis, yang mengandung pengotor tidak lebih dari 0,1%, digunakan untuk berbagai jenis konduktor arus.

Paduan tembaga Berdasarkan komposisi kimianya, mereka diklasifikasikan menjadi kuningan dan perunggu. Pada gilirannya kuningan Menurut komposisi kimianya, mereka dibagi menjadi sederhana, hanya dicampur dengan seng, dan khusus, yang selain seng, mengandung timbal, timah, nikel, dan mangan sebagai unsur paduan.

Perunggu juga dibagi menjadi timah dan bebas timah. Perunggu bebas timah memiliki kekuatan tinggi, sifat anti korosi dan anti gesekan yang baik.

Magnesium banyak digunakan dalam metalurgi, yang dengannya deoksidasi dan desulfurisasi bahan tertentu dilakukan.

berbagai logam dan paduan, memodifikasi besi cor kelabu untuk mendapatkan grafit bulat, menghasilkan logam yang sulit direduksi (misalnya titanium), campuran bubuk magnesium dengan zat pengoksidasi digunakan untuk pembuatan penerangan dan roket pembakar dalam teknologi peroketan dan kembang api. Sifat-sifat magnesium ditingkatkan secara signifikan dengan paduan. Aluminium dan seng dengan fraksi massa hingga 7% meningkatkan sifat mekaniknya, mangan meningkatkan ketahanan korosi dan kemampuan las, zirkonium, dimasukkan ke dalam paduan bersama dengan seng, menghaluskan butiran (dalam struktur paduan), meningkatkan sifat mekanik dan ketahanan terhadap korosi.

Paduan magnesium digunakan untuk pembuatan coran berbentuk, serta produk setengah jadi - lembaran, pelat, batang, profil, pipa, kabel. Magnesium industri diperoleh dengan metode elektrolitik dari magnesit, dolomit, karnalit, air laut dan limbah dari berbagai industri sesuai dengan skema untuk memperoleh garam magnesium anhidrat murni, elektrolisis garam-garam ini dalam keadaan cair dan pemurnian magnesium. membentuk magnesium karbonat - magnesit dan dolomit, serta karnalit .

Dalam industri makanan, foil kemasan yang terbuat dari aluminium dan paduannya banyak digunakan - untuk membungkus produk kembang gula dan susu, dan peralatan masak aluminium juga digunakan dalam jumlah besar (kompor, nampan, bak mandi, dll.).

Tembaga merupakan salah satu logam yang dikenal sejak zaman dahulu kala. Perkenalan awal manusia dengan tembaga difasilitasi oleh fakta bahwa tembaga terdapat di alam dalam keadaan bebas dalam bentuk nugget, yang terkadang mencapai ukuran yang signifikan. Saat ini tembaga banyak digunakan dalam bidang teknik kelistrikan, dalam pembangunan saluran listrik, untuk pembuatan peralatan komunikasi telegraf dan telepon, peralatan radio dan televisi. Kabel, kabel, busbar, dan produk konduktif lainnya terbuat dari tembaga. Tembaga memiliki konduktivitas listrik dan termal yang tinggi, kekuatan, ketangguhan dan ketahanan terhadap korosi. Sifat fisiknya ditentukan oleh strukturnya. Ia memiliki kisi spasial berpusat muka kubik. Titik lelehnya +1083 °C, titik didihnya +2360 °C. Kekuatan tarik rata-rata bergantung pada jenis perlakuan dan berkisar antara 220 hingga 420 MPa (22–45 kgf/mm 2), perpanjangan relatif - 4-60%, kekerasan - 35-130 HB, kepadatan - 8,94 g/cm 3. Memiliki sifat yang luar biasa, tembaga sekaligus sebagai bahan struktural tidak memenuhi persyaratan teknik mesin, sehingga merupakan paduan, yaitu logam seperti seng, timah, aluminium, nikel dan lain-lain dimasukkan ke dalam paduan, yang karenanya sifat mekanik dan teknologinya adalah sifat yang ditingkatkan. Dalam bentuknya yang murni, tembaga digunakan secara terbatas; paduannya digunakan secara lebih luas. Menurut komposisi kimianya, paduan tembaga dibagi menjadi kuningan, perunggu dan tembaga-nikel, dan menurut tujuan teknologinya - menjadi tempa, digunakan untuk produksi produk setengah jadi (kawat, lembaran, strip, profil), dan pengecoran , digunakan untuk pengecoran bagian.

Kuningan– paduan tembaga dengan seng dan komponen lainnya. Kuningan yang mengandung, selain seng, unsur paduan lainnya disebut kompleks, atau khusus, dan diberi nama sesuai dengan komponen paduan yang dimasukkan, selain seng. Contoh: tompak L90 adalah kuningan yang mengandung 90% tembaga, sisanya seng; aluminium kuningan LA77–2 - 77% tembaga, 2% aluminium, sisanya seng, dll. Dibandingkan dengan tembaga, kuningan memiliki kekuatan, ketahanan korosi, dan elastisitas yang tinggi. Mereka diproses dengan pengecoran, pengepresan dan pemotongan. Produk setengah jadi dibuat darinya (lembaran, pita, strip, pipa kondensor dan penukar panas, kawat, stempel, katup penutup - keran, katup, medali dan lencana, produk seni, alat musik, bellow, bantalan).

Perunggu adalah paduan berbahan dasar tembaga yang menggunakan timah, aluminium, berilium, silikon, timbal, kromium, dan elemen lainnya sebagai aditif. Perunggu dibagi menjadi bebas timah (BrA9Mts2L, dll.), timah (BrO3ts12S5, dll.), aluminium (BrA5, BrA7, dll.), silikon (BrKN1–3, BrKMts3–1), mangan (BrMts5), perunggu berilium (BrB2, BrBNT1,7, dst). Perunggu digunakan untuk produksi katup penutup (keran, katup), berbagai bagian yang beroperasi di air, minyak, uap, lingkungan agak agresif, dan air laut.

Nama "aluminium" berasal dari kata Latin alumen - jadi 500 tahun SM. e. disebut aluminium tawas, yang digunakan untuk mengetsa saat mewarnai kain dan penyamakan kulit.

Dalam hal kelimpahan di alam, aluminium menempati urutan ketiga setelah oksigen dan silikon dan menempati urutan pertama di antara logam. Dari segi pemanfaatan teknologi menempati urutan kedua setelah besi. Aluminium tidak ditemukan dalam bentuk bebas, diperoleh dari mineral - bauksit, nepheline dan alunit, sedangkan alumina diproduksi terlebih dahulu, kemudian aluminium diperoleh dari alumina dengan cara elektrolisis. Sifat mekanik aluminium rendah: kekuatan tarik – 50–90 MPa (5–9 kgf/mm2), perpanjangan relatif – 25–45%, kekerasan – 13–28 HB.

Aluminium dapat dilas dengan baik, tetapi sulit untuk dikerjakan, memiliki penyusutan linier yang besar - 1,8% Dalam bentuk murni, aluminium jarang digunakan, paduannya dengan tembaga, magnesium, silikon, besi, dll banyak digunakan. Aluminium dan paduannya banyak digunakan. diperlukan untuk penerbangan dan teknik mesin, saluran listrik, kereta bawah tanah dan kereta api.

Paduan aluminium dibagi menjadi cor dan tempa. Paduan aluminium cor diproduksi dalam bentuk ingot - dimurnikan dan tidak dimurnikan.

Paduan dengan huruf “P” pada sebutan mereknya ditujukan untuk pembuatan peralatan makanan. Sifat mekanik paduan bergantung pada komposisi kimia dan metode produksinya. Komposisi kimia dari komponen utama yang termasuk dalam paduan dapat ditentukan berdasarkan kadarnya. Misalnya paduan AK12 mengandung 12% silikon, sisanya aluminium; AK7M2P – 7% silikon, 2% tembaga, sisanya aluminium. Paduan aluminium-silikon yang paling banyak digunakan di berbagai industri adalah silumin, yang diproduksi dalam empat grade: SIL-00,

STR-0, STR-1 dan STR-2. Selain aluminium (basa) dan silikon (10–13%), paduan ini meliputi: besi – 0,2–0,7%, mangan – 0,05–0,5%, kalsium – 0,7–0,2 %, titanium – 0,05-0,2%, tembaga – 0,03% dan seng – 0,08%. Berbagai suku cadang mobil, traktor, dan mobil penumpang dibuat dari silumin. Paduan aluminium tempa dalam ingot, yang dimaksudkan untuk perlakuan tekanan dan untuk penjahitan dalam produksi paduan aluminium lainnya, distandarisasi dengan standar tertentu. Paduan untuk pembentuk terdiri dari aluminium (basa), unsur paduan (tembaga - 5%, magnesium - 0,1-2,8%, mangan - 0,1-0,7%, silikon - 0,8-2,2%, seng - 2–6,5% dan sejumlah kecil sejumlah kecil pengotor lainnya). Nilai paduan ini adalah: VD1, AVD1, AVD1–1, AKM; produk setengah jadi terbuat dari paduan aluminium - lembaran, strip, strip, pelat, ingot, pelat.

Selain itu, metalurgi non-ferrous menghasilkan paduan anti-gesekan aluminium yang digunakan untuk pembuatan bantalan monometalik dan bimetalik dengan cara pengecoran. Tergantung pada komposisi kimianya, standar ini menetapkan tingkatan paduan berikut: AO3–7, AO9–2, AO6–1, AO9–1, AO20–1, AMST. Standar ini juga menetapkan kondisi pengoperasian untuk produk yang terbuat dari paduan ini: beban dari 19,5 hingga 39,2 MN/m2 (200–400 kgf/cm2), suhu dari 100 hingga 120 °C, kekerasan dari 200 hingga 320 HB.

titanium- logam berwarna putih keperakan. Ini adalah salah satu elemen paling umum di alam. Di antara unsur-unsur lain dalam hal kelimpahan di kerak bumi (0,61%), unsur ini menempati urutan kesepuluh. Titanium ringan (densitasnya 4,5 g/cm3), tahan api (titik leleh 1665 °C), sangat tahan lama dan ulet. Lapisan oksida yang persisten terbentuk di permukaannya, sehingga tahan korosi dengan baik di air tawar dan air laut, serta di beberapa asam. Pada suhu hingga 882 °C ia memiliki kisi-kisi rapat berbentuk heksagonal, pada suhu yang lebih tinggi ia memiliki kubus yang berpusat pada benda. Sifat mekanik lembaran titanium bergantung pada komposisi kimia dan metode perlakuan panas. Kekuatan tariknya adalah 300-1200 MPa (30-120 KGS/mm2), perpanjangan relatifnya 4-10%. Pengotor titanium yang berbahaya adalah nitrogen, karbon, oksigen, dan hidrogen. Mereka mengurangi keuletan dan kemampuan lasnya, meningkatkan kekerasan dan kekuatan, serta memperburuk ketahanan terhadap korosi.

Pada suhu di atas 500 °C, titanium dan paduannya mudah teroksidasi, menyerap hidrogen, yang menyebabkan penggetasan (penggetasan hidrogen). Ketika dipanaskan di atas 800 °C, titanium dengan penuh semangat menyerap oksigen, nitrogen, dan hidrogen; kemampuan ini digunakan dalam metalurgi untuk mendeoksidasi baja. Ini berfungsi sebagai elemen paduan untuk logam non-ferrous lainnya dan baja.

Karena sifatnya yang luar biasa, titanium dan paduannya banyak digunakan dalam pembuatan pesawat terbang, roket, dan kapal. Produk setengah jadi terbuat dari titanium dan paduannya: lembaran, pipa, batang dan kawat. Bahan industri utama untuk produksi titanium adalah ilmenit, rutil, perovskit dan sphene (titanite). Teknologi untuk memproduksi titanium rumit, padat karya, dan memakan waktu: pertama, spons titanium diproduksi, dan kemudian titanium yang dapat ditempa diproduksi darinya dengan melebur dalam tungku vakum.

spons titanium, diperoleh dengan metode magnesium-termal, berfungsi sebagai bahan awal untuk produksi paduan titanium dan keperluan lainnya. Tergantung pada komposisi kimia dan sifat mekanik, tingkat spons titanium berikut ditetapkan sebagai standar: TG-90, TG-100, TG-110, TG-120, TG-130. Dalam penunjukan merek, huruf “TG” berarti titanium spons, “Tv” berarti keras, dan angka berarti kekerasan Brinell. Spons titanium mengandung pengotor: besi - hingga 0,2%, silikon - hingga 0,04%, nikel - hingga 0,05%, karbon - hingga 0,05%, klorin - hingga 0,12%, nitrogen - hingga 0,04%, oksigen – hingga 0,1%. Titanium dan paduan titanium yang diproses dengan tekanan dimaksudkan untuk pembuatan berbagai produk setengah jadi (lembaran, pipa, batang, kawat). Tergantung pada komposisi kimianya, standar ini menyediakan nilai berikut: VT1-00, VT1-0, OT4-0, OT4-1, OT4, VT5, VT5-1, VT6, VT20, VT22, PT-7M, PT- 7V, PT –1 m Komponen utama: aluminium – 0,2–0,7%, mangan – 0,2–2%, molibdenum – 0,5–5,5%, vanadium – 0,8–5,5%, zirkonium – 0,8–3%, kromium – 0,5–2,3 %, timah – 2–3%, silikon – 0,15–0,40%, besi – 0,2–1,5%. Besi, silikon dan zirkonium, tergantung pada merek paduannya, dapat menjadi komponen utama atau pengotor.

Paduan tembaga seng – kuningan– dikenal oleh orang Yunani dan Mesir kuno. Namun peleburan seng dalam skala industri baru dimulai pada abad ke-17.

Seng– logam berwarna abu-abu muda kebiruan, rapuh pada suhu kamar dan pada suhu 200 °C, bila dipanaskan hingga 100–150 °C menjadi ulet.

Sesuai standar, seng diproduksi dan dipasok dalam bentuk pig dan balok dengan berat mencapai 25 kg. Standar ini juga menetapkan tingkat seng dan area penerapannya: TsV00 (kandungan seng - 99,997%) - untuk tujuan ilmiah, produksi reagen kimia, pembuatan produk untuk industri kelistrikan; CVO (seng – 99,995%) – untuk industri percetakan dan otomotif; TsV1, TsV (seng – 99,99%) – untuk produksi cetakan injeksi yang ditujukan untuk pembuatan komponen penting, untuk produksi seng oksida, bubuk seng dan reagen murni; TsOA (seng 99,98%), TsO (seng 99,975%) - untuk produksi lembaran seng, paduan seng yang diproses dengan tekanan, kapur, paduan, untuk pencelupan panas dan galvanisasi; Ts1S, Ts1, Ts2S, Ts2, Ts3S, Ts3 - untuk berbagai keperluan.

Paduan seng banyak digunakan dalam industri: kuningan, perunggu seng, paduan untuk melapisi berbagai produk baja, pembuatan elemen galvanik, percetakan, dll. Paduan seng dalam ingot untuk pengecoran distandarisasi oleh standar. Paduan ini digunakan dalam pembuatan mobil dan instrumen, serta industri lainnya. Standar ini menetapkan nilai paduan, komposisi kimianya, dan mendefinisikan produk yang dibuat darinya:

1) TsAM4–10 – terutama bagian-bagian penting;

2) TsAM4–1 – bagian penting;

3) TsAM4–1V – bagian yang tidak penting;

4) TsA4O – bagian penting dengan dimensi stabil;

5) TsA4 – bagian tidak kritis dengan dimensi stabil.

Paduan antifriksi seng, dimaksudkan untuk produksi produk monometalik dan bimetalik, serta produk setengah jadi, menggunakan metode pengecoran dan pemrosesan tekanan yang distandarisasi oleh standar. Sifat mekanik paduan bergantung pada komposisi kimianya: kekuatan tarik ? DI DALAM= 250–350 MPa (25–35 KGS/mm 2), perpanjangan relatif ? = 0,4-10%, kekerasan – 85-100 HB. Standar ini menetapkan tingkatan paduan ini, area penerapannya, dan kondisi pengoperasiannya: TsAM9–1,5L – pengecoran lapisan monologam, selongsong, dan penggeser; diperbolehkan: beban – 10 MPa (100 kgf/cm2), kecepatan geser – 8 m/s, suhu 80 °C; jika bagian bimetalik diproduksi melalui pengecoran dengan adanya rangka logam, maka beban, kecepatan geser, dan suhu dapat ditingkatkan masing-masing menjadi 20 MPa (200 KGS/cm2), 10 m/s, dan 100 °C: TsAM9–1,5 - memperoleh pita bimetal (paduan seng dengan baja dan duralumin) dengan metode penggulungan, pita tersebut dimaksudkan untuk pembuatan pelapis dengan cara dicap; diperbolehkan: beban – hingga 25 MPa (250 kgf/cm2), kecepatan geser – hingga 15 m/s, suhu 100 °C; AM10–5L – pengecoran bantalan dan bushing, diperbolehkan: beban – 10 MPa (100 KGS/cm2), kecepatan geser – 8 m/s, suhu 80 °C.

Ilmu material: catatan kuliah Alekseev Viktor Sergeevich

1. Logam dan paduan non-ferrous, sifat dan tujuannya

Sifat-sifat berharga dari logam non-ferrous telah menyebabkan penggunaannya secara luas di berbagai cabang produksi modern. Tembaga, aluminium, seng, magnesium, titanium, dan logam lainnya serta paduannya merupakan bahan yang sangat diperlukan untuk pembuatan instrumen dan industri kelistrikan, pembuatan pesawat terbang dan elektronik radio, teknologi nuklir dan luar angkasa. Logam non-besi memiliki sejumlah sifat berharga: konduktivitas termal yang tinggi, kepadatan yang sangat rendah (aluminium dan magnesium), titik leleh yang sangat rendah (timah, timbal), ketahanan korosi yang tinggi (titanium, aluminium). Paduan aluminium dengan unsur paduan lainnya banyak digunakan di berbagai industri.

Paduan berbahan magnesium mempunyai ciri kepadatan rendah, kekuatan spesifik tinggi, dan mudah dipotong. Mereka telah menemukan penerapan luas di bidang teknik mesin dan khususnya di bidang manufaktur pesawat terbang.

Tembaga teknis, yang mengandung pengotor tidak lebih dari 0,1%, digunakan untuk berbagai jenis konduktor arus.

Paduan tembaga Berdasarkan komposisi kimianya, mereka diklasifikasikan menjadi kuningan dan perunggu. Pada gilirannya kuningan Menurut komposisi kimianya, mereka dibagi menjadi sederhana, hanya dicampur dengan seng, dan khusus, yang selain seng, mengandung timbal, timah, nikel, dan mangan sebagai unsur paduan.

Perunggu juga dibagi menjadi timah dan bebas timah. Perunggu bebas timah memiliki kekuatan tinggi, sifat anti korosi dan anti gesekan yang baik.

Magnesium banyak digunakan dalam metalurgi, yang dengannya deoksidasi dan desulfurisasi bahan tertentu dilakukan.

berbagai logam dan paduan, memodifikasi besi cor kelabu untuk mendapatkan grafit bulat, menghasilkan logam yang sulit direduksi (misalnya titanium), campuran bubuk magnesium dengan zat pengoksidasi digunakan untuk pembuatan penerangan dan roket pembakar dalam teknologi peroketan dan kembang api. Sifat-sifat magnesium ditingkatkan secara signifikan dengan paduan. Aluminium dan seng dengan fraksi massa hingga 7% meningkatkan sifat mekaniknya, mangan meningkatkan ketahanan korosi dan kemampuan las, zirkonium, dimasukkan ke dalam paduan bersama dengan seng, menghaluskan butiran (dalam struktur paduan), meningkatkan sifat mekanik dan ketahanan terhadap korosi.

Paduan magnesium digunakan untuk pembuatan coran berbentuk, serta produk setengah jadi - lembaran, pelat, batang, profil, pipa, kabel. Magnesium industri diperoleh dengan metode elektrolitik dari magnesit, dolomit, karnalit, air laut dan limbah dari berbagai industri sesuai dengan skema untuk memperoleh garam magnesium anhidrat murni, elektrolisis garam-garam ini dalam keadaan cair dan pemurnian magnesium. membentuk magnesium karbonat - magnesit dan dolomit, serta karnalit .

Dalam industri makanan, foil kemasan yang terbuat dari aluminium dan paduannya banyak digunakan - untuk membungkus produk kembang gula dan susu, dan peralatan masak aluminium juga digunakan dalam jumlah besar (kompor, nampan, bak mandi, dll.).

§1. KENDARAAN TEMPAT LAPIS, SIFAT DAN TUJUANNYA. Tank, di satu sisi, dapat dianggap sebagai senapan mesin self-propelled atau instalasi artileri terlacak, yang semua sisinya ditutupi dengan lapis baja, di sisi lain, sebagai kendaraan lapis baja yang dilengkapi dengan lintasan ulat. Jadi