Қара металдар (разг. чермет) – темір және оның негізіндегі қорытпалар (Болат, ферроқорытпа, шойын). Қара металдарға көбінесе марганец, кейде хром жатады. Бұл металдар негізінен шойын мен болат өндіру кезінде пайдаланылады. Қара металдар экономикада пайдаланылатын металдардың барлық көлемінің 90% – дан астамын құрайды, оның ішінде негізгі бөлігін әртүрлі болаттар құрайды. Темір қорытпаларына әртүрлі қасиеттер беретін негізгі элемент-көміртегі.

Шойындар-құрамында көміртек 2,14 % – дан астам (кейбір шойындарда 6% – ға дейін) болған кезде көміртекті темір қорытпалары. Шойын ақ, сұр және шөмішті болып бөлінеді.
Болат-көміртегі мөлшері 2,14% – дан кем болған кезде көміртекті темір қорытпалары.
төмен көміртекті (0,25-тен кем) %),
көміртекті (0,25-0,6 %),
жоғары көміртекті (0,6% астам).
Көміртектен басқа, шойын мен болат

легирлеуші (талап етілетін қасиеттері бар шойын мен болатты алу үшін — коррозияға төзімді, серпімділік, соғу, термотөзімділік): кремний, алюминий, марганец, молибден, мыс, никель, хром, ванадий, вольфрам және басқалар;
зиянды қоспалар: күкірт, фосфор, мышьяк, оттегі, азот.
Металға қажетті формалар мен қасиеттер беруге қысыммен өңдеу және кейіннен термиялық өңдеу арқылы қол жеткізіледі.Құрылыста қолданылатын металдар екі топқа бөлінеді: қара және түсті.

* Қара металдар-көміртекті темір қорытпасы • Көміртектен басқа қара металдарда аз мөлшерде кремний, марганец, фосфор, күкірт және басқа химиялық элементтер болуы мүмкін. Қара металдарға ерекше қасиеттер беру үшін оларға кейбір легірлеуші заттар — мыс, никель, хром және т. б. қосады.

Шойын-темір және көміртегінің 2 қорытпасы…4,3%. Арнайы шойын — ферроқорытпаларда-көміртек мөлшері 5% және одан да көп болуы мүмкін. Шойында бар кремний, марганец, фосфор және күкірт оның өз-Jj-ға айтарлықтай әсер етеді: күкірт және фосфор шойынның сынғыштығын арттырады, ал арнайы хром, никель, магний, алюминий және кремний қоспаларын береді! шойын жоғары ыстыққа төзімді, тозуға төзімді, жоғары коррозияға төзімді. Аталған заттар қосылған шойындар легирленген деп аталады. Формасына байланысты, оТорой көміртек шойында болады, шойын сұр (құйма) және ақ (алдыңғы) болып бөлінеді. Сұр шойындарда көміртегі графит түрінде еркін күйде, ал ақ күйінде — цемент түрінде байланысты күйде болады. Шойынның металл құрылымын кесетін графит пластиналары оның беріктігін төмендетеді. Өзгертілген сұр шойынның шар тәрізді және ұсақталған графиттің арқасында жоғары механикалық қасиеттері бар.

Болат 2% дейін көміртек бар. Шойын-сынғыш металдан айырмашылығы-Болат пластикалық, серпімді және жоғары технологиялық қасиеттерге ие (өңдеу қабілеті). Тағайындалуына байланысты құрамында 0,02 бар конструкциялық болаттар бөлінеді…0,85% көміртек және аспаптық-0,65…1,4%. Құрылыс конструкциялары мен темір бетонның арматуралары үшін, сондай-ақ машина жасауда қолданылатын конструкциялық болаттар жақсы иілгіштікке, әлсіз сынғыштыққа ие. Құрал-саймандық болаттарда көміртектің жоғарылауы оларға жоғары қаттылық пен нәзік береді.

 

Болаттың механикалық және физикалық қасиеттері (ыстыққа төзімділігі, тозуға төзімділігі, коррозияға төзімділігі) оларға никель, хром, вольфрам, молибден, кобальт, мыс, алюминий және т.б. қоспалайтын заттар деп аталатын, ал болат қоспаланады. Легірлеуші қоспалардың көлеміне байланысты құрамында 2% — ға дейін легірлеуші заттар бар, орташа легірленген болаттар-2 болып бөлінеді…10% және жоғары қоспаланған — 10% астам. Құрылысшылар аз қоспалы болатты кеңінен қолданады. Тот баспайтын болат жоғары қоспаланған.

* Түсті металдар мен қорытпалар тығыздығы бойынша жеңіл және ауыр болып бөлінеді. Жеңілге алюминий, магний негізіндегі қорытпалар, ал ауырға мыс, никель негізіндегі қорытпалар жатады. қалайы, қорғасын. Соңғы жылдары металлургия технологиясына жаңа жетілдіру енгізілді: тірі болатты вакуумдық өңдеудің тиімді әдісі игерілді; беріктігі жоғары болаттар мен шойындардың жаңа түрлері алынды; нефелиндерден алюминий алудың тиімді технологиясы әзірленді; таспалар мен жолақтардан майысқан жеңілдетілген илектің жаңа түрлері, вакуумда металдарды дәнекерлеудің диффузиялық әдісі, вакууммен өңдеу арқылы легірлеу игерілген, ұнтақ металлургиясы кеңінен дамып келеді.

Он екінші бесжылдықта суықтай илектелген табақ, беріктендіргіш термиялық өңдеумен илектеу және төмен қоспаланған болаттан, табақтан және қаңылтырдан, илектің фасонды және жоғары төзімді бейіндерінен, үнемді және арнайы болат құбырлар мен төмен қоспаланған болаттан жасалған арматуралар және т. б. өндіру жедел дамитын болады.

* Металдар құрылысы және олардың қасиеттері • Металдар мен металл қорытпалары-кристаллдардың сансыз жиынынан тұратын Кристалл денелері. Олардың көпшілігі текше көлемді центрир0 ванна (хром, ванадий, молибден, вольфрам және кейбір дру. гие) және кубтық түйіршіктелген торлар (алюминий мыс, никель, қорғасын, алтын және күміс). Темір атомдардың әртүрлі орналасуы бар бірнеше кристалл түрінде болуы мүмкін. Бұл құбылыс аллотропия деп аталады. Темірдің аллотропиялық түрленуі температураның өзгеруі кезінде байқалады. Балқытылған массадан жасалған Темір көлемді орталықтанған кубтың ( 9.1,/) торы түрінде кристалданады 6-Темірдің модификациясы; 1390°С температураға дейін салқындағанда ол түйіршіктелген кубтың ( 9.1,2) торына қайта кристалданады —у-Темірдің модификациясы, ал 898°С кезінде қайтадан көлемді орталықтанған кубтың 0 – және А-модификациясы торын құрады. Темір аллотропиясы шойын мен болатты ыстық механикалық және термиялық өңдеу процестерінде үлкен маңызға ие. Бұл ретте басты рөл темірді А және ^-модификациялау ойнайды. Шыңдау, күйдіру және басқа да тәсілдермен болаттардағы осы модификациялардың мазмұнын реттей отырып, оларға берілген механикалық қасиеттер береді.

Металл балқымасының қатаюы кезінде алдымен дұрыс пішінді ұсақ кристалдар түзіледі, содан кейін салқындауына қарай, олар мөлшерлерде ұлғаяды және кристалдар деп аталатын, кристалдардың дұрыс емес сыртқы пішіні деформацияланған түрінде өзара өседі. Олар микроскоппен жақсы көрінеді.

Металдар мен қорытпалардың физикалық қасиеттері түспен, тығыздықпен, балқу температурасымен, жылу өткізгіштігімен, температуралық кеңейту коэффициентімен сипатталады.Көптеген металдардың тығыздығы 7000 кг/м3 асады, ал жеңіл металдардың тығыздығы (алюминий, бериллий, магний) 3000 кг/м3 кем. Металл тығыздығы аз болған сайын, одан Құрылыс конструкциялары оңайырақ және тиімді болады. Сондықтан алюминий негізіндегі қорытпалардан жасалған конструкциялар құрылыста кеңінен қолданылады.

Металдарды балқыту температурасын металдарды ыстық өңдеу режимін таңдау және бұйымдарды құюмен алу үшін білу маңызды. Металды балқыту температурасы оған басқа заттарды қосқан кезде өзгереді. Қорытпалардың көпшілігі, мысалы, темір негізіндегі, балқу температурасы олардың құрамына кіретін металдарға қарағанда төмен болады. Алайда, никель мен алюминий сияқты түсті еталлдардың кейбір қорытпалары таза никель мен алюминийге қарағанда жоғары балқу температурасына ие. Металдың балқу температурасының ондағы дру-гиялық заттардың құрамынан өзгеруі жай-күй диаграммасымен сипатталады.

Қыздыру кезінде металдардың кеңеюі сызықтық және көлемді кеңейту коэффициентімен сипатталады. Металдың бұл қасиетін металл құрылыс конструкцияларын жобалау кезінде ескеру қажет, өйткені соңғысы өзгеретін температураның әсерінен құрылыстың бұзылуын туындатуы мүмкін. Дәнекерлеу кезінде металдың осы қасиетін ескеру маңызды, өйткені дәнекерленетін бөлшектердің жергілікті қызуы нәтижесінде жарықтар пайда болуы мүмкін. Қыздыру кезінде металдың ұзарту қабілеті арматураны электротермиялық керу тәсілімен алдын ала кернелген темір-бетон бұйымдарын өндіру кезінде тиімді қолданылады.

Металдардың механикалық қасиеттері олардың мықтылығымен, қаттылығымен, соққы тұтқырлығымен, шаршағандығымен және жүгірткіштермен сипатталады.

Беріктігі-металл немесе қорытпаның сыртқы күштердің әсеріне қарсы тұру қабілеті. Осы күштердің сипатына байланысты созылу, сығылу, иілу, айналдыру кезінде беріктікті ажыратады. Олар беріктіктің тиісті шегімен сипатталады, яғни сыналатын металл үлгісі бұзылатын шартты кернеумен сипатталады. Барлық металдар мен қорытпалар үшін қолданылатын созуға әмбебап сынау. Мысалы, сұр шойын үшін ерекше сынақ

қысу және иілу.

Созылу кезінде металдарды сынау кезінде ағымдылық шегі — үлгінің созылуы созылу жүктемесінің ұлғаюынсыз болатын кернеу анықталады. Бұл көрсеткіш Металл конструкцияларды есептеу кезінде негізгі болып табылады.

Шаршау немесе төзімділікке Болат пен түрлі-түсті ауыр және жеңіл қорытпалардан жасалған үлгілер сыналады, олардың бөлшектері қайталама-ауыспалы созғыш, июші, қысқыш, айналдыру және басқа да жүктеме жағдайында жұмыс істейді.

Тұрақты жүктемемен деформациялау қабілеті, кернеумен үздіксіз жұмыс істейтін металдарды сынайды. Сырғу нәтижесінде құрылыс конструкцияларының майысуы ұлғайып, орнықтылықтың жоғалуы мүмкін. Әсіресе алдын ала кернеулі темір-бетон конструкцияларындағы арматуралық Болаттың сырғуы қауіпті. Оның нәтижесі ретінде арматураның алдын ала кернеуінің жоғалуы, бетонда жарықтың пайда болуы және конструкцияның бұзылуы болуы мүмкін.

Металдың қаттылығы оған қатты болат шарикті (Бринелл әдісі), Алмаз корпусын немесе Алмаз пирамидасын қысу кезінде қарсы тұруды анықтайды.

Картинки по запросу Черные сплавы углерода

Барлық металдар мен қорытпалар екі топқа бөлінеді: қара металдар және түсті.

Қара металдар-аз көміртекті темір қорытпасы. Көміртекпен қатар қара металдарда кремний, марганец, фосфор, күкірт және кендерден металдарға түсетін немесе балқыту процесінде оларға қосылатын басқа да химиялық элементтер болуы мүмкін. Сапаны жақсарту немесе ерекше қасиеттер беру үшін қара металдардың құрамына легирлеуші қоспалар — мыс, никель, хром, кремний енгізіледі.

Көміртегінің құрамына байланысты қара металдар шойын мен болат болып бөлінеді.

Түсті металдар алюминий, магний, мыс, никель, мырыш, қалайы, қорғасын негізіндегі қорытпалар болып табылады.

Металдар бір-біріне тығыз орналасқан дәндерден тұрады. Бұл дәндерді металл өзектің жаңа сынығымен көзге байқай аласыз. Металдың құрылымы микроскоппен қатты ұлғайған кезде анық көрінеді.

Химиялық құрамына байланысты темір көміртекті қорытпалардың құрылымдық құрамдастары мынадай атауларды алып жүреді:

аустенит-гамма-темірдегі көміртектің қатты ерітіндісі( гамма— темір-таза темір кристалдарының бір түрі); аустениттегі көміртектің шекті концентрациясы 1,7%; аустенит магнитті емес аустенит, үлкен тұтқырлығымен, үйкелуге және химиялық тұрақтылығымен сипатталады;

феррит-техникалық жағынан таза темір, ол аз қаттылығымен, аз беріктігімен және жоғары иілгіштігімен сипатталады; магнит ферриті; феррит қасиеттері едәуір дәрежеде оның дәнінің мөлшеріне байланысты; Болат құрылымында феррит перлиттің қараңғы учаскелерімен өтетін жекелеген ашық дәндер түрінде немесе перлит дәндерінің айналасында ашық жиектер түрінде орналасады.;

цементит-Темірдің көміртегімен химиялық қосылысы; жоғары қаттылығы бар, бірақ сонымен бірге сынғыш; болаттағы цементиттің пішіні оның механикалық қасиеттеріне, әсіресе соққы тұтқырлығына әсер етеді;

перлит-цементит пен феррит қоспасы; перлиттегі көміртектің мөлшері металдағы перлит дәнінің аздығына қарағанда 0,83 %’, соғұрлым оның механикалық қасиеттері жоғары.

Металдың химиялық құрамы мен құрылымы оның физикалық және механикалық қасиеттерін: беріктігін, қаттылығын, тығыздығын алдын ала анықтайды. Механикалық қасиеттер едәуір дәрежеде пайдалану жағдайларында бөлшектің қаншалықты жақсы жұмыс істейтінін анықтауға мүмкіндік береді.