История древних цивилизаций История металлов и их сплавов. Древние сплавы металлов


Сплавы металлов. Основные сплавы металлов. Свойства металлов и сплавов :: SYL.ru

Металлургия в нашей жизни занимает исключительно важную роль. Нет, далеко не каждый из нас принадлежит к славному сословию сталеваров, но мы ежедневно сталкиваемся с изделиями из металлов. Как правило, сделаны они из самых разнообразных сплавов. Кстати, а что это такое?

Основные определения

сплавы металловВообще сплавы металлов – это материалы, полученные методом выплавки, при производстве которых были использованы два или более металлических элемента (в химическом смысле), а также (опционально) специальные присадки. Одним из первых материалов такого рода была бронза. В ее состав входит 85% меди и 15% олова (80:20 в случае колокольной бронзы). В настоящее время существует несколько разновидностей этого соединения, в составе которых вообще нет олова. Но встречаются они не так уж и часто.

Нужно четко понимать, что сплавы металлов в большинстве случаев образуются вообще без участи человека. Дело в том, что получить абсолютно чистый с химической точки зрения материал можно только в лаборатории. В любом металле, который используется в бытовых условиях, наверняка есть следы другого элемента. Классический пример – золотые украшения. В каждом из них есть определенная доля меди. Впрочем, в классическом смысле под этим определением все равно понимают соединение двух и более металлов, которое было целенаправленно получено человеком.

Вся история человека является отличным примером того, как сплавы металлов оказались способны оказать огромное влияние на развитие всей нашей цивилизации. Не случайно есть даже длительный исторический период, который называется «Бронзовый век».

Общие характеристики сплавов металлов

А сейчас мы рассмотрим общие свойства металлов и сплавов, которыми те характеризуются. Их же очень часто можно встретить в специализированной литературе.

Характеристика

Расшифровка

Прочность

Способность сплава противостоять механическим нагрузкам и противиться разрушению.

Твердость

Свойство, которое определяет сопротивляемость материала попыткам внедрить в его толщу деталь из другого сплава или металла.

Упругость

Способность к восстановлению начальной формы после приложения значительного механического усилия, нагрузки.

Пластичность

Напротив, это свойство, характеризующее возможность изменения формы и размером под действием приложенного усилия, механической нагрузки. Кроме того, это оно же характеризует способность детали сохранять вновь приобретенную форму на протяжении длительного времени.

Вязкость

— способность металла оказывать сопротивление быстро возрастающим (ударным) нагрузкам

Вот какими качествами характеризуются сплавы металлов. Таблица поможет вам в них разобраться.

Сведения о производстве

цветные металлы и сплавыВ принципе, в настоящее время под «сплавом» вполне может пониматься материал, в основе которого лежит только один химический элемент, но «разбавленный» целым пакетом присадок. Наиболее распространенный способ их получения, расплавление до жидкого состояния, мало изменился с глубокой древности.

К примеру, анализ металлов и сплавов показывает, что древние индийцы овладели удивительным для своего времени уровнем обработки металла. Они даже начали создавать сплавы с использованием тугоплавкого цинка, что и в наше время является довольно-таки трудоемкой и сложной процедурой.

На сегодняшний день для этих целей довольно широко используется также порошковая металлургия. Особенно часто этим методом обрабатывают черные металлы и сплавы на их основе, так как в этом случае зачастую требуется максимальная дешевизна как самого процесса, так и выпускаемой продукции.

Распространение сплавов в современной промышленности

Следует заметить, что все металлы, которые интенсивно используются современной промышленностью, являются именно сплавами. Так, более 90% всего получаемого в мире железа идет на изготовление чугунов и различных сталей. Объясняется такой подход к делу тем, что сплавы металлов в большинстве случаев демонстрируют лучшие свойства, нежели чем их «прародители».

Так, предел текучести чистого алюминия составляет всего лишь 35 Мпа. А вот если в него добавить 1,6% меди, магния и цинка в соотношении 2,5% и 5,6% соответственно, то этот показатель может легко превысить даже 500 МПа. Кроме прочего, можно значительно улучшить свойства электропроводности, теплопроводности или другие. Никакой мистики в этом нет: в сплавах строение кристаллической решетки изменяется, что и позволяет приобретать им прочие свойства.

Проще говоря, количество такого рода материалов в наши дни велико, но оно постоянно продолжает расти.

Основные классификационные сведения

В общем-то, никаких особенных сложностей здесь нет: соединения, в которых использованы цветные металлы и сплавы на основе железа. Ниже мы разберем обе этих категории на примере основных видов, а также обсудим сферы их применения в современной промышленности и на производстве.

Стали

свойства металлов и сплавов Все соединения железа, содержащие до 2% углерода, называются сталями. Если в составе имеется хром, ванадий или молибден, то их называют легированными. С этими материалами мы сталкиваемся постоянно, ежедневно и ежечасно. Количество сталей на сегодняшний день таково, что одно их перечисление могло бы занять не слишком тонкую книгу.

Мы уже говорили, что механические свойства металлов и сплавов сильно отличаются, но в случае этих материалов нередко противоположными качествами обладают даже различные виды сталей, отчего сферы их применения сильно расходятся.

Если в материале менее 0,25% углерода, то он используется в каких-то технических конструкциях. Если же в стали более 0,55% углерода, то она идеально подходит для производства различных высококачественных режущих инструментов, в том числе резцов для токарных станков, сверл и хирургических принадлежностей. Но если речь идет о приспособлениях, которые применяются для быстрой резки, то на их производство идет исключительно легированная сталь.

Чугун

Если в сплаве железа содержится более 3-4% углерода, то он называется чугуном. Кроме того, его важным элементом является кремний. Из чугуна изготавливается масса деталей и готовых изделий. К примеру, блоки двигателей для автомобилей. В случае качественно сделанной отливки без полостей и каверн, изделие обладает впечатляющей механической прочностью. В этой связи стоит вспомнить хотя бы пушки 14-15 века, которые нередко выдерживали трех-четырехкратное увеличение порохового заряда.

Конечно же, применение металлов и сплавов никогда не ограничивалось исключительно военной отраслью, но зачастую получалось так, что именно эта отрасль промышленности постоянно находила новые методы обработки металла, двигая вперед всю цивилизацию.

Медные сплавы

Чаще всего под этим термином понимаются разные сорта латуни. Это такие сплавы меди, в которых содержится от 5 до 45% цинка. Если его содержание колеблется в пределах 5-20%, то это красная латунь (томпак). Если же в материале содержится уже 20–36% Zn, то это – желтая латунь.

Эти материалы идеальны в случае необходимости производства и формовки мелких деталей. Малоизвестно, но сплав меди с кремнием носит название кремнистой бронзы и обладает большой механической прочностью. Практически тем же характеризуется фосфористая разновидность (к меди прибавляется 5% олова и некоторое количество фосфора). Как и в прошлом случае, отличается высокой прочностью и пружинистыми качествами, а потому идеальна для изготовления мембран и разного рода пружин.

Сплавы свинца

сплавы алюминияВообще цветные металлы и сплавы – неразделимо связанные понятия, так как с древнейших времен люди умели выплавлять многосоставные материалы, которые с успехом использовали в военном и мирном деле. Особенно это относится к свинцу, из сплавов которого еще римляне делали водопроводы и канализации. Конечно, они не знали о токсических свойствах этого металла, но им импонировала простота его обработки.

Наиболее известен в настоящее время обычный припой, который изготавливается из одной части свинца и двух частей олова. Как видно из названия, он используется для пайки деталей. Применяется в радиотехнике и прочих технических отраслях. Из сурьмы и свинца делают сплавы, которые используются для изготовления оболочек разного рода кабелей.

Давно известно, что соединения этого металла с кадмием, висмутом или оловом могут плавиться приблизительно при температуре 70 градусов по шкале Цельсия. Именно поэтому сегодня из них делают различные предохранители в системах автоматического пожаротушения.

Как ни странно, но свинец издавна был известен поварам и рестораторам, так как из него нередко делали столовую посуду и приборы. Сплав, который использовался для этого, называется пьютер. В его состав входит приблизительно 85–90% олова. Оставшиеся 10-15% как раз-таки занимает свинец (стандартный сплав двух металлов).

Техники также наверняка знакомы с баббитами. Это также соединения на основе свинца, в состав которых также входит олово, а также мышьяк и сурьму. Эти сплавы весьма ядовиты, но из-за некоторых особых качеств их активно используют в подшипниковой отрасли промышленности.

О легких сплавах

Как мы уже говорили, свойства металлов и сплавов отличаются тем, что у вторых во многих случаях характеристики выше. Особенно это заметно в отношении современной промышленности. В последние годы ей требуется огромное количество легких сплавов, которые обладают повышенной механической прочностью, а также устойчивостью к воздействиям неблагоприятных факторов внешней среды и высокой температуре.

Чаще всего для их производства используется алюминий, бериллий, а также магний. Особенно востребованы соединения на основе алюминия и магния, так как сфера их возможного применения чрезвычайно широка.

Сплавы на основе алюминия

анализ металлов и сплавовКак мы уже говорили, без них современную промышленность представить себе решительно невозможно. Судите сами: сплавы алюминия активно применяются в авиационной, космической, военной, научно-инженерной и прочих отраслях. Без алюминия невозможно представить себе производителей современной бытовой и мобильной техники, так как корпуса из этого металла все чаще используются современными флагманами этих отраслей.

Какими они бывают?

Делятся сплавы алюминия сразу на три большие группы:

  • Литейные (Al – Si). Особенно широко они распространены в автомобилестроении и военной промышленности.
  • Сплавы, предназначенные для литья под давлением (Al – Mg).
  • Соединения повышенной прочности, самозакаливающиеся (Al – Cu).

Достоинства и недостатки этого материала

Многие сплавы из этого материала экономичны, сравнительно недороги и весьма долговечны, так как не поддаются коррозии. Отличаются высокой прочностью в условиях экстремально низких температур (аэрокосмические отрасли) и весьма простым процессом обработки. Для их формовки не требуется особенно сложного и дорогостоящего оборудования, так как они сравнительно пластичные и вязкие (смотрите таблицу с характеристиками).

Увы, но есть у них и свои недостатки. Так, при температурах выше 175 °С механические свойства алюминия и сплавов на его основе начинают стремительно ухудшаться. Зато благодаря наличию амальгамы на их поверхности (защитной пленки из гидроксида алюминия) они обладают выдающейся устойчивостью к действию агрессивных химических сред, в том числе кислот и щелочей.

Они имеют отличную электропроводность и теплопроводность, немагнитны. Считается, что они абсолютно безвредны для здоровья человека, а потому их можно использовать для производства пищевой посуды и столовых принадлежностей. Впрочем, последние исследователи медиков все же говорят о том, что соединения алюминия в некоторых случаях могут провоцировать развитие болезни Альцгеймера.

Военные полюбили эти материалы за то, что они не дают искр даже при резких механических воздействиях и ударах. Кроме того, они отлично поглощают ударные нагрузки. Проще говоря, некоторые эти сплавы металлов (состав которых чаще всего засекречен) активно используются для производства легкой брони для оснащения ей разнообразных БТР, БМП, БРДМ и прочей техники.

Благодаря всем этим свойствам сплавы на основе повсеместно используют для производства поршней для двигателей внутреннего сгорания, а также в производстве строительных конструкций (устойчивость к коррозии). Широко используется алюминий и материалы на его основе в производстве отражателей для светотехнических представлений, электропроводки, а также для изготовления корпусов разнообразной техники (не намагничивается).

сплавы металлов таблицаВажно заметить, что даже в теоретически чистом алюминии порой содержится значительная примесь железа. Оно может способствовать более высокой механической прочности материала, но его присутствие делает сплав на основе алюминия сильно подверженным коррозионным процессам. Кроме того, сплав в значительной степени утрачивает свою пластичность, что также не слишком хорошо в большинстве случаев.

Ослабить негативное действие примесей железа помогает кобальт, хром или марганец. Если же в состав сплава входит литий, то получается весьма прочный и упругий материал. Неудивительно, что такое соединение пользуется большой популярностью в авиакосмической промышленности. Увы, но сплавы лития с алюминием имеют неприятное свойство, которое опять-таки выражается в плохой пластичности.

Подведем некоторые итоги. Получается, что основные сплавы металлов в космонавтике, авиации и прочих высокотехнологичных отраслях, имеют в своем составе алюминий. В общем-то, именно так и обстоят дела на сегодняшний день, но нередко в современной промышленности используется магний и его сплавы.

Сплавы магния

Они имеют крайне невысокую массу, а также характеризуются весьма впечатляющей прочностью. Кроме того, именно эти материалы великолепно подходят для литейной промышленности, а заготовки прекрасно поддаются токарной и фрезеровочной обработке. А потому их активно используют в производстве ракет и авиационных турбин, корпусов приборов, дисков автомобильных колес, а также некоторых сортов броневой стали.

Некоторые разновидности этих сплавов отличаются великолепными показателями вязкостного демпфирования, а потому они идут на производство деталей и конструкций, которым приходится работать в условиях экстремально высокого уровня вибраций.

Они довольно мягкие, сравнительно неплохо сопротивляются износу, но отличаются не слишком впечатляющей пластичностью. Зато они отличаются прекрасной приспособленностью к формовке в условиях высоких температур, отлично приспособлены для соединения с использованием всех существующих разновидностей сварок, а также могут быть соединены посредством болтовых соединений, клепки и даже склеивания.

Увы, но все эти сплавы не отличаются особенной стойкостью к воздействию кислот и щелочей. Крайне негативно на них воздействует долгое пребывание в морской воде. Впрочем, магниевые сплавы на удивление стабильны в условиях воздушной среды, так что многими их недостатками можно пренебречь. Если же требуется надежно защитить такие детали от действия коррозии, то применяют нанесение хромового покрытия, анодирование или подобные же методы.

Их можно плакировать при помощи никеля, меди или хрома, предварительно погружая в расплав химически чистого цинка. При такой обработке резко возрастают показатели их прочности и устойчивости к истиранию. Нужно напомнить, что магний является довольно-таки активным с химической точки зрения металлом, а потому при работе с ним необходимо соблюдать хотя бы базовые меры безопасности.

механические свойства металлов и сплавовТаким образом, производство металлов и сплавов является ключевой особенностью современной промышленностью. С каждым годом люди изобретают все больше способов получения новых материалов, так что вскоре мы наверняка получим совершенно невероятные соединения, которые будут сочетать в себе полезные свойства сразу нескольких групп материалов и химических элементов.

www.syl.ru

Металлы и сплавы: свойства, применение

Здравствуйте, друзья! Сегодня я предлагаю рассмотреть некоторые металлы и их сплавы. Постараемся в этой статье охватить все возможности и характеристики металлов и выделим основные их достоинства и качества.

Металлы и их сплавы

легкие сплавы металлалегкие сплавы металла

Примечание: основным материалом при изготовлении различных изделий является металл. В зависимости от химических и физических качеств, которыми он наделен, металл используется практически во всех видах изделий и работ.

Железо

Железо не считается древним открытием человека. Его начали производить только в 13 веке до нашей эры. Постепенно оно заслуживало все больше значения не только в производстве, но и в деле постройки дома, и др. различных строений. Без железа и изделий из него, сейчас трудно представить любую хозяйственную и строительную деятельность, хотя справедливости ради надо заметить, что прогресс не стоит на месте, и все чаще железо заменяется различными видами пластика. Но как бы там не было, есть случаи когда его не заменит ничто. Хотя как знать, прогресс такая штука…

Итак, обычно в работах по металлу применяется не чистое железо, а сплавы – чугун или сталь.

Сплав железа с углеродом

Сплав железа с содержанием углерода, превышающего 2% — есть чугун.

Примечание: Известно несколько видов чугуна: антифрикционный (АЧС), жаростойкий (ЖЧЮ, ЖЧС, ЖЧХ), высокопрочный (ВЧ), ковкий (КЧ), белый (БЧ) и серый (СЧ).

сорта стали по искресорта стали по искреОпределение марки стали по искре

Чугун почти не поддается обработке (и уж тем более сверлению), отличается высокой хрупкостью. Применение чугуна весьма ограничено (чаще его используют при литье, всем например известны старые, «добрые» чугунные отопительные батареи).

Сплав железа с содержанием менее 2% углерода – это сталь. Она различается по количеству содержания в себе углерода.

Малоуглеродистый сорт стали (углерод не превышает 0,3%) больше годится для чеканки или ковки вручную, поэтому её ещё называют поделочной. Этот сорт стали превосходно поддается сварке и соответствует высокой стадии ковкости. Плохо поддается закаливанию лишь особо низкоуглеродистая сталь (меньше 0,1% углерода).

Средне-углеродистый сорт стали (сочетает до 0,85% углерода) применяется для производства большинства метало-изделий. Т.н. конструкционная сталь. Отлично поддается закаливанию и ковке, но очень плохо поддаются сварке.

Высоко-углеродистая сталь (сочетание углерода достигает до 1,35%) является самой твердой, и применяется для производства частей механизмов и инструментов, подверженных высокому износу. Эта сталь практически не куется и плохо поддается сварке.

Сталь для разных поделок выпускается в виде заготовок, на производствах. Но выгоднее использовать ее детали, которые пришли в негодность. Чтобы узнать к какому сорту стали относится деталь, есть много различных методов определения.

К примеру, если надпилить напильником стальную деталь, раскалить её до красна и резко остудить в воде. И если при повторном надпиливании, чувствуется легкость – это малоуглеродистая сталь. При затруднении – проценту углерода больше. Можно определить сорт стали и по искрам от наждачного круга. Но это сможет определить уже достаточный специалист.

Существуют специальные таблицы по которым довольно точно можно узнать марку, и даже содержание добавок в стали.

Профили металлов, металлосырье

Элементарными профилями металлов считаются прокат, трубы, листы, проволока и стержни разных сечений.

Листовой металл делится на тонко-листовой и толсто-листовой.

Края листового металла лучше всего обработать стругом, полученным из использованного ножовочного полотна. Абразивным трехгранным бруском вытачиваем в полотне угловой вырез – струг готов.

Стальные трубы производятся бесшовными (цельнотянутые) или сварные (внахлестку). Первые известны как газовые или паровые трубы.

Удобнее всего резать жестяную трубу – консервным ножом. Заход делаем обычной ножовкой.

Трубы из чугуна обычно используются в водо-канализационных системах.

Проволока имеет три (основные) и более видов сечений — квадратное, круглое или прямоугольное. Ее поверхность может быть омедненная, луженая, оцинкованная или неизолированная. Также может быть упругой либо мягкой.

Стержни производятся круглого, шестигранного, квадратного или плоского сечения.

Искусство самостоятельного приготовления легких сплавов могут стать очень полезным. Самое главное не допустить перегрева металла.

Металлы и сплавы

легкие сплавылегкие сплавыСамые распространенные виды металлов и сплавов являются: —медь, бронза, латунь, алюминий, цинк, свинец, олово, хром, никель, нейзильбер и мельхиор.

 Легкие сплавы

Для поделок как правило используется чистая медь (то есть красная), или различные легкие сплавы.

Красная медь особо подходит для чеканки, она очень ковкая, легко обрабатывается различными хим. веществами, для получения разных оттенков цвета. Кроме того она прекрасно шлифуется и полируется, характеризуется высоким сопротивлением к коррозии.

Минусом же красной меди является её плохая свариваемость (необходимы особые электроды для сварки) и быстрое окисление на открытых воздушных массах, отчего её первоначальный блеск теряется.

Примечание: При контакте меди с воздухом, она окисляясь принимает темно-красный оттенок. А под воздействием влаги покрывается характерным зеленым цветом – патиной.

изделия из меди - пруты и болванкиизделия из меди - пруты и болванкиМедные заготовки (пруты)

Бронзу получают при сплавлении олова с медью. Заготовки из нее более твердые и прочные, чем из самой меди. Бронза отлично годится для литья и ковки. Готового сплава бронзы, вы вряд ли найдете в продаже. Поэтому мастера чаще производят ее сами.

сплавы легких металлов - бронза и латунь в рулонных листахсплавы легких металлов - бронза и латунь в рулонных листахЛисты бронзы и латуни в рулонах

Латунь – есть сплав меди и цинка. В кузнечных делах её используют с отдельными легирующими элементами: алюминием, никелем, свинцом и т. п.

Латунь лучше полируется и режется, нежели красная медь. Она прекрасно покрывается золотом, серебром, никелем. Но латунь в пластичности уступает меди.

На заметку: Марка латуни квалифицируется разным процентом содержания красной меди – Л72 – 72%, Л66 – 66%. Для поделочных заготовок рекомендуется применять сплавы с наибольшим содержанием меди.

Алюминий – легкий, мягкий металл светло-серебристого цвета. Его плотность в три раза ниже чем у стали. Алюминий, а в частности его сплавы (высокопрочный конструкционный, технический деформированный, дюралюминий и пр.), которые широко используются в легкой промышленности, отлично обрабатываются в обычных условиях.

Цинк имеет серебристо-голубой оттенок. При воздействии с кислородом покрывается матовой пленкой, она предохраняет металл от коррозии. Цинк очень полезен для защиты различных черных металлов от коррозии, и в этом он чаще всего применяется (т.н. «оцинковка» — например всем известные водосточные трубы, оцинкованный металл автомобилей, и т.д.).

ЦинкЦинкЦинк в чушках

Свинец – мягок, пластичен и в то же время тяжелый металл. Устойчив к воздействию кислот. Как правило используется для производства легкоплавких припоев, и в электрохимической промышленности.

Олово – пластичный и мягкий металл светло-серебристого цвета. Используется для образования антикоррозийных покрытий. Устойчив к пищевым кислотам и потому широко используется при изготовлении крышек, консервных банок и пр.

Хром – металл светло-синего цвета. Обладает превосходными антикоррозийными свойствами и высокой твердостью. Эффективность изделий из стали или чугуна покрытых хромом, существенно возрастает.

Никель – светло-серебристый металл. Но в отличие от хрома имеет нежный желтоватый оттенок. Более устойчив к воздействиям агрессивных сред. Как и хром имеет широкое использование для защиты декоративных покрытий металлов – так называемая никелировка.

Нейзильбер и мельхиор образуется путем сплавления меди и никеля. Присутствия меди в них достаточно высоко – 82% и 66% соответственно. Из-за этого они отличаются хорошей пластичностью.

Во время обработки уксусного свинца и гипосульфата натрия, дают разные оттенки. Поверхности данных металлов прекрасно полируются и несут ряд других важных особенностей.

На этом заканчиваю статью про металлы и их сплавы.

В дальнейшем предлагаю рассмотреть также свойства и строение древесины. До новых встреч.

С лучшими пожеланиями, Вадим!

odnastroyka.ru

сплавы металлов

Любое производство, от крупного до гаражного, имеет дело именно со сплавами металлов, а не с чистыми металлами (чистые металлы применяют лишь в атомной промышленности). Ведь даже широко распространённая сталь является сплавом, в котором содержится до двух процентов углерода, но об этих нюансах будет написано подробнее ниже. В этой статье будет описано большинство сплавов, их получение, основные и полезные свойства, применение и многие другие нюансы.

Эта статья о сплавах металлов, причём мы не будем особо углубляться в дебри материаловедения и описывать абсолютно все сплавы, да и нереально это в пределах одной статьи. Ведь если углубиться в эту тему, и затронуть хотя бы большинство, то можно растянуть статью в необъятное полотно. Здесь будут описаны самые популярные сплавы с точки зрения автомобилестроения и мотопрома (согласно тематике сайта), хотя немного будут затронуты и другие аспекты промышленности.

Но кроме сплавов, всё же следует написать пару слов о самих металлах, точнее о их удивительном свойстве, благодаря которому и появились различные сплавы. И главное свойство металлов в том, что они образуют сплавы, как с другими металлами, так и с неметаллами.

Само понятие сплав — это совсем не обязательное химическое соединение, ведь уникальные свойства кристаллической решётки заключаются в том, что часть атомов одного металла замещается атомами другого металла, либо две кристаллические решётки как бы встраиваются друг в друга.

И при этом получаются как бы неправильные сплавы, но самое удивительное в том, что эти неправильные сплавы, по своим свойствам получаются гораздо лучше чистых металлов. Причём экспериментируя и манипулируя с добавками, на выходе можно получить материалы (сплавы) с нужными и полезными качествами.

Следует отметить, что по технологии применения все сплавы делятся на две большие группы. Первая группа — это деформируемые сплавы, из которых многие детали изготавливают механической обработкой: ковка, штамповка, резание и т.д. И вторая группа сплавов — это литейные и из них получают детали с помощью литья в формы.

У первой группы сплавов имеются такие свойства, как хорошая пластичность в твёрдом виде, ну и высокая прочность, но литейные качества у первой группы не высоки. У второй группы напротив литейные свойства отличные, они хорошо заполняют форму при литье, но когда застынут, то прочность их оставляет желать лучшего.

А что такое прочность? — это ценное свойство оценивают по разным параметрам, которых более десяти, но самое ценное свойство — это предел прочности сплава при растяжении. Говоря научным языком — это напряжение сплава (измеряется в Н/м², ну или в кг/мм²) которое соответствует наибольшей нагрузке, предшествующей началу разрушения испытуемой детали, относительно изначальной площади поперечного сечения детали.

А теперь говоря более простым языком: берём специально изготовленную деталь (согласно стандарту испытаний) из испытываемого сплава и закрепив её в специальной машине растягиваем её, постепенно увеличивая нагрузку, пока не происходит разрушение детали (её разрыв).

Ну а приложенное усилие, (которое контролируется приборами и которое было приложено к детали, в самый момент перед её разрывом) разделенное на площадь поперечного сечения детали, и показывает предел её прочности (ну и разумеется предел прочности сплава, из которого изготовлена испытываемая деталь).

Самые распространённые на нашей планете металлы (и разумеется на их основе получаемые сплавы) — это железо, алюминий, магний и как ни странно для многих — титан. Все эти металлы в чистом виде не употребимы в технике, а вот их сплавы напротив — очень распространены.

И о сплавах будет описано далее, но всё же и о самих металлах я тоже кое что напишу, ведь без металлов не было бы и сплавов. К тому же при описании самих металлов будет понятно и из чего получают сплавы металлов.

Железо и сплавы металлов на его основе.

Металл железо — это «хлеб» всей мировой промышленности. Ведь большинство сплавов, используемых в мировой промышленности (более девяноста процентов) используют именно сплавы железа. Причём очень важной добавкой в железо является совсем не добавки металла, а неметалла — углерода.

Если в железо добавить не более двух процентов углерода, то получим самый востребованный сплав (сплав номер один) — это сталь. Ну а если в сплаве железа содержание углерода будет более двух процентов (от двух до пяти) то получим чугун, который тоже является важнейшим материалом в мировой промышленности. Теперь остановимся на сплавах железа более подробно.

Сталь.

Сплав железа с углеродом, в котором углерода содержится не более двух процентов. Так же содержит примеси кремния, марганца, фосфора, серы и др. Как было сказано выше, является важнейшим сплавом для промышленности, так как обладает отличной ковкостью и довольно высокой прочностью.

К какой бы детали автомобиля, мотоцикла, ну или оборудования (на заводе или в обычном гараже) мы бы не кинули взор, везде мы увидим присутствие стальных деталей. Те же элементы подвески машин и мотоциклов, кузовные элементы автомобиля, рамы, рули, подвеска и навеска большинства мотоциклов, внутренние детали двигателя, или коробки передач, да много ещё чего, начиная от сложнейших деталей различного оборудования и заканчивая обычными болтами и гайками.

Предел прочности на разрыв составляет от 30 до 115 кг/мм² — это для углеродистой стали, ну и предел прочности для легированной стали достигает 165 кг/мм².

Легированную сталь получают добавкой, кроме углерода, ещё и различных легирующих элементов, добавляющих стали различных важных и полезных свойств.

  • Так например добавка марганца увеличивает стойкость стали к ударным нагрузкам и добавляет твёрдости.
  • Добавка никеля повышает коррозионную стойкость и пластичность, ну и добавляет прочности.
  • Ванадий повышает сопротивление ударным нагрузкам, истиранию (уменьшает коэффициент трения) и тоже добавляет прочности стали.
  • Хром в составе стали тоже повышает коррозионную стойкость и прочность.

Ну а при добавке хрома и молибдена в определённых пропорциях, получают самую прочную и податливую хром-молибденовую сталь, которая используется для производства ответственных деталей, например для производства рам спортивных автомобилей и мотоциклов.

Ну и вершиной металлургической эволюции стала легендарная прочнейшая сталь «хромансиль» (хромо-кремне-марганцовая сталь) с самым высоким показателем прочности на разрыв.

И хотя новейшие технологии не стоят на месте и сейчас кроме хром-молибденовых и алюминиевых рам уже изготавливают (точнее склеивают) рамы из композитных материалов (тот же карбон, кевлар и т.п), но всё же стальные рамы кроме своей прочности ещё и ощутимо дешевле и поэтому используются до сих пор. Ну а большинство внутренних деталей двигателей, коробок передач и оборудования (станков) думаю ещё долго будут изготавливать из стали.

Выше были перечислены далеко не все компоненты, добавка которых может существенно улучшить свойства стали и при умелом подходе позволит достичь нужных и важных качеств стальных деталей, работающих в разных условиях.

Кроме множества плюсов, главными из которых являются прочность и ковкость, у стали имеются и минусы. Первый из них — это довольно высокая стоимость и ограничения по свариваемости легированных сталей (используют сложную технологию сварки), так как обычные способы электро-дуговой сварки «улетучивают» большинство легирующих элементов и ощутимо снижают прочность сварного шва.

Ну и у большинства сталей (кроме нержавеющих) ещё одним существенным минусом является малая стойкость к коррозии, хотя опять же при грамотной добавке нужных элементов можно существенно повысить коррозионную стойкость.

Сталь разных сортов выпускают в виде проката: полосы, ленты, листы, прутки (круглые и шестигранные) профильный материал, трубы, проволока и др.

По назначению сталь делят на конструкционную, инструментальную и специальную:

  • Конструкционная содержит до 0,7 процентов углерода и из неё изготавливают детали машин, оборудования, различных приборов и приспособлений.
  • Инструментальная сталь содержит от 0,7 до 1,7 процентов углерода и её используют как правило для изготовления различного инструмента.
  • Специальная сталь — это жаропрочная сталь, нержавеющая, немагнитная и другие стали с особыми свойствами.

По качеству разделяют сталь обыкновенного качества, качественную и высококачественную:

Углеродистая конструкционная сталь обыкновенного качества содержит от 0,08 до 0,63 процента углерода. Содержание углерода в каждой марке этой стали как правило точно не выдерживают и марку определяют по механическим свойствам этой стали.

Из стали №1 изготавливают листовой и полосовой материал, а так же различные прокладки, заклёпки, шайбы, бачки и т.п. А из стали №2 делают ручки, петли, крючки, болты, гайки и т.п. Из стали №3 и №4 изготавливают как правило строительные конструкции, а из стали №7 делают шпонки, кулачковые муфты, клинья, рельсы, рессоры, которые затем термически обрабатывают.

Углеродистая конструкционная качественная сталь содержит до 0,2 процентов углерода и из неё изготавливают детали, к которым предъявляются повышенные требования по их механическим свойствам и для термически обработанных деталей. Эта сталь имеет марку от №8 и вплоть до сталь №70. А число показывает примерно среднее содержание углерода в сотых долях процента.

Эта сталь довольно пластичная и вязкая и благодаря этому отлично штампуется и сваривается. А при изготовлении деталей работающих с ударными нагрузками, или подвергающиеся трению, такие детали из этой стали цементируют. А сталь с содержанием углерода свыше 0,3 процента не цементируют.

Из сталей марок Ст 30 или 35 делают гайки, болты, шпильки и шайбы (для ответственных конструкций), а из сталей 45 изготавливают валы, муфты, втулки и другие подобные детали, которые подвергают термической обработке (закалке и отпуску). Ну а из прочной и твёрдой стали марок Ст 50, 55 и 60 изготавливают шестерни, звёздочки (зубчатые колёса), шатуны, рессоры и другие детали, которые так же подвергаются термической обработке.

Углеродистую конструкционную качественную сталь, с повышенным содержанием марганца, который увеличивает твёрдость и прочность, выпускают марок от 15Г, 20Г, 30Г и вплоть до 70Г или марки с цифрой 2: 10Г2, 30Г2 и вплоть до 50Г2. Ну а цифра, стоящая перед буквой Г опять же показывает среднее процентное содержание углерода (в сотых долях процента). Буква Г означает, что марганца в этой стали около 1 процента, а если за буквой Г стоит цифра 2, то содержание марганца в такой стали около 2 процентов.

Из сталей 10Г2,  15Г и 20Г изготавливают цементируемые детали, из стали 45Г2 делают шатуны двигателей, вагонные оси, а из стали 65Г изготавливают клапанные пружины двигателей.

Из конструкционной легированной стали делают детали машин, у которых должна быть большая прочность, кислотостойкость, твёрдость (даже при сильном нагреве) и другие качества, которые достигаются добавкой легирующих компонентов.

Двузначное число, стоящее  в начале марки стали, указывает на процентное содержание углерода в сотых долях. А стоящие далее буквы обозначают легирующую добавку: Н — никель, Х-хром, С — кремний, В — вольфрам, К — кобальт, Т — титан, М — молибден, Г — марганец, Ю — алюминий, Д — медь …..

  • Добавка хрома способствует повышению твёрдости и прочности стали (атак же коррозионную стойкость) при этом сохраняется достаточная вязкость стали. Из хромистых сталей делают зубчатые колёса (шестерни) коленвалы, червяки и др. детали. Если же встали содержится хрома до 14 процентов, то она отлично сопротивляется коррозии. Из такой стали изготавливают контрольно-измерительные и медицинские инструменты. Ну а если процентное содержание хрома составляет более 17 процентов, то такая сталь становится кислотостойкой и нержавеющей.
  • Добавка никеля повышает прочность стали и также повышает коррозионную стойкость, ну и делает сталь более вязкой (менее хрупкой).
  • Добавка кремния повышает прочность и упругость стали и поэтому его добавляют в рессорную сталь Если же встали содержится значительное содержание кремния и хрома, то такая сталь называется сильхромовой и обладает высокой жаропрочностью. Из сильхромовой стали изготавливают клапаны двигателей.
  • Добавка Молибдена и вольфрама повышает твёрдость и прочность стали, причём эти качества сохраняются и при довольно высоких температурах и поэтому из такой стали изготавливают режущие инструменты.

Числа за буквой показывают процентное содержание легирующего компонента. Если же за буквой отсутствуют цифры, то значит легирующего компонента содержится в стали всего около 1 процента. Если же в конце маркировки стоит буква А, то значит эта сталь высококачественная.

Конструкционную сталь выпускают в виде листов, полос и лент, труб, разной толщины, а так же прутков (круглых, квадратных и шестигранных) в виде различных балок, которые имеют различное сечение (тавровое, двутавровое, угловое, швеллерное и др.).

Из углеродистой инструментальной стали делают различные слесарные инструменты: зубила, молотки, полотна, напильники, кернеры, бородки, свёрла, гаечные ключи, торцовые головки и другой различный инструмент.

Чугун.

Как было сказано выше, если содержание углерода в сплаве металла (точнее железа) содержится от двух до пяти процентов, то такой материал — чугун. Кроме углерода в чугун добавляются примеси фосфора, кремния, серы и др. компонентов. Чугун со специальными примесями (хром, никель, и др.) которые придают чугуну особые свойства , называют легированным. Температура плавления чугуна 1100 — 1200 градусов.

Литейный чугун бывает серый, белый, высокопрочный и ковкий.

  • Серый чугун содержит углерод в виде пластинчатого графита (и часть цементита) и обладает относительно небольшой твёрдостью и хрупкостью, легко обрабатывается резанием. Но благодаря малой стоимости и отличными литейными свойствами, из серого чугуна льют различные колонны, плиты, станины станков, корпуса электро-моторов, шкивы, маховики, зубчатые колёса, радиаторы отопления, и многие другие детали. Серый чугун обозначается буквами СЧ и двумя двухзначными цифрами. К примеру серый чугун марки СЧ21-40 имеет предел прочности при растяжении 210 Мн/м² (или 21 кгс/мм²) а при изгибе предел прочности составляет 400 Мн/м² (или 40 кгс/мм²).
  • Белый чугун  — в нём весь углерод содержится в виде цементита и это придаёт белому чугуну большую твёрдость, но и хрупкость и этот чугун трудно поддаётся обработке резанием.
  • Высокопрочный чугун содержит углерод в виде включений шаровидного свободного графита (с добавлением цементита) и  это придаёт высокопрочному чугуну бóльшую прочность, по с равнению с выше описанным серым чугуном. Прочность этого чугуна увеличивают добавками легирующих компонентов, таких как никель, хром, молибден, титан. Но высокопрочный чугун труднее обрабатывается резанием, чем серый чугун. Из этого чугуна отливают ответственные детали: блоки, головки, гильзы, поршни и цилиндры двигателей, компрессоров, зубчатые колёса и другие детали машин и оборудования. Маркируется этот чугун двумя буквами ВЧ и двумя числами. К примеру марка ВЧ40-10 говорит о том, что это высокопрочный чугун, спределом прочности при растяжении 400 Мн/м² (или 40 кгс/мм²) с относительным удлинением в 10 процентов.
  • Ковкий чугун производят с помощью длительного томления болванок (отливок) из белого чугуна при высокой температуре, которая способствует выжиганию части углерода и переходу остальной части в графит. Ковкий чугун при этом получает полезные качества: относительно большое сопротивление изгибу, хорошую обрабатываемость, меньшую плотность. Из ковкого чугуна делают детали механизмов, которые работают в условиях повышенных напряжений и ударных нагрузок, а так же работающих при высоком давлении пара, воды, газов. Делают картеры задних мостов и коробок передач автомобилей, корпуса редукторов промышленного оборудования, тормозные диски, суппорта и тормозные цилиндры, задвижки водопроводов, патроны и планшайбы токарных станков и другие детали. Обозначается ковкий чугун буквами КЧ и двумя цифрами. К примеру буквы и цифры марки КЧ45-6 означают, что такой чугун ковкий и имеет предел прочности при растяжении 450 Мн/м² (или 45 кгс/мм²) с относительным удлинением 6 процентов.

Он распространён в промышленности (особенно в станкостроительной при производстве станин металлорежущих станков) не менее стали, а его дешевизна (ведь он самый дешёвый из конструкционных материалов) наверное является одним из главных факторов его популярности.

К тому же у чугуна, кроме его минусов, имеется достаточно полезных свойств. Литейный чугун прекрасно заполняет различные формы, но один из главных его минусов — это хрупкость. Но несмотря на малую прочность, чугун издавна применяют в двигателестроении. Ещё не так давно из чугуна отливали блоки двигателей, картерные детали, картеры различных редукторов, гильзы цилиндров, головки блоков двигателей, поршни.

 

Кстати, оторвусь от темы: чугунные поршни, в отличие от алюминиевых, имеют такой же коэффициент расширения как и чугунная гильза и поэтому зазор поршень-цилиндр можно сделать минимальным, а это способствует повышению мощности и других полезных свойств. Конечно же алюминиевые поршни ощутимо легче чугунных и лучше ведут себя на больших оборотах и в алюминиевом блоке с никасилевым покрытием, но всё же поршни различных компрессоров предпочтительнее изготавливать из чугуна.

Ну и ещё, несмотря на то, что алюминиевые блоки с никасилевым покрытием сейчас уже изготавливают для современных машин, но всё же до сих пор многие заводы льют и чугунные блоки. Ведь если добавить в чугун немного графита, то можно существенно снизить коэффициент трения поршня о гильзу.

Но всё же чугунные блоки двигателей постепенно вытесняются лёгкосплавными, особенно блоки моторов мотоциклов. А всё из-за того, что у чугуна имеется ещё один существенный минус — он довольно тяжёлый. И поэтому блоки (и цилиндры) двигателей спортивных машин и мотоциклов уже с двадцатых готов прошлого века начали отливать из алюминия (об алюминии ниже).

Сначала делали алюминиевые блоки и цилиндры с чугунной гильзой, затем от чугунной гильзы отказались и сейчас начали покрывать стенки цилиндров различными твёрдыми и износостйкими гальваническими покрытиями, сначала хром, затем никасиль, далее более сложные металло-керамические композиции, самое продвинутое из которых керонайт, о котором подробнее я написал вот тут.

Но всё же чугун используют до сих пор, (особенно в станкостроительной промышленности) и особенно ковкий чугун. Ведь ковкий чугун пластичнее обычного и прочнее. Предел прочности ковкого чугуна от 30 до 60 кг/мм² и это позволяет использовать его не только в станкостроении, но и изготавливать даже детали машин и мотоциклов, ведь тормозные диски до сих пор изготавливают из ковкого чугуна.

Ну а некоторые марки чугуна до сих пор используют для изготовления коленвалов двигателей (например в двигателе Днепра), а также для изготовления поршневых колец, не забываем, что при добавке графита, чугунные кольца имеют малый коэффициент трения, а это важно для любого двигателя. Ну и ещё: многие наверное знают, что чугунная головка двигателя (несмотря на свой бóльший вес) меньше подвержена деформации при перегреве мотора, чем более лёгкая алюминиевая головка.

И всё же ещё достаточно долго чугун будет материалом номер два (после стали) практически в любой тяжёлой промышленности.

Цветные металлы и сплавы металлов.

Несмотря на то, что тема статьи сплавы металлов, обязательно следует упомянуть и о цветных металлах, на основе которых и получают большинство сплавов. К цветным металлам относятся практически все металлы кроме железа. И они делятся на:

  • лёгкие : рубидий, литий, натрий, калий, натрий, церий, бериллий, кальций, магний, титан и алюминий.
  • тяжёлые: свинец, цинк, медь, кобальт, никель, марганец, олово, сурьма, хром, висмут, мышьяк и ртуть.
  • благородные: платина, золото, серебро, палладий, родий, иридий, осьмий, рутений.
  • редкие: молибден, вольфрам, ванадий, тантал, теллур, селен, индий, цезий, германий, цирконий и т.д.

Но если начать описывать все, то как уже говорилось в начале статьи, она превратится в необъятное полотно. И ниже будут описаны только те металлы и их сплавы, которые наиболее распространены и используются в авто-мото промышленности.

Алюминий.

Как знают многие, железо знакомо человечеству несколько тысяч лет, но вот алюминий используют всего то пару сотен лет. И самое интересное то, что алюминий вначале считался ювелирным материалом, а технологии его добычи и получения были такими дорогостоящими, что он считался чуть ли не дороже серебра.

Многим известна история о том, как какой то правитель, получив в руки от ювелира изготовленный и отполированный им алюминиевый кубок, был настолько поражён красотой этого металла и изделия из него, что начал беспокоиться о своих запасах серебра и о том, что его серебро обесценится благодаря алюминию. От этого бедный ювелир был казнён, а кубок надёжно спрятан.

И наверное так и остался бы этот белый металл и его сплавы ювелирным материалом, если б не развитие авиации. Ведь рано или поздно первые летательные аппараты, изготовленные из дерева, должны были доказать свою непрочность, что и случилось и далее инженеры всерьёз взялись за усовершенствование добычи алюминия.

А постараться стоило, ведь этот конструкционный материал в три раза легче стали. Плотность алюминиевых сплавов составляет от 2,6 до 2,85 г/см² (в зависимости от состава). Конечно же инженеры вначале столкнулись и с тем, что механические свойства алюминия совсем не высокие, ведь предел прочности даже для литейных алюминиевых сплавов всего от 15 до 35 кг/мм², а для деформируемых сплавов от 20 до 50 кг/мм² и лишь для самых дорогих и многокомпонентных сплавов прочность достигает 65 кг/мм².

И если сравнивать со сталью, то на первый взгляд покажется, что ведь выигрыша вовсе нет: алюминий втрое легче стали, но зато и в трое слабее. Но ведь законы сопромата никто не отменял и они стали спасением для инженеров, ведь жёсткость конструкционной детали зависит не только от прочности материала, из которого она изготовлена, но ещё и от её геометрической формы и размеров.

И в итоге стал ясно, что алюминиевая деталь того же веса, что и стальная, гораздо жёстче её на кручение и изгибание. Ну а если показатели жесткости стальной и алюминиевой детали одинаковые, то при этом алюминиевая деталь всё равно будет легче по весу, что и нужно для авиации и не только для неё.

И примерно после первой мировой войны, алюминиевые сплавы начали завоёвывать мировую промышленность. Конечно же в начале алюминий хлынул в авиационную промышленность (корпуса, крылья самолётов), позже из него стали отливать картеры, поршни и не только для моторов самолётов, но и автомобилей и мотоциклов. А ещё позднее начали отливать головки цилиндров и сами цилиндры, или блоки двигателей практически для всего транспорта.

Кстати, деталями двигателей дело не ограничилось и ещё в конце двадцатых годов прошлого века были замечены попытки изготавливать из алюминиевых сплавов рамы спортивных автомобилей и мотоциклов, а так же и кузова, но всё же на поток для многих серийных машин и мотоциклов такие изделия удалось поставить лишь к концу 80-х годов прошлого столетия.

Ну а в современной технике алюминиевые детали (кроме перечисленных выше) можно перечислять почти бесконечно — это и детали подвески, как автомобилей, так и мотоциклов (скутеров, велосипедов), колёса, рамы, маятники, рули, траверсы, различные кронштейны, вплоть до багажников на крышу машины или на заднее крыло мотоцикла. Да мало ли ещё чего.

Ну и далее стоит сказать про одну особенность самого алюминия и сплавов металла алюминия. Алюминий очень активный металл к воздействию окружающей среды, но самое интересное, что сама супер активность и помогает ему сохраниться (уберечься от коррозии). Ведь алюминий настолько активный металл, что он мгновенно вступает в реакцию с кислородом воздуха (и влагой, присутствующей в нём).

И от этого на поверхности алюминиевой детали моментально образуется тончайшая окисная плёнка, и именно она и защищает любую алюминиевую деталь от коррозии. Хотя у разных сплавов, в зависимости от компонентов, различная стойкость к коррозии. Например литейные сплавы имеют хорошую защиту, а вот на деформируемых сплавах окисная плёнка очень тонка и слаба и её защитные свойства напрямую зависят от легирующих добавок в сплав.

Например широко известный и применяемый в авиации такой алюминиевый сплав как дюралюминий, имеет настолько слабую окисную плёнку, что очень быстро корродирует, покрываясь белым налётом, и если его не покрыть защитным покрытием, то коррозия его быстро «съест».

В качестве покрытия его ранее покрывали (плакировали) тонкой плёнкой чистого алюминия, но сейчас, при широком развитии гальваники, покрывают различными покрытиями всевозможных довольно ярких цветов (золотого, ярко-синего, красного и т.д).

Ну и ещё стоит написать несколько слов про сам алюминий — это металл с малой плотностью, который хорошо поддаётся ковке, штамповке, прессованию, обработке резанием, да к тому же он обладает довольно высокой электро и теплопроводностью. И поэтому он довольно широко используется в электротехнике (электропромышленности), приборостроении, машиностроении, авиации, как в чистом виде, так и в виде сплавов.

Обладающие относительно достаточной прочностью и твёрдостью сплавы алюминия с медью, марганцем, кремнием и магнием называют дюралюминием, который,как было упомянуто выше, используется в самолётостроении, в машиностроении и других отраслях.

Наряду с дюралюминием, практически все сплавы на основе алюминия (как и сталь) выпускают в виде проката: полосы, ленты, листы, прутки (круглые и шестигранные) профильный материал, трубы, проволока…

Магний. 

Наверное всем, кто держал в руках кусок этого интересного и одного из самых лёгких металлов, кажется что не металл это вовсе, а кусок пластика, настолько он лёгкий. Относится к числу самых лёгких металлов, из применяемых в технике. А его сплавы с цинком, алюминием, кремнием и марганцем используют при изготовлении различных деталей радиоаппаратуры, приборов и т.п.

Раньше этот металл называли модным словом электрон. Плотность этого металла в четыре с половиной раза меньше, чем у железа и составляет всего 1,74 г/см³, и в 1,5 раза меньше чем у сплавов алюминия. Но и прочность магния ниже и предел прочности для литейных сплавов магния составляет от 9 до 27 кг/мм², а для деформируемых от 18 до 32 кг/мм².

Казалось бы совсем небольшая прочность, но опять же не забываем, что законы сопромата никто не отменял, да и очень малый вес перекрывает казалось бы всё.

Но кроме малой прочности, у магния есть и более существенные минусы, первым из которых является высокая цена. И детали мотоциклов или автомобилей, выполненные из магния, существенно поднимают их цену. Но и это ещё не все минусы: пи производстве маний очень легко возгорается при его литье (ну или при сварке) и даже при его механической обработке!

К тому же магний ну уж очень нестойкий к воздействию окружающей среды (к коррозии) и каждую деталь, выполненную из магния, приходится дважды защищать от коррозии — сначала оксидировать, а затем наносить покрытие (лакокрасочное или гальваническое). Но в плохих условиях (например в агрессивной среде зимних дорог) достаточно небольшой царапины на покрытии магниевой детали и она начинает мгновенно корродировать и быстро разрушаться.

Но всё же слишком маленький вес затмевает все минусы и магниевые сплавы используют для изготовления дорогих деталей автомобилей и мотоциклов (и не только). И начали применять его ещё в двадцатые годы прошлого века, а в 80-е годы его применение почти удвоилось даже на серийной технике. Например некоторые не слишком ответственные детали — крышки картеров, сами картеры, крышки головок и другие детали (кстати, картер двигателя даже нашей самой дешёвой советской машины — Запорожца отливали из магниевого сплава).

Но всё же применяли и применяют сплавы магния до сих пор лишь для изготовления рам, шасси, колёс и других деталей спортивной техники, точнее некоторых дорогих серийных автомобилей и мотоциклов, например элитные спортбайки итальянской фирмы «Агуста», модель мотоцикла MV Agusta F4 750 Serie Oro, которая стоила вдвое дороже спортбайков этой же фирмы, но с алюминиевыми рамами, а разница в весе составляла всего лишь в 10 кг.

Но думаю в будущем, с развитием гальванотехники и применения более стойких покрытий, использование магния ещё больше увеличится.

Титан.

Ну это уж совсем интересный материал и само название говорит за себя. Кстати оно появилось из-за титанических сложностей его извлечения из земной коры, особенно на начальном этапе его добычи. На первый взгляд титан внешне похож на сталь, пока не возьмёшь в руки и не почувствуешь, что весит он ощутимо меньше.

Как я упомянул чуть выше, довольно сложная технология извлечения его из земной коры и определила его высокую цену и небольшую распространённость. Большинство металлов и сплавов добывали уже несколько столетий, а вот металлический титан удалось получить только лишь в 1910 году прошлого века. А к 50-м годам прошлого столетия на всей нашей планете было добыто всего то чуть более двух тонн титана!

Но после 50-х годов прошлого века, с развитием покорения космоса (космической техники и скоростной авиации) титан оказался лучшим из конструкционных материалов, благодаря своей большой прочности и лёгкости (об уникальных свойствах титана чуть ниже), и его добыча начала развиваться быстрыми темпами.

Несмотря на то, что титан ощутимо легче стали (4,51 г/см³) прочность его сплавов практически такая же, как и у лучших легированных сталей (75 — 180 кг/см²). К тому же, в отличие от стали, титан обладает отличной коррозионной стойкостью, так как его окисная плёнка имеет высокую прочность. Но и это ещё не всё: некоторые сплавы титана обладают довольно высокой жаростойкостью.

К тому же титановые сплавы нормально свариваются в нейтральной среде, не плохо обрабатываются, ну и обладают хорошими литейными свойствами. Короче плюсов у титана предостаточно, и если б не один существенный минус — его высокая цена, то про стали наверное все бы забыли.

И именно из-за высокой цены, применение титана в авто-мото промышленности пока ограниченно. Но на спортивной технике, которая никогда не отличалась скромной ценой, применение титана с каждым годом увеличивается. Ведь ни для кого не секрет, что из космической промышленности, практически все технические достижения плавно переходят в авто-мото спорт.

И со временем из титана и его сплавов начали изготавливать детали ходовой части спортивных машин и мотоциклов, но всё же чаще всего из него изготавливают детали форсированных оборотистых моторов : клапаны и их пружины, шатуны и другие детали, для которых основное требование — это высокая прочность и лёгкость. А на самых дорогих спортивных машинах из титана даже изготавливают детали крепежа (болты, шпильки и гайки).

Следует сказать ещё вот что: так же, как наблюдалось плавное «перетекание» титановых деталей из космической промышленности в спорт, думаю впоследствии так же будет и постепенное перетекание использования титана и для серийных автомобилей и мотоциклов, впрочем, поживём увидим…

Медь.

Этот металл обладает относительно большой плотностью, имеет характерный красноватый цвет и отличную пластичность. Также медь обладает довольно высоким коэффициентом трения, и отличной электро и теплопроводностью.

Благодаря этому свойству из меди и её сплавов изготавливают электропроводку, контакты, клеммы, детали радиоаппаратуры и приборов (вплоть до паяльников), используют для оборудования пищевой промышленности. Ну а благодаря высокому коэффициенту трения медь используют даже для изготовления различных фрикционных накладок муфт трения и добавки меди можно встретить даже в дисках сцепления автомобилей и мотоциклов.

Но в большинстве случаев чистую медь сейчас довольно редко используют в целях экономии, преимущественно в составе сплавов на её основе (латуни и бронзы — о них позже) или в качестве покрытий (кстати сейчас медное покрытие даже стало популярнее хрома, например на мотоциклах кастомах в стиле старой школы кастомайзинга — олдскул).

Но всё же чистую медь, даже для покрытий, сейчас используют редко, и поэтому не будем особо задерживаться на чистой меди и перейдём к её сплавам.

Латунь.

Как знают многие — это сплав меди с цинком. Причём цинк, в составе этого сплава, повышает прочность и вязкость, ну и что немаловажно — удешевляет сплав. Латунь широко используется из-за своей относительной мягкости, пластичности, так же она отлично обрабатывается резанием, хорошо поддаётся гибке, штамповке, протяжке (вытягиванию) отлично спаивается.

Выпускают латунь в виде болванок (отливок) листов, полос, прутков, труб и проволоки. А так как латунь (так же как и бронза), в отличии от меди имеет малый коэффициент трения, то из отливок (или из прутков) делают подшипники скольжения.

Так же довольно широко применяют латунь при изготовлении различных приборов. Ну и благодаря довольно высокой антикоррозийной стойкости латуни, её широко используют в сантехнике: различные втулки (сгоны, муфты) водопроводные краны, задвижки и т.п. А из тонких листов латуни изготавливают различные регулировочные прокладки.

Ну и кроме коррозионной стойкости латунь обладает ещё и отличной теплопроводностью и поэтому из неё (наряду с алюминием) делают радиаторы, из трубок делают трубки радиаторов и различные трубопроводы в промышленности.

Бронза.

Бронза — это сплав меди с алюминием, оловом, марганцем, кремнием, свинцом и другими металлами. Бронза более хрупкий и твёрдый материал, чем выше описанная латунь, но зато она имеет ещё более низкий коэффициент трения и поэтому чаще используется в подшипниках скольжения.

Наиболее качественная и ценная считается оловянистая бронза, которая имеет более полезные качества, так как олово в составе сплава повышает механические свойства бронзы (делает её менее хрупкой) и добавляет коррозионную стойкость бронзе, ну и ещё делает этот сплав ещё более скользким (повышает антифрикционные свойства). Из оловянистой бронзы изготавливают наиболее качественные и достаточно долговечные подшипники скольжения (наряду с баббитами).

Бронза отлично обрабатывается резанием и хорошо паяется, но она дороже латуни. Как было сказано выше, из бронзы чаще всего делают подшипники скольжения, различные втулки, а так же детали, работающие под давлением до 25 кг/см². Выпускают бронзу, как и латунь, в виде прутков, полос, проволоки, трубок, отливок и т.п.

Баббиты.

Эти сплавы обладают очень низким коэффициентом трения (если со смазкой то коэффициент трения всего 0,004 — 0,009) и довольно низкой температурой плавления (всего 240 — 320 градусов). И поэтому баббиты чаще всего используют для заливки трущихся поверхностей подшипников скольжения. А так как температура плавления баббитов достаточно низкая, то в двигателях их не используют, а чаще всего для подшипников скольжения коленвалов компрессоров.

В сплавах баббитов основной компонент — это олово и в самом качественном баббите марки Б83 содержится 83% олова. Так же были разработаны заменители баббитов (например Б16) с меньшим содержанием олова, которые отливают на свинцовой основе с добавками мышьяка и никеля — это БН и БТ и другие сплавы металлов.

Свинец.

Этот металл и сплавы на его основе (например припои) имеет относительно малую температуру плавления (327,46 °C) и серебристо-белый (с синеватым отливом) цвет. Обладает хорошей вязкостью (ковкостью) отличными литейными свойствами. Но он очень мягкий, легко режется острым ножом и даже царапается ногтем. Достаточно тяжёлый металл (имеет плотность 11,3415 г/см³, а с повышением температуры, плотность его падает.

Прочность этого металла очень маленькая (предел прочности на растяжение — 12—13 МПа (МН/м²) .Известен и применяется ещё с глубокой древности, так как имел небольшую температуру плавления и чаще применялся для отливки трубопроводов в Кремле и древнем Риме (там же в древнем Риме его производство достигало больших объёмов — около 80-ти тысяч тонн в год).

Свинец и его соединения токсичны и особенно ядовиты водорастворимые, например ацетат свинца, ну и летучие соединения, например, тетраэтилсвинец. А во времена отливки водопроводов в древнем Риме и Кремле никто не знал про вредность свинца и вода, проходящая по свинцовым трубопроводам, существенно сокращала жизнь людей.

Сейчас же основное использование свинца — это отливка решёток аккумуляторных батарей, а также он используется для изготовления листов (камер), защищающих от рентгеновского излучения в медицине. А сплавы свинца, сурьмы и олова используют в декоративном литье (затем фигурки покрывают медью), а так же для изготовления подшипников скольжения (см. выше баббиты) и для различных припоев для пайки.

Твёрдые сплавы металлов.

Это сплавы на основе тугоплавких карбидов вольфрама, ванадия, титана и эти сплавы отличаются высокой прочностью, твёрдостью и износоустойчивостью, даже при повышенных температурах. Применяют твёрдые сплавы чаще всего для изготовления рабочих частей режущего инструмента (токарных резцов, фрез и т.п.).

Кобальто-вольфрамовые твёрдые сплавы выпускают под маркой от ВК2, ВК3 и вплоть до ВК15. Цифры в маркировке указывают на процентное содержание кобальта в сплаве, а остальное как правило составляет карбид вольфрама.

Титано-вольфрамовые твёрдые сплавы цифры в маркировке указывают на процентное содержание кобальта и титана, а остальное составляет карбид вольфрама (Т5К10, Т15К6).

Вот вроде бы и всё. Конечно же в одной статье нереально описать всю массу полезных и интересных фактов, связанных с различными металлами и сплавами металлов, но всё же, надеюсь, что многие металловеды (материаловеды) простят меня, ведь нельзя объять необъятное, успехов всем!

suvorov-castom.ru

История древних цивилизаций История металлов и их сплавов

История древних цивилизаций

  • История металлов и их сплавов

Цели работы:

  • Исследовать историю древних цивилизаций, а также металлы, характерные для той эпохи.

  • Установить связь между свойствами металлов и культурой древних цивилизаций.

  • Исследовать особенности металлов.

История древних цивилизаций. Откуда взялись металлы ?

  • Можно без преувеличения сказать, что материальная основа мироздания выстроена из металлов и сплавов. Орудия труда, машины, механизмы, компьютеры, железные дороги, линии электропередач, трубопроводы, морские и космические корабли... Немыслима без металла и духовная культура цивилизации: древние легенды и сказки, повествующие о волшебных мечах, разящих противника наповал, "Медный всадник" Санкт-Петербурга, взывающий к душам людским звон церковных колоколов, ювелирные шедевры. Как древние люди, так и мы, стоящие на пороге третьего тысячелетия, не можем не восхищаться рукотворящими мастерами: литейщиками, кузнецами, эмальерами, чеканщиками, всеми, кто постиг тайны искусства обработки металлов.

Польза металла как и в древних цивилизаций, так и в современном мире

  •  Уже в глубокой древности человеку было известны семь металлов: золото, серебро, медь, олово свинец, железо и ртуть. Эти металлы можно назвать «доисторическими», так как они применялись человеком еще до изобретения письменности. Очевидно, что из семи металлов человек вначале познакомился с теми, которые в природе встречаются в самородном виде. Это золото, серебро и медь. Остальные четыре металла вошли в жизнь человека после того, как он научился добывать их из руд с помощью огня. Часы истории человечества стали отсчитывать время быстрее, когда в его жизнь вошли металлы и, что важнее всего, их сплавы. Век каменный сменился веком медным, потом – бронзовым, а затем веком железным. История цивилизации Древнего Египта, Древней Греции, Вавилона и других государств неразрывно связана с историей металлов и их сплавов.  Установлено, что египтяне за несколько тысячелетий до н. э. Уже умели изготавливать изделия из золота, серебра, олова и меди. В египетских гробницах, сооруженных за 1500 лет до н. э., найдена ртуть, а самые древние предметы из железа имеют возраст, исчисляемый 3,5 тыс. лет. Из серебра, золота и меди чеканили монеты – человечество издавна отвело этим металлам роль мерила стоимость товара мировых денег.   Древние римляне начали чеканить серебряные монеты с 269 г. до н.э. – на полстолетия раньше, чем золотые. Родиной золотых монет стала Лидия, расположенная в западной части Малой Азии и торговавшая с Грецией и другими странами посредством таких монет.

Получение металлов

  • Медь

  • При выплавке меди человек однажды использовал не чистую медную руду, а содержавшую одновременно и медь, и олово. В результате бала получена бронза – сплав меди и олова, который гораздо тверже своих компонентов.

  • Бронза

В употребление вошла раньше медь, чем железо, так как была мягче.Самородная медь нередко встречается в природе, она легко обрабатывается, поэтому предметы из меди пришли на смену каменным орудиям. И даже там, где еще господствовал камень, медь играла немалую роль. Например, одно из чудес света – пирамида Хеопса, сложенная из 2 миллионов 300 тысяч каменных глыб массой по 2,5 тонны каждая, была сооружена с помощью инструмента, изготовленного из камня и меди.

  • В употребление вошла раньше медь, чем железо, так как была мягче.Самородная медь нередко встречается в природе, она легко обрабатывается, поэтому предметы из меди пришли на смену каменным орудиям. И даже там, где еще господствовал камень, медь играла немалую роль. Например, одно из чудес света – пирамида Хеопса, сложенная из 2 миллионов 300 тысяч каменных глыб массой по 2,5 тонны каждая, была сооружена с помощью инструмента, изготовленного из камня и меди.

  •   

  • В Египте уже в IV тысячелетии до н. э. Умели примитивным способом получать бронзу. Из него изготавливали оружие и различные декоративные изделия. У египтян, ассирийцев, финикийцев, этрусков литье из бронзы достигло значительного развития. В VII в до н. э., когда была разработаны способы отливки статуй из бронзы, наступает расцвет художественного применения бронзы.                             Гигантская бронзовая статуя Колосса Родосского (32 метра) еще одно чудо света – возвышалась над входом во внутреннюю гавань древнего порта Родоса, и даже самые крупные суда свободно проходили под ней. Потом были уникальные бронзовые творения: конная статуя Марка Аврелия, «Дискобол», «Спящий Сатир» и многие другие. 

Выводы

  • Народы древних цивилизаций, встретившись с металлами, нашли в них полезные свойства.

  • Благодаря их твёрдости и плавкости, люди не только придумали орудие труда (что внесло большой вклад в развитие всех этих цивилизаций), но и нашли, что металлы и их сплавы обладают ценностью и начали выплавлять монеты. Это положило основу товарно-денежных отношений.

Создатели презентации

  • Юманова Вика

  • Глазунова Вика

Источники информации:

  • Энциклопедия Кирилла и Мефодия

rpp.nashaucheba.ru

Получение металлов и их применение

Несмотря на то что все чаще в промышленности и быту используются искусственно созданные материалы, отказаться от применения металлов пока не представляется возможным. Они обладают уникальным сочетанием свойств, а сплавы позволяют максимально использовать их потенциал. В каких областях происходит получение и применение металлов?

Характеристика группы элементов

Под металлами понимают совокупность неорганических химических веществ, обладающих характерными свойствами. Как правило, они включают следующее:

  • высокая теплопроводность;
  • пластичность, относительная легкость механической обработки;
  • сравнительно высокая температура плавления;
  • хорошая электропроводность;
  • характерный "металлический" блеск;
  • роль восстановителя в реакциях;
  • высокая плотность.

Разумеется, не все элементы этой группы обладают всеми этими свойствами, например, ртуть при комнатной температуре жидкая, галлий плавится от тепла человеческих рук, а висмут вряд ли можно назвать пластичным. Но в общем и целом все эти черты прослеживаются в совокупности металлов.

получение металлов

Внутренняя классификация

Металлы условно делят на несколько категорий, каждая из которых объединяет элементы, наиболее близкие друг другу по различным параметрам. Различают следующие группы:

  • щелочные - 6;
  • щелочноземельные - 4;
  • переходные - 38;
  • легкие - 7;
  • полуметаллы - 7;
  • лантаноиды - 14+1;
  • актиноиды - 14+1;

Вне групп остается еще два: бериллий и магний. Таким образом, на данный момент из всех открытых элементов 94 ученые относят к металлам.

Кроме того, стоит упомянуть, что есть и другие классификации. Согласно им, отдельно рассматриваются благородные, металлы платиновой группы, постпереходные, тугоплавкие, черные и цветные и т. д. Такой подход имеет смысл лишь при определенных целях, так что удобнее использовать общепринятую классификацию.

получение цветных металлов

История получения

Человечество на протяжении всего своего развития было тесно связано с обработкой и использованием металлов. Помимо того что они оказались наиболее распространенными элементами, из них можно было изготавливать различные изделия лишь с помощью механической обработки. Поскольку навыков работы с рудой еще не было, сначала речь шла лишь об использовании самородков. Сначала это был мягкий металл, давший название медному веку, сменившему каменный. В этот период был разработан метод холодной ковки. В некоторых цивилизациях стала возможной выплавка. Постепенно люди освоили получение цветных металлов, таких как золото, серебро, олово.

Позднее на смену медному пришел бронзовый век. Он продлился примерно 20 тысячелетий и стал переломным моментом для человечества, поскольку именно в этот период стало возможным получать сплавы. Происходит постепенное развитие металлургии, совершенствуются способы получения металлов. Однако в 13-12 вв. до н. э. произошел так называемый бронзовый коллапс, который положил начало железному веку. Это предположительно произошло из-за истощения запасов олова. А свинец и ртуть, открытые в это время, не смогли стать заменой бронзе. Так что людям предстояло развивать получение металлов из руд.

получение металлов из руд

Следующий период продлился относительно недолго - меньше тысячелетия, но оставил яркий след в истории. Несмотря на то что железо было известно гораздо раньше, оно почти не применялось из-за своих недостатков по сравнению с бронзой. Кроме того, последнюю было гораздо проще получить, в то время как выплавка руды была более трудоемким занятием. Все дело в том, что самородное железо встречается довольно редко, так что неудивительно, что отказ от бронзы происходил настолько медленно.

Значение навыков выделения металлов

По аналогии с тем, как предок человека впервые изготовил орудие труда, привязав острый камень к палке, переход к новому материалу оказался настолько же грандиозен. Основные преимущества металлических изделий состояли в том, что их было легче сделать, а также существовала возможность починки. Камень же не обладает пластичностью и ковкостью, так что любые орудия из него можно было сделать только заново, отремонтировать их не получалось.

Таким образом, именно переход к использованию металлов привел к дальнейшему совершенствованию орудий труда, появлению новых предметов быта, украшений, изготовить которые было ранее невозможно. Все это дало толчок техническому прогрессу и заложило фундамент для развития металлургии.

получение металлов электролизом

Современные методы

Если в древности людям было знакомо лишь получение металлов из руд, либо они могли довольствоваться самородками, то в настоящее время существуют и другие способы. Они стали возможными благодаря развитию химии. Таким образом, появилось два основных направления:

  • Пирометаллургия. Она начала свое развитие раньше и связана с высокими температурами, необходимыми для обработки материала. Современные технологии в этой области позволяют также использование плазмы.
  • Гидрометаллургия. Это направление занимается извлечением элементов из руд, отходов, концентратов и т. д. с помощью воды и химических реактивов. Например, крайне распространен способ, предполагающий получение металлов электролизом, также довольно популярен метод цементации.

Есть и еще одна интересная технология. Получение драгоценных металлов высокой чистоты и с минимальными потерями стало возможно именно благодаря ей. Речь об аффинаже. Этот процесс - один из видов рафинирования, то есть постепенного отделения примесей. Например, в случае с золотом используется насыщение расплава хлором, а платину растворяют в минеральных кислотах с последующим выделением реагентами.

Кстати, получение металлов электролизом чаще всего применяется, если выплавка или восстановление экономически невыгодны. Именно так происходит с алюминием и натрием. Есть и более инновационные технологии, делающие возможных получение цветных металлов даже из достаточно бедных руд без значительных затрат, но речь об этом пойдет чуть позднее.

получение драгоценных металлов

О сплавах

Большая часть металлов, известных в древности, не всегда отвечала некоторым потребностям. Коррозия, недостаточная твердость, ломкость, хрупкость, недолговечность - у каждого элемента в чистом виде есть свои недостатки. Поэтому стало необходимо найти новые материалы, объединяющие в себе преимущества известных, то есть найти способы получения сплавов металлов. На сегодняшний день существует два основных метода:

  • Литье. Расплав смешанных компонентов охлаждается и кристаллизуется. Именно этот способ позволил получить первые образцы сплавов: бронзу и латунь.
  • Прессование. Смесь порошков подвергается высокому давлению, а потом спекается.

Дальнейшее совершенствование

В последние десятилетия наиболее перспективным кажется получение металлов с применением биотехнологий, в первую очередь с помощью бактерий. Уже стало возможным извлечение из сульфидного сырья меди, никеля, цинка, золота, урана. Ученые надеются подключить микроорганизмы к таким процессам, как выщелачивание, окисление, сорбции и осаждение. Кроме того, крайне актуальной является проблема очистки глубоких сточных вод, для нее тоже пытаются найти решение, предполагающее участие бактерий.

способы получения сплавов металлов

Применение

Без металлов и сплавов была бы невозможна жизнь в том виде, в котором она сейчас известна человечеству. Высотные дома, самолеты, посуда, зеркала, электроприборы, автомобили и многое другое существует лишь благодаря далекому переходу людей от камня к меди, бронзе и железу.

Из-за своей исключительной электро- и теплопроводности металлы используются в проводах и кабелях самого различного назначения. Золото применяется для изготовления неокисляемых контактов. Благодаря своей прочности и твердости металлы широко используются в строительстве и для получения самых разных конструкций. Еще одна область применения - инструментальная. Для изготовления рабочей, например, режущей части часто используются твердые сплавы и специальные виды стали. Наконец, благородные металлы высоко ценятся как материал для ювелирных изделий. Так что областей применения предостаточно.

получение и применение металлов

Интересное о металлах и сплавах

Использование этих элементов настолько широко и имеет такую длинную историю, что неудивительно возникновение различных курьезных ситуаций. Их и просто пару любопытных фактов и стоит привести напоследок:

  • До своего широкого распространения алюминий очень ценился. Столовые приборы, которыми при приеме гостей пользовался Наполеон III, были изготовлены именно из этого материала и были предметом гордости монарха.
  • Название платины в переводе с испанского означает "серебришко". Такое нелестное имя элемент получил в связи с относительно высокой температурой плавления и, следовательно, невозможностью на протяжении долгого времени его применять.
  • В чистом виде золото мягкое, и его легко можно поцарапать ногтем. Именно поэтому для изготовления украшений его сплавляют с серебром или медью.
  • Существуют сплавы с любопытным свойством термоупругости, то есть эффектом "памяти" формы. При деформации и последующем нагревании они возвращаются к изначальному состоянию.

fb.ru

Металлы и сплавы

Говоря о ювелирных украшениях, мы обычно в первую очередь думаем о сверкающих самоцветах, блистающих в изысканных кольцах, ожерельях или браслетах. Однако у украшения есть и еще один важный компонент – ведь каждому камню нужна достойная оправа, которая надлежащим образом оттенит красоту минерала, подчеркнет его достоинства и надежно закрепит камень. А для оправы используют металлы – древнейшее и одно из самых важных для человечества открытие.

Сначала в Европе знали только семь металлов – золото, серебро, свинец, медь, ртуть, олово и железо. Так продолжалось до 18-го века, когда к ним добавились платина, алюминий и многочисленные металлические сплавы. Самым основным металлом испокон веков считалось золото – алхимики называли его «царем металлов», его символизировало солнце, а символом серебра была луна. Неизвестно, когда впервые появился прообраз ювелирного украшения из золота со вставкой из самоцветного камня – однако известно, что на протяжении человеческой истории золото было не единственным материалом для оправы. Во времена античности изготавливали украшения из бронзы и даже железа, в Средневековье активно использовали медь, серебро и позолоту, алюминий носили в 19-м веке, мельхиор – в 18-м, платина стала символом эпохи ар деко… Сегодняшний рынок предлагает нам огромное разнообразие украшений и предметов декора из всевозможных металлов и сплавов, а разнонаправленные модные тенденции, признающие популярными одновременно несколько различных течений, позволяют не ограничивать фантазию. И украшение из традиционного золота, и изделие из необычного алюминиевого сплава найдет своего хозяина – выбор зависит только от ваших личных стилевых предпочтений.

Золото – первый металл, с которым познакомился древний человек. Первые найденные золотые украшения относятся к шестому тысячелетию до н.э. Его знали на всех континентах, и издавна оно служило не только материалом для изготовления украшений, утвари и оружия, но и меновым эквивалентом, прообразом денежных знаков. Именно из золота отчеканили первые монеты, причем изначально ценность монеты определялась ее весом – до 1971 года все бумажные деньги имели обеспечение в золотых слитках. Золото всегда было признаком богатства и знатности – воздействие на психику человека желтого блеска сравнимо разве что с сиянием алмазов. Памятен греческий миф о царе Мидасе, который умер от голода, потому что все, к чему он прикасался, становилось золотым. Интересно, что золото в отличие от серебра не стареет и может лежать в земле веками, не теряя внешней презентабельности. Как металл для ювелирных украшений золото популярно и сегодня, но в чистом виде оно не используется – применяются только сплавы, причем чем дешевле изделие, тем ниже его проба и содержание собственно золота (то, что продается у нас в обычных ювелирных, имеет 585 пробу, т.е. 58% золота, остальное – медь, никель или серебро). В зависимости от второго компонента сплава, золото может быть не только желтым, но и белым, розовым, красным, зеленым, серым или коричневым. Считается, что соприкосновения золота с кожей очень полезно – это усиливает потенцию и репродуктивные функции организма, укрепляет дух, усиливает иммунитет и даже продлевает жизнь на 10-20 лет, если носить его на правой руке. И, конечно, золото притягивает к своему обладателю деньги и успех в делах.

Для того, чтобы ощутить на себе благотворное воздействие золота и насладиться золотым блеском, совершенно не обязательно выкладывать тысячи долларов за украшение из желтого золота высокой пробы – достаточно приобрести изделие из ювелирного сплава или любого другого металла, покрытого позолотой. Самый древний способ позолоты – оклеивание тончайшей золотой фольгой, описанное еще Гомером. Золотобойное искусство – умение получать из самородков золотые листки – знали и в Древнем Египте, где золотыми листками покрывали деревянные носилки фараона, и в Киевской Руси, где золотили маковки церквей, и в доколумбовой Америке – конкистадоры были поражены, обнаружив, что многие золотые самородки на самом деле сделаны из меди и позолочены лишь снаружи. Индейцы использовали другие способы золочения – опускали медную деталь в щелочной раствор золота и кипятили, после чего золото оседало на медной поверхности, или же многократно отжигали уже содержащий немного золота медный сплав, благодаря чему поверхностный слой, из которого удалялась медь, обогащался золотом. Эти два способа переняли европейцы, и в немного измененном виде их используют даже сегодня. Однако наиболее часто применяют золочение в гальванической ванне – изделие опускают в синеродистое золото, через которое пропускается ток.

Серебро стало известно человеку чуть позже золота – уже в пятом тысячелетии до н.э. в Древнем Египте его употребляли для создания украшений. До второго тысячелетия до н.э. серебро было редким и ценилось выше золота. Инки владели богатейшими серебряными рудниками, изготавливая из серебра оружие, домашнюю утварь и ритуальные предметы. Император Нерон повелел подковать серебром всех своих коней и мулов. В богатых домах Европы со Средних веков обязательно было «фамильное серебро» – столовые приборы, кубки, блюда и супницы с вензелями и гравировкой передавались из поколения в поколение. Как материал для посуды серебро особенно хорошо подходит благодаря своей бактерицидности – о способности серебра обеззараживать и очищать воду и пищу знали еще в древности, недавно же это было доказано учеными, серебро может уничтожить 650 видов бактерий. Мистически серебро ассоциируется с Луной и женским началом, оно защищает от злых духов и колдовства, усиливает интуицию, успокаивает и смягчает характер. Инки звали серебро «лунными слезами», египтяне – «костями бога Ра». Используется серебро и для изготовления фото- и кинопленки. Сегодня серебро вновь возвращает себе утраченную популярность – особенно красивы этнические украшения из серебра, часто серебро комбинируют с золотом. По-прежнему делают из серебра оружие и столовые приборы, статуэтки и мелкие предметы декора. Очень красиво сочетание матового блеска серебра с глубокой гравировкой, чернение по серебру, кружевное серебряное плетение. Иногда вместо серебра применяется другой металл или сплав с последующим посеребрением путем опускания в гальваническую ванну. Покрывают дополнительным слоем серебра и серебряные изделия для замедления окисления и потемнения металла.

Платина известна человеку с древних времен – платиновые украшения делали в Южной Америке еще 2000 лет назад. По-испански “platina” означает «малое серебро», «серебришко» – такое пренебрежительное название дали металлу конкистадоры в 16-м веке, считая что пользы от него никакой. До 18-го века на нее не обращали внимания – это и к лучшему, иначе сегодня платины бы не осталось вовсе? ведь уже сейчас этот металл встречается в 35 раз реже, чем золото. Первыми использовать платину начали алхимики, когда обнаружили удивительную огнестойкость металла – его употребляли для создания алхимических тиглей и инструментов. Впервые ввел платину в моду ювелир Луи Картье, который выпустил в конце 19-го века коллекцию украшений из платины и бриллиантов. После этого платина превратилась в предмет желания светских модниц, ведь благородный белый цвет металла как нельзя лучше оттенял сияние драгоценных камней. Платина чрезвычайно пластична, прочна, не вызывает аллергии и не тускнеет со временем. Сегодня она стала эталоном стиля, особенно часто применяется платина для изготовления обручальных и помолвочных колец с бриллиантами – она стала символом нерушимости брачных уз и прочности любовного союза. Именно в платину оправлен знаменитый бриллиант Кох-и-нор, являющийся гордостью английского королевского дома. В чистом виде ее не используют – обычно это сплав платины и палладия в соотношении 95:5, этот сплав зовут «белым золотом». Часто комбинируют платину и с желтым золотом – такие сочетания особенно красивы. Украшения из платины выпускают Tiffani, Van Cleef & Arpels, Bvlgary. Используют платину не только в ювелирном деле – платиновые сплавы применяются в медицине, химической и электронной промышленности.

По легенде, однажды неизвестный принес римскому императору Тиберию кубок, сделанный из неизвестного металла, цветом как серебро, но при этом необычайно легкого. Опасаясь обесценивания серебра, Тиберий приказал казнить дарителя… А ведь если бы он поступил по-другому, то алюминий – именно из него и был сделан кубок – стал бы известен человечеству гораздо раньше 19-го века. Поначалу он, белый как серебро, не подверженный влиянию окружающей среды, ценился выше золота. История использования алюминия начинается с создания ювелирных украшений – в середине 19-го века каждая светская дама имела несколько украшений из алюминия с драгоценными камнями, обладали такими украшениями в английской и французской королевских семьях. Постепенно он вышел из моды и обесценился, однако отдельные ювелиры, например Рене Лалик, продолжали создавать украшения с участием легкого белого металла. Сегодня же алюминий и алюминиевые сплавы – популярный материал для бижутерии и недорогих, но стильных украшений с полудрагоценными камнями. Мягкий блеск алюминия позволяет разглядеть самый тонкий выгравированный узор и полностью сохраняет натуральный цвет вставки. Для декоративной отделки поверхности алюминиевых украшений и защиты от коррозии применяют анодирование – изделие помещают в электролит (насыщенный содово-солевой раствор) и пропускают через него ток, чтобы создать на поверхности защитную голубовато-серую пленку. Особенно хороши алюминиевые сплавы для изготовления серег – легкий металл не оттягивает мочку и не создает нагрузку на кожу.

Бронза – первый в истории сплав металлов, который дал название целой эпохе человечества. Название ее происходит от имени древнего итальянского морского порта Брундизий, куда в четвертом тысячелетии до н.э. привозили купцы медь и олово – местные мастера и освоили массовое производство сплава этих двух металлов. Наивысший расцвет бронза получила в Древнем Риме и Древней Греции, где из нее отливали гигантские статуи богов и героев. Активно использовали бронзу и для изготовления предметов быта, украшений, посуды. В эпоху Возрождения интерес к бронзе вспыхнул в Европе, а потом и в России – из нее делали копии древних статуй, церковную и домашнюю утварь, детали мебели, оружие и колокола. Бронза всегда соседствовала с натуральным камнем – она прекрасно сочетается с мрамором, змеевиком, яшмой, обсидианом и другими самоцветами. Особенно красива позолоченная бронза рядом с зеленым малахитом. Патина, зеленоватый или коричневый налет, который появляется в результате окисления металла, является признаком антикварной ценности бронзового изделия – часто бронзу покрывают и искусственно нанесенной патиной для повышения декоративности. Среди бронзовых изделий особенно популярны реплики или вариации на тему антикварных изделий 18-19 вв. Иногда изготавливают из бронзы и ювелирные украшения для сильной половины человечества – кулоны, запонки, пряжки.

В начале 18-го века в Европу завезли из Китая «китайское серебро» – изделия из белого металла, похожего на серебро, но значительно превосходящего его по твердости. Металл этот являлся сплавом меди, цинка и никеля, и носит сегодня название нейзильбер, что означает «новое серебро». Вид нейзильбера, состоящий главным образом из меди и никеля, зовется мельхиором, причем внешне два металла практически не различаются. Нейзильбер уже два века является популярным материалом для создания оружейной гарнитуры, посуды, столовых приборов, декоративных деталей, ювелирных украшений. В Швейцарии с 1850 г. из него чеканят разменную монету. Он легко полируется, хорошо воспринимает гравировку, чернение, резные узоры, а с помощью специальных растворов можно придать ему различные оттенки. Сам по себе нейзильбер очень похож на серебро, причем обычно его еще дополнительно покрывают посеребрением. Раньше почти в каждом доме в СССР был набор «мельхиоровых ложечек» с черненым рисунком – их ценили не меньше, чем серебряные приборы, тем более что со временем нейзильбер не темнеет и не гнется.

Для создания ювелирных украшений сегодня многие ювелиры используют смесь, которую таинственно называют «ювелирным сплавом». В отличие от бронзы или нейзильбера, чей состав определен много веков назад, состав ювелирного сплава, из которого сделано то или иное кольцо или брошь, трудно определить даже профессионалу, потому что он постоянно меняется и варьируется. Обычно это сплав благородных металлов (золота, серебра, платины или палладия) с металлами цветными (медью, цинком, кадмием, никелем, оловом). Состав сплава не влияет на внешний вид изделия при покупке, потому что цвет определяется самым основным компонентом, но позже во время носки украшение может и оставлять следы на коже и одежде, и быстро чернеть или зеленеть, и легко сломаться. Поэтому, чтобы не выбрасывать деньги на ветер, украшения из сплавов, ни в коем случае нельзя покупать «с рук», потому что даже если сплав действительно содержит указанные в пробе 40-50% золота, то остальная часть состава может включать в себя дешевые добавки, делающие изделие хрупким и недолговечным.

Выбирая сегодня ювелирное украшение или интерьерное изделие из полудрагоценных камней, мы имеем перед нашими предками огромное преимущество – если они были поставлены в жесткие рамки существующей моды, то мы можем действительно ощутить на себе свободу выбора. Предпочитаете ли вы индийскую этнику или романтический модерн, античную классику или пышность крупных прозрачных камней – вы всегда сможете подобрать то, что понравится именно вам и полностью сочетается с вашим индивидуальным стилем. Сегодня мы покупаем украшения, созданные по мотивам древних скифских или греческих кулонов и печаток, а через несколько тысяч лет наши потомки будут разглядывать те украшения, что радуют нас сегодня, и удивляться мастерству ювелира, создавшего такую прекрасную вещь, и гадать, каковы же были люди из этого таинственного далекого двадцать первого века.

samocvet.net

Металл в искусстве

Металл в искусстве

МЕТАЛЛ В ИССКУСТВЕ.

План.

1.Металл – материал с уникальными свойствами.

2. История открытия металлов и появления понятия «металл».

3.Способы изготовления изделий из металлов, их история и связь с искусством:

А. Ковка.

Б. Литье.

В.Чеканка.

     4. Список использованной литературы

     

                                                  

1. Металл – вещество с уникальными свойствами.

На протяжении длительного времени, несмотря на обилие альтернатив, металл остается одним из наиболее широко употребляемых материалов во всех сферах деятельности человека. Металл используют как в быту (посуда, инструмент и пр.) так и в производстве высокотехнологичных изделий (от автомобиля до космического оборудования).

Почему же человечество с древних времен остается верным металлу? Ответ прост: металлы обладают уникальными свойствами, делающими возможным их применение в любой сфере производства  и быта.

Основные свойства и разновидности металлов:

         

            Металлы весьма распространены в природе и встречаются в виде различных соединений в недрах земли, водах рек, озер, морей, океанов, составе тел животных, растений и даже в атмосфере.

           По своим свойствам металлы резко отличаются от неметаллов. Впервые это различие металлов и неметаллов определил М. В. Ломоносов. «Металлы, - писал он, - тела твердые, ковкие блестящие».

            Причисляя тот или иной элемент к разряду металлов, мы имеем в виду наличие у него определенного комплекса свойств:

1.   Плотная кристаллическая структура.

2.   Характерный металлический блеск.

3.   Высокая теплопроводность и электрическая проводимость.

4.   Уменьшение электрической проводимости с ростом температуры.

5.   Низкие значения потенциала ионизации, т.е. способность легко отдавать электроны. 

6.   Ковкость и тягучесть.

7.   Способность к образованию сплавов.

Все металлы и сплавы, применяемые в настоящее время в технике, можно разделить на две основные группы. К первой из них относят черные металлы - железо и все его сплавы, в которых оно составляет основную часть. Этими сплавами являются чугуны и стали. В технике часто используют так называемые легированные стали. К ним относятся стали, содержащие хром, никель, вольфрам, молибден, ванадий, кобальт, титан и другие металлы. Иногда в легированные стали входят 5-6 различных металлов. Методом легирования получают различные ценные стали, обладающие в одних случаях повышенной прочностью, в других - высокой сопротивляемостью к истиранию, в третьих - коррозионной устойчивостью, т.е. способностью не разрушаться под действием внешней среды.

Ко второй группе относят цветные металлы и их сплавы. Они получили такое название потому, что имеют различную окраску. Например, медь светло-красная, никель, олово, серебро - белые, свинец - голубовато-белый, золото -желтое. Из сплавов в практике нашли большое применение: бронза - сплав меди с оловом и другими металлами, латунь - сплав меди с цинком, баббит - сплав олова с сурьмой и медью и др.

Это деление на черные и цветные металлы условно.

Наряду с черными и цветными металлами выделяют еще группу благородных металлов: серебро, золото, платину, рутений и некоторые другие. Они названы так потому, что практически не окисляются на воздухе даже при повышенной температуре и не разрушаются при действии на них растворов кислот и щелочей.

Физические свойства металлов:

С внешней стороны металлы, как известно, характеризуются, прежде всего, особым «металлическим» блеском, который обусловливается их способностью сильно отражать лучи света. Однако этот блеск наблюдается обыкновенно только в том случае, когда металл образует сплошную компактную массу. Правда, магний и алюминий сохраняют свой блеск, даже будучи превращенными в порошок, но большинство металлов  в мелкораздробленном виде имеет черный или темно-серый цвет. Затем типичные металлы обладают высокой тепло- и электропроводностью, причем по способности проводить тепло и ток располагаются в одном и том же порядке: лучшие проводники - серебро и медь, худшие - свинец и ртуть. С повышением температуры электропроводность падает, при понижении температуры, наоборот, увеличивается.

Очень важным свойством металлов является их сравнительно легкая механическая деформируемость. Металлы пластичны, они хорошо куются, вытягиваются в проволоку, прокатываются в листы и т.п.

Характерные физические свойства металлов находятся в связи с особенностями их внутренней структуры. Согласно современным воззрениям, кристаллы металлов состоят из положительно заряженных ионов и свободных электронов, отщепившихся от соответствующих атомов. Весь кристалл можно себе представить в виде пространственной решетки, узлы которой заняты ионами, а в промежутках между ионами находятся легкоподвижные электроны. Эти электроны постоянно переходят от одних атомов к другим и вращаются вокруг ядра то одного, то другого атома. Так как электроны не связаны с определенными ионами, то уже под влиянием небольшой разности потенциалов они начинают перемещаться в определенном направлении, т.е. возникает электрический ток.

Наличием свободных электронов обусловливается и высокая теплопроводность металлов. Находясь в непрерывном движении, электроны постоянно сталкиваются с ионами и обмениваются с ними энергией. Поэтому колебания ионов, усилившиеся в данной части металла вследствие нагревания, сейчас же передаются соседним ионам, от них - следующим и т.д., и тепловое состояние металла быстро выравнивается; вся масса металла принимает одинаковую температуру.

По плотности металлы условно подразделяются на две большие группы: легкие металлы, плотность которых не больше 5 г/см3, и тяжелые металлы - все остальные.

Химические свойства металлов:

Основным химическим свойством металлов является способность их атомов легко отдавать свои валентные электроны и переходить в положительно заряженные ионы. Типичные металлы никогда не присоединяют электронов; их ионы всегда заряжены положительно.

            Легко отдавая при химических реакциях свои валентные электроны, типичные металлы являются энергичными восстановителями.

            Способность к отдаче электронов проявляется у отдельных металлов далеко не в одинаковой степени. Чем легче металл отдает свои электроны, тем он активнее, тем энергичнее вступает во взаимодействие с другими веществами.

 

2.История открытия металлов и появления понятия «металл».

 

Термин «металл» произошел от греческого слова métallion (от metalléüõ – выкапываю, добываю из земли), которое означало первоначально копи, рудники (в этом смысле оно встречается у Геродота, 5 век до нашей эры). То, что добывалось в рудниках, Платон называл mettaléia. В древности и в средние века считалось, что существует только семь металлов: золото, серебро, медь, олово, свинец, железо, ртуть. По алхимическим представлениям, металлы зарождались в земных недрах под влиянием лучей планет и постепенно, крайне медленно совершенствовались, превращаясь в серебро и золото. Алхимики полагали, что металлы – вещества сложные, состоящие из «начала металличности» (ртути) и «начала горючести» (серы). В начале 18 века получила распространение гипотеза, согласно которой металлы состоят из земли и «начала горючести» - флогистона. М.В. Ломоносов насчитывал шесть металлов (Au, Ag, Cu, Sn, Fe, Pb) и определял металл как «светлое тело, которое ковать можно». В конце 18 века А.Л. Лавуазье опроверг гипотезу флогистона и показал, что металлы – простые вещества. В 1789 году Лавуазье в руководстве по химии дал список простых веществ, в который включил все известные тогда семнадцать металлов (Sb, Ag, As, Bi, Co, Cu, Sn, Fe, Mn, Hg, Mo, Ni, Au, Pt, Pb, W, Zn). По мере развития методов химического исследования число известных металлов возрастало. В первой половине 19 века были открыты спутники Pt, получены путем электролиза некоторые щелочные и щелочноземельные металлы, положено начало разделению редкоземельных металлов, открыты неизвестные металлы при химическом анализе минералов. В 1860-1863 годах методом спектрального анализа были открыты Cs, Rb, Tl, In. Блестяще подтвердилось существование металлов, предсказанных Д.И. Менделеевым на основе его периодического закона. Открытие радиоактивности в конце 19 века повлекло за собой поиски природных радиоактивных металлов, увенчавшиеся полным успехом. Наконец, методом ядерных превращений начиная с середины 20 века были искусственно получены радиоактивные металлы, в частности трансурановые элементы.

В конце 19 – начале 20 веков получила физико-химическую основу металлургия – наука о производстве металлов из природного сырья. Тогда же началось исследование свойств металлов и их сплавов в зависимости от состава и строения.

 

Полиметаллическая руда

3.Способы изготовления изделий из  металлов, их история и связь с искусством

А. Ковка

Ковка – один из способов обработки металлов под давлением, при котором инструмент оказывает многократное прерывистое воздействие на заготовку, в результате чего она, деформируясь, постепенно приобретает заданную форму и размеры.

С древности ковка (меди, самородного железа) служила одним из основных способов обработки металла (холодная, а затем горячая ковка в Иране, Месопотамии, Египте в 4-3 тыс. годах да нашей эры; холодная ковка у индейцев Северной и Южной Америки до 16 века нашей эры). Древние металлурги Европы, Азии и Африки ковали сыродутное железо, медь, серебро и золото; кузнецы пользовались особым почетом у народов древности, а их искусство окружалось легендами. В средние века, в том числе и в России, кузнечное дело достигло высокого уровня: вручную отковывались холодное и огнестрельное оружие, инструменты, детали сельскохозяйственных орудий, дверей и сундуков, решетки, светильники, замки, часы и другие изделия всевозможных форм и размеров, часто с тончайшими деталями; кованые изделия украшались насечкой, просечным или рельефным узором, расплющенными в тончайший слой листами сусального золота и бронзовой потали. Традиции средневекового ремесла сохранились в народном искусстве до 19 века (светцы, крюки, и и т.д.). В 15-19 веках выполнены многие замечательные кованые фонари, ограды, решетки, ворота (Версаль, Петербург, Царское Село). Многие города специализировались в различных отраслях кузнечного ремесла: Герат, Мосул славились утварью, Дамаск, Милан, Аугсбург, Астрахань, Тула – оружием, Нотиннгем, Золинген, Павлово на Оке – ножами и инструментами, Нюрнберг, Холмогоры – замками и т.д. В 19 веке ручная ковка была вытеснена штамповкой и литьем, интерес к ней возродился в 20 веке.

                      

      Московская ковка XIX век                                     «Шапка ерихонская», 1621 г,  Россия

          

                                          

                 

                                             

                                            Кованый декор Весминстерского

                                                                аббатства, Лондон

Скифия. Меч

с украшенными

 ножнами.

Середина IV в. до н.э

Основы теории ковки были разработаны в России: П.П. Аносов в 1831 впервые применил микроскоп для изучения структуры металлов; Д.К. Чернов в 1868 научно обосновал режимы ковки; Большой вклад в теорию ковки сделали советские ученые Н.С.Курнаков, К.Ф. Грачев, С.И. Губкин, К.Ф. Неймайер и др.

Ковку, как правило, производят при нагреве металла до ковочной температуры с целью повышения его пластичности и снижения сопротивления деформированию. Температурный интервал ковки зависит  от химического состава и структуры обрабатываемого металла, а также от вида операции или перехода. Для стали температурный интервал 800 – 1100 градусов Цельсия, для алюминиевых сплавов 420-480 градусов Цельсия.

Различают ковку в штампах и без применения штампов – свободную ковку. При ковке в штампах металл ограничен со всех сторон стенками рабочей полости штампа и при деформации приобретает форму, соответствующую этой полости. При свободной ковке металл не ограничен совсем или ограничен с одной стороны. При ручной ковке кувалдой или молотом воздействуют непосредственно на металл или на инструмент. Машинную ковку выполняют на специальном оборудовании – молотах с массой падающих частей от 1 до 5000 кг или гидравлических прессах, развивающих усилия 2-200 Мн., а также на ковочных машинах. Изготовляют поковки массой 100 тонн и более. Для манипулирования с тяжелыми заготовками при ковке используют подъемные краны грузоподъемностью до 350 тонн, кантователи и специальные манипуляторы. Свободную ковку применяют также для улучшения качества и структуры металла. При проковке металл упрочняестся, завариваются несплошности и размельчаются крупные кристаллы, в результате чего структура становится мелкозернистой, приобретает волокнистое строение.

При ковке используют набор кузнечного инструмента, с помощью которого заготовкам придают требуемую форму и размеры. Основные операции ковки: осадка, высадка, протяжка, обкатка, раскатка, прошивка и др.

Ковка является одним из экономичных способов получения заготовок деталей.

Б. Литье.

Литье – технологический процесс изготовления отливок, заключающийся в заполнении форм расплавленным материалом и дальнейшей обработке полученных изделий.

Немного о литье:

Семь наиболее известных шедевров древних культур названы чудесами света. Два из них являются отливками. Это Колосс Родосский работы Хареса из Линдоса (бронза, 292—280 гг. до н. э.) (рис. 1) и статуя Зевса Олимпийского в храме Зевса в Олимпии работы Фидия (золото, 430 г. до н. э.). По некоторым данным они получены хрисоэлефантийским способом.

Труд литейщика, изготавливающего уникальную отливку, по своему характеру творческий. В большей степени это относится к отливкам, отличающимся какими-либо особыми свойства­ми, размерами или виртуозностью техники их литья. Таким отливкам при­сваивается титул "царь".

Знаменитый Царь-колокол Московского Кремля, крупнейший из колоколов когда-либо существовавших в мире, отлит в 1733 — 1735 гг. из бронзы и весит 200 т. Самая большая пушка в мире — Царь-пушка, отлита в 1586 г., весит 40 т, ее калибр 890 мм.

Геродот в главе 81 четвертой книги писал, что один из царей Скифии решил определить, сколько скифов живет на свете, и приказал каждому из них принести по одному бронзовому наконечнику стрелы. Из этих стрел был отлит огромный котел. Диаметр скифского парытотла составлял 2,5 м, а высота — около 3 м, масса превышала 10 т. Котел был украшен характерным орнаментом, литыми фигурками животных.

Древнейшей отливкой, удостоенной титула "царь", по мнению А. М. Петриченко, является 100-тонный чугунный царь-лев, отлитый в 954 г., его высота 5,5 м, длина более 5 м (Китай). Между ног этой фигуры свободно проезжает лошадь с телегой. Отливка пустотелая, покоится на плите, в настоящее время глубоко осела в грунт.

В XIV в. в Японии был отлит царь-чайник из 3 частей: крышки, ручки и самого сосуда массой 16 т. А еще в 749 г. была отлита статуя Будды массой 250 т (вместе с цоколем 380 т), длина ладони — 3 м. В 1987 г. на озере Тадзаво к северу от Токио установлена самая высокая статуя богини милосердия Канной высотой 133 м.

Самой крупной царь - отливкой является литой шабот молота массой более 650 т, изготовленный в 1875 г. в Перми. Для установления литой формы потребовался кессон глубиной 40 м. Вокруг было размещено 20 крупных вагранок. Заливка длилась 3 ч, остывание металла — более 4 месяцев.

Первыми металлами, с которыми имел дело человек, были самородные медь и золото. Этому способствовало то, что они легко добывались в виде самородков и россыпей, имели невысокую, чуть больше 1000°С, температуру плавления и принимали необходимую форму с использованием метода холодной деформации и литья. Первыми отливками были художественные изделия из золота в виде различных украшений и предметов религиозного культа. Таким образом, можно предположить, что литейное производство началось с художественного литья.

У разных народов зарождение художественного литья приходилось на разные времена. У многих оно было самобытным, другие же опыт заимствовали. Мнения историков и археологов о начале производства литых изделий расходятся. А. М. Петриченко считает, что впервые фасонное литье появилось в IV — III тысячелетиях до н. э. одновременно в Египте, Двуречье, Индии, Южной Туркмении, Закавказье, Молдавии, Юго-Западной Украине, Средней Азии и других местах. В источниках указывается на данные археологических исследований, из которых следует, что в Египте производить художественные отливки из золота начали за 12 тысяч лет до н. э. Изделия из золота, относящиеся к IV тысячелетию до н. э., найдены в Южной Месопотамии, в долине Нила, в Малой и Средней Азии. На Алтае золото начали добывать и перерабатывать за 4,5 тысячи лет до н. э. На Кавказе золотые изделия изготавливались за 3 тысячи лет до н. э.

            О высоком мастерстве и художественном вкусе мастеров Шумера свидетельствует литая голова быка из золота с инкрустацией, изготовленная в VI в. до н. э. Египтяне начали отливать медные изделия раньше других народов.

Историки полагают, что колоссальные масштабы строительства из камня пирамид стали возможны лишь благодаря широкому применению медных орудий и инструментов. На росписи гробницы в Фивах XVI — V вв. до н. э. изображены простые приемы работы древних литейщиков (рис. 2). В то время египетские литейщики уже умели получать сложные полые отливки с использованием литейных стержней или восковых выплавляемых моделей. Так что правомерно считать Африку той частью света, где впервые зародилось литейное ремесло, в том числе ремесленное производство художественного литья.

Серебро в отличие от золота редко встречается в виде самородков, поэтому использовать его стали позднее, чем золото. Самая ранняя разработка руд и добыча серебра в крупных масштабах началась в IV в. до н. э. в восточной части Азии, позднее в Армении и Греции.

С середины III в. до н. э. в Месопотамии, а со II в. до н. э. в Египте вслед за примитивной техникой литья в открытые формы появилось литье бронзы в разъемные закрытые формы из глины, в которых отливались мелкие части цепочек, браслетов и др. Эти отливки затем скреплялись оловом и чеканились.

В Греции в V — IV вв. до н. э. для отливки крупных бронзовых статуй применялось литье "по потерянному воску". При этом способе, который до наших дней является основным для бронзовой монументальной и кабинетной скульптуры, окончательная отделка фигур осуществляется по нанесенному на них воску.

Особого расцвета литье достигло в эпоху Возрождения (XIV — XVI вв.) во многих странах Европы, в том числе и в России. Введенная Бенвенуто Челлини (1500 — 1571) для литья крупных скульптур технология кусковой формовки позволяла получать по несколько точных отливок с одной модели (метод "потерянного воска" — только одну отливку), с которых однако требовалось удалять чеканкой следы от стыков отдельных кусков формы.Со второй трети XIX в. наступает упадок производства художественной бронзы. Ради удешевления бытовых изделий начинают применять низкосортные медные сплавы, гальванические покрытия драгоценными металлами, механические способы обработки (штамповка, накатка и др.).

Новое художественное осмысление бронза получает в последнее десятилетие XIX в. и в начале XX в. в творчестве импрессионистов (О. Роден, П. П. Трубецкой, А. С. Голубкина и др.).

В странах Европы отливки из чугуна начали изготавливать примерно в XIV в. с появлением доменных печей. В Китае чугун известен с VI в. до н. э. В 954 г. была отлита фигура льва массой около 100 т. В те времена в Китае существовали лишь небольшие одноформенные вагранки для плавки чугуна. Они и были использованы при выплавке металла для этой гигантской фигуры. От каждой печи по небольшому каналу выпускался металл, к нему по мере приближения к форме присоединялись ручейки от печей, расположенных по пути к форме. На старинном китайском рисунке (рис. 3) показано, как происходила заливка подобных форм. О том, что именно таким способом отливали льва, свидетельствует устройство чаши в форме, которая так и осталась на отливке. Возможно, чугун в нее наливали из ручных ковшей, принося их из печей, установленных дальше зоны чугунных ручейков.

Значительное развитие чугунное литье получило в Германии, Франции и России (на Каслинском, Каменском, Верх-Исетском, Ушвинском заводах).

В настоящее время для художественных отливок используются практически все широко применяемые сплавы — благородные металлы и сплавы, сплавы на основе железа, меди, алюминия, цинка, легкоплавкие сплавы, при этом применяются разнообразные способы изготовления форм, начиная от одноразовых песчано-глинистых и кончая многократно используемыми металлическими формами

            

Первая четверть XV в. Москва. Принадлежала                      Икона «Господь Вседержитель».

  игумену Никону. Серебро, литье, гравировка                          Медный   сплав, литье. XIX в.                                                                                          

золочение. 13.3x9.5 см.

В. Чеканка

Чеканка – 1) получение рельефных изображений на листовом металле; выполняется ударами особым молотком по чеканам. Такая чеканка, являющаяся одним из древнейших видов художеств, обработки металла, ведется по поверхности металлического листа, положенного на эластичную подложку из особой смолы, в основном по лицевой стороне. 2) получение рельефных изображений на поверхности монет, медалей и т.п. Производится сильными ударами от руки или на прессе стальными штемпелями – на которых сделаны углубленные изображения и надписи.

Чаша. Грузия, чеканка. Начало XIX века

ЩитМастерская Йорга Зигмана. Германия, Аугсбург. Середина 16 в.Медь; золочение, рельефная чеканка.Эрмитаж.

Теги: Металл в искусстве   Доклад  ЛитератураПросмотров: 25814Найти в Wikkipedia статьи с фразой: Металл в искусстве

diplomba.ru


Смотрите также