Сплавы

Техника нуждается в металлических материалах с самыми разнообразными свойствами и сочетаниями свойств. Так, для изготовления типографского шрифта, потребовался металлический материал, достаточно легкоплавкий (чтобы из него легко было отлить литеры) и в то же время достаточно твердый (иначе литеры износились бы прежде, чем был отпечатан весь тираж). При этом сплав должен точно воспроизводить форму, в которой отливаются литеры. В списке чистых металлов такого металла, в котором сочетались бы все заданные свойства, нет. Свинец легко плавок, но слишком мягок, его можно царапать даже ногтем. Сурьма легкоплавка и достаточно тверда, но слишком хрупка.

Сплав же свинца с сурьмой и незначительном количестве олова обладает плавкостью свинца и твердостью сурьмы, но лишен ее хрупкости. В момент затвердевания этот сплав слегка расширяется и поэтому точно воспроизводит форму, в которой отлит. Вся эта сумма свойств, а не каждое в отдельности и делает наш сплав почти незаменимым типографическим металлом.

Другое свойство свинца- его высокий удельный вес- используется, например, для изготовления охотничьей дроби. Но и здесь вредит делу мягкость свинца. Вследствие громадного давления пороховых газов при выстреле дробинки из свинца расплющиваются и ружейный ствол изнутри «освинцовывается» - покрывается слое свинца. Заменить его другим металлом? Платина достаточно тверда и при этом почти вдвое тяжелее свинца. Но она слишком дорога, и у нее другие назначения. Каждый выстрел платиновой дробью или пулей стоил бы неизмеримо дороже, чем убитая дичь. Чем искать среди металлов заменители свинца, проще «исправить» его, сплавив свинец с небольшим количеством той же сурьмы.

Не подумайте, что при сплавлении металлов их свойства просто складываются или же что свойства сплавов представляют что-то среднее между свойствами сплавленных металлов. Типографский сплав плавится при более никой температуре, чем каждый из входящих в его состав металлов. Еще более легкоплавки припои в соответствии с их назначением соединять, спаивать металлические части. А ведь припой состоит из тех же самых металлов – свинца, олова и сурьмы. Так, простейший из припоев- третник, состоящий на одну треть из свинца и на две трети из олова, - плавится при 1810, в то время как точка плавления свинца 3270 , а олова 2320 . особенно легкоплавки сплавы висмута, хотя сам он плавится лишь при 2710 . Из висмутового сплава с точкой плавления всего 600 изготовляют кольца, удерживающие пробки в автоматическом оборудовании, которое представляет собой водопроводную сеть, проложенную по потолку здания и снабженную ввинченными в трубы спринклерами. При возникновении пожара кольца в спринклерах плавятся, пробки напором воды вышибаются и открывают воде путь к огню. Такую сеть устраивают в театрах, на складах горючих материалов, на деревообделочных и текстильных предприятиях.

Сплавляя одни и те же металлы, но в разной пропорции, можно получать сплавы с разными свойствами и разного назначения.

Корпус ваших ручных часов, возможно, изготовлен из хромоникелевой стали, а пружина- уж обязательно из элинвара. И то и другое- сплавы железа с хромом, никелем и углеродом. Но в состав нержавеющей стали входит 18% Cr, 35% Ni, а в состав элинвара – 8% Cr, 35% Ni. Именно при таком составе элинвар проявляет свойство, делающее его незаменимым в изготовлении пружин: бесподобную упругость, почти не изменяющуюся при колебаниях температуры- от самых трескучих морозов до самой сильной летней жары. При другом соотношении тех же составных частей, например 15% Cr, 60% Ni, получается нихром- сплав с низкой электропроводностью и высокой жароупорностью, применяемый в электронагревательных устройствах (например в электроплитках).

Сплав того же железа с 49%Ni обладает одинаковым со стеклом и платиной коэффициентом расширения при нагревании. Это платинит. Без платинитовой проволочки, впаянной в стеклянную оболочку электролампочки, нельзя было бы осуществить подводку тока к нити накала, так как другие металлические материалы (за исключением слишком дорогой платины) при изменении температуры расширяются либо больше, либо меньше, чем стекло, и сцепление металла со стеклом нарушается.

Сплавы чрезвычайно разнообразны по составу, свойствам и назначению. Но в технике больше всего применяются углеродистые легированные стали, основу которых составляет самый дешевый и доступный из металлов- железо.