Металлы и сплавы

Большинство металлов не растворяются в воде, органических растворителях, но в расплавленном состоянии они могут взаимно растворяться или смешиваться с друг другом, образуя сплавы – продукты сплавления или спекания двух и более компонентов, обладающих свойствами как исходных веществ, так и новыми свойствами. Компонентами сплавов могут быть металлы, металлы и неметаллы, а также только неметаллы. Поэтому различают металлические и неметаллические сплавы (например, керамические материалы – сплавы различных оксидов и солей и стеклообразные). Для металлических сплавов характерен металлический тип химической связи; в неметаллических – связь ковалентная, а также смешанного типа – ионно-ковалентная. Сплавы могут быть стехиометрическими (дальтониды) и нестихиометрическими соединениями (бертоллиды). Следует помнить следующее. Стехиометрическое соотношение компонентов, образующих химическое соединение постоянного состава соблюдается только в парообразном состоянии, в молекулярных кристаллах и жидкостях. Химические соединения, состав которых может меняться в широких пределах называются соединениями переменного состава – бертоллидами, в честь французкого химика Бертолле. Бертоллиды – это кристаллические вещества. Например, известно, что формула оксида железа (II) не FeO, а Fe_0,95O. Исходя из вышесказанного, существует развернутое определение, что такое химическое соединение. Химическое соединение – это вещество постоянного или переменного состава, образованное из атомов одного или нескольких химических элементов, с качественно своеобразным химическим и кристаллохимическим строением.

Примеры широко распространенных металлических сплавов:

- дюраль 95%алюминия+4%меди +по 0,5% магния и марганца;

- силумин – алюминий с добавками кремния;

- нейзельбер («немецкое серебро») Ni-Zn-Cu (1:1:2);

- бронза – сплав меди с добавками олова, но могут быть и другие компоненты, и соответствующие названия (бериллиевая бронза – бериллия с медью, никелевая бронза – сплав никеля с медью);

- нихром – сплав никеля с хромом, мельхиор (+медь?);

- сплавы на основе железа - чугун 93%железа +5%углерода, а также кремний, марганец, сера; сталь – менее 0,3% углерода (твердые стали -0,3-2%С).

Есть понятие легирование металла - введение добавок для улучшения свойств металла. Чаще всего легируют сталь. Легированная сталь – это сталь, в которую для улучшения ее механических свойств и коррозионной устойчивости вводят другие металлы. Если количество добавленных металлов не превышает 3%, то такую сталь называют низколегированной. Стали, содержащие от 1-4% никеля и 0,5-2% хрома (высоколегированные) применяются для производства артиллерийских орудий, брони, бронебойных снарядов, оболочек для пуль и пр.

При сплавлении металлов может образоваться твердый раствор – простое растворение одного металла в другом или, что чаще всего происходит, металлы вступают друг с другом во взаимодействие, образуя химическое соединение переменного состава. Твердый раствор – это твердая однородная смесь кристаллических или аморфных (стеклообразных) веществ переменного состава.