Сплавы – это материалы с определенными свойствами, состоящие из двух или более компонентов.

Сплавы, в состав которых входят металлы – это металлические сплавы. Сплавы обладают более полезными свойствами, чем составляющие их металлы, поэтому они находят более широкие области применения.

Например: золото красиво, но очень пластично. Изделия из чистого золота легко царапаются и истираются, поэтому для изготовления ювелирных изделий применяют сплавы золота с медью, с серебром, реже с платиной, палладием, кадмием. От содержания добавок зависит и цвет золота. Золото может быть желтое, красное, белое, зеленое, синее, серое и др.

Почему же сплавы имеют иные свойства, чем металлы, которые входят в его состав?

Сплавы обычно обладают более низкой электропроводностью и теплопроводностью по сравнению с входящими в их состав металлами. Это связано с присутствием в сплаве атомов и ионов разных металлов, затрудняющих движение свободных электронов. Сплавы, как правило, обладают большей твердостью и меньшей пластичностью. Причина этого кроется в разных размерах атом-ионов, составляющих их. Большие по размерам атом-ионы одного металла вторгаются в кристаллическую решетку другого, как бы раздвигая ее, а меньшие, напротив, стремятся ее сжать. Из-за этого увеличивается твердость и уменьшается пластичность.

Существуют несколько классификаций сплавов, в зависимости от того, какой признак взят за основу классификации: способ получения, состав сплава или другой признак.

Сплавы получают путем смешивания различных металлов в расплавленном состоянии с последующим затвердеванием их при охлаждении.

Возможно образование трех типов сплавов. Это твердые растворы, механическая смесь металлов и интерметаллические соединения.

Твердые растворывозникают, когда расплавленные металлы неограниченно растворяются друг в друге. После кристаллизации из расплава в них сохраняется то же равномерное распределение различных компонентов, как было в жидком состоянии.

Твердые растворы возможны при очень большой близости размеров ионов и атомов металлов, составляющих сплав и совпадении типов их кристаллических решеток. К такому типу сплавов относятся: мельхиоры - сплавы меди с никелем, сталь – сплав железа с углеродом и другие.

Следующий вид сплавов это механические смеси металлов. Некоторые металлы, образующие однородный жидкий сплав, при охлаждении кристаллизуются отдельно друг от друга. Поэтому их твердый сплав представляет собой механическую смесь кристаллов разных металлов. Эти сплавы имеют значительную прочность, но низкие температуры плавления. К таким сплавам относится третник – оловянно-свинцовый сплав, содержащий 1/3 свинца, используется как припой.

Последний тип сплавов составляют интерметаллические соединения. Расплавленные металлы могут вступать в химические взаимодействия и образовывать между собой химические соединения – интерметаллиды. Они обладают высокой твердостью и высокой химической стойкостью, их температура плавления выше, чем у исходных соединений, они хрупкие. Например, натрий-оловянные интерметаллиды, магниевые интерметаллиды (MgB2; MgZn; MgY; MgTl; AgMg; Mg2Ge; Mg2Sn; Mg3S2).

По составу выделяют медные, алюминиевые, никелевые, титановые, железныеи др. сплавы.

В металлургии сплавы на основе железа называют черные сплавы. Их разделяют на чугуны и стали.

Чугуны отличаются большим содержанием углерода (от 2 до 4,5%). 

В сталях углерода меньше (менее 2%), поэтому они менее хрупкие, чем чугуны. По химическому составу стали разделяют на углеродистые и легированные. В легированные стали вводят специальные добавки для придания особых качеств. Например, хромовые стали очень пластичные, прочные, жаростойкие, кислотоупорные, устойчивые к коррозии. Из хромовых сталей изготавливают нержавеющую домашнюю посуду (ножи, вилки, ложки и т.д.).

Сплавы остальных металлов (кроме железа) называются сплавами цветных металлов. Наиболее используемые сплавы цветных металлов: бронза, латунь, мельхиор, дюралюминий.

Бронза – сплав меди с другими металлами (оловом, алюминием, свинцом и др.). Этот сплав применяют для изготовления частей машин (подшипников, поршневых колец, клапанов, арматуры) и для художественных отливок. Известные произведения из бронзы: «Медный всадник» в Санкт-Петербурге, «Царь-колокол» и «Царь-пушка» в Москве, «Йошкин кот» в Йошкар-Оле.

Латунь – сплав меди с цинком. Обладает высокой пластичностью. Используют для изготовления приборов, деталей машин, предметов домашнего обихода, мебельной фурнитуры.

Мельхиор – сплав, содержащий около 80% меди и 20% никеля, похож по внешнему виду на серебро, поэтому его называют «серебром бедняков». Используют для изготовления недорогой столовой посуды и художественных изделий. Современные монеты с серебристым оттенком состоят из этого сплава. Мельхиор устойчив к соленой воде, поэтому из него изготавливают детали для морских лодок.

Дюралюминий - сплав на основе алюминия, содержащий медь, магний, марганец, никель. Этот сплав так же называют дюраль. Название происходит от немецкого города Дюрен, где в 1909 году было начато его промышленное производство. Очень легкий и прочный сплав. По прочности он равен стали, но легче ее в три раза. Применяют в самолетостроении и машиностроении. Впервые в 1911 году из этого сплава был изготовлен каркас дирижаблей жесткой конструкции.

В настоящее время в технике применяют более 5000 сплавов.

Сплавы – это материалы с определенными свойствами, состоящие из двух или более компонентов. Сплавы обладают более полезными свойствами, чем составляющие их металлы, поэтому они находят более широкие области применения. В металлургии сплавы на основе железа называют «черные сплавы» (чугуны, стали), сплавы остальных металлов – «цветные сплавы». Наиболее используемые сплавы цветных металлов: бронза, латунь, мельхиор, дюралюминий. В технике применяют более 5000 сплавов.