как определить какой сплав металла
Способы определения вида металла самостоятельно
Как определить металл и его происхождение? Вопрос в основном интересует владельцев драгоценностей, которые боятся приобрести за внушительную сумму подделку. Разобраться с этой проблемой можно самостоятельно или обратиться к эксперту. Ювелир проведет экспертизу, выдаст заключение и возьмет плату за работу. Экспертиза подлинности может стоить от 10 до 20 % от стоимости украшений. Если возможности обратиться к мастеру нет, то стоит попытаться решить проблему собственными силами.
Сравнение платины, серебра и белого золота
Как проверять?
Владельцам украшений из платины стоит помнить:
Стоимость платины постоянно увеличивается, в мире не так много этого металла. Поэтому, если в магазине покупателю предлагают приобрести изделие внушительного размера из платины, при этом его стоимость достаточно низка, стоит отказаться от покупки. Платину дешево не продают, да и украшения из нее делают маленькие, металл слишком тяжелый.
Банковский слиток платины
Серебро и платина похожи внешне, поэтому дорогой металл часто заменяют серебром. Такая подделка выдаст себя черным оттенком и пластичностью. Серебро не устойчиво к повреждениям, на его поверхности останется след, а вот испортить таким образом изделие из платины не получится.
Если на поверхность изделия нанесен слой платины, то распознать подделку можно по весу. Когда такой возможности нет, то без нанесения драгоценности повреждений определить ее качество не получится.
Перед покупкой нужно внимательно рассмотреть клеймо, можно использовать для этого лупу. Если в нем все цифры видны хорошо, скорее всего, украшение действительно изготовлено из платины.
По своим химическим свойствам платина не боится высоких температур и кислот. При погружении в кислоту, аммиак и даже при воздействии йода изделие не изменится. Если попробовать нагреть кольцо или серьгу зажигалкой, то температура украшения изменится не сразу. Платина плохо проводит тепло, в отличие от серебра.
Золото и серебро
В домашних условиях чаще других подвергают проверке золото и серебро. Приобрести подделку можно и в ювелирном магазине, но не стоит паниковать.
Проверить серебро на подлинность просто, достаточно погрузить его в горячую воду. Металл тут же нагреется, но недолго будет держать температуру.
Если нанести на поверхность украшения из серебра небольшое количество серной мази, изделие тут же потемнеет. Это будет свидетельствовать о подлинности металла.
Низкопробное серебро отличить проще, достаточно просто подержать вещицу в руках, а потом осмотреть ладони. Если на них остались черные следы или разводы, качество серебра оставляет желать лучшего.
Йод — универсальное средство для проверки драгметаллов, капля его может разрешить все вопросы. Если после проведения процедуры на поверхности украшения остались разводы, — это фальшивка.
Золото также проверяют при помощи йода. Если после теста металл поменял цвет, впитал йод и на его поверхности образовалось пятно, — это признак подделки или сплава, в составе которого присутствует большое количество других, недрагоценных, металлов.
Проверка золота магнитом
Золото можно определить и по цвету: если украшение имеет красный оттенок, то в его составе наверняка присутствует медь. Последняя меняет цвет при высокой влажности, приобретает зеленый оттенок. Поэтому, если золото меняет цвет при контакте с водой, в его составе есть медь в большом количестве. Исключением можно считать красное золото, которое приобретает свой цвет за счет добавления в лигатуру меди.
Чистый листок поможет отличить подделку от золота. Достаточно провести по его поверхности двумя украшениями одновременно. Если полоски не имеют никаких различий, значит, они изготовлены из золота.
Проверять на подлинность стоит только то золото, которое имеет 585 пробу и выше, другие изделия проверку не пройдут. А использование химических элементов во время процедуры сможет испортить украшение.
Отличить позолоту от золота сложно, для этого можно сделать надпил. Повреждение позволит изучить металл на месте спила. Если никаких различий нет, значит, украшение сделано из золота.
Еще одним универсальным методом для проверки драгоценностей считается магнит. Благородные металлы на магнит не реагируют. Если изделие ведет себя иначе, то в его составе есть железо или сталь.
Некоторые умельцы научились отличать серебро от недрагоценных металлов при помощи оценки запаха — эта проверка весьма сомнительна.
Ни один из вышеуказанных способов не даст 100 % гарантии. Можно заподозрить подделку, но точно определить качество металла может только эксперт. На некоторые изделия из серебра вовсе не ставят проб. Это повод задуматься, но подобное явление не свидетельствует о том, что это подделка. Разобраться в подлинности металла и его качестве можно спустя некоторое время. Если через несколько дней после покупки серьги, кольцо или браслет потемнели, это стоит расценивать как первый признак подделки.
Как определить марку стали: проверка вида и состава металла
Во всем мире приняты определенные нормы, как маркировать металлические изделия (металлопрокат и другие) перед продажей. К сожалению, они не являются международными, но даже знание российского ГОСТа не всегда помогает с тем, чтобы понять – какой сплав лежит перед вами. Ведь металлоконструкция может быть без отметин о качестве, а также являться старой. Тогда понадобятся знания о том, как определить марку стали, а также тип металла в зависимости от состава, ведь есть множество видов железосодержащих сплавов. Об этом и поговорим в нашей статье.
Сперва расскажем, с чем мы имеем дело. Стальные листы, бруски и прочие заготовки изготавливаются из металлических твердых растворов, содержащих в своей основе железо и углерод. Оба вещества являются обязательными, поскольку Fe без добавления С не очень твердый металл. Твердость и износостойкость он получает как раз после легирования. В зависимости от содержания углерода как раз проводят первую классификацию сталей на:
высокоуглеродистые – более 0,6%;
среднеуглеродистые – до 0,6%;
низкоуглеродистые – менее 0,25%.
Все они имеют разные характеристики и используются в различных ситуациях.
Активно применяется легирование другими материалами – металлами и неметаллами. Их вкрапление позволяет достичь более совершенного состава, который приобретает уникальные свойства, например, при высокой концентрации хлора получается нержавейка, поскольку вещество вступает в химическую реакцию с кислородом и на поверхности образуется пленка из оксида. Так могут быть добавлены: молибден, титан, никель, медь и прочие компоненты. В маркировке, которая является основным источником того, как узнать марку стали, перечисляются буквы тех элементов, которые представлены в преимуществе. Содержание более мелких примесей обычно не учитывается в названии. Таким образом, легирование тоже несет две различные классификации – это по степени:
Высоколегированные – более 10%.
Среднелегированные – до 10%.
Малолегированные – до 2,5%.
И по веществу/ам в составе – хромоникелевый сплав, хромистый и пр.
Во всем мире несколько различных нормативов по маркировке. Наиболее распространены – европейская, американская и российская. Последняя, правильно будет сказать советская, актуальнее для нас и для государств, входящих в состав СНГ. На ней мы и будем далее больше концентрироваться.
Как определяется марка стали
Во время производственного цикла все просто и понятно – металлические заготовки закупаются в прутках, брусках, листах или полосах. С одного из краев на них нанесена маркировка (гравировка из цифр и букв) и специальный окрас – цвет также является сигнализатором для металлургов. На производстве сперва используется основная масса металла, а этот маркированный кончик – в самом конце. Но в домашних условиях умельцы зачастую покупают сталь с рук или в такой форме, что нельзя распознать марку. Поэтому ниже мы дадим несколько элементарных способов определения материала. Для этого вам понадобится:
сама заготовка (желательно поместить ее в тиски для уменьшения риска травматизации);
Также заблаговременно создайте оптимальные условия для теста, а именно – хорошее освещение, экипировку (наденьте защитные очки, обезопасьте открытые участки тела), материалы для сравнения, если они нужны, доступ в интернет.
Теперь перечислим возможные варианты проверки.
Методы определения марки стали
Прикрепляем режущую кромку инструмента к поверхности. Наша задача – срезать верхний тонкий слой средней длины. Теперь анализируем стружку. Если она быстро ломается, совсем не получается ее получить, только короткие обломки, то, скорее всего, в ваших руках высокоуглеродистая сталь. Именно из-за содержания углерода теряется пластичность, появляется твердость, а прочность страдает. Низкоуглеродистый состав, напротив, даст длинные завитки однородной структуры. А сам процесс сбивания верхнего слоя будет проще.
Более энергозатратный способ. Подходит для тех, кто имеет печь – подойдет самая обыкновенная дровяная. Но для чистоты эксперимента, чем больше поддерживаемая внутри температура (до закаливания), тем лучше. Берем металлический пруток и напильник. Делаем надрез, запоминаем, какие усилия были при этом приложены. Теперь подвергаем образец закалке и проводим повторный распил. Если после нагрева сохраняется простота манипуляции, значит вы имеете дело с малоуглеродистой сталью. Большое количество углерода в составе делает металл труднообрабатываемым после закаливания.
Для третьего способа нам понадобится точильный круг. Сперва подготовьте рабочее место – хорошее освещение, сзади поставьте темный однородный фон, чтобы было лучше видно искры. Именно по ним будет проходить проверка стали. Если они крупные, брызгают в большом объеме, яркие, то вы имеете дело с высокой твердостью материала. В обратном случае при небольшом снопе и малых частицах искр – металл не твердый. Чтобы верно интерпретировать результат, возьмите для сравнения другую заготовку, марку которой вы знаете. Обязательно надавливайте на оба образца с одинаковым усилием и под равным углом.
Используя точильный круг, можно определять материал и по другим признакам, например, цвет искр. Конечно, ряд показателей достаточно субъективный, намного лучше тестировать в сравнении с другими образцами. Если у вас сыпется в разные стороны, широко много звездочек небольшого размера, но при этом они долетают недалеко, оттенок при этом у них красный, то вы имеете дело с высокоуглеродистым образцом. Сноп посветлее и с меньшим количеством искр будет свидетельствовать о среднем содержании углерода, в то время как вовсе малая его часть в составе даст длинные соломенного цвета полосы без звездочек на концах – так обтачивается железо.
Сложно с такими способами? Тогда воспользуйтесь таблицей цветов, одну из них мы прикрепим ниже.
Если вы имеете дело со сталью, которую легировали, то по некоторым ее характеристикам можно предположить, какие легирующие элементы добавляли. Например:
Наличие фосфора в большом количестве (это вредная примесь) приведет к повышенной хладноломкости, то есть при отрицательных температурах металлический лист или прут будет просто переломить, на нем образуются трещины.
Хром делает заготовку очень устойчивой к образованию коррозии, поэтому, если вы взяли чистый, без ржавчины образец, который долго пролежал на улице, скорее всего, это хромистая сталь.
Тот же хром, как и никель, если их добавлено большое количество, убирают магнитные свойства образца.
Некоторые другие характеристики и особые свойства проверить в домашних условиях не просто. Но если вы можете определить особенности металлообработки, закалки, жаропрочности, то получится и выяснить наличие других добавок.
Общие понятия о марках стали
Будем рассматривать маркировку, которая была разработана еще в СССР и сейчас активно применяется на территории России и во всех странах ближнего зарубежья. Она универсальна тем, что включает все классы, которых очень много. Основные моменты:
Номер присваивается всей партии, проставляется клеймо (краской, путем гравирования) на каждое отдельное изделие. Он состоит из цифр и букв, символов нет.
Иногда в самом начале указывается сокращение «Ст», то есть «сталь», но это совсем не обязательно.
Обычно начальные цифры указывают на сотые доли углерода, при этом литера, обозначающая это вещество, не ставится, поскольку углеродистость – одна из основополагающих характеристик сплавов. Например, если указано 20, то содержание 0,2%.
Теперь более подробно на примере:
Мы имеем буквы (русские или латинские, как в образце), они обозначают легирующие элемент, который находится в составе. Если вам нужен метод определения марки металла без справочников, то нужно будет заполнить наиболее распространенные сокращения:
Более полный перечень можно найти в нормативных документах. Кстати, интересно, что ГОСТы по изготовлению стальных сплавов, принятые еще в Советском Союзе, действуют до настоящего момента, как и правила маркировок. Всего номенклатура насчитывает более 1500 индивидуальных значений – именно столько разновидностей металлов данной категории изготавливается во всем мире. Не удивительно, что в таком многообразии очень сложно на глаз определить, какой именно материал находится в руках.
С буквами мы разобрались, теперь цифры. С ними все просто – первая по счету принадлежит углероду, а дальше читаем слева направо: литера, а за ней цифровое указание – какая доля (в процентном соотношении) вещества находится в составе.
Но, кроме обозначения химических элементов, можно встретить и другие, порой непонятные буквы. Они могут свидетельствовать о наличии особых свойств, а также о принадлежности к какой-либо категории. Рассмотрим, как проверить марку стали по этим обозначениям, ниже.
Качество материала
Помимо специально введенных в точной пропорции добавок, которые улучшают качество сплава, есть вредные примеси – они находятся в растворе при выплавке без намерений металлургов. Обычно это неметаллы, которые оказывают негативное влияние. Так, например, фосфор делает металл очень ломким при понижении температуры, а сера приводит к образованию трещин при нагреве. Поэтому от этих и других элементов (кислород, излишки азота) стараются избавиться, и чем их меньше в образце, тем выше его качество. Стать может называться:
обыкновенной, тогда в самом начале проставляется «Ст», это значит, что примесей находится в количестве 0,06-0,07%;
качественной – никаких особых пометок не ставится, содержание веществ – до 0,035%;
высококачественной – в конце маркировки будет стоять «А» (не путать с азотом), это значит, что не более 0,025% вредных элементов;
особо высококачественной – название заканчивается литерой «Ш», а процентное содержание не превышает 0,02%.
Кроме того, при работе с обыкновенным классом качества необходимо еще учитывать категории – от 0 до 6. Так получается уже «Ст» с цифровым индексом. Чем ниже цифра, тем качественнее, с точки зрения примесей, состав.
Еще одно важное понятие – это степень раскисления. Это показатель, который отображает поведение металла в расплавленном состоянии. Это зависит от того, как выводится кислород из раствора. Согласно этой классификации, сплавы могут быть:
Спокойные (СП в маркировке), они застывают без газовыделения. В них есть содержание марганца, кремния или алюминия.
Полуспокойные (ПС), которые раскисляются двумя этапами из-за одержащегося углерода.
Кипящие (КП). В процессе их нагрева активно происходит выработка углекислого газа, который восходит к поверхности пузырьками и застывает таким образом.
А если вы имеете дело с легированной сталью, то можете наткнуться на специализированные обозначения, для примера приведем несколько сокращений:
Ш – шарикоподшипниковое назначение.
Р – быстрорежущая сталь для изготовления инструментов.
А – автоматная специализированная.
Э – электротехническая, она же очищенная фактически от любых примесей, более 99% – сплошное железо.
Спектральный анализ металлов
Это современный метод, позволяющий узнать состав практически любого полезного ископаемого или готового изделия на основании проанализированных физических свойств, в частности, отражения, испускания, люминесценции и пр. Дело в том, что атомы разных веществ испускают особенные, характерные только одному элементы волны. Они имеют свою длину, частоту и пр. Поэтому можно учитывать только волновую природу образца, чтобы с точностью установить, какие добавки находятся в его составе. И для этого используют спектральный определитель марки стали. Это прибор, который и производит этот анализ. Он есть практически на всех производствах, но может применяться и в быту, поскольку особых умений использования не требует.
Но есть нюансы. Например, важно учесть тот факт, что при прожиге (так терминологически называется процесс взятия пробы) определяется только верхний слой в несколько мм, поэтому очень важно, чтобы весь брусок (прут) был изготовлен из однородного материала. Также стоит знать о существовании четырех разновидностей спектрального анализа:
Эмиссионный – регистрирует испускаемые веществом волны.
Абсорбционный – учитывает то, сколько оно поглощает.
Люминесцентный – определяет, могут ли добавки светиться, излучать свет.
Комбинационный – концентрируется на рассеивании света и возбужденииколебаний молекул.
Данный метод очень широко применяется в лабораториях, а также на крупных производствах. Прибор имеет в качестве источника света высокотемпературную плазму искры или электродуги (более 10000 К), которая генерируется внешним накопителем. Только после такого возбуждения извне атомы начинают излучать собственные волны, а уже по их длине и особенностям можно делать выводы.
Маркировка сталей по международным стандартам
Есть нормативный документ, который напоминает российский ГОСТ, EN 10027-1 – это Евронормы для нанесения номеров. В нем указывается цифро-буквенное определение проката. Сперва указывается степень раскисления:
После этого может быть литера, которая отвечает за специальное назначение, например:
Q – приготовленная для отбортовки;
K – для холодного формования;
Z – для последующего волочения.
Затем уже ставится St, то есть «сталь» с последующим цифровым набором. Но если в российских нормативах более ценят фактор количественного и качественного состава, а характеристики этой марки, предполагается, что должен знать сам металлург или ответственное лицо, справочник, на худой конец. То в Евронормах, напротив, не так важно, какие элементы содержатся в расплаве, главное,
определение марки металла по качеству. Поэтому сначала стоит цифра, указывающая на минимальный предел прочности, а затем через дефис или без него – одна из трех групп качества. Иногда в конце проставляется еще одна литера:
U – материал поступил уже после прокатки;
N – предварительно была пройдена процедура нормализации.
Еще могут добавляться прописные буквы и различные индексы, но это уже частности. Таким образом, понимаем, что маркировка по Европейским нормам не сильно отличается от нашего российского ГОСТа.
В статье мы рассказали, как определяется марка стали несколькими способами – в домашних условиях, на производстве прибором и по маркировке. В качестве завершения темы посмотрим видео:
Сплавы металлов
Металлы используются человеком уже много тысячелетий. По именам металлов названы определяющие эпохи развития человечества: Бронзовый Век, Железный Век, Век Чугуна и т.д. Ни одно металлическое изделие из числа окружающих нас не состоит на 100% из железа, меди, золота или другого металла. В любом присутствуют сознательно введенные человеком добавки и попавшие помимо воли человека вредные примеси.
Абсолютно чистый металл можно получить только в космической лаборатории. Все остальные металлы в реальной жизни представляют собой сплавы — твердые соединения двух или более металлов (и неметаллов), полученные целенаправленно в процессе металлургического производства.
Классификация
Металлурги классифицируют сплавы металлов по нескольким критериям:
Виды сплавов по их основе
Металлы и сплавы на их основе имеют различные физико-химические характеристики.
Металл, имеющий наибольшую массовую долю, называют основой.
Свойства сплавов
Свойства, которыми обладают металлические сплавы, подразделяются на:
Для количественного выражения этих свойств вводят специальные физические величины и константы, такие, как предел упругости, модуль Гука, коэффициент вязкости и другие.
Основные виды сплавов
Самые многочисленные виды сплавов металлов изготавливаются на основе железа. Это стали, чугуны и ферриты.
Вещества с большим содержанием углерода, имеющие выраженные магнитные свойства, называют ферритами. Они используются при производстве трансформаторов и катушек индуктивности.
Сплавы металлов на основе меди, содержащие от 5 до 45% цинка, принято называть латунями. Латунь мало подвержена коррозии и широко применяется как конструкционный материал в машиностроении.
Если вместо цинка к меди добавить олово, то получится бронза. Это, пожалуй, первый сплав, сознательно полученный нашими предками несколько тысячелетий назад. Бронза намного прочнее и олова, и меди и уступает по прочности только хорошо выкованной стали.
Вещества на основе свинца широко применяются для пайки проводов и труб, а также в электрохимических изделиях, прежде всего, батарейках и аккумуляторах.
Двухкомпонентные материалы на основе алюминия, в состав которых вводят кремний, магний или медь, отличаются малым удельным весом и высокой обрабатываемостью. Они используются в двигателестроении, аэрокосмической промышленности и производстве электрокомпонентов и бытовой техники.
Цинковые сплавы
Сплавы на основе цинка отличаются низкими температурами плавления, стойкостью к коррозии и отличной обрабатываемостью. Они применяются в машиностроении, производстве вычислительной и бытовой техники, в издательском деле. Хорошие антифрикционные свойства позволяют использовать цинковые сплавы для вкладышей подшипников.
Титановые сплавы
Титан не самый доступный металл, он сложен в производстве и тяжело обрабатывается. Эти недостатки искупаются его уникальными свойствами титановых сплавов: высокой прочностью, малым удельным весом, стойкостью к высоким температурам и агрессивным средам. Эти материалы плохо поддаются механической обработке, но зато их свойства можно улучшить с помощью термической обработки.
Легирование алюминием и небольшими количествами других металлов позволяет повысить прочность и жаростойкость. Для улучшения износостойкости в материал добавляют азот или цементируют его.
Область применения титановых сплавов
Металлические сплавы на основе титана используются в следующих областях:
Алюминиевые сплавы
Если первая половина XX века была веком стали, то вторая по праву назвалась веком алюминия.
Трудно назвать отрасль человеческой жизнедеятельности, в которой бы не встречались изделия или детали из этого легкого металла.
Алюминиевые сплавы подразделяют на:
Основные преимущества соединений алюминия:
Основным недостатком сплавных материалов является низкая термостойкость. При достижении 175°С происходит резкое ухудшение механических свойств.
Еще одна сфера применения — производство вооружений. Вещества на основе алюминия не искрят при сильном трении и соударениях. Их применяют для выпуска облегченной брони для колесной и летающей военной техники.
Весьма широко применяются алюминиевые сплавные материалы в электротехнике и электронике. Высокая проводимость и очень низкие показатели намагничиваемости делают их идеальными для производства корпусов различных радиотехнических устройств и средств связи, компьютеров и смартфонов.
Слитки из алюминиевых сплавов
Присутствие даже небольшой доли железа существенно повышает прочность материала, но также снижает его коррозионную устойчивость и пластичность. Компромисс по содержанию железа находят в зависимости от требований к материалу. Отрицательное влияние железа скомпенсируют добавлением в состав лигатуры таких металлов, как кобальт, марганец или хром.
Конкурентом алюминиевым сплавам выступают материалы на основе магния, но ввиду более высокой цены их применяют лишь в наиболее ответственных изделиях.
Медные сплавы
Обычно под медными сплавами понимают различные марки латуни. При содержании цинка в 5-45% латунь считается красной (томпак), а при содержании в 20-35%- желтой.
Благодаря отличной обрабатываемости резанием, литьем и штамповкой латунь — идеальный материал для изготовления мелких деталей, требующих высокой точности. Шестеренки многих знаменитых швейцарских хронометров сделаны из латуни.
Малоизвестный сплав меди и кремния называют кремнистой бронзой. Он отличается высокой прочностью. По некоторым источникам, из кремнистой бронзы ковали свои мечи легендарные спартанцы. Если вместо кремния добавить фосфор, то получится отличный материал для производства мембран и листовых пружин.
Твердые сплавы
Это устойчивые к износу и обладающие высокой твердостью материалы на основе железа, к тому же сохраняющие свои свойства при высоких температурах до 1100 о С.
В качестве основной присадки применяются карбиды хрома, титана, вольфрама, вспомогательными являются никель, кобальт, рубидий, рутений или молибден.
Основными сферами применения являются:
Области применения твердых сплавов
Существуют и другие области применения твердосплавных веществ.