Kalus metalas Žalvaris – istorinis nukrypimas, pagrindinės lydinio savybės, charakteristikos ir nuotraukos

Žalvaris yra metalo medžiaga, sudaryta iš vario ir cinko legiravimo komponento. Lydinyje gali būti švino, geležies, nikelio elementų. Kartais yra alavo, bet nedideliais kiekiais. Pagal metalurginę lentelę žalvaris nepriklauso bronzos grupei.

Istorija

Cheminis elementas cinkas buvo atrastas XVI amžiuje, tačiau geltonasis metalas žmonijai buvo gerai žinomas daugelį šimtmečių iki to momento. Senovės tautos, gyvenusios pietiniame Juodosios jūros regione, varį derino su smitsonitu, cinko rūda, kad gautų žalvario lydinį.

Romos politiko Augusto laikais žalvaris buvo vadinamas „oro kreida“, o tai pažodžiui reiškia „auksinis varis“. Geltonas metalas panašus į auksą, iš jo buvo marginamos senovės Romos monetos, gaminami papuošalai, namų apyvokos reikmenys.

XVIII amžiaus pabaigoje anglų mokslininkas D. Emersonas žalvarį gavo legiruodamas varį su pramoniniu cinku. Jis užpatentavo metodą ir gavo britų patentą. XVIII amžiuje, kol žalvaris nebuvo plačiai naudojamas metalurgijoje, jis buvo naudojamas auksui padirbti Vakarų Europoje ir Rusijoje.

Pagrindinės žalvario savybės

Žalvaris sujungia teigiamas sudėtinių metalų savybes ir privalumus.Metalurgai naudoja medžiagą pramonėje, kad pagerintų metalų savybes, kurios kartu yra stipresnės nei atskirai. Geltonas metalas pasižymi atsparumu korozijos procesams, padidina stiprumą, be žalos ilgą laiką gali būti vandeniniuose ir šarminiuose tirpaluose.

Cheminės savybės

Žalvario struktūrą sudaro du klasikiniai komponentai – cinkas, varis. Tradicinėje versijoje vario dalis neviršija 70%, o cinko - 30%. Sukurtos kelios technologinio žalvario rūšys, kuriose cinko yra mažiau, tik 48%. Plieno pramonėje beveik pusė viso sunaudojamo cinko atgaunama iš atliekų ir perdirbama.

Yra dviejų tipų žalvaris, kurio vidinė struktūra ir cheminė sudėtis skiriasi:

• alfa tipo (vienfazis), cinko kiekis 35 proc.;
• alfa-beta tipo (dviejų fazių), 50 % cinko ir 6 % švino lydinyje.

Žalvaris išorinėmis savybėmis yra panašus į kai kuriuos bronzos prekės ženklus, tačiau nepriklauso bronzinėms medžiagoms.

Specialių rūšių žalvario lydinių sudėtyje yra nedidelės proporcijos alavo. Jis naudojamas kaip legiravimo komponentas, siekiant pagerinti metalo savybes. Be alavo, žalvario cheminėje sudėtyje gali būti švino, nikelio, mangano ir kitų metalų, kurie gali pagerinti medžiagos savybes.

Fizinės savybės

Žalvario savybės priklauso nuo papildomų legiravimo elementų, pridedamų siekiant pagerinti proceso parametrus. Pavyzdžiui, tankio vertė svyruoja nuo 8300 iki 8700 kg/m3.

Pagrindinės žalvario fizinės savybės yra šios:

• savitoji šiluminė talpa kaitinant iki 20 C yra 0,377 kJ kg−1 K−1;
• savitoji elektrinė varža 0,07 * 10−6 Ohm m;
• nėra feromagnetas, neįgyja magnetinių savybių veikiant kritinei temperatūrai;
• lydymosi temperatūra vidutiniškai 900 laipsnių;
• didelis atsparumas korozijai ir sunaikinimui;
• patvarus;
• plastmasinis,
• puikiai tinka kalti ir apdirbti;
• atsparus temperatūros pokyčiams.

Žalvaris, kaip kelių metalų konglomeratas, turi silpną elektros srovės laidumą. Sudėtiniai metalai sukuria kristalų gardelių iškraipymus. Susidarę įtampos laukai sudaro varžą. Pats varis yra puikus elektros laidininkas, todėl visi laidai yra variniai.

Žalvario lydinio lydymosi temperatūra priklauso nuo cinko procento. Kuo daugiau cinko, tuo lengviau išlydyti žalvarį.

Žalvarinis valcuotas metalas yra gerai veikiamas lankinio ir dujinio suvirinimo. Gerai poliruotas, valcuotas. Atspari atmosferos poveikiui geriau nei grynas varis.

Bismuto ir švino priedai į žalvario lydinį sumažina metalo elastines savybes, todėl veikiant aukštai temperatūrai (500 laipsnių) jis tampa trapus.

Sudedamųjų elementų įtaka

Siekiant išplėsti žalvario naudojimo spektrą ir pagerinti jo savybes, į lydinį pridedami legiravimo komponentai. Kiekvienas sudedamasis elementas turi tam tikrą poveikį:

• silicis sumažina kietumo vertę, todėl medžiaga tampa mažiau patvari, tačiau atspari dilimui ilgalaikės trinties metu;
• manganas padidina stiprumą ir atsparumą korozijai;
• į lydinį kartu su manganu mažomis proporcijomis dedama alavo, aliuminio ir geležies, kad pagerintų stiprumo vertes;
• švinas beveik nebebuvo dedamas kaip legiravimo elementas, jis sumažina lydinio mechanines savybes, pablogina plastiškumą, elastingumą;
• nikelis padidina atsparumą korozijai ir leidžia naudoti metalą šarminėje aplinkoje;
• aliuminis, aliuminio oksidas sukuria apsauginę dangą ant metalo paviršiaus, kuri neleidžia oksidaciniams procesams turėti destruktyvaus poveikio;
• alavas yra lengvas metalas, jo papildymas pagerina stiprumo ir atsparumo korozijai parametrus.

Lydinys su alavu plačiai naudojamas kuriant komponentus laivams, kurie nuolat dirba jūros vandenyje.

Gamybos metodai

Žalvaris yra vienas iš tų konglomeratų, kurie gerai reaguoja į apdirbimo būdus – kalimą, štampavimą. Esant žemai lydymosi temperatūrai, metalas pasižymi geromis tekėjimo savybėmis, todėl plačiai naudojamas liejyklose.

Lydant žalvarį, cinkas aktyviai išgaruoja.

Metalurgijos pramonėje žalvaris kasamas specialiuose ugniai atspariuose konteineriuose (tigliuose), lydymosi krosnyse, kuriose šiluma perduodama spinduliuote iš dujinių kuro degimo produktų. Krosnyse lydymas vyksta per trumpą laiką ir taupiai sunaudojant energiją.

Lydinių programos

Senovėje žalvaris buvo naudojamas papuošaluose dėl savo panašumo į natūralų auksą. Dėl plastiškumo ir gero kaliojo kalimo iš jo buvo spausdinamos monetos, gaminami papuošalai, dėklai.

Žalvario lydiniai tobulinami pridedant kitų metalinių komponentų, siekiant pagerinti valcuoto metalo charakteristikas ir išplėsti jo panaudojimo galimybes agresyvioje aplinkoje (laivų statyboje, chemijos dirbtuvėse).

Statybose

Geltonas metalas jau seniai įsitvirtino kaip vertinga medžiaga kuriant dalis vandentiekiui, vamzdžiams, prietaisams ir įvairių konstrukcijų statybai. Pagaminta iš geltono metalo

• tvirtinimo detalės (varžtai ir veržlės, atšakos, štampuotos dalys);
• gaminiai šilumos inžinerinėms konstrukcijoms, įrenginiams, įrangai, kondensatorių vamzdžiams;
• santechnikos dalys (maišytuvų maišytuvai, movos, trišakiai, jungiamosios detalės);
• baldų furnitūra (durų rankenos, kabės, durų vyriai).

Mechaninės savybės, atsparumas drėgmei, stiprumas ir prieinama kaina leidžia naudoti geltoną metalą įvairiose srityse, nebijant, kad medžiaga subyrės ar surūdys.

Taikymas laikrodžiuose ir mene

Laikrodžių pramonėje žalvaris buvo ypač plačiai naudojamas dėl lankstumo, plastiškumo ir mažos kainos. Gaminiai iš geltono metalo atrodo reprezentatyviai, o laikrodžio mechanizmas patikimai veikia daugelį metų. Medžiaga nerūdija, neoksiduoja, atlaiko ilgą buvimą drėgnoje aplinkoje, nepasiduoda koroziniams procesams.

Dekoratyviniame mene žalvaris vertinamas dėl savo sugebėjimo sukurti dizainerių kūrinius, turinčius aukso efektą. Papuošalams kurti naudojami tokie dekoratyviniai dviejų komponentų žalvario lydiniai:

• žalia (cinko 40%);
• auksinis tompakas (cinkas 25%);
• klasikinė geltona (cinkas 33%).

Žalvaris yra lydinys, turintis unikalių savybių. Plačiai naudojamas beveik visose konstrukcijose, naudojamose sudėtingomis aplinkos sąlygomis ir agresyvioje aplinkoje. Žalvariniai papuošalai atrodo prabangiai, o tinkamai prižiūrimi nepraranda savo grožio daugelį metų.

Žalvario nuotraukos