1-4Т Основи матеріалознавства

Дата :25.04.2022
Група № : 1-4Т
Урок № :7
Тема: Призначення та класифікація мастильних матеріалів.
Експлуатаційні властивості олив, їх визначення.
Мета: вивчити з студентами призначення та класифікацію мастильних
матеріалів, основні їх експлуатаційні властивості та способи їх
поліпшення, а також види присадок і механізм їх дії. Виховувати
бережливе і економне ставлення до мастильних матеріалів.
Тип уроку: лекція з елементами бесіди.
Обладнання (наочність): плакати, довідники, підручники, схеми на дошці.
Хід уроку.
І. Організаційна частина – 3-5 хв.
ІІ. Перевірка попереднього матеріалу:
1. Які прилади використовують в умова сільського господарства для
визначення якості нафтопродуктів?
2. Яке обладнання входить в ручну лабораторію РЛ?
3. Найпростіші способи визначення якості нафтопродуктів?
4. Чим визначають і як густину нафтопродуктів?
5. Як визначити наявність води в паливі?
6. Якими способами визначають наявність механічних домішок в паливі?
7. Марки дизельного палива і бензину.
ІІІ. Пояснення нового матеріалу:
1. Поняття про тертя і зношування.
2. Класифікація мастильних матеріалів.
3. Способи поліпшення експлуатаційних властивостей мастильних
матеріалів.
4. Основні експлуатаційні властивості олив.
1. При роботі різних вузлів і механізмів виникає взаємне переміщення
поверхонь деталей, що дотикаються, при якому виникає тертя. В результаті
тертя деталі зношуються. Так як сила тертя направлена в бік, що
протилежний рухові, то вона є шкідливою. Від сили тертя, на переборювання
якої затрачується енергія, буде залежати коефіцієнт корисної дії механізму, а
від характеру тертя – знос поверхонь і строк служби механізму.
Тертя може бути корисним в тому випадку, якщо воно застосовується для
передачі зусилля (фракційні передачі, гальмівні системи).
В залежності від характеру відносного переміщення деталей розрізняють
тертя ковзання (тертя першого роду) і тертя кочення (тертя другого роду).
Існує також статичне тертя – сила, що перешкоджає початку руху, і
динамічне тертя – сила, яка виникає під час руху поверхонь.
Тертя ковзанням за наявністю і розміщенню на поверхнях, що труться,
мастильного матеріалу може бути: сухим, рідинним, напівсухим і
напіврідинним.
Напівсухе і напіврідинне тертя потрібно рахувати перехідним і
тимчасовим, бо воно виникає під час запуску і зупинці двигуна, при
перегріванні, а також при використанні масла невідповідної в’язкості.
Тертя коченням – сила опору, яка виникає під час перекочування одного
твердого тіла, що має криволінійну поверхню, по поверхні іншого твердого
тіла.
Сила тертя кочення менша сили тертя ковзання, тому там, де можна,
застосовують підшипники кочення.
Якими б не були довершеними машина і мастильна олива, знос деталей
під час експлуатації неминучий.
Зношення – процес, що взаємопов’язаний з тертям, який проходить в
результаті явищ, що виникають при переміщенні окремих деталей. На
практиці можна тільки зменшити знос деталей, завдяки якості олив.
Знос буває: механічний (абразивний), молекулярно-механічний і
корозійно-механічний.
Механічний знос виникає тоді, коли робоча поверхня дотикається з
достатньо твердими тілами, які можуть її дряпати, різати (наприклад, знос
Молекулярно-механічний знос характеризується вирівнюванням частинок
робочих поверхонь в результаті їх налипання, а також переносом металу з
поверхні одного спряженого тіла на поверхню іншого.
Корозійно-механічне зношування проходить при дії на поверхні, що
труться, агресивного середовища (кислот, лугів), яке викликає хімічну
корозію робочих поверхонь деталей, що труться.
При конструюванні і експлуатації машин слід прагнути створювати такі
умови, що попереджували б підвищений знос робочих поверхонь, який
приводить до передчасного відновлення машин.
2. Мастильні матеріали класифікуються на групи в залежності від
пошкодження або від початкової сировини для одержання; зовнішнього
стану; призначення.
За походженням або за початковою сировиною розрізняють:
- мінеральні (нафтові) – є основною групою олив, що випускаються. Їх
одержують при відповідній переробці нафти;
- рослинні і тваринні (органічні). Рослинні оливи отримують шляхом
переробки насіння певних рослин. Найбільше в техніці застосовують
касторові, гірчичні і суріпні оливи. Тваринні масла виготовляють з
тваринних жирів (овече і яловиче сало, технічний риб’ячий жир,
кісткові і спермацетові оливи і ін.). органічні оливи в порівнянні з
нафтовими володіють більш високими мастильними властивостями і
більш низькою термічною стійкістю. В зв’язку з цим їх частіше
використовують в суміші з нафтовими.
- синтетичні, одержують з різної початкової сировини багатьма
методами. Вони володіють всіма необхідними властивостями, але із-за
великої вартості їх виробництва застосовують тільки в відповідальних
вузлах тертя.
За зовнішнім станом мастильні матеріали поділяють на:
- рідкі (нафтові і органічні (рослинні));
- пластичні або консистетні мастила, в звичайних умовах знаходяться в
кремоподібному стані;
- тверді, які не змінюють свого стану під дією температури, тиску і т.д.
(графіт, слюда, тальк і ін.). Їх зазвичай використовують в суміші з
рідкими або пластичними матеріалами.
За призначенням мастильні матеріали поділяються на:
- моторні, призначені для ДВЗ (карбюраторних, дизельних, авіаційних і
ін.);
- трансмісійні – для трансмісій тракторів, автомобілів і інших
самохідних машин;
- індустріальні (для станків);
- гідравлічні (для гідросистем різних машин);
- компресорні, приладні, циліндрові, електроізоляційні, вакуумні і інші.
За температурою застосування оливи розрізняють:
- низькотемпературні – для tº не більше 60ºС (приладні, індустріальні);
- середньотемпературні – при tº 150º-200ºС (турбінні, компресорні,
циліндрові);
- високотемпературні – при tº до 300ºС і більше. Це головним чином
моторні масла. Трансмісійні оливи – продукт прямої перегонки нафти – мають в складі
значну кількість природних поверхнево-активних смолистих речовин. Ці
оливи застосовують для мащення збірних одиниць трансмісії різних
матеріалів: КПП, гіпоїдних передач, рульового керування; роздаткових
коробок різних редукторів.
Трансмісійні оливи бувають: літні, зимові, всесезонні, північні і арктичні.
Для літніх марок характерна в’язкість 14 … 20 мм2
/с (сСт) (при температурі
100ºС), для зимових – 10 мм2
/с.
Трансмісійні оливи за призначенням поділяють на: оливи загального
призначення, універсальне, гіпоїдне.
Трансмісійні оливи загального призначення: ТАп-15 В, ТСп-14,5 –
всесезонні (при температурі -30ºС).
Трансмісійна універсальна олива: ТАд-17 (при температурі -35ºС).
Трансмісійні гіпоїдні оливи: ТСп-14 ГИП, ТСз-9 ГИП.
ТСп-14 ГИП – всесезонне, використовується при температурі повітря до -
40ºС.
ТСз-9 ГИП – при температурі до -50ºС.
Індустріальні оливи призначені для мащення поверхонь тертя
компресорів, холодильних машин, промислового обладнання, приладів,
контрольно-вимірюючих приладів, а також їх використовують в
гідросистемах в якості робочих рідин. Ці оливи працюють при температурі
близькій до 50ºС, і тому їх в’язкість нормується при цій температурі.
Індустріальні оливи виробляють загального і спеціального призначення з
нафти і на синтетичній основі.
Загального призначення: И-12 А, И-20А, И-25А, И-30А, И-40А. «И» -
олива індустріальна, «12» - середнє значення кінематичної в’язкості при
50ºС; «А» - олива без присадок.
Спеціального призначення бувають: компресорні, в тому числі для
холодильних машин, приладне і ін.
Компресорні: К-12, К-19, КС-19.
Олива К-12 – для компресорів низького тиску (до 2,5 МПа).
Оливи К-19, КС-19 – для компресорів середнього і високого тиску (до 4
МПа і більше).
Індустріальна олива для холодильних машин: ХА (фігус), ХА-23, ХА-30
для компресорів холодильних машин, що працюють на аміаці і вуглекислоті;
ХФ-22-16, ХФ-22-24 для холодильних машин, що працюють на фреоні; ХФ22с-16 – синтетична олива.
Індустріальна приладна олива МВП – мінеральна, для конртольновимірювальних приладів, що працюють при температурі від -60ºС до +110ºС.
Циліндрові оливи – для мащення деталей парових машин (молоти, копри і
ін.), випускають марки: 38; 52.
Турбінні оливи – для мащення і охолодження підшипників і допоміжних
матеріалів генераторів електричного струму, турбокомпресорів, газових
турбін.
Марки турбінних олив: з присадками: Тп-22, Тп-30. Тп-46; без присадок:
Т22, Т30, Т46 (цифри означають середнє значення кінетичної в’язкості при
температурі 50ºС
3. Для сучасних дизелів і карбюраторних двигунів потребуються моторні
масла високої якості. Найбільш ефективний метод покращення
експлуатаційних властивостей мастильних олив – легування їх спеціальними
присадками. Присадки – це складні хімічні з’єднання, що вводяться в
мастильні оливи в концентрації (частин) від декілька до 20-30% і більше з
метою покращення їх якості і надання нових властивостей.
В залежності від функціональної дії присадки поділяються на
антиокислюючі, протикорозійні, миючі, диспергуючі, протизношуючі,
в'язкістні, депресорні, протипінні і ін. Присадку в оливу можуть вводити для
покращення або надання одної певної властивості, наприклад, депресорну
для зниження tº застигання. Але найчастіше використовують
багатофункціональні присадки, що покращують одночасно декілька
властивостей мастильних олив.
Найпоширеніші антиокислювальні присадки – алкілфенальні.
В якості протикорозійних присадок запропоновані різні з’єднання:
трибутилфосфит, трифемилфосфит, а також алкіл феноляти лужних і лужноземельних металів.
Миючі і диспергируючі присадки (детергенти або диспергенти).
В якості роботи двигуна на деталях КШМ утворюються лаки і нагари, які
погіршують відведення тепла від деталей. Нагромадження відкладань може
призвести також до втрати рухомості поршневих кілець і викликати їх
закоксованість. Щоб видалити лаки і нагари з поверхонь деталей, в оливи
додають миючі і диспергуючі присадки. До них відносять:
- АзНИИ-4, АзНИИ-5;
- СБ-З, СК-З (вони не тільки миюче-диспергуючі, а і протизносні);
- МАСК (багатозольний алкілсаліцілат натрію);
- ПМС'Я (багатозольна сульфонатна присадка);
- ВНИИНП-21, ВНИИНП-360.
Протизносні і протизадирні присадки забезпечують ефективний захист
поверхонь, що труться від зносу за рахунок утворення на поверхні міцних
граничних плівок в результаті хімічної реакції присадок з металом.
В’язкістні присадки. Щоб оливи відповідали необхідними в'язкістнотемпературними властивостями, їх загущають високомолекулярними
з’єднаннями. До таких присадок відносяться полізобутилеми,
полівінілалкілові ефіри, поліметакрилати.
Полімерна присадка СКЭПС. При додаванні 0,9 … 1,5% цієї присадки для
загущення масла М-4 було одержано моторне масло М-43/8 з індексом
в’язкості 128 і tº застигання - 42ºС.
Депресорні присадки. Застосування звичайних олив при низьких
температурах навколишнього середовища неможливо із-за втрати ними
текучості. Тому до олив, що мають високу температуру застигання, додають
депресорні присадки. Такою є депресор АзНИИ, що являє собою
алкілнафталін, а також присадки парафлоу, сантопур, поліметакрилат Д і ін.
Протипінні присадки застосовують в тих випадках, де олива вспінюється,
що різко погіршує якість поверхонь, що труться. В якості протипінних
присадок отримали застосування поліметилсилоксан (ПМС-200А),
полідиметилсилоксан, поліетилсилоксан.
4. До основних експлуатаційних властивостей олив відносяться: в’язкістні;
термоокислювальна стабільність; миючі; антикорозійні; протизношувальні
властивості.
В’язкістно-температурні властивості олив оцінюють індексом в’язкості.
Чим вищий індекс в’язкості, тим краща якість оливи.
Термоокислююча стабільність олив, як показник його антиокислюючих
властивостей, характеризується часом, протягом якого тонкий шар оливи
перетворюється в лакову плівку. Чим більше значення цього показника, тим
менше в оливі шлакоутворення і менше прогоряння поршневих кілець.
Миючі властивості олив з присадками визначають за інтенсивністю
шлакоутворення на поверхні поршня в лабораторній установці ПЗВ згідно
ГОСТ 5726-53.
Визначення корозійності оливи можна визначити за методами: Пінкевича;
НАМИ; на повнорозмірному дизелі ЯАЗ-204.
На дизелі ЯАЗ-204, масло зчитується, що видержало випробовування,
якщо через 125 год. втрата маси шатунних вкладишів не перевищує 0,2 г, а на
їх поверхні відсутня видима корозія і механічні пошкодження.
Протизношуючі властивості оливи характеризують його здатність
запобігати або зменшувати зноси спряжених деталей, що труться. Основними
показниками оливи, що обумовлюють ці властивості є в’язкість,
маслянистість.
На противності властивості оливи великий вплив надає наявність в оливі
механічних домішок.
Для оцінювання протизносних і протизадирних властивостей олив
застосовують різні машини тертя (СМЦ-2; ХЩ-4; СМТ-1; УМТ-1).
ІV. Закріплення вивченого матеріалу – 5-10 хв.
Опитую студентів по класифікації мастильних матеріалів, їх
експлуатаційних властивостях та способах їх поліпшення, а також які є види
присадок і механізм їх дії.
V. Домашнє завдання. Підручник. Г.П.Лишко. «Паливо і мастильні
матеріали». Сторінки 127-169.

Дата :18.04.2022
Група № : 1-4Т
Урок № : 6
План
1. Призначення, класифікація та властивості палив
2. Загальний склад палив
3. Горіння палива
4. Одержання рідких палив та мастил з нафти
Мета:
навчальна: поглибити знання учнів про основні властивості діелектриків
розвиваюча: розвивати логічне мислення учнів, пам’ять.
виховна: виховувати дисциплінованість , наполегливість, працьовитість.
Формування нових знань.
1. Призначення, класифікація та властивості палив
Паливом називають речовину, яку спеціально спалюють для
одержання тепла. Воно повинно мати певні властивості, тобто відповідати
таким основним вимогам: порівняно легко займатися, при згорянні виділяти
якомога більше теплоти, бути поширеним у природі, доступним при
видобуванні, дешевим при виробництві, не змінювати свої властивості при
транспортуванні та зберіганні, бути нетоксичним і при згорянні не виділяти
шкідливих та отруйних речовин.
Палива класифікують за такими основними ознаками:
1) За агрегатним станом всі види палив підрозділяють на тверді, рідкі і
газоподібні.
2) За походженням ділять на нафтові і не нафтові.
3) За способом одержання палива бувають природні, які
використовують у тому вигляді, в якому вони існують у природі, і штучні,
якщо після видобутку їх переробляють.
4) За тепловою цінністю (теплотою згоряння) палива класифікують на
висококалорійні, середньо- і низькокалорійні.
5) За цільовим призначенням паливо розрізняють для двигунів з
примусовим запалюванням (бензин і газоподібне паливо), реактивні і
дизельні палива тощо.
Ця класифікація може бути і більш докладнішою. Наприклад, дизельне
паливо розділяють для швидкохідних двигунів (автомобілі, трактори тощо),
для середньо- і тихохідних двигунів (суднові і стаціонарні)
2. Загальний склад палив
Будь-яке паливо, складається з двох основних частин: горючої і
негорючої. Горюча частина містить різні органічні сполуки, до складу яких
входять такі хімічні елементи: вуглець (С), водень (Н), сірка (S), кисень (О),
азот (И), а також, ті неорганічні сполуки, які під час горіння палива,
розкладаючись, утворюють леткі речовини. Склад твердого і рідкого палива
визначається у процентах за масою, газоподібного — у процентах за об'ємом.
Вуглець — основна горюча складова, зі збільшенням частки якої
зростає теплова цінність палива. Вміст вуглецю у різних видах палива
коливається у межах від 50 % (дрова) до 98 % (антрацит).
Водень за теплотою згоряння майже у 4 рази цінніший ніж вуглець.
Враховуючи, що вміст водню в паливі до 25 % — це друга за значимістю
складова горючої частини палива.
Кисень, що входить в склад палива, не горить і тому фактично є
внутрішнім баластом горючої частини. Вміст кисню становить від 0,5 % До
43 %. Чим більше в горючій частині кисню, тим менш цінне паливо.
Азот, як і кисень, не горить, є внутрішнім баластом горючої частини. У
твердому і рідкому паливі вміст азоту невеликий (0,5...1,5 %) і тому вплив
його на теплову цінність палива незначний. Однак у деякому газоподібному
паливі (наприклад, генераторний газ) вміст азоту становить біля 50%, що
різко знижує його теплову цінність.
Сірка є горючим елементом і, входячи до складу палива у вільному
стані або у вигляді органічних і сульфідних сполук, бере участь у горінні.
Але не зважаючи на це, сірка є дуже небажаною складовою палива тому що
під час горіння сірки утворюються сполуки SО2, SО3, які викликають газову
корозію, а з'єднуючись з вологою, яка завжди є у паливі, перетворюються у
сірчисту та сірчану кислоти, які викликають рідинну корозію металів. Вміст
сірки у твердому паливі коливається від 0,01 до 8 %, а у нафтах — під 0,1 до
4 %. При переробці палива намагаються вміст сірки за можливістю довести
до мінімуму.
Негорюча частина у твердому і рідкому паливі складається з
мінеральних домішок (при згорянні утворюють золу (попіл) А і вологи W. Ця
частина, зменшуючи об'єм горючої частини і відбираючи частину теплоти на
своє нагрівання, знижує теплову цінність палива. Крім того зола прискорює
абразивне спрацювання деталей циліндро-поршневої групи двигунів, а
волога збільшує корозію та ускладнює експлуатацію установок взимку.
Вміст мінеральних домішок у рідкому паливі вимірюється десятими
частинами процента, а у твердому — десятками процентів.
Мінеральні домішки і вологу розділяють на зовнішні та внутрішні.
Перші — потрапляють у паливо з навколишнього середовища при його
добуванні, транспортуванні, зберіганні, другі — входять до його хімічного
складу.
3. Горіння палива
Горінням називають швидкоплинну реакцію, яка супроводжується
виділенням теплоти і випромінюванням світла. Як правило, це процес
окислення, сполучення палива з киснем повітря (іноді з чистим киснем) або з
іншим окислювачем. Характерною особливістю цього процесу є велика
швидкість протікання реакції, при якій тепло, що виділяється, не встигає
розсіюватися, внаслідок чого різко підвищується температура. Цим
відрізняється процес горіння від дуже повільних окислювальних процесів —
гниття й іржавіння.
Горіння - складний процес, при якому хімічні реакції
супроводжуються фізичними явищами: перемішуванням палива і
повітря, дифузією, теплообміном тощо.
Розрізняють 1) гомогенне горіння, коли паливо і окислювач
знаходяться в газоподібному стані;
2) гетерогенне, коли речовини знаходяться в різному агрегатному
стані, наприклад, рідкі і газоподібні.
Температура, при якій хімічний процес різко прискорюється при
зіткненні з відкритим вогнем і речовина займається, називається
температурою займання.
Якщо займання речовини відбувається без стикання з відкритим
вогнем, матимемо температуру самозаймання.
Залежно від горіння розділяють на кінетичне і дифузійне. Якщо
процес утворення суміші палива і повітря передує горінню, то горіння
називають кінетичним, якщо процеси відбуваються одночасно - дифузійним.
На практиці, як правило, відбувається змішане горіння - дифузійнокінетичне.
За температуру горіння приймають температуру, до якої нагріваються
газоподібні продукти згоряння внаслідок горіння палива. Розрізняють
температуру горіння теоретичну і дійсну. Теоретична температура горіння -
це максимальна температура, яка може бути досягнута при відсутності втрат
від теплообміну.
У реальних умовах процес горіння супроводжується теплообміном і
тепловими втратами, тому продукти згоряння мають дійсну температуру, яка
нижче теоретичної.
Співвідношення палива і окислювача, яке відповідає хімічній реакції
повного окислення паливних елементів (повне згоряння) називається
стехіометричним.
Кількість кисню, теоретично необхідна для спалювання. 1 кг твердого
або рідкого палива, можна визначити на основі стехіометричного відношення
для реакцій горіння елементів горючої маси палива (С, Н, N.)
Із рівнянь повного згоряння сірки і водню: С+O = СО2 (12 + 32=44),
2Н2 + О2 = 2Н2О(4 + 32=36), S + О2 =SО2 (32+32=64), враховуючи їх атомну
масу, знаходимо, що для спалювання 12 кг вуглецю потрібно 32 кг кисню,
для спалювання 1 кг вуглецю потрібно 32/12 = 2,67 кг кисню. Аналогічно,
для спалювання 1 кг водню потрібно 8 кг кисню, а для спалювання 1 кг сірки
- 1 кг кисню.
Тоді формула для підрахунку теоретично необхідної кількості кисню,
для спалювання 1 кг палива буде мати вигляд:
100
67,2 С 8Н OS ОТ
    (1)
де С, Н, S, О — хімічні елементи горючої частини палива, % за масою.
Для спалювання палива, як правило, подається повітря, в якому кисень
становить 23,2 % за масою. Тоді теоретично необхідну кількість повітря, для
спалювання 1 кг палива визначають за формулою:
2.23
67,2 С 8Н OS LТ
    (2)
Кількість повітря зручніше визначати в м
3
/кг. Тоді формула матиме
вигляд:
(3)
де 1,29 — маса 1м
3 повітря.
У виробничих умовах здійснити повне спалювання палива з
теоретично необхідною (розрахунковою) кількістю повітря практично
неможливо. Тому для повного спалювання, як правило, подають надлишок
повітря, тобто процес відбувається не за розрахунковою, а за фактичною
(дійсною) кількістю повітря Lд.
Відношення дійсної витрати повітря до теоретично необхідної для
спалювання 1 кг (1 м
3
) палива називають коефіцієнтом надлишку повітря
( ):
(4)
Суміш палива і повітря називають пальною сумішшю. Залежно від
співвідношення кількості палива і повітря пальна суміш може бути:
нормальна  = 1, бідна  >1, багата  <1. При значеннях близьких до
одиниці — збіднена або збагачена.
Теплота згоряння пальної суміші ( ) залежить від кількості теплоти, Qпс
що виділяється паливом і об'єму повітря:
(5)
Для різних видів палив теплота згоряння нормальних пальних сумішей
приблизно однакова — 2770 кДж/кг.
Пальну суміш, яка змішалась із залишковими газами від попереднього
циклу, називають робочою. Якщо потрібно визначити її теплоту згоряння, то
вносять поправку на коефіцієнт надлишкових газів. На практиці теплоту
згоряння пальної і робочої суміші прирівнюють;
Характер процесу горіння можна визначити за складом продуктів
згоряння палива. Для цього існують різні газоаналізатори; хімічні,
електричні, магнітні, механічні.
4.Одержання рідких палив та мастил з нафти.
Розрізняють три основних варіанти переробки нафти: паливний,
паливно-масляний та комплексний (нафтохімічний). Вибір варіанту
(напрямку) переробки нафти визначається її властивостями, потребами в
нафтопродуктах і рівнем розвитку нафтопереробної промисловості. Якщо
паливний та паливно-масляний варіант спрямовані на одержання з нафти
відповідно палив, палив і масел, то при нафтохімічному ще одержують і
нафтохімічну сировину.
Незалежно від варіанту розрізняють способи переробки нафти: фізичні
(первинні) і хімічні (вторинні). При фізичних способах переробки нафти
структура .молекул вуглеводнів, що входять до її складу не змінюється.
При хімічних способах — вуглеводневий склад нафтопродуктів
відрізняється від складу нафти.
До фізичних способів переробки нафти відносять: електрознесолюючі
установки (ЕЛОУ) і пряму перегонку на атмосферно-вакуумних установках
(АВТ).
ЕЛОУ призначені для видалення залишків води і розчиненої в ній солі,
а також мінеральних (водорозчинних) кислот, якщо вони присутні.
Знесолювання починають з того, що нафту забирають із заводського
резервуара і змішують з водою, деемульгаторами, лугами (за умови, що в
нафті є кислоти). Потім суміш нагрівають до температури 80...120°С і
подають в електродегідратор, де під дією електричного поля і температури
вода й розчинені в ній неорганічні сполуки відділяються від нафти, тільки
після цього вона надходить на первинну перегонку.
Первинну перегонку нафти проводять на атмосферно-вакуумних трубчастих
установках (рис. 1), які дозволяють в одному технологічному процесі
здійснювати випаровування і розділення її на окремі складові частини —
фракції (дистиляти), що відрізняються температурою кипіння.
Рис.1. Схема нафтоперегонної установки:
1- трубчаста піч; 2 і 5- ректифікаційні колони; 3- холодильники 4-
конденсатор-газовіддільник; 6- теплообмінник; 7- насос; 8-
випарювальна колона 9- вакуумна трубчаста піч.
Процес розділення нафти на паливні, а мазуту на масляні дистиляти
відбувається так. Нафта, що подається насосом 7, під тиском приблизно 1
МПа проходить через теплообмінники дистилятів 6 і далі в невелику
випарювальну колону 8, звідки легкокипляча (газоподібна) частина нафти
надходить у ректифікаційну колону, а головна маса — в трубчасту піч 1. У
печі, проходячи по змійовику нафта нагрівається до температури 330...350 °С
і частково випаровується. Суміш випарованої нафти та її частина, що не
випарувалася, надходить в ректифікаційну колону 2.
У ректифікаційній колоні відбувається розділення пари нафти на
фракції, причому можна відбирати в одну групу фракції, в яких температура
кипіння відрізняється лише на 5...8 °С. Найпоширенішими фракціями прямої
перегонки є дистиляти: бензиновий 35...200 °С, лігроїновий 110...230 °С,
гасовий 140...300°С, газойлевий 230...330 °С і соляровий 280...380 °С. Але з
точки зору затрат, чим вужчі фракції, тим дорожче перегонка, нафту
спочатку переганяють на широкі фракції. Продуктами такої перегонки є:
вуглеводневий газ, бензинова, гасова, дизельна фракції та залишок (мазут),
який використовується як сировина для одержання масляних дистилятів. Для
цього мазут нагрівають у вакуумній трубчастій печі 9, що дозволяє знизити
температуру кипіння та повніше з нього випаровувати (без розщеплення)
масляні фракції до температури 420...430 °С. У ректифікаційній колоні 5,
залежно від варіанту переробки нафти, одержують широку масляну фракцію
— вакуумний газойль, або вузькі масляні дистиляти для виробництва різних
масел. Залишок-гудрон, а при менш глибокій перегонці — напівгудрон, після
відповідної очистки використовують для виготовлення високов'язких
(залишкових) масел.)
Розроблені і знайшли застосування кілька видів крекінгу: термічний,
каталітичний, гідрокрекінг, каталітичний риформінг.
Термічний крекінг - такий вид деструктивної переробки нафтової
сировини, при якому розщеплення та зміна. структури вуглеводнів
відбувається під дією температури і тиску.
Сировиною для термічного крекінгу (температура 470...540 °С, тиск
2...7 МПа) є вуглеводні великої молекулярної маси (мазут, гудрон, важкі
газойлі каталітичного крекінгу) Вуглеводні розщеплюються з утворенням
більш легких фракцій (газ, бензин, гас, газойль) і крекінг-залишку. Вихід
продукції залежить від виду сировини та режиму процесу: при крекінгу
(мазуту одержують бензину 25...30 %, вуглеводневого газу до 10%,
гасовогазойлевих фракцій до ЗО % і крекінг-залишок; а при крекінгу газойля
до 60 % бензину.
Різновидом термічного крекінгу є вісбрекінг (легкий крекінг) процес
перетворення гудрону в котельне паливо з низькою в'язкістю і температурою
застигання.
Другим різновидом термічного крекінгу є коксування — процес
одержання дистиляту широкого фракційного складу і нафтового коксу з
мазуту, гудрону тощо. Коксування відбувається при температурі 505...515 С
С
і тиску 0,2...0,3 МПа.
У даний час термічний крекінг через низьку якість палив, одержаних
цим способом (вони не забезпечують вимоги сучасних двигунів), майже
повністю витіснений іншими сучасними способами вторинної переробки
нафти.
Каталітичний крекінг —основний сучасний спосіб одержання
високоякісного бензину з важких фракцій. Від термічного він відрізняється
режимом (температура 450..550 °С, тиск 0,1...0,3 МПа) і наявністю
каталізаторів, в присутності яких процеси деструкції ідуть у напрямку утворення ізомерних, насичених, найцінніших для бензину вуглеводнів.
Каталізаторами служать алюмосилікати, цеоліти тощо, які відзначаються
пористою структурою (1 г каталізатора має активну поверхню до 400...500
м
2
), що забезпечує їм високу активність. Основною сировиною каталітичного
крекінгу є вакуумні дистиляти, іноді гасово-га-зойлеві фракції прямої
перегонки. В результаті каталітичного крекінгу одержують продукти, в яких
вміст ізопарафінових і ароматичних вуглеводнів доходить до 55 %, нафтенів
— 20...25 %.
Загальний вихід (бензинових фракцій досягає 50 % і більше, їх
октанове число 78...85 (за моторним методом) або 87.,,91 (за дослідним).
Каталітичний риформінг призначений для підвищення детонаційної
стійкості бензинів і одержання ароматичних вуглеводнів. Це основний спосіб
виробництва високооктанових бензинів (АИ-93, АИ-98). Основною
сировиною установок каталітичного риформінга є бензинові фракції прямої
перегонки. В перспективі планується використовувати як сировину бензин
гідрогенізації вугілля та сланців, а також бензин із синтез-газу. Риформінг
здійснюють при температурі 470...530 °С і тиск 2...4 МПа в присутності молібденового .(гідроформінг) або платинового (платфор-мінг) каталізаторів у
середовищі водню. Платформінг, як більш зручний і безпечний процес,
суттєво витіснив гідроформінг.
Гідрокрекінг — процес, призначений для одержання світлих
нафтопродуктів — бензину, гасу, дизельного палива, а також зріджених газів
при переробці нафтової сировини, яка має більш високу молекулярну масу
(газойль, нафтовий залишок) під тискам водню.
Гідрокрекінг являє собою різновид каталітичного крекінгу в
присутності водню (температура 360...440 °С, тиск 15...17 МПа) і
алюмокобальтомолібденового або алюмонікельмолібденового каталізаторів.
Октанове 'число бензинових фракцій гідрокрекінгу 85...88 (за дослідним
методом) .
Серед способів виробництва палив і їх компонентів заслуговує на увагу
переробка нафтових газів (супутних та газів нафтопереробки): алкілування,
полімеризація, ізомеризація.
Алкілування — процес одержання алкілбензину, високооктанових
компонентів бензину каталітичним приєднанням алкільних радикалів
(алкілуванням) з ізобутану, бутилену і пропілену. Каталізаторами служать
концентрована сірчана кислота або безводний фтористий водень. Процес
відбувається під тиском 0,35...0,60 МПа і температурі 5...15 °С. В результаті
цього одержують легкий алкілат — високооктановий компонент бензину
(октанове число 91... ...95 за моторним методом) і важкий алкілат— (використовують як розчинник або компонент дизельного палива). Полімеризація —
процес одержання низькомолекулярних полімерів, які застосовуються для
виробництва моторних палив. Сировиною для полімеризації є пропан-пропиленова і бутан-бутиленова фракції. Процес здійснюється при температурі
190...230 °С, тиску 1,7...8,0 МПа у присутності каталізаторів. Продукція —
полімерібензин (октанове число 82...97 за моторним методом), а також
високооктанові його компоненти (ізогексани) з октановими числами
81...85 за моторним методом. Недоліком полімербензинів є низька їх
хімічна стабільність.
Ізомеризація парафінових вуглеводнів — процес призначений для
підвищення октанового числа пентан-гексанових фракцій бензинів і
відбувається при температурі 360...440 °С, при тиску 2...4 МПа у присутності
водню та каталізаторів. Продукцією ізомеризації є ізопарафінові вуглеводні,
як високооктанові компоненти автомобільних бензинів та індивідуальні
вуглеводні - ізобутан та ізопентан, як сировина для нафтохімії.
ІV. Закріплення вивченого матеріалу – 5-10 хв.
Опитую студентів по класифікації мастильних матеріалів, їх
експлуатаційних властивостях та способах їх поліпшення, а також які є види
присадок і механізм їх дії.
V. Домашнє завдання. Підручник. Г.П.Лишко. «Паливо і мастильні
матеріали».

Дата :11.04.2022
Група № : 1-4Т
Урок № : 5
Тема уроку: Тверді діалектрики, скло та фарфор
Мета:
навчальна: поглибити знання учнів про основні властивості діелектриків
розвиваюча: розвивати логічне мислення учнів, пам’ять.
виховна: виховувати дисциплінованість , наполегливість, працьовитість.
Формування нових знань.
Тіла або речовини з дуже малою електропроводністтю називають
діелектриками або ізоляційними матеріалами, до них відносять : гази, деякі
рідини (мінеральні масла, лаки), та майже всі тверді матеріали, за винятком
металів та вугілля.
Ізоляційні матеріали
Скло Фарфор
Але при деяких умовах у діелектриках відбувається розпад молекул на
іони ( на приклад під дією високої температури або у сильному полі ) ; в цьому
випадку діелектрики втрачають свої ізолюючі можливості та стають
провідниками. Діелектрики володіють властивістю поляризовуватись, і в них
можливе довге існування електричного поля.
Під дією сил електричного поля електрони на орбітах зміщуються у
напрямку, протилежному полю. У результаті раніше нейтральні молекули
становляться диполями з рівними зарядами ядер і електронів на орбітах. Це
явище називають поляризацією діелектрика. При зниканні поля зникає і
зміщення. Молекули знов становляться електрично нейтральними.
Поляризовані молекули – диполі відтворюють власне електричне поле,
спрямованість котрого протилежна напрямку основного поля, цьому
додаткове поле складається з основним, та послабшує його. Чим сильніше
поляризується діелектрик, тим слабше поле, тим менше становиться його
напруженість у кожній точці і діелектрична проникливість такого діелектрика
більше. Цей процес приводить до посилення руху часток і до нагріву
діелектрика, це явище використовують для нагріву вологих матеріалів з метою
сушки.
Застосування знань, формування вмінь і навичок.
1. Що таке діелектрик?
2. Які матеріали відносяться до ізоляційних?
3. Де на практиці використують поляризацію діелектриків?
Коротко написать конспект та дати відповіді на питання.
Відповіді на завдання відправляти на vovamelnicuk8@gmail.com

Дата : 4.04.2022
Група 1-4Т
УРОК № 4
ТЕМА: «ФАРБИ ОЛІЙНІ, ЕМАЛЕВІ, СИНТЕТИЧНІ, ЛАКИ, ЛЕТКО- СМОЛЯНІ СУМІШІ.»
Тема уроку: Олійні фарби готові до використання. Характеристика, склад, маркування, способи розведення (якщо необхідно) готових фарб для внутрішніх і зовнішніх робіт. Вплив кількості введеного сикативу на якість фарбової плівки.
Мета уроку: Навчальна: формування та закріплення знань олійним фарбам готовим до використання, характеристикам, маркуванням, способам розведення для зовнішніх і внутрішніх робіт.
Розвиваюча: розвивати уяву та пізнавальні інтереси до обраної професії, розвивати навички роботи в співпраці, формувати увагу, спостережливість учнів, активність.
Виховна: виховати здатність учнів до відповідальності, самостійності, культуру навчального процесу, повагу до обраної професії.
Олійна фарба
Олійні фарби, які є суспензією пігментів (або пігментів і наповнювачів) в різних видах оліфи із додаванням сикативу, а також добавок (аеросилу, лецитину, т.п.), що дозволяє запобігти утворенню осаду. Покриття олійними фарбами для зовнішніх робіт (в два шари) по металу зберігають захисні властивості протягом 1 року.
Олійні фарби (МА) — це перетерті пігменти (окис цинку, охра, сурик залізний та ін) з оліфами (натуральною, оксоль, гліфталева, пентафталева тощо) і прискорювачами висихання (сиккативами). Іноді до фарб додають наповнювачі для збільшення фарбувальної сили. Залежно від виду оліфи, на якій затерта фарба, після першої цифри — літерного позначення плівкоутворювача, стоїть друга: 1 — оліфа натуральна, 2 — оксоль, 3 — гліфталева, 4 — пентафталева, 5 — комбінована. У зв'язку з тим, що тепер промисловість піддає складній обробці олії, на яких готують фарби, відповідно всі фарби на основі олій називають алкідними. До них відносяться і чисто олійні фарби МА, гліфталеві ГФ і пентафталеві ПФ. Останні два види фарб стійкі проти атмосферних опадів і використовуються для зовнішніх покриттів. Алкідні фарби бувають густотерті та готові до використання. Готові до використання потрібно просто добре перемішати, а густотерті необхідно розводити до робочої густоти оліфою. Іноді додається не більше 7- 10% розчинника (уайт-спіриту). Якщо густотерту фарбу розвести тільки розчинником, після висихання вона може обсипатися, а якщо й не обсиплеться, то захисні функції її різко знижуються. В маркуванні густотертих фарб перед цифрою проставляють нуль, наприклад, «МА-011" — густотерті свинцеві білила.
Емалеві фарби
Емалеві фарби — це фарби на лаках і, в основному, класифікуються за видом лаків. Є алкідні емалі, нітроемалі, поліуретанові, перхлорвінілові, меламінові та ін. Алкідні емалі Алкідні емалі — це перш за все гліфталева емаль ГФ-230 (27 кольорів), призначена в основному для внутрішніх робіт по дереву та металу. Пентафталева ПФ-115 та інші стійкі емалі використовуються для зовнішніх покриттів. Емаль ПФ-14 в її природному стані схожа на холодець, але якщо її добре перемішати, і не додавати розчинника (скипидар або уайт-спірит), — фарба стає текучою і добре утримується на вертикальних поверхнях (дверях, віконних рамах та ін.) Емалі ПФ-258 і ПФ-266 стійкі проти стирання і призначені для фарбування підлог. Для прискорення висихання до них іноді додають емаль МЧ-213, яку в чистому вигляді використовують для фарбування холодильників і пральних машин. Для фарбування кузовів автомобілів застосовують меламіноалкідні емалі МЛ-12, МЛ-197, МЛ-1110, МЛ-152. Всі вони дають високоглянсові атмосферо- і світлостійкі покриття. Сушать при температурі 90-140°С від 20 хв до 1 год. Ці емалі часто називають синтетичними. Нітроемалі Нітроемалі (НЦ) швидко висихають — за 0,5-1 год. Плівка зазвичай тонка, тому для отримання достатнього по товщині покриття (для подальшого полірування) потрібно нанести 5-6 шарів. Промисловість випускає нітрогліфталеві НЦ-132 (22 кольори) і нітропентафталеві емалі, які швидко сохнуть, але дають плівку товстішу, ніж чисті нітроемалі. Нітроемаль НЦ-1 і НЦ-1111 використовують в основному для ремонтного фарбування автомобілів, мотоциклів, холодильників, пральних машин. Перхлорвінілові емалі Перхлорвінілові емалі дають барвисту плівку з високою атмосферостійкістю, міцністю і еластичністю. Вони не горять, стійкі проти кислот і лугів. Недоліком цих емалей є недостатнє зчеплення з поверхнею і розм'якшення при температурі понад 60°С, від чого вони забруднюються від прилипання пилу і під них потрібно готувати (ґрунтувати) поверхню. Близькими до перхлорвінілових фарб є полівінілхлоридні та вінілхлоридні емалі. Поліакрилові емалі Поліакрилові емалі (АС-150, АС-182) дають барвисту плівку, яка краще за меламіноалкідні по блиску, твердості, світло- і температуростійкості. Вимагають домішки затверджувачів 1-3 % сикативу і 1 % монобутилуретана. Кремнеорганічною емалі (КО) мають високу температуростійкость. Використовуються для фарбування двигунів внутрішнього згоряння (КЗ813, КО84), печей (КО-822) і будов із силікатних матеріалів (КО-174). Матеріали для лакофарбової продукції З чого виготовляють ЛФМ? Що забезпечує захисні властивості та покриваність? Які обов’язки виконує той чи інший функціональний елемент і як варіюються властивості продукту, згідно з кінцевою метою? Всі ці питання дуже важливі для ЛФ галузі. Тому спробуємо знайти на них відповіді. Будь-яка фарба – це мультикомпонентна композиція, що містить близько десяти інгредієнтів. Всіх їх можна розділити на основні й допоміжні. До перших належать зв’язка, пігмент та розчинник, до других – все інше. Без будь-якого з основних компонентів матеріал не перетвориться в фарбу (виняток – промислові порошкові продукти, що не містять розчинника). Без тієї чи іншої допоміжної складової фарба все-таки може бути отримана, але з певною шкодою для найвищих якісних показників, тих чи інших властивостей продукту. В’яжуча речовина (зв’язка, плівкоутворювач) У процесі висихання сприяє утворенню плівки, яка набуває захисних властивостей і характеризується необхідною адгезію (рівнем прилипання) до оброблюваної поверхні. Нею можуть слугувати напівфабрикатні лаки, синтетичні смоли і деякі інші плівкоутворюючі речовини. У функціональних обов’язках зв’язки – визначення ступеня глянцевості й твердості покриття, часу висихання, адгезії, стійкості до впливів різного характеру, а також експлуатаційного періоду. Якщо сказати, що вона – найважливіша частина фарби, то це не буде перебільшенням. До речі, наведена вище класифікація фарб основана саме на цьому основному компоненті (алкідні, епоксидні, поліуретанові та ін.). Кожному виду характерний свій набір захисних властивостей. Наприклад, алкідна продукція характеризується доброю атмосферостійкістю, алкідно-уретанова – атмосферостійкістю та значними фізико-механічними параметрами, акрилова – кольоро- й глянцестійкістю, епоксидна – стійкістю до впливу води та хімічних засобів. Але цим все не обмежується. Сполучні речовини мають і інші властивості, що обумовлюють їх використання при створенні фарб. При виборі зв’язки необхідно враховувати призначення ЛФМ, експлуатаційні умови майбутнього покриття і, що важливо, її вартість. Якщо взяти, наприклад, органічно розчинну продукцію, то для неї краще використовувати алкідні та алкідно-уретанові плівкоутворювачі. Це один з найкращих варіантів у плані співвідношення ціни і якості. Епоксидні й поліуретанові поряд з високими захисними властивостями коштують дорожче.

Розчинник
Необхідний для того, щоб ЛФМ перебували в рідкому стані, а відтак для того, щоб їх можна було наносити, куди потрібно. Виглядають розчинники для цієї сфери застосування як рідкі прозорі речовини, що не мають забарвлення, але зі специфічним запахом. Винятком є тільки вода, якій запах не властивий. Якщо забрати з фарби розчинник, то вона перетвориться в сухий твердий продукт, який неможливо буде нанести на поверхню за допомогою характерного фарбувального інструменту (пензлика або валика). А після нанесення в розчиннику вже немає потреби, тому він у повному обсязі випаровується. Вибір цього основного компонента базується по типу зв’язки. Його хімічна природа схожа до сполучної речовини, він здатний розчиняти або розбавляти. Який розчинник краще брати для певних матеріалів? Для алкідних – уайт-спірит, епоксидних – 646, нітроемалей – 647, акрилових – бутил- і етилацетати, водно-дисперсійних – відповідно, воду. Допоміжні інгредієнти оптимізують ЛФ виробництво, забезпечують потрібний термін придатності продукції, ефективність нанесення матеріалу, скорочують період висихання і надають спеціальних властивостей ЛФМ. До них належать: – тверді наповнювачі (наприклад, мармурова пудра, що задіюється з метою збільшити міцність покриття); – сикативи (беруть участь у хімічних реакціях під час висихання покриття); – модифікатори іржі (дають можливість фарбувати поверхню, на якій присутній допустимий шар іржі); – диспергатори (інтенсифікують подрібнення твердих пігментів і наповнювачів); – антиседиментаційні додатки (не дають пігментам і наповнювачам при зберіганні ЛФМ випадати в осад); – загусники і піногасники (допомагають досягати результативного виробництва водних фарбувальних сумішей); – консерванти (стоять на сторожі проникнення в водні ЛФМ згубної мікрофлори при зберіганні); – коалесценти (функціональні добавки, що сприяють плівкоутворенню в водних фарбах). Це частина допоміжних речовин, які часто використовуються в лакофарбовій галузі, але не всі. Є й деякі інші. Хімічна складова фарб і лаків Як ви розумієте, і основні, і допоміжні компоненти – це переважно речовини хімічної природи. Перелік найменувань – дуже великий. Але є хімія, яка використовується найчастіше. Про неї – далі.
Діоксид титану. Білий твердий реактив, що не розчиняється у воді та кислотах. Має велику розбілювальну здатність і покривання, характеризується значною стійкістю до вологи, хімічних і атмосферних факторів, добре компонується з усіма речовинами, що утворюють плівку, не токсичний. У зв’язку з перерахованими властивостями виступає основним білим пігментом у ЛФ галузі (на нього припадає 90 %). Не тільки дає можливість створювати покриття різних кольорів, але й в рази покращує їх якість, тому гідної альтернативи в лакофарбових рецептурах не має. Ацетон. Розчинник, що використовується найчастіше при виготовленні нітролаків, які завдяки йому набагато швидше висихають після нанесення. Крім того, може застосовуватися для розведення олійних фарб і ґрунтівок, для знежирення поверхонь перед нанесенням фарбувальних матеріалів і для видалення ЛФ продуктів.
Толуол. Розчинник, який бере участь у створенні дорожніх фарб, нітроцелюлозних лаків та емалей. Часто входить до складу комплексних розчинних композицій, що задіюються при отриманні і застосуванні епоксидних, вінілових, акрилових, нітроцелюлозних і хлоркаучукових ЛФМ. Уайт-спірит. Цей розчинник при виробництві і нанесенні фарб використовують чи не найчастіше. Він добре розбавляє олійні й алкідні матеріали. Може бути задіяний для знежирення перед фарбуванням. Ізопропанол. Ще один розчинник, що добре показує себе в виробництві нітро- та етилцелюлози.
Бутилацетат. Призначення – доведення ЛФМ до робочої консистенції. Також може вводитися до складу інших розчинників. Ксилол нафтовий. Є інгредієнтом деяких емалей і компонентом великої кількості розчинних комплексів.
Етиленгліколь. Антифриз, що дозволяє без ризику перевозити воднодисперсійні ЛФМ і фарбувати ними при низьких температурах навколишнього середовища. Карбамід (сечовина). Затверджувач. Застосовується при виготовленні акрил-уретанових фарб і емалей. При внесенні у фталеву емульсійну фарбу сприяє полімеризації емульсії. Завдяки йому покриття виходить міцним і хімічно нерозчинним. Їдкий натр. Задіюється при виготовленні барвників і пігментів для ЛФ продукції. Також добре дає раду зі старими лакофарбовими покриттями, якщо їх потрібно видалити з дерева, металу або інших поверхонь.
Запитання до учнів:
1.Що таке фарба?
2.Що таке сикатив?
3.Що таке пігмент?
4.Що таке розчинник?
Домашнє завдання:
• Виконати конспект по темі
• Вивчити основні терміни, добре орієнтуватися них.
• Виконані завдання надіслати викладачу

Дата : 28.03.2022
Група 1-4Т
УРОК №3

Тема уроку: Корозія металів. Види корозії: хімічна та електрохімічна. Захист від корозії

Мета уроку:
- освітня: ознайомити з корозією металів як окисно-відновним процесом; з’ясувати суть хімічної та електрохімічної корозії металів; розглянути способи захисту металів від корозії

- виховна: формувати активну життєву позицію, вміти застосовувати одержані знання на практиці з метою захисту металів від корозії, бережливого ставлення до навколишнього середовища

- розвивальна: розвивати уміння аналізувати, порівнювати, узагальнювати, робити самостійні висновки; розвивати пізнавальний інтерес до предмету, використовуючи комп’ютерні технології
Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу та первинного закріплення знань

Базові поняття: корозія, хімічна корозія, електрохімічна корозія, інгібітори,
протектори

Обладнання і реактиви: шість пробірок, шість залізних цвяхів, розчин натрій хлориду, вода, розчин натрій гідроксиду, лак, мідний дріт, цинкові пластини; комп’ютер, мультимедійний проектор, тестові завдання

Форми роботи: індивідуальна, групова, фронтальна

Очікувані результати – учень засвоїв і вивчив:
- поняття «корозія»
- види корозії
- методи захисту металу від корозії

Хід уроку

I. Організаційний момент (привітання, з’ясування відсутніх, побажання гарного настрою, позитивного спілкування та активної роботи)
II. Актуалізація опорних знань
III. Фронтальне опитування:
1. Назвіть метал, що входить до складу гемоглобіну крові:
а) Mg; б) Al; в) Fe
2. Який метал є найтугоплавкішим:
а) Pb; б) W; в) Cr
3. Назвіть метал, що здатен намагнічуватися:
а) Ni; б) Cr; в) Mg
4. Який метал найлегший:
а) Mg; б) Li; в) Al
5. Зв'язок в металах називається:
а) йонний; б) ковалентний; в) металічний
6. Назвіть найпоширеніший у природі металічний елемент:
а) Fe; б) Al; в) Mg
7. Метал, що має найбільшу густину:
а) Fe; б) Os; в) Pb
8. Який метал здатний «бігати» по гладкій поверхні:
а) Na; б) Br; в) Hg
9. Назвіть метал, що має бактерицидні властивості:
а) Ag; б) Co; в) Sn
10. Сполуки металів з оксигеном:
а) сульфіди; б) оксиди; в) нітриди
11. Лідер серед металів по електропровідності:
а) Al; б) Ag; в) Cu
12. Найпластичніший метал:
а) Al; б) Au; в) Zn

IV. Мотивація навчальної діяльності і повідомлення теми уроку(слайд№3)
Ми продовжуємо вивчати тематичний блок «Метали» і сьогодні познайомимося з цікавою властивістю металів, яку можна назвати «хворобою» металів. Я думаю, ви здогадаєтеся про що буде йти мова, вставивши пропущені слова в українські народні приказки:
• Поки залізо в роботі, його _____ не візьме.
• Гризе мов _____ залізо.
• Залізо _____ з’їдає, а заздрий від заздрощів погибає.
• _____ їсть залізо, а горе – серце.
• _____ їсть залізо, а чоловіка - хвороба.

Так, сьогодні ми поговоримо саме про іржу, найбільшого ворога металів.

V. Вивчення нового матеріалу
Метали часто змінюють свій початковий вигляд. Залізо ржавіє, мідь, срібло тьмянішають і втрачають характерний блиск. Іржавіння заліза є одним із прикладів корозії металів. Корозію називають «ворогом металів». В жертву корозії приноситься 10% металу, який щорічно виробляє людство. Із латинської мови слово «корозія» - роз’їдати. Із корозією металів ми зустрічаємося щодня. Іржавіє сталь, зеленіє мідь, біліє цинк… Корозію можна також порівняти із хворобою, на яку хворіють метали. А хворобу важливо вчасно діагностувати, лікувати, здійснювати заходи профілактики.
Величезні океанські судна час від часу доводиться ставити в доки на капітальний ремонт і замінювати «з’їдену» морською водою обшивку бортів. Внаслідок корозії виходять з ладу машини, прилади, апарати. Корозія металів призводить до аварій (проривів) каналізаційних і водопровідних труб, газопроводів, що часто згубно впливає на навколишнє середовище. Витрати пов’язані із корозією становлять 7-8 % національного доходу.
Вчитель оголошує тему уроку.
Корозія – явище руйнування металів та їх сплавів під впливом речовин навколишнього середовища.
Корозія металів відбувається в різних середовищах:
- на повітрі (вологому і сухому);
- у воді (у тому числі і в морській);
- у ґрунті;
- у розчинах електролітів, ін.
Швидкість корозії залежить від природи середовища, від температури, кислотності, від природи металу, стану його поверхні, способу його експлуатації тощо.
Корозія може бути хімічна те електрохімічна.
Хімічна корозія – це руйнування металу його окисненням без виникнення електричного струму в системі. В природі практично не зустрічається, але спостерігається в апаратах хімічного виробництва. Хімічна корозія полягає у взаємодії металу із сухими газами (O2, Cl2, H2S). Її результат – утворення на поверхні металу шару або плівки оксиду, сульфіду чи інших сполук. Під час хімічної корозії метал безпосередньо взаємодіє з окисником, наприклад: залізо в сухому повітрі за звичайних умов не змінюється, а під час нагрівання взаємодіє з киснем (в кузнях, на прокатних станах: 3Fe + 2O2 = Fe3O4)
Електрохімічна корозія – руйнування металів у середовищі електролітів з утворенням електричного струму в системі (окиснення металу, що знаходиться в контакті з іншим металом або водою).
Причини виникнення корозії металів полягають в хімічній взаємодії їх з речовинами, які знаходяться в навколишньому середовищі.
Найнебезпечнішими для металів компонентами довкілля є кисень O2 , водяна пара H2O, карбон (IV) оксид CO2, сульфур (IV) оксид SO2 та нітроген (IV) оксид NO2.
Хімічні процеси, що відбуваються під час корозії заліза:
2Fe+ H2O + O2 = 2 Fe(OH)2
4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 = 4Fe(OH)3
Сумарне рівняння корозії цинку:
2Zn + O2 + 2H2O = 2Zn(OH)2
Чим більше забруднене середовище, тим швидкість корозії більша. У промислово розвинутих містах метали кородують швидше, ніж у сільській місцевості.
Електрохімічна корозія – це процес, який протікає за наявності 2-3 металів у середовищах з йонною провідністю. На аноді (більш активному металі) відбувається окиснення цього металу, на катоді (менш активному металі) – відновлення водню. Наприклад, для пари Zn - Cu в агресивному середовищі виникає процес

У цьому випадку активніший метал швидше руйнується.
Деякі метали при корозії покриваються щільною, добре скріпленою з металами оксидною плівкою, яка не дозволяє кисню і воді проникнути в більш глибокі шари і тому оберігає метал від подальшого окиснення. Наприклад, алюміній покривається плівкою алюміній оксиду, який захищає метал від дії кисню і води.
Захист металів від корозії.
. Проблема захисту металічних виробів виникла майже з початку використання металів. Люди прагнули захистити метали від атмосферного впливу за допомогою жиру, масел, а пізніше покриттям іншими металами. Так, у працях давньогрецького історика Геродота (5ст. до н.е.) є згадки про використання олова для захисту заліза від корозії.
Заходи захисту металів.
• Нанесення на поверхню металів захисних плівок (лаку, фарби, емалі).
• Покриття металів шаром інших металів. У по¬всякденному житті людина найчастіше зустрічається з покриттям заліза цинком і оловом. Залізо, покрите цинком, називають оцинкованим. Його використовують для покриття дахів будинків. А вкрите оловом називають білою жерстю й використовують для виготовлення консервних банок. Лудіння – покриття оловом.
• Використання інгібіторів. Інгібітори — це ре¬човини, здатні уповільнювати процес окиснення металу.
• Створення сплавів з антикорозійними власти¬востями, наприклад, нержавіючих сталей шляхом дода-вання до заліза нікелю, хрому, кобальту тощо.
• Протекторний захист — створення контакту мета¬лу з більш активним металом, який буде руйнуватися. Так, цинк електрохімічно захищає залізо від корозії.
Готуючись до сьогоднішнього уроку ви отримали випереджувальні завдання і утворили дослідницькі групи, отже зараз ми послухаємо ваші звіти про виконану роботу.
2. Поради спеціаліста, щоб позбавитися іржавих плям на тканині.
На бавовняних, лляних і вовняних тканинах білого кольору іржаві плями видаляють за допомогою розчинів лимонної, оцтової або щавелевої кислот з розрахунку одна чайна ложка кислоти на склянку води. Можна використати і лимонний сік. Забруднену тканину потрібно занурити в нагрітий до кипіння розчин кислоти а після цього ретельно прополоскати водою з кількома краплями нашатирного спирту.
3. Як правильно зберігати інструменти і металеві вироби в домашній майстерні. Перш ніж сховати в гараж ковзани влітку або велосипед взимку потрібно змастити їх вазеліном або саморобним захисним мастилом. Для цього до 400 г гасу додати 30 г стеаринової стружки і добре перемішати.

V. Узагальнення і систематизація знань.
1. Поміркуйте, яке відро слугуватиме довше: луджене чи оцинковане і чому?
2. Поміркуйте, як впливає на металеві частини машини те, що дороги взимку по -сипають сумішшю піску і солі?
3. Бліц-опитування
- Поясніть, що таке корозія.(руйнування металів під дією факторів зовнішнього середовища)
- Поясніть на прикладі заліза, до яких втрат призводить корозія( З доісторичних часів людство виплавило близько 20 млрд. т заліза. Із них корозія (іржа) «з’їла» 14 млрд. т)
- Які види корозії ви знаєте за механізмом перебігу корозійних пошкоджень? (хімічну, електрохімічну)
- Які ви знаєте способи захисту металів від корозії? (захисні покриття,зміна складу середовища, протекторний захист)
- Чи існують метали,що здатні самі себе захистити від корозії? (Алюміній, цинк. На їх поверхні під дією повітря утворюється стійка захисна оксидна плівка)
- Що означає термін «олов’яна чума»? У чому його суть? (алотропія олова, зміна кристалічної структури металу за низьких температур)

VII. Домашнє завдання.
§18, сторінка 128-131, вправа 168, 169. Складіть сексан до слова «корозія».

VIII. Підсумки уроку.
Література
1. П. П. Попель, Л. С. Крикля Хімія. Підручник загальноосвітніх навчальних закладів. Рівень стандарту – К.: в-во «Академія», 2010. – 130 с.
2. О. Г. Ярошенко Хімія. Підручник загальноосвітніх навчальних закладів. Рівень стандарту – К.: в-во «Грамота» , 2010. – 214 с.

3. http://pidruchnyk.com.ua/380-himiya-yaroshenko-10-klas.html

Дата : 21.03.2022
Група 1-4Т
УРОК № 2
Тема : Кольорові метали та їх властивості.

І. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ
міжпредметні зв’язки:
інформаційні технології (інформатика), хімія, фізика, спецтехнологія, охорона праці)

Мідь. Сплави міді, їх властивості, маркування та застосування.

Мідь. Сплави міді, їх властивості, маркування та застосування.
1. мідь, її застосування.
2. Сплави на основі міді.
3. Алюмінієві сплави, їх класифікація.
4. Сплави міді з нікелем.
1. Мідь, її застосування.
Мідь належить до важких металів із густиною 8,94 г/см3, температурою плавлення 1083 °С і температурою кипіння 2360 °С. За електропровідністю мідь займає друге місце після срібла і тому є основним матеріалом для провідників. Домішки фосфору, кремнію, заліза, сурми і кобальту знижують електропровідність міді.
Мідь, як й інші метали з ГЦК-структурою, має невелику міцність і високу пластичність (σв=200 МПа, σ02=50 МПа, δ = 35%.). Хімічна активність міді порівняно невелика. Розведені соляна і сірчана кислоти на мідь практично не впливають. У вологому повітрі рожево-червона мідь тьмяніє через утворення на її поверхні закису міді Сu2О. За характером взаємодії із міддю домішки поділяють на три групи.
До першої групи належать метали, розчинні у твердій міді (Αl, Ζn, Fe, Ni, Ag, Cd, Sb), що істотно не впливають на властивості технічної міді.
До другої - домішки, практично нерозчинні у твердій міді (Ві, Рb). Вони негативно впливають на механічні і технологічні властивості міді. У системі Сu-Ві утворюється легкоплавка евтектика (tпл.=270 °С), що складається з практично чистого вісмуту, виділення якого по межах зерен призводять до червоноламкості міді та сплавів на її основі.
Свинець з міддю дає монотектичне перетворення при 953 °С і евтектичне - при 326 °С. Евтектика за складом (99,94 % Рb) практично збігається із чистим свинцем і виділяється по границях зерен. Свинець не сприяє холодноламкості міді і її сплавів, оскільки він пластичний, але через низьку точку плавлення евтектики, спричинює червоноламкість. Разом із тим, свинець полегшує обробку мідних сплавів різанням.
До третьої групи елементів відносять домішки, що утворюють із міддю хімічні сполуки (Р, О2, S, Те та ін.).
Розчинність кисню у міді незначна і становить лише 0,011% при температурі 1065 °С, тому при низькій концентрації кисню у металі з'являється евтектика Cu+Cu2O з температурою плавлення 1065 °С, що вище від температури гарячої прокатки металу, і кисень не спричинює червоноламкості міді. Закис міді Сu2О несприятливо впливає на пластичні властивості, технологічність і корозійну стійкість міді.
При відпалі в атмосфері, яка містить водень, атоми водню дифундують у мідь і реагують із її закисом, утворюючи всередині металу пари води високого тиску, що спричинює руйнування міді. Це явище називають водневою хворобою міді. Сірка, селен і телур утворюють із міддю сполуки Cu2S, Cu2Se, Cu2Te, які формують у металі крихкі евтектики, що різко знижують пластичність, зварюваність, а також призводять до холодноламкості.
Із підвищенням температури міцністі властивості міді зменшу¬ються, а відносне подовження і поперечне звуження при нагріванні до 200 °С залишаються незмінними.
При вищих температурах пластичність міді різко зменшуються і починають зростати при температурах більш ніж 600 °С. Цей провал пластичності зумовлено домішками, тому що у міді високої чистоти провалу пластичності не виявлено.
У результаті холодної пластичної деформації міцність міді підвищується до 450 МПа при зменшенні відносного подовження до 3...4%.
Холоднокатані листи міді і її сплави через текстуру деформації мають анізотропію властивостей.
У процесі відпалу деформованої міді та сплавів на її основі відбуваються процеси повернення і рекристалізації. Температура початку рекристалізації - 200...230 °С (0,35 Тпл.).
Оптимальна температура рекристалізації 500...600 °С. При більш високих температурах рекристалізації відносне подовження знижу¬ється через ріст зерна й утворення текстури рекристалізації.
Як конструкційний матеріал мідь не використовується через високу вартість і низькі механічні властивості. Маркується буквою М і цифрами, залежними від вмісту домішок.
Мідь марок M00 (0,01 % домішок), М0 (0,5%) і M1 (0,1%) використовується для виготовлення провідників електричного струму, мідь М2 (0,3%) — для виробництва високоякісних сплавів міді, МЗ (0,5%) — для сплавів звичайної якості.

2. Сплави на основі міді.
Найбільш розповсюджені елементи у сплавах міді - цинк, алюміній, олово, залізо, кремній, марганець, берилій, нікель. Усі ці елементи підвищують міцностні властивості міді.
Сплави на основі міді поділяють на деформовані та ливарні, які зміцнюють і не зміцнюють термічною обробкою. Однак широко використовується розподіл мідних сплавів на латуні, бронзі і мідно-нікелеві сплави.
Латунню називають сплави міді з цинком, де цинку до 40%.
Прості латуні маркують літерою Л і позначають числом, що характеризує середній вміст міді. Так, наприклад, Л68 містить 68 % Cu і 32 % Zn.
Якщо латунь, крім цинку, легують іншими елементами, то після літери Л ставлять умовну позначку цих елементів: Φ - Р; О - Sn; Ж - Fe; А - Αl; Κ - Si; Мц - Μn; Η - Ni. Число після літер показує середній вміст цих елементів у латуні, крім цинку. Вміст цинку визначають за різницею від 100%. Так, наприклад, ЛАН59-3-2 містить 59 % Cu; 3 % Аl; 2 % Ni; 36 % Zn.
Бронзами називають всі сплави міді (крім латуней і мідно-нікелевих сплавів). Бронзи маркуються літерами Бр, а після них вказують основні легуючі елементи та їхній вміст у сплаві. Елементи позначають літерами: Ц - Zn; Φ - Р; Б - Be; Ж - Fe, А - Àl тощо.
Наприклад, БрАЖМц 10-3-1,5 легована 10 % Àl, 3 % - Fe, 1,5 % - Μn, інше - Cu.
Цинк підвищує міцність і пластичність сплаву, але до певних меж. Найбільшою пластичністю володіє латунь, що містить 30% цинку, а найбільшою міцністю — 40%.
Тому більше 40% цинку в латуні міститися не може. Крім того, цинк здешевлює сплав, оскільки він дешевше за мідь.
Латунь характеризується високою електропровідністю і теплопровідністю, корозійною стійкістю, добре обробляються різанням.
Класифікація латуней:
• по технологічній ознаці латунь ділять на ті, що деформуються і ливарні;
• по хімічному складу латунь ділиться на прості (подвійні), в яких присутні тільки мідь і цинк і складні (багатокомпонентні), в які для поліпшення різних властивостей додають інші елементи.
Найбільш поширені добавки алюмінію, олова, кремнію, нікелю і ін.
Латунь маркується буквою Л.
В латуні, що деформується, указується вміст міді і легуючих елементів, які позначаються відповідними буквами (О — олово, А — алюміній, К — кремній, Н — нікель, Мц — марганець, Ж — залізо і т.д.).
Вміст елементів дається в % після всіх буквених позначень.
Наприклад, латунь Л63 містить 63% міді і 37% цинку.
Латунь ЛАЖ 60-1-1 містить 60% міді, 1%, алюмінію, 1% заліза і 38% цинку.
В марках ливарної латуні указується вміст цинку, а кількість легуючих елементів ставиться після букв, що їх позначають.
Наприклад, ливарна латунь ЛЦ40Мц3А містить 40% цинку, 3% марганцю, менше 1% алюмінію і 56% міді.
Тестовий контроль по темі «Сплави кольорових металів на основі міді»
1.Що таке латунь?
а) сплав міді з цинком, де цинку до 40%
б) сплав алюмінію з кремнієм, де кремнію 8-14%
в) сплав алюмінію з міддю, де міді 5-20%
2.Що таке бронза?
а) сплав міді з хромом
б) сплав міді з кремнієм
в) сплав міді з оловом
3.Основою латуні і бронзи є:
а) хром
б) мідь
в) кремній
4.Латунь виготовляють на основі
а) міді
б) фосфор
в) кремній
5.Бронзу виготовляють на основі
а) сірка
б) фосфор
в) міді
6.Який елемент додають до міді, щоб отримати латунь
а) мідь
б) цинк
в) магній
7.Який елемент додають до міді, щоб отримати бронзу
а) олово
б) манган
в) цинк
8.Чому бронзу називають олов’яною?
а) містить олово
б) містить мідь
в) містить магній
9.Чому бронзу називають безолов’яною?
а) не містить мідь
б) не містить олово
в) не містить магній
10.Чому латунь називають спеціальною?
а) не містить легуючих елементів
б) містить легуючи елементи
в) містить тільки цинк
Критерії оцінювання:
1,2 бали за правильну відповідь
0 бала за відсутню і неправильну відповідь
Таблиця для відповіді
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Бронзою називаються сплави міді з оловом, алюмінієм, свинцем і іншими елементами, серед яких цинк не є основним.
Бронза володіє високою корозійною стійкістю, хорошими ливарними властивостями, добре обробляються тиском і різанням.
Класифікація бронз: по назві основного легуючою елементу бронзи діляться на: олов'яні, безолов’яні (спеціальні по вмісту легуючого елементу) .
по технологічній ознаці бронзи ділять на ті, що деформуються і ливарні.
Маркується бронза буквами Бр, за якими показується вміст легуючих елементів в %. Позначення легуючих елементів і відмінності в марках сплавів, що деформуються і ливарних, біля бронзи такі ж, як біля латуні.
Наприклад, бронза БрОФ6,5-0,4, що деформується, містить 6,5% олова і 0,4% фосфору, а ливарна бронза БрО3Ц7С5Н — 3% олово, 7% цинку, 5% свинцю, менше 1% нікелю.
Олов'яна бронза, що деформується, володіє високою пластичністю і пружністю. З них виготовляють прутики, труби, стрічки. Ливарна олов'яна бронза має: хороші ливарні властивості, високу корозійну стійкість. З них виготовляють арматуру, що працює в умовах прісної і морської води. Олово — відносно дорогий метал, тому його прагнуть частково або повністю замінити у складі бронзи іншими.
Алюмінієва бронза (БрА7, БрАЖН 10-4-4) володіє більш високими механічними властивостями і корозійною стійкістю в порівнянні з олов'яними. Крем'яниста бронза (БрКМц 3-1) має хорошу пружність і тому використовується для виготовлення пружинячих деталей. Свинцева бронза (БрС30) володіє високими антифрикційними властивостями і застосовується в підшипниках ковзання. Берилієва бронза (БрБ2) відрізняється високою твердістю, міцністю, пружністю і зносостійкістю.
3. Алюмінієві сплави, їх класифікація.
Для одержання алюмінієвих сплавів із різними властивостями алюміній легують іншими металами, найбільш широко як легуючі еле¬менти застосовують кремній, мідь, магній, цинк, марганець, а останнім часом - літій. Як легувальні домішки: титан, берилій, цирконій та ін. Найбільшого поширення набули сплави таких систем:
Al-Cu, Al-Si, Al-Mg, Al-Cu-Mg, Al-Cu-Mg-Si, Al-Mg-Si, Al-Zn-Mg-Cu.
У рівноважному стані ці сплави являють собою низьколегований твердий розчин та інтерметалідні фази: Al2Cu (θ-фаза);
Mg2Si; Al2CuMg (σ) Al6CuMg4 (τ); Al3Mg2Zn3; Al3Mg2; MgZn (η) та ін.
Сплави алюмінію можна поділити на 3 групи:
- призначені для одержання напівфабрикатів (листів, плит, прутків), а також кувань і штампувань шляхом прокатки, пресування, кування, штампування (деформовані сплави);
- ливарні, призначені для фасонного лиття;
- одержувані методом порошкової металургії спечені алюмінієві порошки (САП) і спечені алюмінієві сплави (САС).
1. Алюмінієві руди. Найбільш поширеними алюмінієвими рудами е боксити, каоліни, нефеліни й алуніти, де алюміній міститься у вигляді глинозему Аl2О3 (у бокситах 40…60%, а в решті руд—22…32%).
Виробити чистий алюміній безпосереднім відновленням його з руд неможливо, оскільки домішки відновлюються раніш за нього. Тому у виробництві алюмінію є три самостійних техно¬логічних процеси: 1) добування глинозему з алюмінієвих руд; 2) добування первинного алюмінію; 3) рафінування первинного алюмінію.
2. Добування глинозему. Залежно від складу алюмінієвих руд глинозем з них добувають такими способами: лужним, кислотним і електрометалургійним. В найбільш поширені такі способи: сухий лужний (спікання) — для перероблення бокситів з високим вмістом кремнезему й окису заліза; мокрий лужний — для перероблення малокремнезeмистих алюмінієвих руд; електрометалургійний — для перероблення бокситів, які містять у собі до 20% кремнезему.
При сухому і мокрому лужних способах обробляють алюмінієві руди лугами. Глинозем при цьому зв'язується в алюмінат натрію Аl2О3•Na2O. При вилуговуванні алю¬мінат натрію переходить у розчин, а окиси і гідроокиси заліза, титану і кремнію випадають в осад. Після відокремлення від осаду розчин алюмінату натрію продувають газом CO2 (сухий спосіб) або піддають гідролізу (мокрий спосіб). У результаті розчин розкладається з виділенням кристалічного осаду—гід¬рату окису алюмінію 2А1(ОН)3. Цей осад фільтрують, проми¬вають, прожарюють і дістають чистий глинозем:
2Аl (ОН)3 = Αl2O3 + ЗН2O.
При електрометалургійному способі добування глинозему складається з двох стадій: електрометалургійної і хімічної. Перша стадія проходить так: агломерат (боксит, залізну руду, барієві солі і антрацит) розплавляють в електро¬печах при температурі 1800°С. Продуктами плавлення є феро¬силіцій і шлак у вигляді алюмінатів барію,їх зливають у ківш і витримують до температури твердіння шлаку (близько 1500° С). Потім рідкий феросиліцій випускають з ковша і вико¬ристовують у металургійному виробництві, а твердий шлак по¬дрібнюють і обробляють содою:
Αl2O3•ВаО + Na2CO3 = Аl2O3•Na2O + ВаСО3.
Утворений алюмінат натрію відомими вже нам способами переробляють у глинозем, а вуглекислий барій використовують Для виготовлення агломерату.
3. Електроліз глинозему. Первинний алюміній добувають елек­тролізом чистого гли­нозему, розчиненого в розплавленому кріо­літі Na3AlF6. Електро­лізна ванна — електролізер (рис. 42) — має стальний кожух 5, обкладений із середини вогнетривкою цеглою 6. Під ванни і її стінки 7 зроблено з вугляних блоків, до яких підведено катодні шини 8. Над ванною на анод­них шинах 1 підвішено вугляні електроди 2. Тепер найбільше застосовуються ванни з набивними анодами, в яких вугляна маса вміщена в прямокут­ні алюмінієві кожухи.

Перед початком електролізу на під ванни насипають тонкий шар меленого коксу, впритул до поду опускають електроди і вмикають постійний струм. Коли вугляна футеровка ванни на­гріється, у ванну поступово засипають кріоліт і розплавля­ють його, одночасно повільно піднімаючи електроди. Після утворення шару 200...250мм розплавленого кріоліту 10 у ванну завантажують глинозем 3, який і розчиняється в кріоліті. Про­цес електролізу відбувається при температурі 930...950°С. При проходженні струму через електроліт глинозем розкладається і на аноді виділяється кисень, який утворює з вуглецем чадний газ CO, а на катоді—алюміній. Рідкий алюміній 9 нагромад­жується на поді ванни і періодично видаляється сифоном або вакуум-ковшем. На бічній поверхні робочого простору ванни утворюється кірка 4 електроліту, яка захищає футеровку від руйнування під впливом розплавлених фтористих солей і від витікання струму.

В електролізній ванні, де сила струму становить 50000 а, а напруга—5...10 в, виробляють близько 350 кг алюмінію на добу.

4. Рафінування первинного алюмінію. Очищають алюміній від домішок звичайно в закритому ковші продуванням хлору протягом 10…15 хв., при температурі 750…770°С. Після цього його розливають у чушки. Для вироблення алюмінію високої чистоти (до 99,99% ΑΙ) його піддають електролітичному рафі­нуванню, при якому забруднений домішками алюміній є анодом, а чистий алюміній—катодом. Як електроліт використовують рідкі хлористі і фтористі солі.
4.Сплави міді з нікелем
Сплави міді з нікелем використовують як конструкційні й електротехнічні матеріали.

Конспект учня:
МІДЬ ТА ЇЇ ХАРАКТЕРИСТИКИ
1. Властивості міді (Cu): Добре проводить електрику і тепло, корозостійка і пластична
2. Форма кристалічної гратки: гранецентрична

3. Маркування технічної міді: М00, М0, М0б, М1, М1р, М2, М2р, М3, М3р, М4
4. Домішки до сплаву з міді: стибій (сурьма), вісмут, сіра, стронцій (свинець), нікель, залізо, олово, фосфор, миш’як, кисень)

ПОЗНАЧЕННЯ ЛЕГУЮЧИХ ЕЛЕМЕНТІВ у сплавах міді (слайд 8)
А – алюміній, Б – берилій, Ж – залізо, К – кремній, Мц – марганець, Н – нікель, О – олово, С – свинець (стронций), Ф – фосфор, Ц - цинк

Конспект учня:
ПОЗНАЧЕННЯ ЛЕГУЮЧИХ ЕЛЕМЕНТІВ
А – алюміній, Б – берилій, Ж – залізо, К – кремній, Мц – марганець, Н – нікель, О – олово, С – свинець (стронций), Ф – фосфор, Ц - цинк

КОЛЬОРОВІ СПЛАВИ
Опираючись на життєвий досвід учні називають відомі кольорові сплави. Викладач записує їх на дошці в два стовпчика.
латунь силумін
бронза дюралюмін

Учням пропонується дати назви стовпчикам.
Конспект учня:
Кольорові сплави отримують
на основі МІДІ на основі АЛЮМІНІЮ
латунь силумін
бронза дюралюмін

ВЛАСТИВОСТІ КОЛЬОРОВИХ СПЛАВІВ (слайд 10)
Конспект учня:
ВЛАСТИВОСТІ КОЛЬОРОВИХ СПЛАВІВ
- Висока теплопровідність (мідь, магній, алюміній).
- Корозостійкість вища ніж у чорних металі.
- Механічні властивості нижче ніж у чорних металів.
- При нагріванні хімічно взаємодіють з усіма газами, крім інертних (титан, цирконій, ніобій, молібден).
- Міцні, довговічні, здатні переносити високі температури (титан, вольфрам).

СПЛАВИ на основі МІДІ
ЛАТУНЬ (слайд 11), БРОНЗА (слайд 12) викладач характеризує за хімічними, фізичними, технологічними властивостями (слайд 13) сплави, пояснює їх маркування.
Конспект учня:
Сплави з міді
Назва сплаву латунь (мідь+цинк*)
*вміст цинку 4-40% бронза (мідь+олово)
маркування Л (Л63 – 63% міді); ЛМцЖ52-4-1 – спеціальна латунь – близько 52% міді, 4% марганцю, 1% заліза, решта цинк) Бр (БрОФ6,5-0,15 – 6-7% олова, приблизно 0,15% фосфору, решта мідь))
легуючі елементи А, Мц, С, Н, Ж та ін. А, Мц, С, Н, Ж та ін.
властивості добрі ливарні властивості; міцні, в’язкі, корозостійкі, добре обробляються різанням добрі ливарні властивості, висока корозостійкість, добрі антифрикційні властивості, обре обробляється різанням

ІІІ. ОСМИСЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ

КОЛЬОРОВІ СПЛАВИ викладач опираючись на життєвий досвід учнів пропанує назвати предмети з латуні, бронзи, силуміну та дюралюміну, які учні зустрічали в повсякденному житті. Викладач демонструє натуральні зразки виробів з міді та її сплавів. Учні за зовнішним оглядом визначають вид сплаву, називають його характеристики та властивості, застосування в техніці та/або можливості використання в металургії та машинобудуванні.
ВЛАСТИВОСТІ КОЛЬОРОВИХ СПЛАВІВ характерні властивості конкретних зразків мідних сплавів пояснює викладач, але опираючись на досвід учнів.

ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ

Посилання на домашнє завдання https://drive.google.com/file/d/1T78P1BTpEbEqtzmPJiNK0w3lSSMAtvo8/view?u...

Дата : 14.03.2022
Група 1-4Т
УРОК № 1
Тема : Метали та їх сплави.
Мета: Сформувати знання стосовно матеріалів з металів та сплавів, виховувати інтерес до
професії
1. Метали та їх класифікація
2. Сплави чорні i кольорові, деформовані й ливарні, їх структура, область використання
3. Характеристика сталі, чавуну.
4. Кольорові метали та сплави.
5. Властивості металів i сплавів.
1. Метали та їх класифікація
З усіх відомих у природі хімічних елементів близько 70 є метали. Метали — дуже
поширені елементи. В надрах землі, у водах річок, озер, морів та океанів, в організмах тварин і
рослин, навіть в атмосфері — всюди є метали.
У далеких глибинах земних надр кількість металів зростає; там містяться головним чином
такі метали, як залізо, кобальт, нікель, титан, платина. Центральне ядро Землі, за сучасними
припущеннями вчених, складається із заліза та нікелю з невеликою домішкою кобальту, хрому і
елементів-неметалів — фосфору, вуглецю та сірки.
У воді річок і морів є найрізноманітніші метали і завжди — натрій, калій, магній, кальцій;
вони входять до складу солей, розчинених у воді. Хоч більшість металів міститься у морській
воді в надзвичайно малих концентраціях, однак загальна кількість металів, розсіяних, у воді усіх
морів і океанів Землі, досить велика: мільйони тонн золота, десятки мільйонів тонн срібла, ртуті і
т. п.
Багато різних металів — у вигляді сполук — є в організмах твариїн і рослин. Завжди є в
них кальцій, калій, залізо. Є також мідь, цинк, кадмій, літій і т. д., але кількість їх дуже мала.
В атмосфері, що оточує Землю, завжди носяться дуже дрібненькі кристалики морських
солей і різні порошинки, до складу яких також входять метали.
Метали за своїми властивостями дуже відрізняються від ївших елементів, неметалів.
Двісті років тому М. В. Ломоносов вперше дав ясне поняття про те, що таке метал. Він писав:
«Метали — тіла тверді, ковкі, блискучі». Це просте визначення зберегло свій смисл і в наші дні.
Ми знаємо, що всі метали мають особливий «металічний» блиск. Майже всі метали ковкі і міцні.
Метали добре проводять тепло і електричний струм. Завдяки цим якостям вони надзвичайно
широко застосовуються в техніці і побуті.
Цілком очевидно, що широке використання того чи іншого металу в промисловості багато
в чому залежить від того, скільки є цього металу в земній корі і наскільки багаті на нього ті або
інші руди.
У земній корі лежать мільярди тонн заліза. Руд, багатих на залізо, є чимало. Металурги
використовують тепер руди, в яких міститься не менше 30% заліза. З кожної тонни такої руди
можна виплавити приблизно 300 кілограмів металу. А тому залізо є один із металів, який
найширше використовується в техніці.
Мідні і свинцеві руди звичайно містять в собі 1 —2% міді або свинцю. З кожної тонни
таких руд можна добути 10 — 20 кілограмів металу.
В одній тонні золотоносної руди часто міститься в середньому лише 5 грамів золота. Ще
менше є в рудах таких металів, як вольфрам, молібден, реній. Ясно, що ні золото, ні реній не
можуть бути використані у промисловості так само широко, як, наприклад, залізо або мідь.
Чисті метали, тобто метали, які не містять в собі ніяких домішок, не мають досить високої
модності і застосовуються порівняно мало. В техніці використовуються головним чином сплави.
Сплави — це складні речовини. До складу сплаву можуть входити два або кілька хімічних
елементів. Так, наприклад, латунь — це сплав міді з цинком, звичайна сталь — складний сплав
заліза з вуглецем і домішкою кремнію, марганцю, сірки та фосфору.
Іноді зовсім незначних домішок іншого елемента досить, щоб різко змінилися властивості
сплаву. Так, якщо в сталі міститься лише близько 0,2% вуглецю, то її міцність зростає більше ніж
у два рази в порівнянні з чистим залізом. Сплав алюмінію з 4% міді, магнію і марганцю в три—
чотири рази міцніший, ніж чистий .алюміній.
Сплав завжди міцніший, ніж чисті метали, що входять до його окладу. Підвищена
міцність сплавів має величезне практичне значення. Чим вища міцність сплава, тим менше його
потрібно для збудування тієї чи іншої машини, тим легша вага і менша вартість цієї машини.
Тому радянські вчені невпинно вишукують все нові й нові високоміцні сплави.
Всі метали й сплави, які використовує техніка, поділяються на два основні класи (рис. 1).
Перший клас — це чорні метали. До цього класу належать залізо і всі залізні сплави, в
яких залізо становить основну частину: чавуни і сталі. Чавун залізний сплав, в якому міститься
більше 2% вуглецю і невелика кількість кремнію, марганцю, сірки та фосфору. В сталі вуглецю
не більше 2%.
При виготовленні спеціальних, так званих легованих сталей і чавунів, у сплав вводять
хром, нікель; вольфрам, молібден, ванадій, кобальт, титан та і інші метали, іноді до 5 — 6 різних
металів. Так утворюють різні цінні сталі, які мають в одних випадках підвищену міцність, в
інших—високий опір стиранню, властивість не окислюватись на повітрі, не руйнуватися від дії
кислот та інших хімічних речовин і т. д.
Крім того, до чорних металів належать феросплави. Це — сплави заліза з марганцем
(феромарганець), з кремнієм (феросиліцій), з хромом (ферохром), з титаном (феротитан) та ін. В
цих сплавах міститься приблизно від 15 до 60% спеціальних елементів. Феросплави потрібні для
виготовлення сталей.
Другий клас —це кольорові метали. Названі вони так тому, що мають різне; забарвлення.
Мідь, наприклад, — світлочервона, нікель і олово—сріблястобілі, цинк — світлосірий, свинець
— ґолубуватобілий, золото— жовте. До кольорових металів належать і сплави цих металів: різні
бронзи (сплави міді з оловом та іншими металами, крім цинку), латуні, бабіти (сплави олова з
сурмою і міддю) та ін.
Треба відзначити, що поділ на чорні і кольорові метали умовний, бо й серед кольорових
металів трапляються метали чорніші, ніж «чорні метали», наприклад деякі свинцеві сплави.
Кольорові метали, у свою чергу, можна поділити на чотири групи: важкі, легкі, рідкісні і
благородні метали (див. рис. 1).
До важких металів належать: мідь, нікель, свинець, олово, цинк, хром, марганець та їх
сплави. Важкими їх називають тому, що вони мають порівняно високу питому вагу (питома
вага—це вага одного кубічного сантиметра речовини). .
Легкі метали—метали з невеликою питомою вагою. Це алюміній, магній, літій, берилій та
ін. Алюміній легший від заліза майже в 3 рази, а магній — в 4,5 раза. Найлегший з усіх металів
— літій: він у 15 разів легший від заліза і майже в 2 рази легший від води.
Легкі метали стали відомими порівняно недавно: най-, старший із них-—берилій —був
відкритий близько півтораста років тому. Алюміній і магній мають тепер надзвичайно важливе
промислове значення. Без алюмінієвих і магнієвих сплавів важко уявити літакобудування. Легкі
алюмінієві сплави потрібні для автомобільної, машинобудівної промисловості, для
суднобудування.
Алюміній нерідко називають металом XX століття, його виробляють тепер величезну
кількість. А років 50 тому його вважали дорогоцінним металом; у 1899 році великий російський
вчений Д. І. Менделєєв під час свого перебування у Лондоні одержав від англійських учених
подарунок—вагу, зроблену із золота і алюмінію.
Таких металів, як ванадій, цирконій, молібден, кобальт, телур, вольфрам, дуже мало в
земній корі; тепер невідомо жодної руди, в тонні якої містилося б їх більше, ніж тисячні частки
грама. Через те вони називаються рідкісними металами. Правда, цирконію і ванадію, наприклад,
у земній корі значно більше, ніж добре всім відомого свинцю. Але цирконій і ванадій — більш
розсіяні елементи, і добування їх із руд пов'язане з величезними труднощами.
В сучасній техніці значення рідкісних металів зростає з кожним роком. Вони
використовуються головним чином Для виробництва легованих сталей та ївших цінних сплавів,
потрібних для хімічної промисловості, електротехніки, радіотехніки і приладобудування.
Нарешті, остання група кольорових металів — б л а-городні метали: срібло, золото,
платина, рутеній, паладій і деякі інші. Ці метали не окислюються на повітрі навіть при
підвищеній температурі і не руйнуються від дії багатьох хімічних речовин. Використовують їх у
приладобудуванні, в електроламповій промисловості, для виготовлення хімічної апаратури та ін.
Тепер у техніці застосовуються всі метали, що є в земній корі.
Питання для контролю:
1. Опишіть Сплави чорні i кольорові, деформовані й ливарні, їх структура, область
використання
2. дайте характеристику сталі, чавуну.
Домашнє завдання:
Опрацювати матеріал, написати конспект, дати відповіді на контрольні запитання, виконати
вправи та завдання