Најважније из лекције
Шта су легуре: Смеше метала са другим металима, неметалима или металоидима добијене најчешће стапањем.
Зашто се праве: Да би се добила побољшана својства у односу на чисте метале (већа тврдоћа, мања тачка топљења, отпорност на корозију, лакша обрада).
Кључне легуре:
Зашто се праве: Да би се добила побољшана својства у односу на чисте метале (већа тврдоћа, мања тачка топљења, отпорност на корозију, лакша обрада).
Кључне легуре:
- Месинг (\(\text{Cu} + \text{Zn}\)): за цеви, славине, украсе, инструменте.
- Бронза (\(\text{Cu} + \text{Sn}\)): тврда и отпорна на корозију, за статуе и споменике.
- Дуралуминијум (\(\text{Al} + \text{Cu}, \text{Mg}, \text{Mn}\)): лаган, а тврд; за авио и ауто-индустрију.
- Лем (\(\text{Sn} + \text{Pb}\)): ниска температура топљења, за спајање метала.
- Амалгами (\(\text{метал} + \text{Hg}\)): стоматологија (амалгам сребра).
Легуре су смеше које се добијају мешањем метала с другим металима, неметалима или металоидима, при чему задржавају карактеристична метална својства.
Легуре најчешће настају мешањем компонената у истопљеном стању (стапањем), након чега се растоп хлади и очвршћава.
Иако се већина метала меша у свим односима (као што су бакар и цинк), постоје изузеци:
- Цинк (\(\text{Zn}\)) и олово (\(\text{Pb}\)) мешају се само до одређене границе.
- Истопљено олово (\(\text{Pb}\)) и гвожђе (\(\text{Fe}\)) практично се не мешају, већ пливају једно изнад другог због разлике у густини.
У природи и свакодневном животу ретко се користе потпуно чисти метали. Изузеци су бакар (за електричне проводнике због високе проводљивости) и волфрам (за сијалична влакна због изузетно високе тачке топљења). Накит од злата и сребра увек садржи друге метале ради веће чврстоће.
Легуре имају знатно другачија физичка, хемијска и механичка својства од чистих метала који улазе у њихов састав.
Додавањем малих количина других елемената контролишу се особине материјала:
- Повећање тврдоће и чврстоће: Чисто гвожђе је меко, али са додатком само \(1\text{--}2\text{ \%}\) угљеника настаје челик који је знатно тврђи.
- Отпорност на корозију: Многе легуре не рђају под утицајем влаге и ваздуха (нпр. бронза, нерђајући челик).
- Смањење температуре топљења: Поједине легуре омогућавају лакше ливење или спајање елемената на нижим температурама.
- Промена електричне и топлотне проводљивости или смањење масе готовог производа.
Избор легуре зависи од њене намене: за делове часовника траже се лаке, тврде и на хабање отпорне легуре, док су за железничке шине потребне масивне legure високе чврстоће и отпорности на атмосферске утицаје.
| Легура | Основни састав | Главна својства | Примена |
|---|---|---|---|
| Месинг | \(\text{Cu} + \text{Zn}\) (најчешће \(2 : 1\)) |
Тврђи од бакра и цинка, лако се лије и механички обрађује | Делови за машине, славине, украсни предмети, дувачки инструменти, рукохвати |
| Бронза | \(\text{Cu} + \text{Sn}\) | Велика тврдоћа, лако се лије, отпорна на корозију | Ливење статуа, споменика, уметничких предмета, оружја (историјски) |
| Дуралуминијум | \(\text{Al} + \text{Cu}, \text{Mg}, \text{Mn}\) | Мала густина („лакоћа“ алуминијума), тврдоћа слична меким челицима | Авио-индустрија, ауто-индустрија (каросерије), грађевинске конструкције, цеви, лимови |
| Лем (лимарска легура) |
\(\text{Sn} + \text{Pb}\) (обично \(2 : 1\)) |
Ниска температура топљења, лако приања уз друге метале | Лемљење и спајање бакарних, гвоздених и електронских проводника |
| Амалгами | Метал + жива (\(\text{Hg}\)) | У зависности од удела живе: течни, пастасти или чврсти | Амалгам сребра за пломбирање зуба у стоматологији |
Задаци за вежбање
Задатак 1 (лак): Који су основни састојци легуре месинга, а који бронзе? Зашто се бронза чешће користи за израду споменика на отвореном простору?
- Месинг: легура бакра (\(\text{Cu}\)) и цинка (\(\text{Zn}\)).
- Бронза: легура бакра (\(\text{Cu}\)) и калаја (\(\text{Sn}\)).
Задатак 2 (средњи): За израду украсног месинганог свећњака потребно је \(600\text{ g}\) месинга у коме је однос маса бакра и цинка \(2 : 1\). Израчунај колико је грама бакра, а колико цинка потребно за ову легуру.
Однос маса је \(m(\text{Cu}) : m(\text{Zn}) = 2 : 1\), што значи да укупна маса садржи \(2 + 1 = 3\) једнака дела.
\[ k = \frac{600\text{ g}}{3} = 200\text{ g} \]
\[ m(\text{Cu}) = 2 \cdot k = 2 \cdot 200\text{ g} = 400\text{ g} \]
\[ m(\text{Zn}) = 1 \cdot k = 1 \cdot 200\text{ g} = 200\text{ g} \]
Одговор: Потребно је \(400\text{ g}\) бакра и \(200\text{ g}\) цинка.
Задатак 3 (средњи): Зашто се конструкције савремених авиона израђују од дуралуминијума, а не од чистог алуминијума или чистог гвожђа?
Чист алуминијум има малу густину (лаган је), али је превише мек и нема задовољавајућу механичку чврстоћу за сигурност летелице. Чисто гвожђе је чвршће, али има велику густину (претешко је) и подложно је корозији.
Дуралуминијум спаја најбоље особине: задржава малу густину алуминијума, а додатком \(\text{Cu}\), \(\text{Mg}\) и \(\text{Mn}\) постиже тврдоћу и чврстоћу упоредиву са челиком.
Дуралуминијум спаја најбоље особине: задржава малу густину алуминијума, а додатком \(\text{Cu}\), \(\text{Mg}\) и \(\text{Mn}\) постиже тврдоћу и чврстоћу упоредиву са челиком.
Задатак 4 (тежак): Комплет есцајга израђен је од нерђајућег челика и има укупну масу од \(694\text{ g}\). Масени удели метала у овој легури су: хром \(60\text{ \%}\), гвожђе \(36\text{ \%}\) и молибден \(4\text{ \%}\). Израчунај масу сваког од наведених метала у овом прибору.
Масе појединачних метала израчунавамо преко масеног удела (\(m_i = \omega_i \cdot m_{\text{укупно}}\)):
\[ m(\text{Cr}) = 0{,}60 \cdot 694\text{ g} = 416{,}4\text{ g} \] \[ m(\text{Fe}) = 0{,}36 \cdot 694\text{ g} = 249{,}84\text{ g} \] \[ m(\text{Mo}) = 0{,}04 \cdot 694\text{ g} = 27{,}76\text{ g} \]
Провера: \(416{,}4\text{ g} + 249{,}84\text{ g} + 27{,}76\text{ g} = 694\text{ g}\).
Одговор: У прибору се налази \(416{,}4\text{ g}\) хрома, \(249{,}84\text{ g}\) гвожђа и \(27{,}76\text{ g}\) молибдена.
\[ m(\text{Cr}) = 0{,}60 \cdot 694\text{ g} = 416{,}4\text{ g} \] \[ m(\text{Fe}) = 0{,}36 \cdot 694\text{ g} = 249{,}84\text{ g} \] \[ m(\text{Mo}) = 0{,}04 \cdot 694\text{ g} = 27{,}76\text{ g} \]
Провера: \(416{,}4\text{ g} + 249{,}84\text{ g} + 27{,}76\text{ g} = 694\text{ g}\).
Одговор: У прибору се налази \(416{,}4\text{ g}\) хрома, \(249{,}84\text{ g}\) гвожђа и \(27{,}76\text{ g}\) молибдена.
