Номенклатурный термин «недрагоценные металлы»

Металлы – это простые вещества, обладающие в обычных условиях высокой электропроводностью и теплопроводностью, отрицательным температурным коэффициентом электропроводности, пластичностью, металлическим блеском и другими характерными свойствами, обусловленными наличием в их кристаллической решетке свободно перемещающихся электронов.

Для производства металохозяйственных товаров, к которым относятся изделия, предназначенные для ведения домашнего хозяйства, монтажных и строительных работ, отопления помещений, ухода за садом и огородом и других нужд, используются различные недрагоценные металлы и сплавы, которые по внешнему виду (цвету) делятся на черные и цветные.

Во всей номенклатуре термин «недрагоценные металлы» означает: черные металлы (железо, чугун и сталь), медь, никель, алюминий, свинец, цинк, олово, вольфрам, молибден, тантал, магний, кобальт, висмут, кадмий, титан, цирконий, сурьма, марганец, бериллий, хром, германий, ванадий, галлий, гафний, индий, ниобий (колумбий), рений и таллий.

Металлическими называются сплавы, состоящие из двух или более металлов, а также металлов с различными неметаллами. Согласно Номенклатуре сплавы недрагоценных металлов классифицируются как сплавы того металла, содержание которого по массе превосходит содержание любого другого металла, а сплавы недрагоценных металлов с драгоценными металлами классифицируются как недрагоценные металлы при условии, что содержание ни одного из драгоценных металлов (серебра, золота и платины) в сплаве не превышает 2 мас. % (характеристика драгоценных металлов и их сплавов приведена в раз- деле «Ювелирные товары»).

Железо – один из наиболее распространенных в природе металлических элементов. Технически чистое железо – тугоплавкий пластичный металл с высокой прочностью и твердостью. В производстве товаров народного потребления используют, главным образом, железоуглеродистые сплавы: стали и чугуны. Стали содержат углерода не более 2 %, а чугуны свыше 2 %. В ТН ВЭД термин «сплавы» относится к спеченным смесям металлических порошков, гетерогенным однородным смесям, полученным сплавлением, и интерметаллическим соединениям. Существенная разница между интерметаллическими соединениями и сплавами заключается в том, что атомы различного вида в кристаллической решетке интерметаллического соединения расположены упорядоченно, в то время как в сплаве они располагаются беспорядочно.

Стали по химическому составу подразделяют на углеродистые и легированные. Углеродистые стали, кроме углерода, содержат в небольших количествах примеси кремния, марганца, серы, фосфора, кислорода и т. д. В легированные стали входят, кроме того, добавки цветных металлов: хрома, никеля, молибдена, ванадия, вольфрама и др.

Кремний – повышает твердость и улучшает упругие свойства сплава. Из стали, содержащей до 2 % кремния, изготовляют пружины и рессоры.

Марганец – увеличивает твердость и прочность стали, ее износостойкость. Поэтому из марганцевой стали изготовляют пилы особо высокого качества, хорошо сопротивляющиеся истиранию.

Сера и фосфор – вредные примеси. Сера вызывает красноломкость (растрескивание металла при механической обработке в горячем состоянии), ухудшает пластичность, снижает коррозионную стойкость стали. Фосфор обусловливает хладноломкость стали, т. е. растрескивание при механическом воздействии в условиях пониженной температуры.

Хром – увеличивает твердость и износостойкость стали. При содержании хрома более 13 % сталь приобретает стойкость к коррозии. Из такой сравнительно недорогой нержавеющей стали изготовляют ножи и столовые приборы.

Никель – упрочняет сталь, повышает ее ударную вязкость и снижает хладноломкость. При совместном введении значительного количества хрома и никеля сталь приобретает жаропрочность и высокую коррозионную стойкость в кислой среде. Поэтому хромоникелевые стали применяют для изготовления посуды и столовых приборов.

Молибден, ванадий и вольфрам – придают стали высокую твердость и красностойкость, т. е. способность сохранять твердость при нагреве докрасна. Эти стали используют для изготовления металлорежущих инструментов и резцов.

Углеродистые стали в зависимости от содержания углерода, подразделяют на конструкционные (углерода не более 0,75 %) и инструментальные (углерода 0,7–1,3 %). Конструкционные стали используют для изготовления посуды, приборов для окон и дверей, крепежных изделий, нагревательных и осветительных приборов и т. д. Инструментальные стали применяют в производстве инструментов, ножей, ножниц и др. В зависимости от содержания вредных примесей (серы и фосфора), различают углеродистые стали обыкновенного качества, качественные и высококачественные.

Кислород вызывает красноломкость сталей, снижает пластичность и вязкость металла. Поэтому в процессе получения сталь раскисляют добавками марганца, кремния, алюминия. По степени раскисления различают сталь спокойную (сп), полуспокойную (пс) и кипящую (кп). Спокойная сталь – плотная, однородная по составу, отличается высокими механическими свойствами и применяется для изготовления деталей, подвергающихся при эксплуатации значительным нагрузкам (инструменты, ножи, детали бытовых машин и т. д.).

В кипящей стали много мелких раковин, которые снижают прочность, но эта сталь отличается высокой пластичностью, так как содержит минимальное количество кремния и марганца, поэтому применяется для изготовления изделий из листовой стали методом холодной штамповки (стальная посуда, корпуса бытовой газовой аппаратуры, холодильников и др.).

Полуспокойная сталь по строению и свойствам занимает промежуточное положение между спокойной и кипящей сталью.

Конструкционные стали в зависимости от содержания вредных (серных, фосфорных) примесей подразделяются на стали обыкновенного качества и качественные. Инструментальные стали подразделяются на качественные и высококачественные.

Углеродистые конструкционные стали обыкновенного качества подразделяют на три группы: А, Б, В. Сталь группы А выпускают с определенными механическими свойствами, Б – с гарантированным химическим составом, В – с определенными механическими свойствами и химическим составом. Кроме того, каждая группа в зависимости от показателей делится на категории: А – 1, 2, 3; Б – 1, 2; В – 1, 2, 3, 4, 5, 6.

В маркировке конструкционных сталей обыкновенного качества буквами Б или В (группа А в обозначении марки не указывается) указывают группы. Буквы Ст. в марке означают «сталь», цифры от 0 до 6 – условный номер марки. Для обозначения степени раскисления в марке стали, после номера добавляют индексы сп, пс, кп. Если индекса нет, то сталь данной марки выпускается только спокойной. Например: Ст 5 кп, Б Ст 3 пс, В Ст 4 сп.

Качественную конструкционную сталь маркируют двузначными числами, указывающими на содержание углерода в сотых долях процента, и номером группы, указывающим на содержание марганца: I – с нормальным содержанием марганца (до 0,8 %) и II – с повышенным содержанием (0,9–1,2 %). В конце марки добавляются индексы, указывающие способ раскисления (спокойная сталь без индекса). Буква Г в маркировке указывает на повышенное содержание марганца. Например: стали группы I – 05кп, 08пс, 08, 10кп, 10, 20кп и т. д. до 85; стали группы II – 60Г, 65Г,70Г.

Инструментальные углеродистые стали маркируют буквой У и цифрами (от 7 до 13), показывающими среднее содержание углерода в десятых долях процента. В марке высококачественных сталей ставится буква А (У7А, У8А и т. д. до У 13А).

Легированные стали по назначению подразделяют на конструкционные, инструментальные и с особыми свойствами. По содержанию легирующих компонентов различают низколегированные стали, содержащие легирующие компоненты в количестве менее 2,5 %, средне-легированные – от 2,5 до 10 % и высоколегированные – более 10 %.

Конструкционные стали применяют для изготовления ответственных деталей машин, когда требуется сочетание высокой прочности, твердости и износостойкости с пластичностью и вязкостью. Из легированных инструментальных сталей изготовляют такие металло-обрабатывающие инструменты, как сверла, ножовочные полотна, напильники, метчики, плашки. К сталям с особыми свойствами относят коррозионно-стойкие (нержавеющие), жаропрочные, износостойкие и т. п. Для товаров народного потребления (посуды, ножей, столовых приборов, лезвий для безопасных бритв и т. д.) используют, главным образом, нержавеющие стали.

В маркировке легированных сталей цифра в начале марки обозначает среднее содержание углерода в десятых долях процента (однозначное число) или сотых долях процента (двузначное число). Если перед маркой число не стоит, то это означает, что сталь содержит углерода 1 % или более. Вид легирующих компонентов обозначают буквой: Х – хром, Н – никель, Т – титан, Ф – ванадий, М – молибден, В – вольфрам, Г – марганец, С – кремний, К – кобальт, Т – титан, Ю – алюминий, Д – медь, Е – селен, Р – бор и т. д. После каждой буквы указывают содержание в процентах соответствующего элемента (если содержание легирующего элемента менее 1 %, цифру не ставят). В конце марки высококачественной стали ставят букву А. Например: марка 09НХ2М –качественная хромо-никелевая сталь содержит 0,09 % углерода, до 1 % никеля, 2 % хрома, менее 1 % молибдена; марка 9ХС – качественная инструментальная хромо-кремниевая сталь с содержанием в среднем 0,9 % углерода, около 1 % хрома и 1 % кремния; марки 12Х13, 2Х13, ЗХ13, 4Х13 – качественные хромистые коррозионно-стойкие (нержавеющие) стали, содержащие соответственно 0,12; 0,2; 0,3; 0,4 % углерода и 12–14 % хрома; марки 12Х18Н9, 17Х18Н9 – качественные хромоникелевые стали, содержащие 0,12; 0,17 % углерода, 17–18 % хрома и 8–10 % никеля.

Некоторые стали в соответствии с их назначением имеют марки, начинающиеся с определенной буквы: Ш – шарикоподшипниковые, Р – быстрорежущие, Е – магнитные и т. д. Содержание углерода в маркировке этих сталей не указывают.

Чугун – сплав железа с углеродом (содержание больше 2 %) и другими элементами.

Чугуны различают:

а) по форме включения графита:

• серый чугун с пластинчатым графитом (СЧ);

• чугун с вермикулярным (червеобразным) графитом (ЧВГ);

• высокопрочный чугун с шаровидным графитом (ВЧ);

• ковкий чугун с хлопьевидным графитом (КЧ);

б). по химическому составу:

•нелегированные чугуны (общего назначения);

•легированные чугуны (специального назначения).

В чугунах используется приблизительно тот же комплекс легирующих элементов, что и в стали (хром, никель, алюминий, молибден, ванадий и т. д.).

Маркировка легированных чугунов осуществляется с помощью букв, обозначающих легирующие элементы (по аналогии со сталями), и цифр, указывающих их содержание (в %). Буква Ш в конце маркировки указывает на то, что графит в чугуне имеет шаровидную форму; если буква Ш отсутствует, то графит пластинчатый. Нелегированный чугун не содержит других легирующих компонентов, кроме углерода.

Для изготовления товаров народного потребления используют глав-ным образом серый литейный чугун. Серый чугун технологичный материал, обладает хорошей жидкотекучестью, малой склонностью к образованию усадочных дефектов по сравнению с чугуном других типов. Из него можно изготовлять отливки самой сложной конфигурации с толщиной стенок 2–500 мм.

Условное обозначение марки включает буквы СЧ – серый чугун и цифровое обозначение величины минимального временного сопротивления разрыву при растяжении в МПа × 10–1. В зависимости от механических свойств серые чугуны выпускают 10 марок (по ГОСТ 1412–85): СЧ10, СЧ15, СЧ20, СЧ21, СЧ24, СЧ25, СЧ30, СЧ35, СЧ40, СЧ45.

Классификация серого литейного чугуна по международному стандарту ИСО 185 включает шесть классов, устанавливаемых на основании результатов механических испытаний на растяжение образцов, вырезанных из различных литейных проб.

Алюминий по распространенности в природе занимает первое место среди других металлов. Чистый алюминий представляет собой серебристо-белый, легкий, мягкий, ковкий, тягучий металл, хороший проводник электричества и тепла. Он легко вытягивается в проволоку и прокатывается в тонкие листы. Алюминий химически активен, на воздухе покрывается защитной оксидной пленкой – оксидом алюминия, который надежно предохраняет металл от дальнейшего окисления. Алюминий растворяется даже в разбавленных соляной и серной кислотах, особенно при нагревании. А вот в сильно разбавленной и концентрированной холодной азотной кислоте алюминий не растворяется. При действии на алюминий водных растворов щелочей слой оксида растворяется. Благодаря малому удельному весу, неизменяемости на воздухе, легкости, прочности и другим свойствам сплавы алюминия находят широкое применение в ракетной технике, в авиа-, авто-, судо- и приборостроении, в производстве посуды, спорттоваров, мебели, рекламе и других отраслях промышленности.

Первичный алюминий особой чистоты обозначается маркой А999 (А – алюминий, с содержанием его 99,999); алюминий высокой чистоты имеет марки А995, А99, А97, А95 и содержит соответственно 99, 995; 99,99; 99,97 и 99,95 % алюминия. Технический алюминий имеет марки А85, А8, А7 и др. и содержит соответственно 99,85; 99,8; 99,7 % алюминия, т. е. не менее 99 %.

Сплавы алюминия по назначению подразделяют на деформируемые и литейные. Деформируемые сплавы, перерабатываемые в изделия методом давления, бывают не упрочняемыми и упрочняемыми термической обработкой. Не упрочняемые сплавы имеют высокие пластичность и коррозионную стойкость, поэтому их используют для изготовления баков стиральных машин (вместо нержавеющей стали) и посуды (бидонов, кастрюль, чайников, кофейников и др.) методом глубокой вытяжки. Эти сплавы могут быть получены сплавлением алюминия с марганцем (марки АМц) или с магнием (марки АМг). Цифры в маркировке сплавов алюминия с магнием указывают на среднее содержание магния в процентах (АМг1, АМг2, АМг3 и т.д).

Наиболее распространенным упрочняемым сплавом алюминия является дюралюмин – сплав алюминия с медью, магнием, марганцем. Дюралюмин по механическим свойствам приближается к углеродистой конструкционной стали, но имеет пониженную коррозионную стойкость. Для защиты от коррозии его покрывают (плакируют) чистым алюминием. Это обеспечивает достаточную коррозионную стойкость изделий из дюралюмина, хотя их прочность при этом несколько уменьшается. В производстве товаров народного потребления дюралюмин используют в основном в качестве конструкционного материала при изготовлении мебели с металлическим каркасом и спортивного инвентаря. Дюралюмин маркируется буквой Д и цифрой, указывающей номер сплава.

Литейные алюминиевые сплавы характеризуются более высоким содержанием легирующих компонентов (от 6 до 13 %), которые придают алюминиевым сплавам жидкотекучесть. Наибольшее применение в производстве товаров народного потребления имеют сплавы алюминия с высоким (до 23 %) содержанием кремния, называемые силуминами. Литейные сплавы алюминия маркируют буквами АЛ и номером.

Медь – розовато-красный металл, отличающийся высокой пластичностью, электропроводностью и теплопроводностью. Чистая медь находит применение в электротехнике, однако основная масса этого металла используется для получения сплавов. Основные сплавы меди: латунь, бронза, мельхиор и нейзильбер.

Латунью называют сплав меди с цинком. Важнейшими марками латуней являются томпак и полутомпак, содержащие соответственно 90 и 80 % меди. Латуни применяются во всех областях техники, служат для производства листов, труб, металлической посуды и других товаров.

Бронзами называют сплавы меди с оловом, алюминием, бериллием и другими металлами. Марки бронзы обозначают буквами Бр, затем – начальными бук- вами основных элементов, вошедших в сплав (А – алюминий, Б – бериллий, Ж – железо, К – кремний, Мц – марганец, Н – никель, О – олово, С – свинец, Ц – цинк, Ф – фосфор), и цифрами, которые показывают среднее содержание этих элементов в процентах. Например, бронза БрОЦСЗ-12–5 содержит в среднем 3 % олова, 12 % цинка, 5 % свинца и 80 % меди. Содержание меди не указывается, а определяется по разности с легирующими элементами. Оловянистая бронза (БрО5), содержащая 5 % олова, обладает пластичностью, хорошо обрабатывается штамповкой. Её применяют для изготовления медалей, монет, отливки художественных изделий. Алюминиевая бронза (БрА5) имеет золотистый цвет, хорошо полируется, долго не тускнеет, применяется для изготовления галантерейных изделий.

Мельхиор (80 % меди и 20 % никеля) применяется для изготовления высококачественной посуды, столовых приборов, галантерейных изделий.

Нейзильбер (13,5–16,5 % никеля, 18–22 % цинка, остальное – медь) используется в производстве посуды, художественных изделий, столовых приборов, а также пружин, мембран и других деталей для приборостроения.

Маркировка медных сплавов предусматривает буквенное обозначение, указывающее на вид сплава, и цифры, показывающие процентное содержание меди (в латуни или медно-цинковых припоях) или процентное содержание основных компонентов (никеля в мельхиоре, никеля и цинка – в нейзильбере). Например, латуни содержат 90–96 % меди. Мельхиор имеет обозначение МН18, МН19, МН20 и содержит соответственно 18, 19 или 20 % никеля, остальное – медь; нейзильбер имеет марку МНЦ 15–20, обозначающую содержание 15 % никеля, 20 % – цинка, остальное – медь.

Цинк – металл серовато-белого цвета, на воздухе хорошо противостоит коррозии. При комнатной температуре металл весьма хрупок, а в интервале температур от 90 до 150 °С становится очень пластичным и хорошо поддается прокатыванию в листы, ковке и волочению. Применяется для защиты стальных изделий от коррозии, в производстве цинковых белил, гальванических элементов, латуней, для оцинковки стальной посуды. Следует, однако, помнить, что при воздействии на оцинкованные изделия растворов кислот, щелочей или горячей воды образуются токсичные вещества.

Олово – серебристо-белый, мягкий, пластичный, непрочный металл. Хорошо прокатывается в тонкие листы. Обладает высокой стойкостью к действию влажного воздуха и органических кислот. Применяется для защитных покрытий посудных изделий, производства белой жести, оловянной бронзы, легкоплавких припоев, подшипниковых сплавов, фольги.

Никель – металл серебристо-белого цвета, блестящий, тугоплавкий, тягучий. Обладает высокой устойчивостью к коррозии. Применяется для создания защитно-декоративных покрытий столовых приборов, приборов для окон и дверей, инструментов, посуды, велосипедов, металлической мебели и т. д., а также для изготовления сплавов (никель-железо, никель-хром (нихромы), никель-медных сплавов (монель-металл) и др.).

Хром – металл с ярко-серебристым блеском, очень твердый, тугоплавкий. Отлично полируется, стоек к истиранию и атмосферной коррозии, слабо растворяется в разбавленных серной и соляной кислотах. Применяется как составная часть многих сплавов, в качестве защитно-декоративных покрытий.

Вольфрам представляет собой металл серо-стального цвета с высокими значениями плотности и температуры плавления. Он хрупкий, твердый и обладает высокой коррозионной стойкостью. Вольфрам используется для изготовления нитей накала в электрических осветительных лампочках, нагревательных элементов электрических печей, электрических контактов и т. п. Наиболее важной областью применения вольфрама (обычно в виде ферровольфрама) является получение специальных сталей. Он используется также для получения карбида вольфрама.

Кобальт – серебристый, коррозионностойкий металл, тверже никеля и обладает наибольшими магнитными свойствами из цветных металлов. В чистом виде кобальт используется для покрытия других металлов (электролитическим осаждением), в качестве катализатора, как связка в производстве режущего инструмента на основе карбида металла, как компонент некоторых легированных сталей и т. п. К основным сплавам кобальта относятся: сплав с хромом и вольфрамом («стеллит»), с железом и хромом, с хромом и молибденом и др.