Статья «Основные сведения о свойствах металлов и сплавов»

Студент второго курса: Герасимова Вадима Юрьевича.

( Руководитель Тюнина Надежда Яковлевна, преподаватель высшей квалификационный категории).

Статья «Основные сведения о свойствах металлов и сплавов».

1. Металлами называют химические элементы, характерными ризнаками которых являются непрозрачность, блеск, хорошая электро- и теплопроводность, пластичность, а для многих металлов также ковкость и способность свариваться. Все металлы и их сплавы в зависимости от основного компонента делят на две большие группы:

чёрные цветные

К чёрным металлам относят железо и сплавы на его основе, содержащие углерод и другие элементы. Эти сплавы носят название чугунов и сталей. К этой же группе обычно относят ферросплавы. Вся современная индустрия базируется в основном на применении чёрных металлов.

Из цветных металлов важное промышленное значение имеют:

медь алюминий

Цветные металлы и сплавы отличаются от чёрных металлов рядом таких физико-химических свойств, которые делают их необходимыми в технике. Например, медь и алюминий обладают высокой электропроводностью и тепловодностью и применяются в электротехнической промышленности. Олово обладает высокой коррозионной стойкостью против многих органических кислот. Олово применяют для получения белой жести, лужения пищевых котлов, а в сплавах со свинцом с добавками меди и других примесей используют как антифрикционный, или подшипниковый сплав, называемый баббитом. Современная передовая техника использует металлы, которые раньше не находили практического применения: галлий, бериллий, цирконий, индий и ряд других. Металлы в технике чаще применяются не в чистом виде, а в соединении с другими металлами и неметаллами, т.е. в виде сплавов, обладающих более ценными свойствами, чем составляющие их металлы.

2. Физические свойства металлов.

Цвет Плотность

Температуру плавления Теплопроводность

Тепловое расширение Электропроводность

Магнитные свойства

Цветом называю способность металлов отражать падающие на них световые лучи. Например, медь имеет розово-красный цвет, алюминий - серебристо-белый и др. Плотность металла характеризуется его массой, заключённой в единице объёма. Плавление - процесс перехода металла из твёрдого состояния в жидкое. Температура плавления железа 1539 С, меди 1083 С, олова 232 С. Теплопроводность-способность металлов проводить тепло при нагревании и отдавать его при охлаждении. Лучшей теплопроводностью обладают чистые металлы: серебро, медь, алюминий. Теплопроводность используется при теплотехнических расчётах.

Тепловое расширение - свойство металлов расширяется при нагревании. При охлаждении происходит обратное явление. Это свойство учитывают при строительстве остовых ферм, прокладке железнодорожных рельс и др. Теплоемкость - способность металла при нагревании поглощать определённое количество тепла. Для сравнения теплоёмкостей различных металлов служит удельная теплоёмкость - количество тепла в больших калориях, которые необходимо, чтобы повысить температуру 1 кг металла на 1 С.

Способность металлов проводить электрический ток оценивают двумя взаимно противоположными характеристиками - электропроводностью и электросопротивлением. Хорошая электропроводность необходима, например, для токонесущих проводов (медь, алюминий). При изготовлении электронагревателей приборов и печей необходимы сплавы с высоким электросопротивлением (нихром, константан, манганин). Магнитные свойства - способность металлов намагничиваться. Высокомагнитными свойствами обладают железо, никель, кобальт и их сплавы, называемые ферромагнитными. Некоторые материалы по прекращении - подаче тока теряют магнитные свойства. Материалы с магнитными свойствами применяют в электротехнической аппаратуре.

3. Химические свойства металлов.

Химические свойства - способность металлов и сплавов сопротивляться окислению или вступать в соединения с различными веществами: кислородом, воздухом, углекислотой, влагой, щелочами и др. Чем лучше металл вступает в соединение с другими элементами, тем легче он разрушается. Химическое разрушения металлов под действием окружающей среды при обычной температуре называется коррозией металлов.

Сопротивление металлов коррозии, окалинообразованию и растворению определяют по изменению массы испытуемых образцов на единицу -поверхности за единицу времени. Знание химических свойств крайне необходимо при выборе металлов и сплавов для деталей и изделий.

4. Механические свойства металлов.

Свойства, характеризующие способность металла или сплава сопротивляться воздействию внешних сил, называют механическими. Внешние силы (нагрузки) могут быть статическими, динамическими или циклически (повторно-переменными).

Механические свойства в качестве главных включают характеристики прочности, твёрдости, пластичности, упругости и вязкости. Кроме того производят испытания металлов на усталость(выносливость),ползучесть и др.

Подробная методика проведения испытаний приведена в соответствующих ГОСТах.

5. Технологические свойства металлов.

Машиностроительные материалы, выбираемые для деталей машин и конструкций, должна обладать технологическими свойствами: легко поддаваться обработке режущими инструментами: хорошо заполнять литейную форму, а после охлаждения давать плотную и однородную отливку (жидкотекучесть): при сварке образовать неразъёмное прочное соединение (свариваемость): поддаваться пластической деформации от ударов или давления в холодном и нагретом состоянии без разрушений (ковкость).

Проба на изгиб выполняется по ГОСТ-14019-68 для плоского, фасонного и специального проката, труб, отливок сварных швов в холодном и нагретом состоянии с целью определения способности металла принимать заданный по размерам и форме изгиб без появления трещин, надрывов, расслоения и излома.

Пробы на навивания (ГОСТ10447-63) применяют для проволоки из чёрных и цветных металлов диаметром от 0,2 до 10мм.