Механические и физические свойства металлов реферат

Обновлено: 04.07.2024

Чаще механические свойства металла характеризуют следующими величинами: 1) прочностью, под которой понимают сопротивление металла (сплава) деформации и разрушению; 2) пластичностью, т. е. способностью металла к остаточной деформации (остающейся после удаления деформирующихся сил) без разрушения.

Малую пластичность или ее отсутствие называют хрупкостью. В результате механических испытаний получают численные значения механических свойств, т. е. значения напряжений или деформаций, при которых происходят изменения физического состояния материала.

Механические свойства дают возможность конструкторам и технологам установить, в каких пределах нагрузок и в каких условиях можно использовать материал.

Широко используют механические испытания и для контроля качества изготовления и обработки металла на металлургических и машиностроительных заводах.

Содержание
Работа содержит 1 файл

Контрольная_Microsoft_Word[1].doc

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Новотроицкий филиал

Кафедра металлургических технологий

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

МАТЕРИАЛОВЕДЕНЬЕ

Группа : ЭиУ – 08 – 25з

Выполнила студент: Е. С. Прохорова

Проверил преподаватель: Е. П. Большина

Новотроицк 2010

Введение………………………………………………………… ………………. 3

1. Упругая и пластическая деформация, разрушение …………………..……4

  1. Растяжение……………………………..………………… ……………..……..6
  2. Сжатие…………………………………………………..……… ……..……….9
  3. Твердость……………………………………………………… .……….…….10
  4. Ударная вязкость и хрупкость……………………………….………..…… 11
  5. Усталость……………………………………………………… ….……..…. 13

Чаще механические свойства металла характеризуют следующими величинами: 1) прочностью, под которой понимают сопротивление металла (сплава) деформации и разрушению; 2) пластичностью, т. е. способностью металла к остаточной деформации (остающейся после удаления деформирующихся сил) без разрушения.

Малую пластичность или ее отсутствие называют хрупкостью. В результате механических испытаний получают численные значения механических свойств, т. е. значения напряжений или деформаций, при которых происходят изменения физического состояния материала.

Механические свойства дают возможность конструкторам и технологам установить, в каких пределах нагрузок и в каких условиях можно использовать материал.

Широко используют механические испытания и для контроля качества изготовления и обработки металла на металлургических и машиностроительных заводах.

Механические свойства характеризуют поведение тел под действием механических напряжений. Такие напряжения возникают при эксплуатации металлических изделий, а так же в процессе их изготовления. Поэтому механические свойства – это важнейшие для инженера характеристики металлов и сплавов.

Механические свойства определяют с помощью механических испытаний специально изготовленных образцов. Механические свойства зависят не только от химического состава и структуры материала, но и от условий испытаний: формы и размеров образца, скорости нагружения и других факторов. Большинство механических свойств очень сильно зависит от структуры, например от размера зерна и плотности дислокаций, т. е. относятся к разряду структурно – чувствительных свойств.

1 Упругая и пластическая деформация, разрушение

Если напряжение, приложенное к металлическому образцу, не слишком велико, то его деформация оказывается упругой – стоит снять напряжение, как его форма восстанавливается. Некоторые металлические конструкции намеренно проектируют так, чтобы они упруго деформировались. Так, от пружин обычно требуется довольно большая упругая деформация. В других случаях упругую деформацию сводят к минимуму. Мосты, балки, механизмы, приборы делают по возможности более жесткими. Упругая деформация металлического образца пропорциональна силе или сумме сил, действующих на него. Это выражается законом Гука, согласно которому напряжение равно упругой деформации, умноженной на постоянный коэффициент пропорциональности, называемый модулем упругости: s = e Y, где s – напряжение, e – упругая деформация, а Y – модуль упругости (модуль Юнга). Модули упругости ряда металлов представлены в табл. 1.

Металл Вольфрам Железо (сталь) Медь Алюминий Магний Свинец
Модуль Юнга,
10 5 МПа
3,5 2,0 1,1 0,70 0,45 0,18

Пользуясь данными этой таблицы, можно вычислить, например, силу, необходимую для того, чтобы растянуть стальной стержень квадратного поперечного сечения со стороной 1 см на 0,1% его длины:

F = Y ´ A ´D L/L = 200 000 МПа ´ 1 см 2 ´ 0,001 = 20 000 Н (= 20 кН)

Когда к металлическому образцу прикладываются напряжения, превышающие его предел упругости, они вызывают пластическую (необратимую) деформацию, приводящую к необратимому изменению его формы. Более высокие напряжения могут вызвать разрушение материала.

Важнейшим критерием при выборе металлического материала, от которого требуется высокая упругость, является предел текучести. У самых лучших пружинных сталей практически такой же модуль упругости, как и у самых дешевых строительных, но пружинные стали способны выдерживать гораздо большие напряжения, а следовательно, и гораздо большие упругие деформации без пластической деформации, поскольку у них выше предел текучести.

Пластические свойства металлического материала (в отличие от упругих) можно изменять путем сплавления и термообработки. Так, предел текучести железа подобными методами можно повысить в 50 раз. Чистое железо переходит в состояние текучести уже при напряжениях порядка 40 МПа, тогда как предел текучести сталей, содержащих 0,5% углерода и несколько процентов хрома и никеля, после нагревания до 950 ° С и закалки может достигать 2000 МПа.

Когда металлический материал нагружен с превышением предела текучести, он продолжает деформироваться пластически, но в процессе деформирования становится более твердым, так что для дальнейшего увеличения деформации требуется все больше повышать напряжение. Такое явление называется деформационным или механическим упрочнением (а также наклепом). Его можно продемонстрировать, скручивая или многократно перегибая металлическую проволоку. Деформационное упрочнение металлических изделий часто осуществляется на заводах. Листовую латунь, медную проволоку, алюминиевые стержни можно холодной прокаткой или холодным волочением довести до уровня твердости, который требуется от окончательной продукции.

2 Растяжение

Рис. 1. Диаграмма растяжения

Диаграмма растяжения для двух металлов с разной пластичностью: сравнительно хрупкого (штриховая линия) и более пластичного (сплошная линия). Пределы текучести обоих металлов почти совпадают. Более хрупкий металл разрушается по достижении своего предела прочности при растяжении, а более пластичный – пройдя через свой предел прочности.

Типичные значения величин, характеризующих прочность на растяжение ряда металлов и сплавов, представлены в табл. 2. Нетрудно видеть, что эти значения для одного и того же материала могут сильно различаться в зависимости от обработки.

Металлы и сплавы Состояние Предел текучести, МПа Предел прочности на растяжение, МПа Удлинение, %
Малоуглеродистая сталь (0,2% С) Горячекатанная 300 450 35
Среднеуглеродистая сталь (0,4% С,
0,5% Mn)
Упрочненная и отпущенная 450 700 21
Высокопрочная сталь (0,4% С, 1,0% Mn,
1,5% Si, 2,0% Cr,
0,5% М o)
Упрочненная и отпущенная 1750 2300 11
Серый чугун После литья 175–300 0,4
Алюминий технически чистый Отожженный 35 90 45
Алюминий технически чистый Деформационно-упрочненный 150 170 15
Алюминиевый сплав (4,5% Cu, 1,5% Mg,
0,6% Mn)
Упрочненный старением 360 500 13
Латунь листовая (70% Cu, 30% Zn) Полностью отожженная 80 300 66
Латунь листовая (70% Cu, 30% Zn) Деформационо-

. Упругие и пластические свойства при сжатии обычно весьма сходны с тем, что наблюдается при растяжении (рис. 2). Кривая соотношения между условным напряжением и условной деформацией при сжатии проходит выше соответствующей кривой для растяжения только потому, что при сжатии поперечное сечение образца не уменьшается, а увеличивается. Если же по осям графика откладывать истинное напряжение и истинную деформацию, то кривые практически совпадают, хотя при растяжении разрушение происходит раньше.

Рис. 2. Диаграммы растяжения и сжатия.

Кривая условного напряжения для сжатия проходит выше, чем для растяжения, только потому, что при сжатии поперечное сечение увеличивается, а не уменьшается.

4 Твердость

Может сложиться впечатление, что в металлических материалах всегда желательны максимальные предел текучести и твердость. На самом деле это не так, и не только по экономическим соображениям (процессы упрочнения требуют дополнительных затрат).

Во-первых, материалам необходимо придавать форму различных изделий, а это обычно осуществляется с применением процессов (прокатки, штамповки, прессования), в которых важную роль играет пластическая деформация. Даже при обработке на металлорежущем станке очень существенна пластическая деформация. Если твердость материала слишком велика, то для придания ему нужной формы требуются слишком большие силы, вследствие чего режущие инструменты быстро изнашиваются. Такого рода трудности можно уменьшить, обрабатывая металлы при повышенной температуре, когда они становятся мягче. Если же горячая обработка невозможна, то используется отжиг металла (медленные нагрев и охлаждение).

К основными механическим свойствам металлов относятся: твёрдость, прочность, пластичность, вязкость. Твердость является одной из важнейших характеристик. Твёрдость - это свойство металла оказывать сопротивление пластической деформации при проникновении в него другого более твердого тела (индентора) на поверхностные слои материала. Измерение твёрдости имеет широкое применение для контроля качества изделий. В зависимости от методов испытания различают значение твердости по Бринеллю, Виккерсу, Роквеллу. Твердость по Бринеллю обозначают символом HB (твердостью менее 450 единиц) и HBW (твердостью более 450 единиц). Твердость по Виккерсу обозначают буквами HV. Твердость по Роквеллу обозначают символом HR с указанием шкалы твердости A, B или C.

Прикрепленные файлы: 1 файл

Механические свойства металлов.docx

Механические свойства металлов

К основными механическим свойствам металлов относятся: твёрдость, прочность, пластичность, вязкость.

Твердость является одной из важнейших характеристик. Твёрдость - это свойство металла оказывать сопротивление пластической деформации при проникновении в него другого более твердого тела (индентора) на поверхностные слои материала. Измерение твёрдости имеет широкое применение для контроля качества изделий. В зависимости от методов испытания различают значение твердости по Бринеллю, Виккерсу, Роквеллу. Твердость по Бринеллю обозначают символом HB (твердостью менее 450 единиц) и HBW (твердостью более 450 единиц). Твердость по Виккерсу обозначают буквами HV. Твердость по Роквеллу обозначают символом HR с указанием шкалы твердости A, B или C.

Под деформацией металла понимают изменение формы и размеров тела под действием внешних воздействий или внутренних сил. Деформация в твердых телах может быть упругой и пластической. Упругой называется деформация, полностью исчезающая после прекращения действующих на неё нагрузок, и пластической если она после снятия нагрузок не исчезает.

Прочность - способность металла сопротивляться деформациям и разрушению. Под разрушением понимают процесс развития в металле трещин, приводящий к разделению его на части. Прочность определяют в результате статического испытания на растяжение.

Пластичность – способность металла к пластической деформации (т.е. получению остаточных изменений формы и размеров без нарушения сплошности). Пластичность используют при обработке металлов давлением.

Вязкость – это способность металла поглощать механическую энергию внешних сил за счёт пластической деформации.

Усталость - разрушение металлов под действием повторных или знакопеременных нагрузок (например, у пружин автоматики).

При трении сопряжённых поверхностей происходит изменение размеров тела (износ) вследствие отделения с поверхности трения металла. Свойство металла оказывать сопротивление износу называется износостойкостью.

К технологическим свойстам металлов относится обрабатываемость резанием – это свойство металла обрабатываться режущим инструментом. Критериями обрабатываемости служат: скорость резания, допускаемая режущим инструментом; мощность, расходуемая на резание; шероховатость обработанной поверхности.

К основным физическим свойствам металлов относятся: плотность, коэффициент теплопроводности, коэффициенты теплового расширения, электрическая проводимость и др.

Сталь - сплав железа с углеродом и другими элементами, содержащий менее 2,14% углерода. Сталь классифицируется по следующим признакам: способу получения (мартеновская, бессемеровская, конверторная и электросталь); химическому составу (углеродистая и легированная); качеству (обыкновенного качества, качественная, высококачественная и особо высококачественная); методу придания формы и размеров (литая, кованая, катаная); назначению (конструкционная, инструментальная и специального назначения); способу раскисления (спокойная, полуспокойная и кипящая); структуре и свойствам.

В маркировку углеродистой стали обыкновенного качества входят буквы Ст (сталь) и цифра - условный номер. При увеличении цифры от 1 до 6 возрастает содержание углерода от 0,07 до 0,6%. Если сталь кипящая или полуспокойная, то добавляют индекс кп (Ст1кп) или пс (Ст2пс). Для спокойных сталей индекс сп (Ст3сп), для углеродистых качественных сталей индекс сп не указывается. В обозначениях сталей может быть указан способ их производства: мартеновский (МСт1), конверторный (КСт2), бессемеровский (БСт3).

Углеродистые качественные стали обозначают двузначным числом. Цифры показывают среднее содержание углерода в стали в сотых долях процента, например, сталь 25 содержит в среднем 0,25% углерода, сталь 65 - 0,65% и т.д.

Углеродистую инструментальную качественную сталь маркируют буквой У и следующей за ней цифрой, указывающей среднее содержание углерода в десятых долях процента (У7, У10, У13), например, в стали У7 содержится в среднем 0,7% углерода.

Маркировка легированных сталей осуществляется так, что условное обозначение показывает примерный химический состав стали. Легирующие элементы обозначают следующими буквами: Ю - алюминий (повышает жаростойкость стали); Р - бор (увеличивает прокаливаемость); Ф - ванадий (повышает плотность, прочность и твердость); К - кобальт (увеличивает вязкость, жаропрочность и магнитные свойства); С - кремний (сильно повышает предел текучести); Г - марганец (повышает прочность, предел текучести); Д - медь (усиливает коррозийную стойкость); М - молибден (повышает упругость, красностойкость, коррозийную стойкость); Н - никель (повышает прочность, вязкость, коррозийную стойкость, прокаливаемость); Т - титан (увеличивает твердость и прочность); Х - хром (повышает прочность, твердость, коррозийную стойкость). Первые две цифры марки легированной стали обозначают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Цифры стоящие после букв указывают целое значение легирующего элемента в процентах. При содержании легирующего элемента до 1,5% цифру не ставят. Например, З0Х содержит примерно 0,30% углерода и 1% хрома, 12Х18Н10Т содержит примерно 0,12% углерода, 18% хрома, 10% никеля и 1% титана и т.д. Особо высококачественные стали в конце маркировки могут содержать букву Ш (30ХГС-Ш).

Некоторые стали содержат дополнительные обозначения: марки шарикоподшипниковых сталей начинаются с буквы Ш (ШХ15СГ), быстрорежущих - с буквы Р (Р6М5), автоматных - с буквы А (А40Г). Буква А в конце марки любой стали указывает, что сталь относится к категории высококачественной (У8А, 30ХГСА), буквы ПП обозначают сталь пониженной прокаливаемости, Л - литейная и др.

Чугун — железоуглеродистый сплав, содержащий свыше 2,14% углерода и некоторые примеси в зависимости от способа получения чугуна. Чугун обладает высокими литейными свойствами. Из имеющихся разновидностей чугуна наиболее широко применяются:

Белый чугун обладает высокой твердостью, что обусловливает хорошую сопротивляемость износу, хрупок и плохо поддается обработке резанием;

Серый чугун обладает высоким пределом прочности, хорошо обрабатывается и служит основным материалом для литья. Серый чугун обозначается буквами С (серый) и Ч (чугун). Далее следуют цифры указывающие среднее значение временного сопротивления при растяжении в МПа·10–1 (СЧ 10, СЧ 25, СЧ 45);

Высокопрочный чугун имеет высокие механические свойства, износостойкость, хорошие литейные свойства, хорошо обрабатывается. Высокопрочный чугун маркируется буквами В (высокопрочный) и Ч (чугун). Затем следуют цифры указывающие среднее значение временного сопротивления при растяжении в МПа·10–1 (ВЧ 50, ВЧ 80, ВЧ 120);

Ковкий чугун обладает более высокой прочностью, пластичностью, вязкостью, чем серый чугун. Ковкий чугун обозначается буквами КЧ, далее первые цифры указывающие предел прочности при растяжении в МПа·10–1, а вторые - относительное удлинение в % (КЧ30-6, КЧ37-12, КЧ63-2);

Антифрикционный чугун обеспечивает низкое трение, используется для подшипников скольжения, поршневых колец, втулок и т.п. Стандартные марки антифрикционного чугуна маркируются буквами АЧ и С (серый), В (высокопрочный), К (ковкий), например АЧВ-1, АЧВ-2, АЧС-5;

Легированный чугун (в состав которого входят хром, никель, медь, титан, молибден и др.) применяется для изготовления жаропрочных, жаростойких, износостойких, коррозионностойких и маломагнитных отливок. Маркировка легированных чугунов начинается с буквы Ч (чугун). Следующие буквы показывают содержание легирующих элементов, а цифры обозначют содержание элементов в процентах. Буква Ш означает, что графит в чугуне имеет шаровидную форму (ЧХ16М2, ЧЮ22Ш, ЧН3ХМДШ).

Цветные металлы и сплавы

Алюминиевые сплавы обладают высокой коррозийной стойкостью, легко обрабатываються давлением и резанием. Подразделяются на деформируемые и литейные. Деформируемые алюминиевые сплавы предназначены для получения полуфабрикатов (плит, листов, прутков, поковок, штамповок и др.) методом холодной и горячей деформации. Обозначаются буквами Д, АК, АМ, В, ВД, после которых указывается номер сплава (например, Д16). Литейные алюминиевые сплавы предназначены для фасонного литья. Они подразделяются на группы: алюминий-кремний или силумины (например АК12 - 12% кремния, остальное алюминий); алюминий-кремний-медь (например АК6М2 - 6% кремния, 2% медь, остальное алюминий); алюминий-медь (например АМ5 - 5% меди, остальное алюминий); алюминий-магний (например АМг10- 10% магния, остальное алюминий); алюминий-прочие компоненты. Сплавы алюминий-медь-марганец называются дюралюминами.

Медные сплавы обладают хорошими механическими, технологическими и антифрикционными свойствами. Подразделяются на деформируемые и литейные. По химическому составу медные сплавы деляться на латуни и бронзы. Латунями называются сплавы меди с цинком и другими компонентами. Деформируемые латуни обозначаются буквой Л и цифрой, указывающей содержание меди в сплаве в процентах (Л63, Л96). Литейные латуни маркируються буквой Л, далее идут обозначения легирующих элементов с процентным содержанием (ЛЦ38Мц2С2). Бронзами называются сплавы на основе меди, в которых в качестве легирующих добавок используются олово, алюминий, кремний, берилий, свинец и другие элементы. Бронзы обозначаются буквами Бр, затем указываются легирующие элементы в процентном содержании (Бр А11Ж6Н6, Бр О5Ц5С5).

Титановые сплавы обладают высокой прочностью, жаростойкостью, коррозионной стойкостью и малой плотностью. По характеру обработки титановые сплавы подразделяются на деформируемые (ВТ5, ОТ4-1, ВТ15, ПТ-7М, АТ3 и др.) и литейные (ВТ6Л, Тг-100 и др.). По механическим свойствам подразделяются на сплавы нормальной прочности, высокопрочные, жаропрочные, повышенной пластичности. По способности упрочняться с помощью термообработки делятся на упрочняемые и не упрочняемые термообработкой.

Магниевые сплавы отличаются низкой плотностью, хорошей обрабатываемостью резанием, способностью воспринимать ударные нагрузки и низкой коррозийной и химической стойкостью. В зависимости от характера обработки и химического состава магниевые сплавы выпускаются следующих марок: ММ2, МА10Ц1, МЛ3, МЛ19, МА1, Ма20 и др.

Легирующие элементы в цветных сплавах обозначают следующими буквами: А - алюминий, Ж - железо, Кр - кремний, Зл - золото, К - кобальт, Мц(Мр) - марганец, М - медь, Н - никель, О - олово, С - свинец, Ср - серебро, Х(Хр) - хром.

Детали машин: понятие и их характеристика

Основные определения и понятия детали, сборочной единицы, машины и механизма. Характеристика и классификация механических передач. Понятие и описание неразъёмных соединений: заклёпочных, сварных, паяных и клеевых. Виды и типы резьбовых поверхностей.

Деталь - это изделие, полученное из однородного по марке материала без сборочных операций.

Сборочная единица - изделие, полученное с помощью сборочных операций.

Механизм - комплекс деталей и сборочных единиц, созданных с целью выполнения определённого вида движения ведомого звена с заранее заданным движением ведущего звена.

Машина - это комплекс механизмов, созданный с целью превращения одного вида энергии в другой, либо для совершения полезной работы, с целью облегчения человеческого труда.

Передачи - это механизмы, предназначенные для передачи движения.

1. По способу передачи движения:

а) зацеплением (зубчатая, червячная, цепная);

б) трением (фрикционная);

2. По способу соприкосновения:

а) непосредственным касанием (зубч., червяч., фрикц.);

б) с помощью передаточного звена.

Зубчатая - состоит из шестерни и зубчатого колеса и предназначена для передачи вращения.

Достоинства: надёжность и прочность, компактность.

Недостатки: шум, высокие требования к точности изготовления и монтажа, впадины - концентраторы напряжений.

1.Цилинрические (оси 11), конические (оси пересек.), винтовые (оси скрещиваются).

2. По профилю зуба:

в) с зацеплением Новикова.

3. По способу зацепления:

4. По расположению зубьев:

5. По конструкции:

Применяются в станках автомобилях, часах.

Червячная передача состоит из червяка и червячного колеса, оси которых скрещиваются. Служит для передачи колесом вращения.

Достоинства: надёжность и прочность, возможность создания самоторможения передачи, компактность, плавность и бесшумность работы, возможность создания больших придаточных чисел.

Недостатки: тихоходность, большой нагрев передачи, применение дорогостоящих антифрикционных материалов.

1. По виду червяка:

2. По профилю зуба червяка:

3. По числу заходов:

4. По отношению червяка к червячному колесу:

Применяются в станках, подъёмных устройствах.

Ременная передача состоит из шкивов и ремня. Служит для передачи вращения на расстояние до 15 метров.

Достоинства: плавность и бесшумность работы, простота конструкции, возможность плавного регулирования предаточного числа.

Недостатки: проскальзывание ремня, ограниченный срок службы ремня, необходимость натяжных устройств, невозможность применения во взрывоопасных средах.

Применяется в конвеерах, приводах станков, в текстильной промышленности, в швейных машинах.

Ремни - кожа, резина.

Шкивы - чугун, алюминий, сталь.

Цепная передача состоит из цепи и шестерён. Служит для передачи вращательного момента на расстояние до 8 метров.

Достоинства: надёжность и прочность, отсутствие проскальзывания, меньшее давление на валы и подшипники.

Недостатки: шум, большой износ, провисание, затруднён подвод смазки.

1. По назначению:

2. По конструкции:

Применяются в велосипедах, приводах станков и автомобилей, конвейерах.

Вал - это деталь, предназначенная для поддержания других деталей с целью передачи вращательного момента.

В процессе эксплуатации вал испытывает изгиб и кручение.

Ось - это деталь предназначенная только для поддержания на неё насаженных других деталей, в процессе работы ось испытывает только изгиб.

План
1. Физические и химические свойства металлов 2.Механические свойства металлов
3.Значение свойств металлов

4.Свойства и применение цветных металлов

1. Физические и химические свойства.

Цвет . Металлы непрозрачны, т.е. не пропускают сквозь себя свет, и в этом отраженном свете каждый металл имеет свой особенный оттенок – цвет.

Из технических металлов окрашенными являются только медь (красная) и ее сплавы. Цвет остальных металлов колеблется от серо- стального до серебристо – белого. Тончайшие пленки окислов на поверхности металлических изделий придают им дополнительные окраски.

Удельный вес. Вес одного кубического сантиметра вещества, выраженный в граммах, называется удельным весом.

По величине удельного веса различают легкие металлы и тяжелые металлы. Из технических металлов легчайшим является магний ( удельный вес 1,74), наиболее тяжёлым – вольфрам (удельный вес 19,3). Удельный вес металлов в некоторой степени зависит от способа их производства и обработки.

Плавкость. Способность при нагревании переходить из твердого состояния в жидкое является важнейшим свойством металлов. При нагревании все металлы переходят из твердого состояния в жидкое, а при охлаждении расплавленного металла – из жидкого состояния в твердого. Температура плавления технических сплавов имеет не одну определённую температуру плавления, а интервал температур, иногда весьма значительный.

Электропроводность заключается в переносе электричества свободными электронами. Электропроводность металлов в тысячи раз выше электропроводности неметаллических тел. При повышении температуры электропроводность металлов падет, и при понижении – возрастает. При приближении к абсолютному нулю (- 2730С) электропроводность беспредельно металлов колеблется от +2320 (олово) до 33700 (вольфрам). Большинство увеличивается (сопротивление, падает почти до нуля).

Электропроводность сплавов всегда ниже электропроводности одного из компонентов, составляющих сплавов.

Магнитные свойства. Явно магнитными (ферромагнитными) являются только три металла: железо, никель, и кобальт, а также некоторые их сплавы. При нагревании до определённых температур эти металлы также теряют магнитные свойства. Некоторые сплавы железа и при комнатной температуре не являются ферромагнитными. Все прочие металлы разделяются на парамагнитные (притягивают магнитами) и диамагнитные (отталкиваются магнитами).

Теплопроводность. Теплопроводность называется переход тепла в теле от более нагретого места к менее нагретому без видимого перемещения частиц этого тела. Высокая теплопроводность металлов позволяет быстро и равномерно нагревать их и охлаждать.

Из технических металлов наибольшей теплопроводностью облает медь. Теплопроводность железа значительно ниже, а теплопроводность стали меняется в зависимости от содержания в ней компонентов. При повышении температуры теплопроводность уменьшается, при понижении – увеличивается.

Теплоёмкость. Теплоёмкость называется количество тепла, необходимое для повышения температуры тела на 10.

Удельной теплоемкостью вещества называется то количество тепла в килограмм – калориях, которое нужно сообщить 1кг вещества, чтобы повысить его температуру на 10.

Удельная теплоёмкость металлов в сравнении с другими веществами невелика, что позволяет относительно легко нагревать их до высоких температур.

Расширяемость при нагревании. Отношение приращения длины тела при его нагревании на 10к первоначальной его длине называется коэффициентом линейного расширения. Для различных металлов коэффициентом линейного расширения колеблется в широких пределах. Так, например, вольфрам имеет коэффициент линейного расширения 4,0·10-6 , а свинец 29,5 ·10-6.

Коррозионная стойкость. Коррозия есть разрушение металла вследствие химического или электрохимического взаимодействия его с внешней средой. Примером коррозии является ржавление железа.

Высокая сопротивляемость коррозии (коррозионная стойкость) является важным природным свойством некоторых металлов: платины, золота и серебра, которые именно поэтому и получили название благородных. Хорошо сопротивляются коррозии также никель и другие цветные металлы. Черные металлы коррозируют сильнее и быстрее, чем цветные.

2. Механические свойства.

Прочность. Прочностью металла называют его способность сопротивляться действию внешних сил, не разрушаясь.

Твердость. Твердостью называется способность тела противостоять проникновению в него другого, более твердого тела.

Упругость. Упругостью металла называется его свойство востонавливать свою форму после прекращения действия внешних сил, вызывавших изменение формы(деформацию.)

Вязкость. Вязкость называется способность металла оказывать сопротивление быстро возрастающим (ударным) внешним силам. Вязкость – свойство, обратное хрупкости.

Пластичность. Пластичностию называется свойство металла деформироваться без разрушения под действием внешних сил и сохранять новую форму после прекращения действия сил. Пластичность – свойство, обратное упругости.

3. Значение свойств металлов.

Механические свойства. Первое требование, предъявляемое ко всякому изделию, - это достаточная прочность.

Металлы обладают более высокой прочностью по сравнению с другими материалами, поэтому нагруженные детали машин, механизмов и сооружений обычно изготовляются из металлов.

Многие изделия, кроме общей прочности, должны обладать ещё особыми свойствами, характерными для работы данного изделия. Так, например, режущие инструменты должны обладать высокой твердостью. Для изготовления режущих других инструментов применяются инструментальные стали и сплавы.

Для изготовления рессор и пружин применяются специальные стали и сплавы, обладающие высокой упругостью

Вязкие металлы применяются в тех случаях, когда детали при работе подвергается ударной нагрузке.

Пластичность металлов дает возможность производить их обработку давлением (ковать, прокатывать).

Физические свойства. В авиа-, авто- и вагоностроении вес деталей часто является важнейшей характеристикой, поэтому сплавы алюминия и особенно магния являются здесь незаменимыми. Удельная прочность( отношение предела прочности к удельному весу) для некоторых, например алюминиевых, сплавов выше, чем для мягкой стали.

Плавкость используется для получения отливок путём заливки расплавленного металла в формы. Легкоплавкие металлы(например, свинец) используются в качестве закалочной среды для стали. Некоторые сложные сплавы имеют столь низкую температуру плавления, что расплавляется в горячей воде. Такие сплавы применяются для отливки типографических матриц, в приборах, служащих для предохранения от пожаров.

Металлы с высокой электропроводностью (медь, алюминий) используются в электромашиностроении, для устройства линий электропередач, а сплавы с высоким электросопротивлением – для ламп накаливания, электронагревательных приборов.

Магнитные свойства металлов играют первостепенную роль в электромашиностроении (динамомашины, мотора, трансформаторы),для приборов связи ( телефонные и телеграфные аппараты) и используются во многих других видах машин и приборов.

Теплопроводность металлов дает возможность производить их физические свойства. Теплопроводность используется также при производстве пайки и сварки металлов.

Некоторые сплавы металлов имеют коэффициент линейного расширения , близкий к нулю; такие сплавы применяются для изготовления точных приборов, радиоламп. Расширение металлов должно применяться во внимание при постройке длинных сооружений, например, мостов. Нужно также учитывать, что две детали, изготовленные из металлов с различным коэффициентом расширения и скрепленные между собой, при нагревании могут дать изгиб и даже разрушение.

Химические свойства. Коррозионная стойкость особенно важна для изделий, работающих в сильно окислительных средах (колосниковые решётки, детали химических машин и приборов). Для достижения высокой коррозионной стойкости производят специальные нержавеющие, кислостойкие и жаропрочные стали, а также применяются защитные покрытия.

Технологические свойства. Имеют весьма важное значение при производстве тех или иных технологических операций.

4.Свойства и применение цветных металлов.

Медь – высокая пластичность, электропроводность, теплопроводность, повышенная коррозионная стойкость является ценнейшими свойствами меди.

Высокая пластичность меди позволяет легко производить её обработку давлением: прокатку, волочение и штамповку.

Вследствие высокой электропроводности медь является самым лучшим металлом для электромашиностроения, изготовления кабелей и проводов для передачи электроэнергии.

Для изготовления состоянии она мало подвижна и плохо заполняет форму.

Медь служит основой для изготовления различных сплавов, широко применяется в машиностроении.

Алюминий - легкий металл, обладает высокой пластичностью, хорошей электропроводностью и коррозионной стойкостью. Поэтому он применяется для изготовления электропроводов, посуды, для предохранения других металлов и сплавов от окислений путем плакирования.

Магний – очень легкий металл. Это его большое и единственное преимущество.

Главным недостатком магния является его малая стойкость против коррозии. Будучи нагрет на воздухе до температуры 550-6000 магний вспыхивает и горит ярким пламенем, поэтому резку его нужно производить очень осторожно. Кроме того, он имеет малую пластичность. Ввиду этих недостатков чистый магний не нашёл применения в технике, а применяется в качестве основы для производства весьма легких сплавов.

Свинец – очень мягкий и тягучий металл, легко обрабатывается в холодном состоянии и хорошо отливается; активно сопротивляется действию кислот. Применяется для изготовления труб, аккумуляторных пластин, а также для получения подшипниковых сплавов.

Цинк – при нормальной температуре хрупок, при нагреве до 100-1500 - пластичен и легко обрабатывается давлением, при дальнейшем нагреве (свыше 2500) вновь становится хрупким и может быть измельчен в порошок. В расплавленном состоянии обладает жидкотекучестью. Применяется для защиты железа от коррозии ( оцинкованное железо) и в сплавах.

Олово обычно применяемое, является очень мягким и вязким металлом, хорошо обрабатывается давлением, на воздухе почти не окисляется. Используется для лужения, пайки и для получения различных сплавов. В расплавленном состоянии хорошо заполняет формы.

Руды олова редки и запасы их ограничены, поэтому олово является весьма дефицитным металлом.

Металл на данный момент имеет особую популярность при изготовлении различных предметов. В основном это железо, но также и применяют цветные металлы, такие как алюминий, титан и прочие. В обычном состоянии все эти металлы имеют твердый вид с кристаллическим строением и обладают особыми способностями. Свойства в свою очередь бывают физическими, химическими и механическими.

Физические отличительные черты металла бывают следующими:

  • Плотность – взаимодействие плотности и массы данного металла. Как правило плотность тела изменяется с понижением температуры и увеличивается. Плотность металлов указана в специальной таблице. Так же плотность кардинально меняется при изменении агрегатного состояния.
  • Плавление - это переход металла из твердого агрегатного состояния в жидкое. Происходит это с помощью мощного воздействия температуры на высокой отметке. При этом каждый металл плавится при своей определенной температуре, которая четко установлена и нормирована.
  • Теплопроводность. Металл способен нагреваться и сохранять, а также направлять тепло через себя – это и называется теплопроводностью. При этом у каждого эта способность разная, какой-то металл это делает быстрее, а какой-то очень плохо проводит тепло.
  • Электропроводность – это, подобная теплопроводности, способность пропускать и передавать электрический ток. Металлы, которые делают это на высоком уровне активно используются в электрике при изготовлении проводов, ламп и прочего.
  • Тепловое расширение – это увеличение объема металла при нагревании.

Химические свойства нельзя увидеть обычным зрением, в отличии от физических или механических. При определённых смешиваниях или воздействиях веществ начинаются различные сопротивления. К ним относятся:

  • Окисляемость – это проявляемая реакция на кислород при воздействии кислот. Металл может соединяться с кислотой и под кислородом покрываться различной коррозией.
  • Коррозионная стойкость – это противоположная окисляемости способность, т.е. способность сопротивляться связи с кислотами, таким образом не получая коррозию.

Механические свойства бывают следующих типов:

  • Твердость – противостояние металла проникновению другого тела на металическую поверхность.
  • Прочность – способность металла противостоять внешнему воздействию и разрушению тела.
  • Вязкость – это сопротивление нагрузкам с максимальной скоростью.
  • Упругость – это восстановление металла после воздействия на него.

Данными свойствами обладают все существующие металлы.

На данный момент человечеству известно огромное количество металлов, большинство из которых обладают теми или иными свойствами, благодаря которым их можно разделять на группы, подгруппы, и различного рода множества. Многие из этих металлов достаточно редкие, которые встречаются в единичных экземплярах очень редко, а другие же напротив настолько распространённые, что их иногда даже не используют. Так или иначе, любой металл, редкий он или нет, достоин внимания и тщательного изучения, так как возможно, что многие свойства этих металлов и по сей день остаются не раскрытыми.

Свойства металлов подразделяют на химические и физические, которые кардинально отличаются друг от друга.

Обычно физические свойства для большинства металлов схожи. Любой металл, в стандартном представлении любого человека, является блестящим, твёрдым, тяжелым, или не очень, и крепким материалом. Также металлы хорошо проводят тепло и электрический ток, что позволяет делать из них весьма неплохие проводники электричества, однако с повышением температуры металла, электропроводимость его снижается, почему и ценятся металлы с высокой жаропрочностью.

Весьма важным металлическим физическим свойством металла является его лёгкая деформируемость, что позволяет человеческой мысли делать с данным веществом всё, на что она способна. Металл можно ковать, расплющивать, обрезать, плавить в другую форму, и ещё множество интересных вещей.

Химические свойства металлов.

Основополагающим химическим свойством металлов является их лёгкая способность атом с лёгкостью отдавать свои валентные электроны и трансформироваться в положительно заряженные ионы. Обычно металлы никогда не забирают электроны, так как их ионы всегда заряжены положительно.

Легко расставаясь со своими электронами, металлы по праву можно назвать отличными восстановителями, согласно законам химии.

Однако даже несмотря на всё вышеописанное способность к отдаче проявляется далеко не в равной степени. Если один металл может с лёгкостью отдать свои электроны, то другой же напротив расстаётся с ними весьма неохотно, что создает закономерность в их восстановительных функциях.

Исходя из всего вышеописанного, можно сделать вывод, что металлы обладают целым рядом удивительных свойств, как физических, так и химических, что делает их изучение ещё весьма увлекательным и интересным.

Популярные сегодня темы

Издавна люди старались что-то строить, поэтому профессия строитель является очень древней. Именно руины древних построек позволяют изучать историю. Сегодня в мире сохранилось множество тысяче

Мир обитателей лугов очень разнообразен. Среди них важную роль играют насекомые.

Когда мы заходим в лес, то часто слышим ку-ку. Это всеми известная птица, которую назвали кукушкой. Ее название одинаково, похоже у многих народностей. В Чехословакии называют ее «кукачка

Московский Кремль включает двадцать башен, каждая из которых по-своему уникальна. Каждая имеет свое имя, каждая – по-своему красива, но какая самая знаменитая? Разумеется, главная проездная –

Муравьи – это насекомые с большой численностью видов и особей. Относятся к жалящим насекомым и являются сородичами пчел. Живут большим сообществом, где все друг за друга несут большую ответст

Читайте также: