Физические химические механические и технологические свойства металлов: Свойства металлов и сплавов

Механические, физические, химические и технологические свойства металлов — Студопедия

Поделись с друзьями: 

Механические свойства характеризуют способность материа­лов сопротивляться действию внешних сил. К основным механичес­ким свойствам относятся прочность, твердость, ударная вязкость, упругость, пластичность, хрупкость и др.

Прочность — это способность материала сопротивляться раз­рушающему воздействию внешних сил.

Твердость — это способность материала сопротивляться вне­дрению в него другого, более твердого тела под действием нагрузки.

Вязкостью называется свойство материала сопротивляться раз­рушению под действием динамических нагрузок.

Упругость — это свойство материалов восстанавливать свои раз­меры и форму после прекращения действия нагрузки.

Пластичностью называется способность материалов изменять свои размеры и форму под действием внешних сил, не разрушаясь при этом.

Хрупкость — это свойство материалов разрушаться под дей­ствием внешних сил без остаточных деформаций.

При статических испытаниях на растяжение определяют вели­чины, характеризующие прочность, пластичность и упругость мате­риала. Испытания производятся на цилиндрических (или плоских) образцах с определенным соотношением между длиной l ₀ и диа­метром d ₀. Образец растягивается под действием приложенной силы Р (рис. 1, а) до разрушения. Внешняя нагрузка вызывает в образце напряжение и деформацию. Напряжение σ — это отношение силы Р к площади поперечного сечения F ₀, МПа:

σ = P / F ₀,

Деформация характеризует изменение размеров образца под дей­ствием нагрузки, %:

ε = [(l ₁— l ₀)/ l ₀] · 100,

где l ₁ — длина растянутого образца.

Деформация может быть упру­гой (исчезающей после снятия нагрузки) и пластической (остаю­щейся после снятия нагрузки).

При испытаниях стоится диаграмма растяжения, представляющая собой зависимость напряжения от деформации. На рис. 1 приведена такая диаграмма для низкоуглеродистой стали. После проведения ис­пытаний определяются следующие характеристики механических свойств.

Предел упругости σ_у — это максимальное напряжение при кото­ром в образце не возникают пластические деформации.

Предел текучести σ_т — это напряжение, соответствующее площадке текучести на диаграмме растяжения (рис. 1). Если на диаграмме нет площадки текучести (что наблюдается для хрупких материалов), то определяют условный предел текучести σ_0,2 — напряжение, вызывающее пластическую деформацию, равную 0,2 %. Предел прочности (или временное сопротивление) σ_в — это на­пряжение, отвечающее максимальной нагрузке, которую выдержи­вает образец при испытании.

Относительное удлинение после разрыва δ — отношение при­ращения длины образца при растяжении к начальной длине l ₀, %:

δ = [(l _k— l ₀)/ l ₀]·100,

где l _к — длина образца после разрыва.

Рис. 1. Статические испытания на растяжение: а – схема испытания;

б – диаграмма растяжения

Относительным сужением после разрыва ψ называется умень­шение площади поперечного сечения образца, отнесенное к началь­ному сечению образца, %:

ψ = [(F ₀— F _k)/ F ₀]·100,

где F _к — площадь поперечного сечения образца в месте разрыва. Относительное удлинение и относительное сужение характеризуют пластичность материала.

Твердость металлов измеряется путем вдавливания в испытуе­мый образец твердого наконечника различной формы.

Метод Бринелля основан на вдавливании в поверхность металла стального закаленного шарика под действием определенной нагрузки. После снятия нагрузки в образце остается отпечаток. Число твердо­сти по Бринеллю НВ определяется отношением нагрузки, действую­щей на шарик, к площади поверхности полученного отпечатка.

Метод Роквелла основан на вдавливании в испытуемый образец закаленного стального шарика диаметром 1,588 мм (шкала В) или алмазного конуса с углом при вершине 120° (шкалы А и С). Вдавли­вание производится под действием двух нагрузок — предваритель­ной равной 100 Н и окончательной равной 600, 1000. 1500 Н для шкал А, В и С соответственно. Число твердости по Роквеллу HRA, HRB и HRC определяется по разности глубин вдавливания.

В методе Виккерса применяют вдавливание алмазной четырех­гранной пирамиды с углом при вершине 136°. Число твердости по Виккерсу HV определяется отношением приложенной нагрузки к площади поверхности отпечатка.

Ударная вязкость определяется работой A, затраченной на разрушение образца, отнесенной к площади его поперечною сече­ния F; Дж/м²:

KC = A/F

Испытания проводятся ударом специального маятникового коп­ра. Для испытания применяется стандартный надрезанный образец, устанавливаемый на опорах копра. Маятник определенной массы наносит удар по стороне противоположной надрезу.

К физическим свойствам материалов относится плотность, тем­пература плавления, электропроводность, теплопроводность, магнит­ные свойства, коэффициент температурного расширения и др.

Плотностью называется отношение массы однородного матери­ала к единице его объема.

Это свойство важно при использовании материалов в авиационной и ракетной технике, где создаваемые кон­струкции должны быть легкими и прочными.

Температура плавления — это такая температура, при которой металл переходит из твердого состояния в жидкое. Чем ниже температура плавления металла, тем легче протекают процессы его плав­ления, сварки и тем они дешевле.

Электропроводностью называется способность материала хоро­шо и без потерь на выделение тепла проводить электрический ток. Хорошей электропроводностью обладают металлы и их сплавы, осо­бенно медь и алюминий. Большинство неметаллических материалов не способны проводить электрический ток, что также является важ­ным свойством, используемом в электроизоляционных материалах.

Теплопроводность — это способность материала переносить теплоту от более нагретых частей тел к менее нагретым. Хорошей теплопроводностью характеризуются металлические материалы.

Магнитными свойствами т.е. способностью хорошо намагничи­ваться обладают только железо, никель, кобальт и их сплавы.

Коэффициенты линейного и объемного расширения характеризу­ют способность материала расширяться при нагревании. Это свой­ство важно учитывать при строительстве мостов, прокладке желез­нодорожных и трамвайных путей и т.д.

Химические свойства характеризуют склонность материалов к взаимодействию с различными веществами и связаны со способнос­тью материалов противостоять вредному действию этих веществ. Способность металлов и сплавов сопротивляться действию различ­ных агрессивных сред называется коррозионной стойкостью, а аналогичная способность неметаллических материалов — химической стойкостью.

К эксплуатационным (служебным) свойствам относятся жаро­стойкость, жаропрочность, износостойкость, радиационная стойкость, коррозионная и химическая стойкость и др.

Жаростойкость характеризует способность металлического ма­териала сопротивляться окислению в газовой среде при высокой температуре.

Жаропрочность характеризует способность материала сохранять механические свойства при высокой температуре.

Износостойкость — это способность материала сопротивлять­ся разрушению его поверхностных слоев при трении.

Радиационная стойкость характеризует способность материала сопротивляться действию ядерного облучения.

Технологические свойства определяют способность материалов подвергаться различным видом обработки. Литейные свойства харак­теризуются способностью металлов и сплавов в расплавленном состоя­нии хорошо заполнять полость литейной формы и точно воспроизво­дить ее очертания (жидкотекучестъю), величиной уменьшения объема при затвердевании (усадкой), склонностью к образованию трещин и пор, склонностью к поглощению газов в расплавленном состоянии. Ковкость — это способность металлов и сплавов подвергаться различ­ным видам обработки давлением без разрушения. Свариваемость опре­деляется способностью материалов образовывать прочные сварные сое­динения. Обрабатываемость резанием определяется способностью материалов поддаваться обработке режущим инструментом.

Теория сплавов

Металлическим сплавом называется материал, полученный сплавлением двух или более металлов или металлов с неметаллами, обла­дающий металлическими свойствами. Вещества, которые образуют сплав называются компонентами.

Фазой называют однородную часть сплава, характеризующуюся определенными составом и строением и отделенную от других частей сплава поверхностью раздела. Под структурой понимают форму размер и характер взаимного распо­ложения фаз в металлах и сплавах. Структурными составляющими называют обособленные части сплава, имеющие одинаковое строе­ние с присущими им характерными особенностями.

Виды сплавов по структуре. По характеру взаимодействия ком­понентов все сплавы подразделяются на три основных типа: механи­ческие смеси, химические соединения и твердые растворы.

Механическая смесь двух компонентов А и В образуется, если они не способны к взаимодействию или взаимному растворению. Каждый компонент при этом кристаллизуется в свою кристалличес­кую решетку. Структура механических смесей неоднородная, состо­ящая из отдельных зерен компонента А и компонента В. Свойства механических смесей зависят от количественного соотношения ком­понентов: чем больше в сплаве данного компонента, тем ближе к его свойствам свойства смеси.

Химическое соединение образуется когда компоненты сплава А и В вступают в химическое взаимодействие. При этом при этом соотношение чисел атомов в соединении соответствует его химичес­кой формуле А _mВ _n. Химическое соединение имеет свою кристалли­ческую решетку, которая отличается от кристаллических решеток компонентов. Химические соединения имеют однородную структу­ру, состоящую из одинаковых по составу и свойствам зерен.

При образовании твердого раствора атомы одного компонента входят в кристаллическую решетку другого. Твердые растворы заме­щения образуются в результате частичного замещения атомов крис­таллической решетки одного компонента атомами второго (рис. 6, б).

Твердые растворы внедрения образуются когда атомы растворенного компонента внедряются в кристаллическую решетку компонента -растворителя (рис. 6, в). Твердый раствор имеет однородную струк­туру, одну кристаллическую решетку. В отличие от химического соединения твердый раствор существует не при строго определен­ном соотношении компонентов, а в интервале концентраций. Обо­значают твердые растворы строчными буквами греческого алфавита: α, β, γ, δ и т. д.

Диаграмма состояния

Диаграмма состояния показывает строе­ние сплава в зависимости от соотношения компонентов и от темпера­туры. Она строится экспериментально по кривым охлаждения спла­вов (рис. 8). В отличие от чистых металлов сплавы кристаллизуются не при постоянной температуре, а в интервале температур. Поэтому на кривых охлаждения сплавов имеется две критические точки. В верхней критической точке, называемой точкой ликвидус (t _л), начина­ется кристаллизация. В нижней критической точке, которая называ­ется точкой солидус (t _c), кристаллизация завершается. Кривая охлаж­дения механической смеси (рис. 8, а) отличается от кривой охлаждения твердого раствора (рис. 8, б) наличием горизонтального участка. На этом участке происходит кристаллизация эвтектики.

Эвтектикой на­зывают механическую смесь двух фаз, одновременно кристаллизовав­шихся из жидкого сплава. Эвтектика имеет определенный химичес­кий состав и образуется при постоянной температуре.

Диаграмму состояния строят в координатах температура-концен­трация. Линии диаграммы разграничивают области одинаковых фазо­вых состояний. Вид диаграммы зависит от того, как взаимодейству­ют между собой компоненты. Для построения диаграммы состояния используют большое количество кривых охлаждения для сплавов раз­личных концентраций. При построении диаграммы критические точ­ки переносятся с кривых охлаждения на диаграмму и соединяются линией. В получившихся на диаграмме областях записывают фазы или структурные составляющие. Линия диаграммы состояния на ко­торой при охлаждении начинается кристаллизация сплава называется линией ликвидус, а линия на которой кристаллизация завершается — линией солидус.

Виды диаграмм состояния

Диаграмма состояния сплавов, обра­зующих механические смеси (рис. 9), характеризуется отсутствием растворения компонентов в твердом состоянии. Поэтому в этом спла­ве возможно образование трех фаз: жидкого сплава Ж, кристаллов А и кристаллов В. Линия АСВ диаграммы является линией ликвидус: на участке АС при охлаждении начинается кристаллизация компонента А, а на участке СD — компонента В. Линия DСВ является линией солидус, на ней завершается кристаллизация А или В и при постоян­ной температуре происходит кристаллизация эвтектики Э. Сплавы концентрация которых соответствует точке С диаграммы называются эвтектическими, их структура представляет собой чистую эвтектику.

Сплавы, расположенные на диаграмме левее эвтектического, называ­ются доэвтектическими, их структура состоит из зерен

А и эвтекти­ки. Те сплавы которые на диаграмме расположены правее эвтектичес­кого, называются заэвтектическими, их структура представляет собой зерна В, окруженные эвтектикой.

Диаграмма состояния сплавов с неограниченной растворимос­тью компонентов в твердом состоянии изображена на рис. 10. Для этого сплава возможно образование двух фаз: жидкого сплава и твер­дого раствора а. На диаграмме имеется всего две линии, верхняя является линией ликвидус, а нижняя — линией солидус.

Диаграмма состояния сплавов с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии показана на рис 11. В этом сплаве могут существовать три фазы — жидкий сплав, твердый раствор α компонента В в компоненте А и твердый раствор β компонента А в компоненте В. Данная диаграмма содержит в себе элементы двух пре­дыдущих. Линия

АСВ является линией ликвидус, линия АDСЕВ — линией солидус. Здесь также образуется эвтектика, имеются эвтек­тический, доэвтектический и заэвтектический сплавы. По линиям FD и EG происходит выделение вторичных кристаллов α_IIи β_II(вслед­ствие уменьшения растворимости с понижением температуры). Про­цесс выделения вторичных кристаллов из твердой фазы называется вторичной кристаллизацией.

Диаграмма состояния сплавов, образующих химическое соеди­нение (рис. 12) характеризуется наличием вертикальной линии, соот­ветствующей соотношением компонентов в химическом соединении А _mВ _n. Эта линия делит диаграмму на две части, которые можно рас­сматривать как самостоятельные диаграммы сплавов, образуемых одним из компонентов с химическим соединением. На рис. 12 изоб­ражена диаграмма для случая, когда каждый из компонентов образу­ет с химическим соединением механическую смесь.

---

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  

---



свойства металлов | это… Что такое свойства металлов?

ТолкованиеПеревод

свойства металлов

[properties of metals] — характеристики металлов и сплавов, а также изделий (полуфабрикатов) из них, преимущественно определяется их атомно-кристаллическим строением, химическим составом, количеством и свойствами отдельных фазовых составляющих, их распределением, структурой, субструктурой и другими параметрами; различными физическими, химическими, механическими и технологическими свойствами металлов.

Физические свойства металлов, которые определяют поведение металлических материалов в тепловых, гравитационных, электромагнитных и радиационных полях, в свою очередь, подразделяются на тепловые, объемные, электрические и магнитные свойства. Тепловые свойства металлов определяются тепловым колебанием атомов и зависят от их атомно-кристаллического строения. При высоких температураx свойства металлов удовлетворяют описываемыми законами классической физики, при низких — с помощью элементов квантовой статистики. Границей обычно служит температура Дебая (ϴ), параметр, связанный с наивысшей частотой колебаний атомов данного вещества. ϴ = hv_m/k, где h — постоянная Планка, k — постоянная Больцмана, ν_m — наибольшая частота колебания атомов, зависящая от массы атомов и сил межатомной связи (Смотри Тепловое расширение, Теплоемкость, Теплопроводность, Теплота фазового перехода). Объемные свойства металлов (плотность и термическое расширение) тесно связанный со структурой и атомным строением металла. Плотность определяется по формуле ρ = m/V, где m — масса; V — объем материала. Нагрев приводит к непрерывному расширению металла и соответственно к уменьшению его плотности. Общее увеличение объема в интервале от Т = О до t_пл составляет у многих металлов с ГЦК решеткой около 7 %. Объемный коэффициент расширения ρ связан с линейным а соотношением ρ ≈ За (Смотри также Термический коэффициент линейного расширения). Электрические свойства металлов связаны с движением в металле электронов. Так, в образце, помещенном в электрическое поле напряженностью Е, возникает электрический ток, плотность которого j определяется количеством коллективизированных электронов N в единице объема, добавляется скорость u, приобретенная электроном, и его зарядом e: j = Nue (Смотри также Электропроводность, Электросопротивление ). Магнитные свойства металлов характеризуются зависимостями магнитной индукции ферро- и ферастворимагнетиков В и намагниченности М от напряженности магнитного поля H, а также зависимостями удельных потерь на перемагниченный Р от магнитной индукции и частоты F.

Графические зависимости В (или М) от H называются кривыми намагниченности. При циклическом перемагничивании кривая намагниченность образует петлю гистерезиса. Основными харрактеристиками петли гистерезиса являются остаточная индукция В_r, коэрцитивная сила Н_c и плотность петли, характеризующая потери на гистерезис Р_r за цикл перемагничивания. Потери на гистерезис при перемагничивании материала с частотой f(Гц) и отнесенные к единице объема вещества — удельные потери, выраженные в Вт/кг. Химические свойства металлов характеризуют способность их вступать в химические взаимодействия с другими веществами, сопротивляемость окислению, проникновению газов и химически активных веществ. Характерным примером химического взаимодействия металла и внешней среды является коррозия (Смотри также Коррозия, Жаростойкость ). Механические свойства металлов, которыми в первую очередь руководствуются при конструировании металлических изделий и сооружений, определяют сопротивление деформации или разрушению, деформацию и вязкость под действием приложенной внешней нагрузки (статической, длительной статической, циклической, динамическ и т.

п.). Имеют значение также напряженное состояние и способ нагружения (растяжение, сжатие, изгиб, кручение и др.), температура нагружения и агрессивность внешней среды. Технологические свойства металлов характеризуют их способность подвергатся горячему и холодному деформированию, обработке резанием, термической обработке, и особенно сварке (Смотри Термическая обработка, Свариваемость ).

Смотри также:
— Свойства

Энциклопедический словарь по металлургии. — М.: Интермет Инжиниринг. Главный редактор Н.П. Лякишев. 2000.

Игры ⚽ Поможем сделать НИР

• properties of metals
• properties

Полезное

Каковы свойства металлов? Физические, химические и механические свойства

Каковы свойства металлов? много раз мы задавали этот вопрос, ведь у каждого металла есть свои физические и химические свойства! В этой статье мы подробно изучим все эти свойства! давайте исследовать!

Каковы свойства металлов?

Начнем с основ свойств металлов! В повседневной жизни нас окружает множество металлов и неметаллов. С утра до ночи мы пользуемся различными приспособлениями, изготовленными из определенного материала. Каждый выбор материала имеет свои причины.

• Почему мы так ценим золото и серебро?
• Почему железо, которое также является металлом, такое дешевое?

Какие свойства металлов физические химические механические основы

Железо используется в садовых инструментах, таких как серпы и т. д. Но сталь используется для изготовления автомобилей, а алюминий используется в самолетах.

Физические и химические свойства металлов

Многие предметы посуды сделаны из металлов, а их ручки сделаны из пластика или резины.

• Колокола в храмах сделаны из металлов, которые издают разные звуки.
• Все металлы, которые мы видим, имеют твердую природу, но ртуть в термометре имеет жидкую природу.
• Все эти специфические применения основаны на специфических свойствах.
• Переходя к инженерному аспекту, мы всегда предпочитаем сталь железу в строительстве. Сейчас сплавы предпочтительнее металлов.

Почему? У металлов тоже есть свои ограничения, и они преодолеваются особыми процессами, так как разные металлы обладают разными свойствами. Эти свойства могут быть,

• Физические свойства
• Химические свойства
• Механические свойства

Давайте рассмотрим свойства металлов и их ограничения, чтобы узнать ответ. Металлы проходят долгий процесс, прежде чем мы видим их форму. Металлы добываются из шахт в виде руд. В нем много примесей, которые удаляются многими процессами, такими как окисление, восстановление, прокаливание, обжиг и плавка. Позже металлы рафинируют и вводят в употребление. Элементы обычно делятся на 2 группы в широком смысле

• Металлы
• Неметаллы

Здесь мы в основном обсудим физические, химические и механические свойства металлов.

Каковы физические свойства металла?

Физические свойства металлов

Свойства металлов, которые могут быть выражены физической системой и поддаются измерению, известны как физические свойства металлов. Существует множество физических свойств металлов, например

Ковкость

• Проще говоря, способность материала превращаться в тонкий лист.
• Благодаря этому получаются только тонкие поверхности.
• Металлы можно прокатывать.
• Серебряная фольга, алюминиевая фольга являются некоторыми примерами.

Физические свойства металлов ковкость

Пластичность

• Проще говоря, металл можно вытянуть в проволоку.
По этой причине возможны украшения из серебра и золота
• .
• Медь используется для изготовления линий электропередач.

Звонкий

• Проще говоря, это свойство издавать звук после удара.
• Например, школьные звонки, музыкальные инструменты.

Блеск

• Падающий свет отражается металлами, и это называется блеском.
• Имеют блестящую поверхность. Они действуют как отражатель. Золото, серебро, платина — вот некоторые примеры.

Физическое состояние

• Металлы обычно находятся в твердом состоянии при комнатной температуре.
• Единственным исключением является ртуть.
• Некоторые металлы настолько мягкие по своей природе, что их можно резать ножом. Бывший натрий, калий.

Плотность

• Это отношение массы к объему.
• Как правило, все металлы имеют плотную природу.

Проводимость

• Металлы обладают высокой проводимостью, электроны быстрее и легче проходят через металл.
• Металлы являются отличными проводниками, поскольку они могут легко проводить как тепло, так и электричество.

Пример. Мы используем медные провода, потому что они обеспечивают меньшее сопротивление потоку электронов.

Свойства металлов медь

Поскольку атомы в металлах плотно упакованы, благодаря этому энергия передается очень быстро, когда один атом начинает вибрировать, это приводит к следующему, и так продолжается. Таким образом, металл нагревается за счет процесса проводимости.

Атомная структура такова, что валентность у них 1, 2, 3. Значит есть эти валентные электроны, вращающиеся вокруг ядра. Таким образом, становится легко потерять такой электрон, чтобы сформировать октет, и, следовательно, металлы электроположительны по своей природе. Эти валентные электроны только обеспечивают перемещение электрического тока. Ток есть не что иное, как поток электронов.

Каковы химические свойства металлов?

Химические свойства металлов

Химические свойства металлов — это просто свойства, связанные с химической структурой и наблюдаемые только в ходе химических реакций. Давайте посмотрим на различные химические свойства металлов, как показано ниже.

Реакция с основанием

• Алюминий и цинк реагируют с обычными основаниями.
• Здесь также металлы обычно выделяют газ H ₂ .

Реакция с водой

• Гидроксиды образуются при взаимодействии металлов с водой.
• Эти гидроксиды являются основными по своей природе.
• Некоторые реакции в природе протекают очень медленно, как железо с водой.
• Некоторые металлы реагируют только с горячей водой. Бывший мг. с образованием гидроксида магния.
• Но некоторые металлы очень реакционноспособны и даже вызывают взрывы при взаимодействии с водой, поэтому их хранят в керосине. Бывший натрий

Реакция с кислородом

• Такие реакции также называют окислением. Оксиды образуют на материале защитный слой, который, в свою очередь, предохраняет их от дальнейшего окисления.
• Некоторые реакции очень бурные. Калий или натрий загораются на открытом воздухе.
• Металлы реагируют с кислородом с образованием оксидов. Как правило, эти оксиды являются основными по своей природе. Ex CaO, MgO.
• Хотя некоторые из них являются амфотерными по своей природе, это означает, что они реагируют как с кислотами, так и с основаниями. Бывший Ал ₂ О ₃ , Fe ₂ О ₃
• Пример. Распространенным примером является ржавление железа.

Реакционная способность

В реакции замещения высокоактивный металл всегда вытесняет в химической реакции менее активный металл.

Fe (железо) + CuSO ₄ (сульфат меди) → FeSO ₄ (сульфат железа) + Cu (медь)

Благородные металлы серебро и золото внизу ряда реактивности. Они нереакционноспособны по своей природе и, следовательно, не реагируют с водой, кислотами и основаниями.

Свойства металлов – Благородные металлы

Они химически нейтральны. Как они встречаются в Свободном государстве в природе. Поэтому их называют благородными металлами.

Металлоиды

Некоторые элементы, обладающие свойствами как металлов, так и неметаллов, называются металлоидами. Бывший бор, кремний, германий, сурьма, мышьяк.

Реакционная способность

Реакционная способность постепенно уменьшается следующим образом:

• K – Самый активный металл
• На
• Са
• Мг
• Ал
• Zn (понижающаяся реактивность)
• Фе
• Пб
• Х
• Медь
• рт.ст.
• Аг
• Au — Наименее реактивный металл

Механические свойства

металлов

Как следует из названия, механические свойства металлов определяются как свойства, отражающие поведение металлов по отношению к приложению внешних сил. Давайте рассмотрим несколько наиболее важных механических свойств металла, а именно:

Прочность

• Это способность материала, благодаря которой он пытается оказывать сопротивление, не разрушаясь приложенным извне силам, вызывающим стресс в организме.
• Существует много видов прочности в зависимости от приложения силы и напряжений, возникающих в материале.
• Это может быть прочность на растяжение, прочность на сжатие или прочность на сдвиг.

Эластичность

• Это способность материала, благодаря которой он приобретает свою первоначальную форму после устранения приложенной извне силы.
• Ex Все металлы обладают упругостью, за некоторыми исключениями.

Пластичность

• Способность материала не принимать свою первоначальную форму после устранения приложенной извне силы.
• Ex Металл становится пластичным, когда его деформация выходит за пределы его предела. Его внутренняя атомная структура постоянно смещена.

Жесткость

• Способность материала оказывать сопротивление внешней силе от деформации.
• Ex – Все металлы проходят через эту деформацию. Но они оцениваются на основе того, какой материал имеет тенденцию к наименьшей деформации.
• Это свойство измеряется модулем упругости.

Упругость

• В соответствии с этим свойством материал поглощает количество энергии, когда он нагружен под действием приложенной силы, и высвобождает ее, когда он разгружается.
• Ex Материал, который будет поглощать больше энергии в пределах предела упругости, не подвергаясь какой-либо остаточной деформации.
• Измеряется модулем упругости.

Прочность

• Согласно этому свойству, способность материала, который пытается поглощать энергию до того момента, когда он разрушается.
• В основном материал подвергается изгибу, скручиванию, растяжению, прежде чем разорвется.
• Ex Все компоненты, которым приходится сталкиваться с ударными нагрузками, должны иметь высокую ударную вязкость.

Пластичность

• В соответствии с этим свойством материал может сильно деформироваться под действием сжимающей силы без образования трещин. В общем, забей в простыню.
• Ex Metals, сталь прокатывают в пакеты с применением процесса прокатки. Прокатка, ковка, прессование, штамповка — все эти процессы возможны благодаря этому свойству.

Пластичность

• В соответствии с этим свойством материал может сильно деформироваться под действием растягивающей силы без образования трещин. По сути, это означает быть втянутым в проволоку.
• Ex Gold, Silver, Copper обычно втягиваются в провода. Все те материалы, которые деформируются до пластичности, все равно вытягиваются в проволоку до тех пор, пока она не сломается.

Твердость

• Способность материала сопротивляться постоянной деформации или проникновению.
• По сути, это означает, что материал устойчив к резке, формовке, царапанью и истиранию.
• Пример – важно там, где есть трение и постоянный износ.

Не путайте металлы и неметаллы, оба элемента имеют много различий. Давайте посмотрим разницу!

Металлы и неметаллы

Параметр	Металлы	Неметаллы 5 56 56 560383 Appearance	Lustre	Not shiny
Hardness	Hard	Soft
Malleable	Beaten into sheet	Can’t
Ductile	Drawn in wire	Can’t
Теплопроводность	Хорошая проводимость	Плохая проводимость
Электропроводность	Хорошая проводимость За исключением ртути, которая является плохим проводником	Плохая проводимость За исключением графита, который является хорошим проводником
Звонкий	Да	Нет
Физическое состояние	Обычно твердый при комнатной температуре, за исключением ртути.	Обычно твердые и газообразные при комнатной температуре. Кроме брома.
Температура плавления и кипения	Обе точки высокие, кроме галлия и цезия	Обе точки, кроме алмаза и графита
Позиция в периодической таблице	Слева и в центре. S and D block	Right side P block
Density	High	Low
Agents	Reducing agents	Oxidizing agents
Oxides	Basic	Acidic or neutral
Совместное использование электронов	Электроположительные – отдают электрон	Электроотрицательные – отбирают электрон

Структура металлов

Металлическая структура обычно имеет кристаллическую природу. Это структура, в которой атомы расположены повторяющимися или периодическими массивами на больших расстояниях. Внутренняя структура ясно показывает, что атомы плотно упакованы и структурированы определенным образом.

Поскольку металл состоит только из одного материала, все атомные радиусы одинаковы по длине. Связь между ними не является направленной. Поскольку расстояние между ближайшими атомами меньше, энергия передается быстро и легко. Структура металла видна в РЕШЕТКЕ, это трехмерный массив точек, совпадающий с положением атома. Его структура может быть гексагональной, тетрагональной, кубической и т. д.

Каковы основные проблемы с металлами?

Проблемы с металлами

Коррозия

• Как известно, металлы подвергаются окислению, и это влияет на здоровье металла и срок его службы.
• Ex медь приобретает зеленоватый цвет при длительном воздействии воздуха с влагой.
• Это покрытие представляет собой оксид меди, который позже превращается в карбонат меди.

Свойства коррозии металлов

Ржавление

• Это особый термин, используемый для обозначения окисления железа.
• Fe2O3 представляет собой оксид, образующийся на железе, который имеет красноватый цвет.
• Наличие воздуха и воды обязательно.
• Влияет на металлическое оборудование, поэтому ржавления можно избежать с помощью многих методов, таких как покраска, легирование и т. д.

Растворы для металлов

Окраска

• Это один из наиболее часто используемых методов.
• Железные двери, перила в основном покрыты краской.
• Таким образом, металл и атмосфера не соприкасаются из-за наличия между ними краски, а свойства металла сохраняются от дальнейшего ухудшения.

Цинкование

• Используется металлический цинк для нанесения покрытия на слой металла.
• Оцинкованные листы используются для изготовления временных крыш. Наиболее важное использование в судоходной отрасли.
• Корпус корабля всегда находится в воде и подвергается коррозии в больших масштабах.
• Влияет на его жизненный цикл, поэтому все корабли в обязательном порядке оцинкованы как минимум снизу.
• Бочки, контейнеры, крышки люков, как правило, оцинкованы.

Свойства цинкование металлов

Смазка маслом и смазкой

• Масло и смазка наносятся на постоянно трущиеся детали для уменьшения трения.
• Этот процесс также помогает в случае железных предметов избежать ржавчины.

Легирование

• Сплав представляет собой однородную смесь двух металлов или неметаллов в определенной пропорции, которая имеет очень специфические свойства в зависимости от ее составляющих.
• Сплав имеет свойства, отличные от свойств компонентов.

Пример – латунь, бронза, нержавеющая сталь

• Железная посуда будет ржаветь, но сплав никеля и хрома сделает ее из нержавеющей стали. Который не будет ржаветь, будет иметь высокую прочность и блестящую поверхность.
Сплавы
• используются для уменьшения проектных ограничений. 24-каратное золото нельзя использовать для изготовления украшений, потому что оно будет очень хрупким. Следовательно, медь сплавляется с ним, чтобы придать привлекательную и сложную форму, а также прочность. Следовательно, мы обычно видим, что золото имеет вес 22 карата.
• Гальваника

На металлы нанесено гальванопокрытие с применением закона Фарадея. Двумя электродами, погруженными в водный раствор, при пропускании электрического тока происходит напыление одного металла на другой. Это создает слой менее реактивного металла поверх высокореакционноспособного металла.

Анодирование

• В этом процессе на целевом металле образуется толстый оксидный слой алюминия.
• Это покрытие из оксида алюминия делает его очень устойчивым к дальнейшей коррозии.
• Во время анодирования чистое алюминиевое изделие обязательно действует как анод и подвергается электролизу с разбавленной серной кислотой.
• Выделяющийся газообразный кислород вступает в реакцию с алюминием, образуя более толстый защитный оксидный слой.

Общее применение металлов

• Медь и алюминий используются для изготовления проводов. Из-за своей электроположительной природы и валентности они являются лучшими кандидатами для проводов электрических цепей.
Цинк
• используется для цинкования железного материала для защиты железа от ржавчины.
Ювелирные изделия
• изготавливаются из серебра, золота и платины.
• Металлы, такие как железо, медь и алюминий, используются для производства кухонной утвари и промышленного оборудования.
• Ртуть используется в термометре, так как она очень чувствительна к изменению температуры.
• Металлы используются для изготовления оборудования, измерительных приборов и наборов инструментов.

Специальные области применения металлов

Яркие области применения в основном зависят от основных свойств металлов. В соответствии с этими свойствами мы обеспечиваем применение металлов.

Металлы с высокой конструкционной прочностью : Эти металлы используются для защиты от ударных повреждений и для переноски больших нагрузок. Помимо этого, он также обладает высокой устойчивостью к сдвигу, деформации и крутящему моменту. Однако есть вероятность, что при превышении нагрузки эти металлы могут деформироваться.

Прочность и упругость сердцевины : Эти свойства позволяют использовать металлы в строительстве мостов и высотных зданий. В дополнение к теплу, прочность и устойчивость также помогают в производстве транспортных средств, приборов, труб, несветовых знаков, инструментов и железнодорожных путей.

Хороший проводник электричества : Проводящие свойства металлов позволяют использовать их в электрических приборах и для передачи электрического тока. Электрические сети используют их в изобилии.

Теплопроводность : Это свойство делает его вполне подходящим для изготовления сосудов или контейнеров, выдерживающих нагревание. Они также используются для изготовления радиаторов, которые обеспечивают защиту чувствительного оборудования.

Высокая отражательная способность : Металлы с высокой отражательной способностью в основном используются для изготовления точных астрономических инструментов и зеркал. Это также помогает использовать металлы в изготовлении металлических украшений.

Радиоактивный : Некоторые металлы, обладающие радиоактивными свойствами, используются на атомных электростанциях. Здесь основное использование для производства энергии путем ядерного деления.

Память формы : Это свойство помогает использовать металлы для изготовления труб, крепежных деталей и сосудистых стентов. Давайте рассмотрим несколько наиболее широко используемых металлов в зависимости от их свойств:

• Литой металл — используется для процесса литья. Бывшее литье из чугуна.
• Кованый металл – используется для доработки после литья. Бывший чугун, кованое железо.
• Металлический порошок – применяется в порошковой металлургии.

Металл	Использование в сплаве
Алюминий	Малый вес и высокая прочность, используется в самолетах.
Магний	Хорошее соотношение прочности и веса для компонентов ракет.
Медь и бериллий	Высокая прочность пружины.
Титан	Устойчивость к коррозии.
Никель	Способность противостоять коррозии и выдерживать высокие температуры.
Вольфрам	Высокая жесткость и термостойкость, поэтому используется в инструментальных сплавах.

Заключение

Итак, мы получили основное представление о физических и химических свойствах металлов. Пожалуйста, не стесняйтесь писать нам, в случае каких-либо сомнений!

Информационный ресурс онлайн-материалов — MatWeb

Что такое МатВеб? MatWeb база данных свойств материалов с возможностью поиска включает в себя технические паспорта термопластичных и термореактивных полимеров, таких как АБС, нейлон, поликарбонат, полиэстер, полиэтилен и полипропилен; металлов, таких как алюминий, кобальт, медь, свинец, магний, никель, сталь, суперсплавы, сплавы титана и цинка; керамика; плюс полупроводники, волокна и другие инженерные материалы. Преимущества регистрации в MatWeb Премиум-членство Особенность: — Данные о материалах экспорт в программы CAD/FEA, включая: Как найти данные о свойствах в MatWeb Количественный поиск: Физические свойства Состав сплава Расширенный поиск (требуется регистрация) поисковых запросов по категориям: Тип материала Название производителя Торговое наименование Металл UNS номер Текстовый поиск: Нажмите здесь, чтобы узнать, как войти материалы вашей компании в MatWeb. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий *