Свойства металлов и сплавов физические и химические – Химические, физические, механические и технологические свойства металлов и сплавов.

Химические, физические, механические и технологические свойства металлов и сплавов

Курс лекций

Материаловедение

Занятие 1 (2 ч)

Раздел 1. Основы материаловедения

1.Содержание дисциплины материаловедение. Задачи, связь с другими дисциплинами

2. Основные конструкционные и инструментальные материалы

 

Материаловедение - это наука, изучающая зависимость между составом, структурой и свойствами материалов и закономерности их изменения под воздействием внешних факторов: тепловых, химических, механических, электромагнитных и радиоактивных.

Современная промышленность требует создания новых материалов, обладающих специальными свойствами: износостойкостью, жаропрочностью, коррозионной стойкостью, высокой удельной прочностью и др.

Техническое значение материалов зависит от их свойств, которые определяются химической и физической природой материала. Для каждого случая применения необходимо проверять технические характеристики материала, которые выражают его свойства и определяют техническую пригодность.

При проектировании, изготовлении и ремонте металлоконструкций, трубопроводов, резервуаров, установок по переработке нефти и газа необходимо знание свойств применяемых материалов и методов их обработки для достижения заданных эксплуатационных свойств.

Традиционными материалами для химической промышленности являются металлы и сплавы. Применение их термической и химико-термической обработки позволяет в очень широком диапазоне изменять прочность, твердость, пластичность. Но при высоких температурах изменяется структура металла, снижается его прочность, развивается ползучесть, происходит его окисление.

Основные современные материалы - полимерные и неметаллические конструкционные материалы, из которых изготовляют детали станков, машин, механизмов, трубы: облегчение изделий, минимум затрат материала. В перспективе доля металлических материалов будет снижаться.

При монтаже и ремонте теплоэнергетического оборудования современных тепловых электростанций тепловая изоляция горячих поверхностей оборудования, паровых турбин, парогенераторов, трубопроводов является завершающим этапом производственного процесса.

 

Таблица 1 – Ученые, внесшие вклад в материаловедение

Ф.И.О. Годы жизни Деятельность
Аносов Павел Петрович 1797-1851 Разработал технологию изготовления булатной стали, впервые применил газовую цементацию изделий и метод изучения строения стали под микроскопом, положив начало изучению закономерной связи между структурой и свойствами сплавов
Чернов Дмитрий Константинович 1839-1921 основоположник научного металловедения. В 1896 г. открыл критические точки, при которых происходят фазовые превращения в сталях и установил влияние этих превращений на их строение и свойства; сформулировал законы кристаллизации металлов.
Курнаков Н.С. 1860-1944 диаграммы состояния многих металлических систем
Бочвар А.М. 1870-1947 Разработал учение о рекристаллизации металлов и провел большие исследования в области теории жаропрочности сплавов. Разработал теорию подшипниковых сплавов, создал ряд марок этих сплавов и этим положил в России начало металловедению цветных сплавов.
Курдюмов Г.В. Гудцов Н.Т. Селяков Н.Я. 1927 установили природу закаленной сталичто ее структура является пересыщенным твердым раствором
Конобаевский С.Т.   выполнил теоретические исследования термической обработки алюминиевых сплавов

Раздел 2. Строение и свойства металлов.

1.Кристаллическое строение. Типы решеток.

2.Химические, физические, механические и технологические свойства металлов и сплавов.

3. Основные механические свойства: прочность, твердость, упругость, вязкость, плотность

 

2.1 Кристаллическое строение. Типы решеток.

Из всех элементов Периодической системы Д.И. Менделеева 76 составляют металлы. Все металлы имеют общие характерные свойства, отличающие их от других веществ, что обусловлено особенностями их внутриатомного строения.

Все металлы и их сплавы – тела кристаллические. Кристаллическое строение металлов характеризуется  размещением атомов в пространстве с образованием кристаллической решетки.

Притягивающее действие ядра на внешние (валентные) электроны в металлах в значительной степени скомпенсировано электронами внутренних оболочек. Поэтому валентные электроны легко отрываются и свободно перемещаются между образовавшимися положительно заряженными ионами.

Наличие в металлах металлической связи придает им ряд характерных свойств:

- высокая тепло- и электропроводность;

- повышенная способность к пластической деформации;

- термоэлектронная эмиссия, т. е. способность испускать электроны при нагреве;

- хорошую отражательную способность, т.е. обладают металлическим блеском и непрозрачны;

- положительный температурный коэффициент электросопротивления, т.е. с повышением температуры электросопротивление металлов увеличивается.

Последнее свойство присуще только металлам, поэтому:

Металл это вещество, имеющее металлический тип связи и положительный температурный коэффициент электросопротивления.

Кристаллическая решетка представляет собой воображаемую пространственную сетку, в узлах которой находятся положительные ионы, а внешние отрицательно заряженные электроны образуют так называемый электронный «газ» (рис..1)

Рисунок 1 - Металлический тип связи.

 

Наличием данного электронного «газа» объясняются такие свойства металлов как электропроводность , теплопроводность, пластичность.   

Химические, физические, механические и технологические свойства металлов и сплавов.

Свойства металлов: физические, химические, механические, технологические и эксплуатационные. 

Физические свойства: цвет, плотность, температура плавления, теплопроводность, тепловое расширение, теплоемкость, электро- проводность, магнитные свойства.

Химические свойства: способность металлов и сплавов сопротивляться окислению или вступать в соединение с различными веществами: кислоты, щелочи (химическая активность металлов) 

Технологические свойства –характеризуют способность металлов подвергаться обработке в холодном и горячем состояниях: обрабатываемость резанием, свариваемость, ковкость, литейные свойства (жидкотекучесть, ликвация, усадка).

Эксплуатационные свойства

– износостойкость – свойство материала оказывать сопротивление износу, хладостойкость, антифрикционность, жаропрочность.

Механические свойства – они характеризуются способностью металла сопротивляться воздействию внешних сил: прочностью, упругостью, пластичностью, ударной вязкостью, твердостью и выносливостью.

studopedia.net

Физические свойства металлов

В тот момент, когда человечество научилось получать металлы из руды и обрабатывать их, начался новый виток технического прогресса, который продолжается до сих пор. Если до появления пластмассы в далеком 1835 году основными прочными материалами, которые были доступны людям, являлись металлы и древесина, то сейчас к списку добавились пластики. Тем не менее, невозможно представить себе область, где не использовались бы металлы и их сплавы. Можно сказать, что прогресс в его существующем виде стал возможен именно благодаря им.

Вполне понятно, что физические и химические свойства металлов были очень хорошо изучены. Сейчас с основными из них знаком каждый человек. В данной работе мы подробно рассмотрим общие физические свойства металлов. Однако чтобы не путать два термина, приведем краткий список того, что именно понимается под химическими свойствами.

Прежде всего, это способность металлов вступать во взаимодействие с газами, водой и другими веществами. Сюда же можно отнести растворяемость. Все это определяет окисляемость, коррозийную стойкость и пр.

Физические свойства металлов представлены электропроводностью, плотностью, магнитной проницаемостью, теплоемкостью, а также окраской, пластичностью и пр. Полный список довольно велик, поэтому здесь не приводится. Перечислим лишь основные физические свойства металлов.

Представим ситуацию: зима, холодно. На улице две лавочки – деревянная и металлическая. Какая из них более холодная? Даже ребенок знает, что металлическая. Однако температура воздуха одинакова, следовательно, понятие «холодная» в данном случае неприменимо. Что же вызывает ощущение холода? Физические свойства металлов. В частности, теплопроводность и теплоемкость. Благодаря особенностям строения атомарной кристаллической решетки, металлы намного быстрее потребляют тепловую энергию, при этом равномерно прогреваясь. Данное свойство позволяет легко выполнять соединения путем сварки или пайки.

Известно, что для плавки некоторых металлов нужны высокие температуры, а другие можно расплавить буквально в руках. К примеру, металл натрий переходит в жидкую форму уже при 100 градусах (немногим меньше), поэтому почувствовать себя металлургом может каждый желающий. Его противоположность – вольфрам (из него изготавливают нити накаливания в лампах), который плавится при 3400 градусах.

Разумеется, физические свойства металлов этим не исчерпываются. Представим, что необходимо сделать и установить металлическую дверь. Точная подгонка габаритов без «запаса» приведет к тому, что в жаркое время года из-за линейного температурного расширения дверь невозможно будет закрыть (или открыть). Соответственно, со снижением температуры габариты изделия немного уменьшатся на коэффициент F. Все эти моменты необходимо учитывать.

Огромное значение металлы имеют для электротехники. Из них выполняется практически все: от проводников до корпусов электрического оборудования. Для производства проводов используют медь и алюминий, так как именно они оказывают наименьшее сопротивление прохождению заряженных частиц. Стоит отметить, что лучшие характеристики у золота и серебра, однако из-за высокой стоимости данных металлов они используются ограниченно. Взаимосвязанное свойство – это электрическое сопротивление. Из данных материалов изготавливают нагревательные спирали, нити накаливания и пр. Представители данной группы металлов – это вольфрам и нихром (сплав).

Один из важнейших элементов электроцепей – это катушка индуктивности. Достаточно внести в нее сердечник из магнитомягкого материала, как режим работы кардинальным образом меняется. Это происходит из-за намагничивания металла.

Получить от изделия требуемые характеристики можно лишь в том случае, если знать физические свойства используемого металла.

fb.ru

Физические свойства металлов

СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ

Металлами называется группа химических элементов, обладающих рядом общих свойств: хорошей проводимостью тепла и электричества, непрозрачностью в твердом и жидком состояниях, характерным металлическим блеском. Такими же свойствами обладают и металлические сплавы. Применение различных металлов и их сплавов в той или иной области техники определяется их физическими, химическими, технологическими и механическими свойствами.

К физическим свойствам металлов и сплавов относятся плотность, температура плавления, изменение объема при изменении температуры, теплопроводность, электропро­водность и магнитные свойства.

Под химическими свойствами понимают способ­ность металлов и сплавов взаимодействовать с различными веществами (водой, воздухом, кислотами, щелочами), кото­рые могут разрушать их, вызывая явление коррозии.

Технологические свойства металлов и сплавов от­ражают их способность подвергаться той или иной обработке в холодном или горячем состояниях. К технологическим свой­ствам относятся ковкость, свариваемость, литейные качества, способность подвергаться термической обработке и др.

К механическим свойствам относятся прочность, твердость, пластичность и др. Основным из них является прочность, т. е. способность металлов и сплавов сопротив­ляться разрушению под действием внешних усилий. В зави­симости от характера усилий, которым подвергаются метал­лы или сплавы, различают прочность статическую, динами­ческую и усталостную.

Физические свойства металлов

К физическим свой­ствам металлов относят, плотность, температуру плавле­ния, теплопроводность, тепловое расширение, теплоем­кость, электропроводность, магнитные свойства,

Цветом называют способность металла отражать па­дающие на него световые лучи, например медь краснова­того цвета, алюминий серебристо-белого. Плотность ха­рактеризуется массой, заключенной в единице объема. Плавление — процесс перехода из твердого состояния в жидкое. Температура плавления железа 1539 °С, олова 232 "С, меди 1083°С. Теплопроводность — способность металлов поглощать тепло и отдавать его при охлаждении. Лучшей теплопроводностью обладают серебро, медь, алю­миний. Теплопроводность учитывается в теплотехнических расчетах. Тепловое расширение — способность металла рас­ширяться при нагревании и сжиматься при охлаждении. Это свойство учитывают при строительстве мостовых ферм, железнодорожных путей, при изготовлении под­шипников скольжения. Теплоемкостью называют способ­ность металла при нагревании поглощать определенное количество теплоты. Электропроводность – способность металла проводить электрический ток. Для токонесущих проводов используют медь и алюминий с высокой элек­тропроводностью, а в электронагревательных приборах и печах применяют сплавы с высоким электросопротивлением (нихром, константан, манганин). Плотность и тем­пература плавления некоторых металлов могут несколько колебаться в зависимости от способа получения, чи­стоты металлов и их внутреннего строения. Сплавы с коэффициентом линейного расширения близким к нулю применяют для изготовления точных приборов.

Магнитными свойствами, т. е. способностью намагни­чиваться, обладают железо, никель, кобальт и их сплавы; их называют ферромагнитными. Они имеют огромное промышленное значение: используются в электродви­гателях, генераторах, трансформаторах, телефонной, те­леграфной технике и т. д. Иногда необходимы немагнит­ные материалы. Их получают, изменяя состав и внутрен­нее строение сплавов.


Похожие статьи:

poznayka.org

ФИЗИЧЕСКИЕ, ХИМИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ

Поиск Лекций

Одним из основных факторов, обеспечивающих выпуск надежной и качественной продукции машиностроительных предприятий, является правильный выбор металлов для различных изделий и конструкций. Для этого надо хорошо знать условия работы деталей и конструкций и свойства предназначаемых, для них металлов.

Свойства металлов и сплавов делятся на несколько групп: физические, механические, химические, технологические, специальные.

Физические свойства металлов. Плотность (кг/м3) - отношение массы металла к его объему. Металлы с малой плотностью применяют при изготовлении легких конструкций, например сплавы магния и алюминия в самолетостроении.

Температура плавления (°С) - температура, при которой металл переходит в жидкое состояние. Легкоплавкие сплавы - алюминий с Тпл 660°С, олово с Тпл 232°С, тугоплавкие - вольфрам с Тпл 3416°С, железо с Тпл 1539°С.

Тепловое расширение - равномерное увеличение объема (длины) тела при нагревании. Характеризуется коэффициентом расширения α (град -1). Этот коэффициент показывает относительное изменение линейных размеров тела при изменении температуры на один градус.

Обычно определяют средний коэффициент линейного расширения ее, характеризующий тепловое расширение в широком интервале температур: от 0° или 20°С до заданной.

Коэффициент объемного расширения в три раза больше коэффициента линейного расширения.

Тепловое расширение при выборе металлов учитывают для конструкций, работающих при переменных и повышенных температурах.

Коэффициент линейного расширения углеродистой стали при 20°С составляет 12 ×10-6, вольфрама - 4,3×10-6 дуралюмина - 22×10-6 град-1.

Теплопроводность [Вт/(м×К)] - способность передавать теплоту от нагретых зон более холодным.

Коэффициент теплопроводности λ показывает, какое количество теплоты может пройти перпендикулярно площади 1 м2 на расстояние 1 м при разности температур 1К на противоположных сторонах куба.

Теплопроводность учитывается при конструировании узлов, в которых металл не должен перегреваться. Коэффициент теплопроводности стали 45,4, алюминия 209,3, серебра 418,7 Вт/(м×К).

Электропроводность - способность металла проводить электрический ток.

С повышением температуры электропроводность уменьшается, с понижением - повышается. Электропроводность учитывается при выборе материала для изготовления электрических проводов и различных датчиков.

Удельное электросопротивление алюминия 2,69×10-6, вольфрама - 5,5×10-6, меди - 1,67 ×10-6 Ом/см при 20°С.

Магнитные свойства характеризуются магнитной восприимчивостью - способностью вещества намагничиваться в магнитном поле. Хорошо намагничивающиеся вещества называют ферромагнетиками. Это железо, никель, кобальт и ряд сплавов. Их применяют в электротехнике и приборостроении.

Химические свойства металлов. К этим свойствам относят способность металлов вступать в реакцию с рабочей средой. Распространенным явлением является коррозия - разрушение металлов вследствие химического и электрохимического взаимодействия их с внешней средой. Из-за коррозии ежегодно теряется ~1,5% всего эксплуатируемого металла. Поэтому применяют специальные методы защиты металлов от коррозии, а также коррозионно-стойкие в различных средах сплавы.

Технологические свойства металлов. Пригодность металла для изготовления различных конструкций и деталей не всегда можно оценить по физическим и механическим свойствам. Для более точной оценки качества металла проводят определение его технологических свойств. К ним относятся литейные свойства, свариваемость, способность обрабатываться давлением и резанием. Определение технологических свойств проводится с помощью специальных проб. Ниже рассматриваются некоторые из них. Известно, что сталь одной марки, но разных плавок может иметь различную пластичность. Для выбора способа горячей обработки давлением необходима предварительная оценка пластичности.

Определение ковкости проводят на пробах массой до 1 кг, отлитых по ходу плавки или разливки. Процесс определения ковкости заключается в том, что пробы в форме стаканчика проковывают на квадратный стержень сечением 15×15 мм. Затем стержень загибают молотком на 180° до соприкосновения сторон.

Ковкость считается хорошей при отсутствии на пробе надрывов, трещин и других дефектов, Ковкость считается удовлетворительной при появлении на наружных гранях пробы незначительных надрывов. Считают, что при разрушении пробы или появлении больших надрывов и трещин сталь непригодна для горячей обработки давлением.

Проба на свариваемость служит для определения способности стали принимать заданный по размерам и форме загиб по месту сварки.

Испытание заключается в загибе сваренного образца в месте сварки по одному из следующих вариантов: загиб до определенного угла, загиб вокруг оправки до параллельности сторон; загиб до соприкосновения сторон образца. Сталь считают выдержавшей пробу при отсутствии в образце после загиба трещин, надрывов, расслоений или излома. Такая сталь, имеющая сварные швы, может подвергаться пластической деформации.

Листовая сталь испытывается на загиб по такой же схеме, но без разрезки и сварки образца. Сохранение сплошности после испытания считается признаком того, что образец выдержал пробу.

Существует ряд других технологических проб, применяемых в различных производствах.


poisk-ru.ru

Физические свойства металлов

Наиболее характерными являются следующие физические свойства металлов:

  • твердость,
  • металлический блеск,
  • ковкость,
  • пластичность,
  • хорошая проводимость электричества и тепла.

Для всех видов металлов характерна кристаллическая металлическая решетка. В ее узлах располагаются положительно заряженные ионы, между которыми свободно перемещаются электроны. Наличие электронов и объясняет высокую теплопроводность и электропроводность, а также возможность поддаваться механической обработке. Стоит рассмотреть более подробно общие физические свойства металлов.

Основные физические свойства металлов

Температура плавления чистых металлов находится в диапазоне от -39 до 3410°C. У большинства металлов температура плавления очень высока, исключения составляют щелочные металлы. Однако существуют и такие виды металлов, которые можно легко расплавить на обычной газовой плите. К таким металлам относятся, например, свинец или олово. В зависимости от плотности, все металлы делятся на тяжёлые (5/22,5 г/см3) и лёгкие (0,53/5 г/см3). Самый легкий из таких металлов - литий (0.53 г/см3). Практически все металлы обладают хорошей пластичностью. Происходит это из-за смещения слоёв атомов без разрыва между ними связи. Самые пластичные металлы - золото, серебро и медь. Пластичность также зависит и от чистоты металла. Очень чистым металлом считается хром, однако даже при небольшом загрязнении он становится более твердым и хрупким. Характеристика физических свойств металлов включает в себя и такое понятие, как теплопроводность. Она напрямую зависит от подвижности свободных электронов. Так, самым лучшим проводником электричества и тепла является серебро, следом за ним идет натрий. Он находит большое применение в клапанах автомобильных двигателей.

Физические свойства щелочных металлов

К этому виду металлов относятс

elhow.ru

Химические свойства металлов и сплавов

К сожалению, современное состояние теории не позволяет однозначно связать скорость диффузии с концентрацией и физикохимическими свойствами примесей из-за сложности и многообразия факторов, влияющих на ату зависимость. По-видимому, наиболее плодотворным в этой области будет применение теории химической связи и физики твердого тела. Систематика свойств, металлических систем, проводимая на основе метода физикохимического анализа Н. С. Курнакова, показывает, что главнейшим фактором, определяющим эти свойства, является положение элементов в периодической системе [32], которое определяется строением электронных оболочек атомов. При этом физико-химические свойства металлов и сплавов обусловлены главным образом строением и изменением периферийных электронных оболочек.  [c.25]
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ  [c.5]

Главнейшим химическим свойством металлов и сплавов является их стойкость против воздействия внешней агрессивной газовой или (и) жидкой среды. Возможны следующие виды разрушения, развивающиеся на поверхности металлов и сплавов  [c.6]

Химические свойства металлов и сплавов  [c.9]

К химическим свойствам металлов и сплавов относят их химическую стойкость против действия внешней среды (кислот, щелочей, пресной и морской воды, влажного воздуха, газов, высокой температуры и пр.), т. е. химическую стойкость против коррозии. Знание химических свойств металлов и сплавов позволяет правильно выбрать их для конструирования различных машин и установок (котлов, насосов, химической аппаратуры и т. д.) и правильно назначать режим их работы.  [c.105]

Химические свойства. К химическим свойствам относятся химическая активность, способность к химическому взаимодействию с агрессивными средами антикоррозионные свойства. Для определения химических свойств металлы и сплавы испытывают на обш,ую коррозию в различных средах, межкристаллитную коррозию и на коррозионное растрескивание.  [c.11]

К химическим свойствам металлов и сплавов относится способность их вступать в реакцию с различными веществами. При взаимодействии металлов с кислородом воздуха и влагой происходит их коррозия (разрушение) чугун ржавеет, бронза покрывается зеленым налетом, сталь при нагреве в закалочных печах окисляется, превращаясь в окалину, а в кислотах растворяется. Металлы и сплавы, способные противостоять коррозии, делятся на нержавеющие, кислотостойкие (кислотоупорные) и жаростойкие (окалиностойкие). Последние применяются для изготовления различных деталей топок, труб паровых котлов, сильно нагревающихся деталей автомобилей и др.  [c.10]

К химическим свойствам металлов. и сплавов относятся их окисляемость, растворимость, коррозионная стойкость.  [c.16]

К основным свойствам металлов и сплавов относятся механические, физические, химические, технологические и эксплуатационные.  [c.8]

Механические характеристики материалов зависят от многих факторов. На свойства металлов и сплавов существенное влияние оказывают химический состав, технология их получения, термическая и механическая обработки, условия эксплуатации — температура, среда, характер нагрузки и др.  [c.111]

Характеристики коррозионных свойств металлов и сплавов h и ё к предполагают их равномерную коррозию и в большинстве случаев представляет усредненную по поверхности величину скорости коррозии. При ярко выраженном характере локальной коррозии в примечании указывается вид коррозии. Следует отметить, что локальные виды коррозии наиболее опасны, так как при общей небольшой потере массы металла происходит сильное локальное разрушение конструкции, что приводит к преждевременному выходу оборудования из строя. Как отмечает академик Я- М. Колотыркин [3], по некоторым оценкам общая коррозия в химической промышленности составляет около 30%, а локальная—более 52%. Поэтому проверка коррозионного поведения конструкционных материалов в конкретных условиях эксплуатации всегда необходима, особенно если имеется опасность локальной коррозии.  [c.5]

Отдельные структурные составляющие (фазы) по-разному растворяются и окрашиваются, поэтому путем травления можно различать химические и физические свойства металлов и сплавов.  [c.15]

Химический состав металлов и сплавов влияет на их стойкость. Химические свойства чистых металлов зависят от их атомного числа, определяющего сродство к кислороду, водороду и другим элементам. Однако химические свойства металлов, используемых в технике, отличаются от свойств чистых металлов  [c.18]

Пластические свойства металлов и сплавов зависят от химического состава и структурного состояния металлов и сплавов, способа выплавки и кристаллизации, условий нагрева и параметров деформирования, истории нагружения и схемы напряженного состояния, масштабного фактора, особенностей окружающей среды и т. д.  [c.17]

Металлы и сплавы при одном и том же химическом составе в зависимости от применяемых методов обработки могут иметь различное структурное строение, которое в конечном итоге определяет механические свойства металлов и сплавов. При определении  [c.6]

При термической обработке достигается улучшение свойств металлов и сплавов вследствие структурных и фазовых превращений и снятия внутренних напряжений без изменения химического состава.  [c.476]

Металловедением называется наука, устанавливающая связь между составом, структурой и свойствами металлов и сплавов и изучающая закономерности их изменения при тепловых, химических, механических, электромагнитных и радиоактивных воздействиях.  [c.5]

Список подобных примеров можно продолжать почти бесконечно. Но мы здесь остановимся и кратко подведем итоги свойства металлов и сплавов иногда зависят от состава очень сильно, иногда практически не зависят, а иногда —как в случае закалки —изменяются без изменения химического состава... Не очень внятно, но зато в строгом соответствии с истиной.  [c.24]

Отсутствие насыщения расплавленного и нагретого металла газами. Наоборот, в целом ряде случаев наблюдается дегазация металла шва и повышение его пластических свойств. В результате достигается высокое качество сварных соединений на химически активных металлах и сплавах, таких как ниобий, цирконий, титан, молибден и др. Хорошее качество электронно-лучевой сварки достигается также на низкоуглеродистых, коррозионно-стойких сталях, меди и медных, никелевых, алюминиевых сплавах.  [c.148]

Высокая коррозионная стойкость благородных сплавов связана с их атомной структурой и в основном с электронными оболочками, определяющими химические и электрохимические свойства металлов и сплавов. Чем больше в атоме металла электронные оболочки, внутренние и внешние, заполнены электронами, тем выше его коррозионная стойкость.  [c.493]

Физико-химические условия образования АМС. Проведенные исследования АМС привели к получению новых фундаментальных сведений о строении и свойствах металлов и сплавов. Сейчас ясно, что аморфное состояние в металлических системах представляет собой одну из закономерных разновидностей существования вещества и занимает промежуточное положение между жидким и кристаллическим состояниями в последовательности газ - жидкость - твердое тело. В первых исследованиях аморфное состояние в металлических сплавах рассматривали как абсолютно неустойчивое, лабильное, но в настоящее время имеется все больше оснований рассматривать его как метастабильное. В пользу этого указывает ряд надежно установленных фактов  [c.406]

Химический состав металлов и сплавов регламентируют по ГОСТам и ТУ. Для сталей наиболее важный химический элемент, оказывающий решающее влияние на их свойства — углерод. Чем выше содержание углерода, тем ниже пластические свойства стали и хуже обрабатываемость давлением. Среди сталей наилучшей обрабатываемостью давлением обладают низкоуглеродистые качественные стали, из которых изготовляют тонколистовой холоднокатанный прокат для дальнейшей холодной штамповки. Отрицательное влияние на обрабатываемость давлением оказывают сера и фосфор, содержание которых должно быть ограничено. Так, например, для стали 08Ю, предназначенной для весьма особой вытяжки (ВОСВ, ВОСВ-Т), особо сложной вытяжки (ОСВ) и сложной вытяжки (СВ) в холодном  [c.248]

Термическая обработка рассматривает и объясняет изменение строения и свойств металлов и сплавов при тепловом воздействии, а также при тепловом воздействии в сочетании с химическим, деформационным, магнитным и другими воздействиями.  [c.432]

Химический состав металлов и сплавов регламентируется ГОСТами и ТУ. Для сталей наиболее важный химический элемент, оказывающий решающее влияние на их свойства, — углерод. Чем выше содержание углерода, тем ниже пластические свойства стали и штампуемость. Например, наилучшую способность к вытяжке имеет малоуглеродистая сталь с содержанием углерода 0,06—0,08%. Марганец как примесь в количестве 0,2—0,4% способствует повышению штампуемости стали. Кремний, повышая прочность и уменьшая относительное удлинение, снижает штампуемость его содержание должно быть не более 0>01—  [c.37]

Свойства металлов и сплавов разделяют на физические, химические и механические.  [c.25]

Структура металлов и сплавов зависит от их химического состава, температуры и характера обработки. При изменении структуры изменяются и свойства металлов и сплавов.  [c.41]

Связь диаграмм состояния со свойствами сплавов впервые установлена И. С. Курнаковым , разработавшим физико-химический анализ металлов и сплавов.  [c.89]

Новым перспективным направлением ионно-лучевого модифицирования материалов является облучение вгисокоинтснсивными импульснь/-ми пучками ионов. В ряде лабораторий мира [83, 84] в последние годы была показана высокая эффективность использования мощных импульсных ионных пучков (МИП) для направленной модификации физи-ко-механических и химических свойств металлов и сплавов. Обычно используют ионные пучки с длительностью импульса порядка 10-100 не, энергией ионов 100-500 кэВ, плотностью тока j = 50-250 А/см и плотностью энергии 1-5 Дж/см-. В отличие от традиционной ионной имплантации при обработке МИП роль легирования весьма мала, так как доля легированной примеси меньше на три порядка (доза ионов ион/см ) и не превышает нескольких сотых процента.  [c.168]

В заключение отметим, что наряду с уже почтенной по возрасту наукой о физико-химических свойствах металлов и сплавов — металловедением — в нашей стране за послденее время развивается новая наука — металлохимия, основоположником которой является Н. И. Корнилов. В этой науке особое значение отводится роли  [c.109]

Здесь же только отметим, что наиболее простым и общим методом определения химической стойкости металлов является определение растворимости их в кислотах путем взвешивания после определенного времени выдержки в растворителе. Этот метод и будем главным образом иметь в виду при характеристике химических свойств металлов и сплавов. Конечно, при этом не может быть большой точности в определении, так как в различных кислотах и при их разной концентрации металлы могут вести себя по-разному. Но все же в одинаковых условиях испытания Сольшая или меньщая растворимость в кислотах может служить количественным показателем стойкости металла (сплава) против химического воздействия. Этот показатель будет представлять ценность и в том отношении, что он может до некоторой степени характеризовать и протравимость шлифов, т. е. скорость, с которой тускнеет блестящая поверхность шлифа при травлении его реактивом большей частью кислотного характера.  [c.125]

Металлам присущи характерные физические и хпмические свойства, отличающие нх от неметаллов, например теплопроводность, электропроводимость, вязкость, способность к пластической дес1зормацин, непрозрачность, блеск и др. Физические и химические свойства металлов и сплавов зависят от их структуры и внутреннего строения.  [c.4]

Свойства металлов и сплавов зависят от их состава, структуры, которые могут изменяться в широких пределах под влиянием различной обработки поэтому одной из основных задач курса Конструкционные, проводниковые и магнитные материалы является изложение основ учения о внутрикристаллической природе металлов и сплавов, о их структуре, факторах, влияющих на структуру и физико-химические свойства (электрические, магнитные, тепловые, прочностные, коррозионные и др.) электротехнических материалов. Поэтому инженер-элек-  [c.3]

Систематизирован обширный материал по термодинамике высокотемпературных реакций, физико-химическим свойствам металлов н сплавов, жидких стекол, шлаков и штейнов. Описаны наиболее важные физико-химические процессы, происходящие при производст-ве чугуна и стали, восстановлении руд и агломерации, а также высокотемпературная коррозия. Рассмотрены вопросы гетерогенного фазового равновесия, кинетики межфазных реакций, образования и роста зародыйей, тепло- и массопереноса и др.  [c.5]

Производственная практика все с большей очевидностью доказывала, что химический состав металлического сплапва является не единственным, а во многих случаях далеко не главным фактором, определяющим качество стального изделия. Еще П. П. Аносов указал на влияние внутреннего строения (структуры) стали на ее механические свойства. Д. К. Чернов и его ученики разработали основные положения науки о строении металлов. Они показали, что, сознательно выбирая химический состав стали и соответствующие способы ев тепловой и механической обработки, можно в широких пределах влиять на свойства металлов и сплавов и даже создавать сплавы с наперед заданными свойствами.  [c.151]

Уже в XIX в. стало совершенно очевидным, что качество металлического сплава определяется пе только его химяческим составом, В это время вводились все новые методы исследования. Одновременно тщательному изучению подвергался все больший круг различных свойств металлов и сплавов. Издавна в химических исследованиях применялись главным образом количественные методы. Долго основным инструментом химика были аналитические весы, затем стали использоваться барометр, термометр и другие более сложные приборы и аппараты.  [c.158]

Состав карбидной фазы стали можно определять по данным измерений радиоактивности осадка. Для этого, например, в хромистую сталь вводится изотоп Сг=1. Изме )яя удельную активность сплава и выделенных фаз, а также зная концентрацию элемента в сплаве, можно определить концентрацию элемента в выделенной фазе. Развирается метод экспрессного химического анализа металлов и сплавов, основанный на том, что степень отражения р-излучепия определяется не только его энергией, но и свойствами отражателя, причем максимальная энергия отраженного излучения растет с ростом атомного номера отраягателя.  [c.6]

В 1868 г. выдаюш ийся русский металлург Д. К. Чернов установил зависимость структуры и свойств стали от ее горячей механической (ковка) и термической обработки. Чернов открыл критические температуры, при которых в стали в результате ее нагревания или охлаждения в твердом состоянии происходят фазовые превращения, существенно изменяющие структуру и свойства металла. Эти критические температуры, определенные по цветам каления металла, получили название точек Чернова. Русский ученый графически изобразил влияние углерода на положение критических точек, создав первый набросок очертания важнейших линий классической диаграммы состояния железо—углерод. Исследования полиморфизма железа, завершенные Д. К. Черновым в 1868 г., принято считать началом нового периода в развитии науки о металле, возникновением современного металловедения, изучающего взаимосвязь состава, структуры и свойств металлов и сплавов, а также их изменения при различных видах теплового, химического и механического воздействий.  [c.136]

Металлургическое производство - это область науки, техники и отрасль промышленности, охватывающая различные процессы получения металлов из руд или других материалов, а также процессы, способствующие улучшению свойств металлов и сплавов. Введение в расплав в определенных количествах легирующих элементов позволяет изменять состав и структуру сплавов, улучшать их механические свойства, получать заданные физико-химические свойства. Оно включает шахты и карьеры по добыче руд и каменных углей горно-обогатительные комбинаты, где обогащают руды, подготавливая их к плавке коксохимические заводы, где осуществляют подготовку углей, их коксование и извлечение из них полезнь[х химических продуктов энергетические цехи для получения сжатого воздуха (для дутья доменных печей), кислорода, очистки металлургических газов доменные цехи для выплавки чугуна и ферросплавов или цехи для производства железорудных металлизованных окатышей заводы для производства ферросплавов сталеплавильные цехи (конвертерные, мартеновские, электросталеплавильные) для производства стали прокатные цехи, в которых слитки стали перерабатывают в сортовой прокат балки, рельсы, прутки, проволоку, лист.  [c.25]

Металловедением называется наука, изучающая внутреннее строение и свойства металлов и сплавов в их взаимосвязи. К числу свойств металлов и сплавов относятся механические (прочность, вязкость и твердость), химические (сопротивление действию агрес-, сивной среды), физические (магнитные, электрические, объемнее и тепловые), технологические (жидкотекучесть, штампуемоеть, обрабатываемость режущим инструментом, прокаливаемость).  [c.7]

Механические и физические свойства металлов и сплавов зависят от химического состава, а также в значительной степени от макро- и микроструктуры. Сплавы одного и того же химического состава могут иметь суще-ствеиио различные свойства в зависимости от размеров, формы, однородности зерен. Значения механических характеристик также зависят от структуры. Имеется четкая связь между размерами зерен и пределами текучести и прочности. Крупнозернистая структура снижает пластичность сплавов при нормальной температуре. Служебные свойства их при повышенных и высоких температурах обеспечиваются определенной величиной зерен н их однородностью без разнозернисто-сти.  [c.143]

Химический состав влияет на механические, физические и технологические свойства металлов и сплавов. На свойства чугуна и сталей в первую очередь оказывает влияние углерод. Для производства автомобильных деталей применяют, как правило, мало- и среднеуглеродистые качественные стали, содержащие до 0,5% углерода. При изготовлении пружин и рессор применяют высокоуглеро-дйстые стали с содержанием углерода до 0,70%. Кроме того, высокоуглеро-,. дистые стали широко используют в автомобилестроении и авторемонтном про изводстве для изготовления режущего инструмента.  [c.6]

Металлы и сплавы при одном и том же химическом составе в зависимости от применяемых методов обработки могут иметь различное структурное строение, которое в конечном итоге определяет механические свойства металлов и сплавов. При определении структуры следует различать макроструктуру, видимую невооруженным глазом или через лупу на изломах или на соответствующим образом подготовленных образцах (макрошлифах) и микроструктуру, видимую при больших увеличениях при помоищ оптических или электронных микроскопов на микрошлифах.  [c.7]


mash-xxl.info

Химические, физические, механические и технологические свойства металлов и сплавов.

Стр 1 из 5Следующая ⇒

Курс лекций

Материаловедение

Занятие 1 (2 ч)

Раздел 1. Основы материаловедения

1.Содержание дисциплины материаловедение. Задачи, связь с другими дисциплинами

2. Основные конструкционные и инструментальные материалы

 

Материаловедение - это наука, изучающая зависимость между составом, структурой и свойствами материалов и закономерности их изменения под воздействием внешних факторов: тепловых, химических, механических, электромагнитных и радиоактивных.

Современная промышленность требует создания новых материалов, обладающих специальными свойствами: износостойкостью, жаропрочностью, коррозионной стойкостью, высокой удельной прочностью и др.

Техническое значение материалов зависит от их свойств, которые определяются химической и физической природой материала. Для каждого случая применения необходимо проверять технические характеристики материала, которые выражают его свойства и определяют техническую пригодность.

При проектировании, изготовлении и ремонте металлоконструкций, трубопроводов, резервуаров, установок по переработке нефти и газа необходимо знание свойств применяемых материалов и методов их обработки для достижения заданных эксплуатационных свойств.

Традиционными материалами для химической промышленности являются металлы и сплавы. Применение их термической и химико-термической обработки позволяет в очень широком диапазоне изменять прочность, твердость, пластичность. Но при высоких температурах изменяется структура металла, снижается его прочность, развивается ползучесть, происходит его окисление.

Основные современные материалы - полимерные и неметаллические конструкционные материалы, из которых изготовляют детали станков, машин, механизмов, трубы: облегчение изделий, минимум затрат материала. В перспективе доля металлических материалов будет снижаться.

При монтаже и ремонте теплоэнергетического оборудования современных тепловых электростанций тепловая изоляция горячих поверхностей оборудования, паровых турбин, парогенераторов, трубопроводов является завершающим этапом производственного процесса.

 

Таблица 1 – Ученые, внесшие вклад в материаловедение

Ф.И.О. Годы жизни Деятельность
Аносов Павел Петрович 1797-1851 Разработал технологию изготовления булатной стали, впервые применил газовую цементацию изделий и метод изучения строения стали под микроскопом, положив начало изучению закономерной связи между структурой и свойствами сплавов
Чернов Дмитрий Константинович 1839-1921 основоположник научного металловедения. В 1896 г. открыл критические точки, при которых происходят фазовые превращения в сталях и установил влияние этих превращений на их строение и свойства; сформулировал законы кристаллизации металлов.
Курнаков Н.С. 1860-1944 диаграммы состояния многих металлических систем
Бочвар А.М. 1870-1947 Разработал учение о рекристаллизации металлов и провел большие исследования в области теории жаропрочности сплавов. Разработал теорию подшипниковых сплавов, создал ряд марок этих сплавов и этим положил в России начало металловедению цветных сплавов.
Курдюмов Г.В. Гудцов Н.Т. Селяков Н.Я. 1927 установили природу закаленной сталичто ее структура является пересыщенным твердым раствором
Конобаевский С.Т.   выполнил теоретические исследования термической обработки алюминиевых сплавов

Раздел 2. Строение и свойства металлов.

1.Кристаллическое строение. Типы решеток.

2.Химические, физические, механические и технологические свойства металлов и сплавов.

3. Основные механические свойства: прочность, твердость, упругость, вязкость, плотность

 

2.1 Кристаллическое строение. Типы решеток.

Из всех элементов Периодической системы Д.И. Менделеева 76 составляют металлы. Все металлы имеют общие характерные свойства, отличающие их от других веществ, что обусловлено особенностями их внутриатомного строения.

Все металлы и их сплавы – тела кристаллические. Кристаллическое строение металлов характеризуется  размещением атомов в пространстве с образованием кристаллической решетки.

Притягивающее действие ядра на внешние (валентные) электроны в металлах в значительной степени скомпенсировано электронами внутренних оболочек. Поэтому валентные электроны легко отрываются и свободно перемещаются между образовавшимися положительно заряженными ионами.

Наличие в металлах металлической связи придает им ряд характерных свойств:

- высокая тепло- и электропроводность;

- повышенная способность к пластической деформации;

- термоэлектронная эмиссия, т. е. способность испускать электроны при нагреве;

- хорошую отражательную способность, т.е. обладают металлическим блеском и непрозрачны;

- положительный температурный коэффициент электросопротивления, т.е. с повышением температуры электросопротивление металлов увеличивается.

Последнее свойство присуще только металлам, поэтому:

Металл это вещество, имеющее металлический тип связи и положительный температурный коэффициент электросопротивления.

Кристаллическая решетка представляет собой воображаемую пространственную сетку, в узлах которой находятся положительные ионы, а внешние отрицательно заряженные электроны образуют так называемый электронный «газ» (рис..1)

Рисунок 1 - Металлический тип связи.

 

Наличием данного электронного «газа» объясняются такие свойства металлов как электропроводность , теплопроводность, пластичность.   

Химические, физические, механические и технологические свойства металлов и сплавов.

Свойства металлов: физические, химические, механические, технологические и эксплуатационные. 

Физические свойства: цвет, плотность, температура плавления, теплопроводность, тепловое расширение, теплоемкость, электро- проводность, магнитные свойства.

Химические свойства: способность металлов и сплавов сопротивляться окислению или вступать в соединение с различными веществами: кислоты, щелочи (химическая активность металлов) 

Технологические свойства –характеризуют способность металлов подвергаться обработке в холодном и горячем состояниях: обрабатываемость резанием, свариваемость, ковкость, литейные свойства (жидкотекучесть, ликвация, усадка).

Эксплуатационные свойства – износостойкость – свойство материала оказывать сопротивление износу, хладостойкость, антифрикционность, жаропрочность.

Механические свойства – они характеризуются способностью металла сопротивляться воздействию внешних сил: прочностью, упругостью, пластичностью, ударной вязкостью, твердостью и выносливостью.



stydopedya.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о