Свойства металлов и сплавов основные: Основные свойства металлов и сплавов

Свойства металлов и сплавов

Все свойства металлов и сплавов можно разделить на четыре группы:

Физические свойства. Физические свойства сплавов обуславливаются их составом и структурой. К ним относят:  

• Цвет металла или сплава является одним из признаков, позволяющих судить о его свойствах.
• Температура плавления — температура, при которой металл переходит из твердого состояния в жидкое. У стали, например, температура плавления гораздо более высокая, чем у олова.
• Теплопроводность — способность тел проводить тепло при нагреве и охлаждении. Металлы имеют сравнительно высокую теплопроводность, чем она выше, тем равномернее распределяется температура по объему металла и тем быстрее он прогревается.
• Электропроводность — свойство металла проводить электрический ток.
• Магнитные свойства — способность металла намагничиваться (ферромагниты, парамагниты, диамагниты).

Химические свойства — это способность металла к взаимодействию с другими веществами: воздухом, водой, кислотами, щелочами и др. К химическим свойствам металлов и сплавов относят:

• Стойкость против коррозии на воздухе называют способность противостоять разрушающему действию кислорода, находящемуся в воздухе.
• Кислотостойкостью называют способность металлов и сплавов противостоять разрушающему действию кислот. Например, соляная кислота разрушает алюминий и цинк, а свинец не разрушает; серная кислота разрушает цинк и железо, но почти не действует на свинец, алюминий и медь.
• Щелочестойкостью металлов и сплавов называют способность противостоять разрушающему действию щелочей. Щелочи особенно сильно разрушают алюминий, олово и свинец.
• Жаростойкостью называют способность металлов и сплавов противостоять разрушению кислородом при нагреве. Для повышения жаростойкости вводят специальные примеси в металл, как, например, хром, вольфрам и т. д.

Технологические свойства — способность металла подвергаться различным методам горячей и холодной обработки. К технологическим свойствам металлов и сплавов относят:

• Литейные свойства определяются жидкотекучестью, усадкой и склонностью к ликвации.

1. Жидкотекучесть — способность металлов и сплавов заполнять полость литейной формы, точно воспроизводя ее конфигурацию.
2. Усадкой называется сокращение объема и размеров металла отливки при затвердевании и последующем охлаждении.
3. Ликвацией называется неоднородность химического состава твердого сплава по сечению слитка или заготовки.

• Ковкость — способность металлов и сплавов подвергаться обработке давлением. Это свойство связано с их пластической деформацией, особенно при нагревании. С ковкостью связаны такие важнейшие виды обработки металлов давлением, как прокатка, прессование, ковка, штамповка и волочение.  В нагретом состоянии ковкость металла обычно выше. Хорошую ковкость имеет сталь в нагретом состоянии, алюминиевые сплавы и латуни в холодном состоянии.
• Свариваемость — способность металлов и сплавов образовывать бездефектное сварное соединение, отвечающее необходимым эксплуатационным требованиям. Хорошая свариваемость у углеродистых, низкоуглеродистых и низколегированных сталей. Высокоуглеродистые и высоколегированные стали, некоторые цветные металлы и сплавы имеют худшую свариваемость. Чугун обладает плохой свариваемостью.
• Обрабатываемость материалов режущим инструментом — способность материала поддаваться обработке режущими инструментами. Обрабатываемость металлов резанием отражает способность металлов ограничивать производительность их обработки, вызывать затруднения в обеспечении требуемой точности и качества обработанной поверхности, требовать для обработки специальных приспособлений.

Механические свойства характеризуют отношение металла или сплава к действию на них внешних сил. Эти свойства обычно являются решающими показателями, по которым судят о пригодности металла к различным условиям работы. К этим свойствам относятся:

• Прочность — свойство металла сопротивляться деформации и разрушению при действии на него нагрузки.  Максимальная нагрузка, которую выдерживает металл в момент наступления разрушения, называется нагрузкой предела прочности, а напряжение, отвечающее этой максимальной нагрузке — пределом прочности.
• Упругость — свойство металла восстанавливать свою форму и размеры после прекращения действия нагрузки. Высокой упругостью должна обладать, например, рессоры и пружины, поэтому они изготовляются из специальных сплавов.
• Пластичность — способность металла изменять форму и размеры под действием внешней нагрузки и сохранять новую форму и размеры после прекращения действия сил. Пластичность — свойство, обратное упругости. Чем больше пластичность, тем легче металл куется, штампуется, прокатывается.
• Твердость — способность металла сопротивляться внедрению в его поверхность другого более твердого тела.
• Вязкость — способность металла оказывать сопротивление быстро возрастающим (ударным) нагрузкам. Вязкость — свойство, обратное хрупкости. Вязкие металлы применяются в тех случаях, когда детали при работе подвергаются ударной нагрузке.
• Усталость — процесс постепенного накопления повреждений в металле под длительным воздействием повторных или повторно-переменных напряжений, приводящий к образованию трещин и разрушению.  Разрушение в результате усталости во многих случаях не сопровождается заметной макродеформацией образца или детали, поэтому такое разрушение чрезвычайно трудно предупредить.
• Ползучесть — свойство металла медленно и непрерывно пластически деформироваться при постоянной нагрузке, особенно при высокой температуре.

Оставить заявку на токарные работы Вы можете любым удобным способом:

• заполнить заявку на сайте
• написать: info@lasermeh. ru
• позвонить: +7(812)426-11-72

Полный список статей

Свойства металлов и сплавов. Работы по металлу

Свойства металлов и сплавов

В этой главе будет рассказано о металлах, сплавах и их свойствах, что полезно не только для мастеров слесарного дела, но для всех, кто занимается чеканкой, ковкой, художественным литьем (этому посвящены последующие главы).

Металл относится к таким материалам, которые нельзя встретить в природе в готовом виде. Поэтому, чтобы получить его из богатых природных кладовых, нужно иметь большие знания и опыт в столь нелегком деле. Металлы бывают разные. В таблице Менделеева металлические элементы насчитываются десятками; конструкторы, техники могут назвать сотни необходимых им марок сталей, сплавов и т. п.; ученые соединяют широко распространенные и редчайшие металлы в тысячи сочетаний.

Между тем еще не так уж давно, лет триста назад, по научной классификации насчитывалось всего семь основных металлов: золото, серебро, медь, олово, свинец, ртуть и железо.

Именно развитие ремесел было причиной появления новых сплавов, проведения исследований и опытов: умельцам нужны были материалы с определенными свойствами. Кому – твердая и прочная сталь для оружия, кому – мягкие и не теряющие блеска металлы для украшений, которые были бы дешевле золота.

Даже древних фальшивомонетчиков можно считать металлургами. Полученные ими в корыстных целях сплавы меди до сих пор широко используются не только в ювелирном деле, но и в самой современной технике.

Сейчас все металлы принято делить на черные и цветные. Черные – это различные металлические соединения и сплавы железа. Наиболее распространены из них чугун и сталь. Именно черные металлы составляют 95 % всей продукции мировой металлургии. Впрочем, по прогнозам некоторых ученых, эта цифра может существенно уменьшиться: развитие техники может сделать XXI век не «железным», а скорее «алюминиево-титаново-пластиковым». Все большее распространение получают легкие и прочные сплавы, композитные и синтетические материалы.

Однако народным умельцам скорее всего и через сто лет придется иметь дело с «железками». Сталь, в зависимости от марок и добавок, может иметь самые различные свойства, достаточно хорошо обрабатывается и не слишком дорого стоит.

Цветные металлы – это все металлы, кроме железа, и их сплавы. Данная группа очень многочисленная, классифицируют ее по различным признакам (залегание в земной коре, химические и физические свойства и т. д.). Но нас интересуют лишь немногие металлы. С благородными, или драгоценными, металлами (золото, серебро, платина и т. д.) в нашей стране имеют дело в основном специалисты-ювелиры. Тугоплавкие металлы (титан, вольфрам, молибден и т. д.) в домашних условиях обработать невозможно. Поэтому наибольший интерес представляют достаточно распространенные: алюминий, медь, свинец и различные сплавы на их основе. Рассмотрим подробнее металлы, с которыми имеют дело те, кто занимается слесарным делом, ковкой, чеканкой, художественным литьем и т. п.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

05.16.01. Металловедение и термическая обработка

ВЫСШАЯ АТТЕСТАЦИОННАЯ КОМИССИЯ ПРИ МИНИСТЕРСТВЕ

ПРОГРАММА-МИНИМУМ

кандидатского экзамена по специальности

05.16.01 «Металловедение и термическая обработка

металлов» по техническим наукам

Введение

            В основу настоящей программы положены следующие дисциплины: физика и химия материалов (раздел металлические материалы), кристаллография и дефекты кристаллического строения, теория и технология термической обработки, теория гетерогенных сред, моделирование материалов, физические методы исследования, механические свойства металлов.

Программа разработана экспертным советом Высшей аттестационной комиссии Министерства образования Российской Федерации по металлургии и металловедению при участии «МАТИ» — Российского технологического университета им. К.Э.Циолковского.

1.      Строение металлов и сплавов

            Основные типы связи атомов в твердых телах. Металлическая связь. Электронное строение и физические свойства металлов. Поверхность Ферми и зоны Бриллюэна.

Твердые растворы замещения, внедрения и вычитания. Упорядоченные твердые растворы. Электронные соединения, фазы Лавеса, s -фазы, фазы внедрения. Отклонения от закона Вегарда.

Правило фаз. Диаграммы состояния двойных и тройных систем с непрерывным рядом твердых растворов, с эвтектическими, перитектическими и монотектическими равновесиями, с конгруэнтно и инконгруэнтно плавящимися промежуточными фазами, с полиморфизмом компонентов. Термодинамический анализ диаграмм состояния. Отклонения от равновесия при кристаллизации сплавов в системах разного типа.

2. Кристаллическое строение и его дефекты

Основные типы кристаллических решеток. Элементарные ячейки. Индексы направлений и плоскостей в кристаллической решетке. Анизотропия свойств кристаллов.

Типы дефектов кристаллического строения. Точечные дефекты. Дислокации. Дефекты упаковки. Вектор Бюргерса. Плотность дислокаций. Скольжение и переползание дислокаций. Зарождение и размножение дислокаций, источник Франка—Рида. Сила Пайерлса—Набарро. Взаимодействие дислокаций между собой и с примесными атомами. Атмосферы Котрелла, Снука, Сузуки. Дислокационные сетки и малоугловые границы. Высокоугловые границы. Миграция границ и зернограничное проскальзывание. Двойники. Кристаллография и механизм деформационного двойникования.

3. Фазовые и структурные превращения в металлах и сплавах в твердом состоянии

Механизмы миграции атомов. Законы Фика. Коэффициент диффузии. Структурно-чувствительные процессы диффузии. Диффузия во внешних силовых полях.

Классификация фазовых и структурных превращений. Фазовые превращения I и II рода. Гомогенный и гетерогенный механизмы зарождения. Строение и механизм движения поверхностей раздела фаз. Сдвиговое (бездиффузионное) и нормальное (диффузионное) превращения. Термодинамический и кристаллографический анализ сдвигового (мартенситного) превращения. Механизм и кинетика сдвиговых и нормальных превращений. Эвтектоидное превращение. Механизм и кинетика эвтектоидного превращения. Диаграммы фазовых превращений (термокинетические, изотермические и др.).

Упорядочение твердого раствора. Дальний и ближний порядок. Изменение свойств сплавов при упорядочении. Образование и распад метастабильных фаз. Распад пересыщенного твердого раствора. Спинодальный распад. Термодинамика образования промежуточных фаз. Структурные изменения при старении (кластеры, зоны Гинье—Престона, промежуточные метастабильные фазы, модулированные структуры). Когерентные, частично когерентные и некогерентные выделения. Формы выделений. Непрерывный и прерывистый распад.

4. Металлургические процессы получения полуфабрикатов и изделий

Виды технологии литейного производства. Структура и свойства жидких металлов. Гомогенное и гетерогенное зарождение кристаллов, критический размер зародыша. Концентрационное переохлаждение. Эвтектическая кристаллизация. Влияние скорости кристаллизации на строение сплавов. Строение металлического слитка. Модифицирование структуры литых сплавов. Образование метастабильных фаз при кристаллизации. Бездиффузионная кристаллизация. Металлические стекла. Методы получения монокристаллов из расплава. Металлургия гранул.

Способы обработки металлов давлением. Влияние температуры, схемы и степени деформации на сопротивление деформации, структуру и свойства металлов и сплавов.

Виды сварки металлов и сплавов. Структура и свойства сварных соединений.

5. Термическая обработка

Классификация видов термической обработки.

Гомогенизационный отжиг. Изменение структуры и свойств сплавов при гомогенизационном отжиге.

Дорекристаллизационный и рекристаллизационный отжиг. Отдых. Полигонизация. Первичная, собирательная и вторичная рекристаллизация. Механизм и кинетика отдыха, виды полигонизации и рекристаллизации, влияние на них предшествующей пластической деформации, примесей, температуры и продолжительности отжига. Параметры полигонизованной и рекристаллизованной структур. Критическая степень деформации. Диаграммы рекристаллизации. Закономерности и природа изменения механических и физических свойств при отжиге после холодной деформации. Текстура деформации, первичной, собирательной и вторичной рекристаллизации, механизм ее образования. Анизотропия свойств текстурованных металлов.

Отжиг для уменьшения остаточных напряжений. Механизм снижения остаточных напряжений при нагревании.

Фазовые превращения при нагреве. Структурная наследственность.

Закалка без полиморфного превращения. Изменение структуры и свойств при закалке. Закалка с полиморфным превращением. Микроструктура и субструктура мартенсита.  Упрочнение и изменение пластичности при закалке на мартенсит. Критическая скорость охлаждения при закалке, прокаливаемость.

Бейнитное превращение. Строение бейнита. Изотермическая закалка.

Старение. Природа упрочнения при старении. Влияние температуры и продолжительности старения на механические и физические свойства сплавов. Перестаривание, ступенчатое старение. Влияние температуры нагрева под закалку и скорости охлаждения на формирование структуры и свойств сплавов при старении.

Отпуск. Изменение микроструктуры, субструктуры и фазового состава при отпуске. Обратимая и необратимая отпускная хрупкость.

6. Термомеханическая обработка.

       

Химико-термическая обработка Термомеханическая обработка. Структурные изменения при пластической деформации. Динамическая полигонизация и динамическая рекристаллизация. Возврат и рекристаллизация после горячей деформации.

Высокотемпературная и низкотемпературная термомеханическая обработка. Термомеханическая обработка дисперсионно-твердеющих сплавов.

Химико-термическая обработка. Элементарные процессы при химико-термической обработке. Структура диффузионных слоев и ее связь с диаграммой состояния.

Азотирование, цементация, нитроцементация, алитирование, хромирование, борирование, сульфидирование, силицирование. Термоводородная обработка.

7. Технология термической обработки

Современное оборудование для закалки, отжига, отпуска, химико-термической и других видов термической обработки сталей и сплавов. Агрегаты непрерывного отжига и закалки. Автоматизация полного цикла термической обработки.

Способы достижения высоких скоростей нагрева и охлаждения изделий при  термической обработке. Внутренние напряжения и деформация изделий при термической обработке. Нагрев при термической обработке изделий в защитных  средах и вакууме.

Дефекты термической обработки. Газонасыщение и его влияние на структуру и свойства сплавов. Методы борьбы с поводками и короблением.

8. Упругая и пластическая деформация. Разрушение

Диаграммы деформирования моно- и поликристаллов, многофазных сплавов. Механизмы  упругой и пластической деформации. Деформационное упрочнение, влияние на него  температуры и скорости деформации. Теория предела текучести. Эффект Баушингера.  Упрочнение при образовании твердых растворов и при выделении избыточных фаз  (когерентных и некогерентных). Влияние размера зерна на механические свойства. Сверхпластичность. Неупругость. Хрупкое и вязкое разрушение. Схемы зарождения трещин. Распространение трещин при  хрупком и вязком разрушении. Природа хладноломкости. Порог хладноломкости.  Строение изломов.

Ползучесть. Механизмы и стадии ползучести. Релаксация напряжений.  Кратковременная и длительная прочность. Влияние состава и структуры сплавов на  ползучесть.

Усталостная прочность. Диаграммы усталости. Механизм усталости. Факторы, влияющие на усталостную прочность. Контактная усталость. Износ.

9. Методы исследования и контроля структуры и свойств металлов

Методы изучения микроструктуры. Световая микроскопия. Методы количественной металлографии. Электронная микроскопия (метод реплик, дифракционная микроскопия  разных видов фольги, сканирующая микроскопия, микродифракция). Рентгеноструктурный и электронно-графической анализ. Микрорентгеноспектральный анализ. Локальный анализ состава по электронным спектрам.

Методы измерения физических свойств (термический анализ, калориметрия,  дилатометрия, измерение плотности, резистометрия, магнитный анализ и др.). Методы определения коррозионных свойств.

Механические свойства металлов и сплавов. Методы их измерения. Статические и динамические испытания. Испытания на ползучесть, длительную прочность и релаксацию напряжений. Усталостные испытания.

10. Промышленные сплавы (основы легирования и термической обработки, свойства, области применения)

Стали. Классификация сталей по структуре, составу, назначению. Чугуны и их классификация. Модифицирование чугунов.

Алюминий и его сплавы. Титан и его сплавы. Медь и ее сплавы. Никель и его сплавы. Магний и его сплавы. Сплавы на основе тугоплавких металлов.

Сплавы с особыми физическими свойствами: высоким и низким электросопротивлением, магнитно-твердые и магнитно-мягкие стали и сплавы, сплавы с особыми упругими и  тепловыми свойствами. Сверхпроводящие сплавы. Сплавы с эффектом запоминания формы и сверхупругости.

Основная литература

1. Гуляев А.П. Металловедение: Учебник для вузов. М.: Металлургия, 1986.

2. Новиков И.И., Розин К.М. Кристаллография и дефекты кристаллической решетки:

    Учебник для вузов. М.: Металлургия, 1990.

3. Новиков И.И. Теория термической обработки металлов. Учебник для вузов. М.:

    Металлургия, 1992.

4. Золотаревский В.С. Механические свойства металлов. М.: Изд-во МИСиС. 1998.

Дополнительная литература

1. Новиков И.И., Строганов Г.Б., Новиков А.И. Металловедение, термическая     обработка и рентгенография. М.: Изд-во МИСиС, 1994.

2. Технология термической обработки цветных металлов и сплавов: Учебник для вузов /Б. А. Колачев и др. М.: Металлургия, 1992.

3. Ильин А.А. Механизм и кинетика фазовых и структурных превращений в титановых сплавах. М.: Наука, 1994.

4. Лившиц Б.Г., Крапошин В.С., Линецкий Я.Л. Физические свойства металлов и

сплавов. М.: Металлургия, 1980.

Внутреннее строение и свойства металлов и сплавов

К машиностроительным материалам относятся металлы и их сплавы, древесина, пластмассы, резина, картон, бумага, стекло и др. Наибольшее применение при изготовлении машин получили металлы и их сплавы.

Металлами называются вещества, обладающие высокой теплопроводностью и электрической проводимостью; ковкостью, блеском и другими характерными свойствами, которые легко и не очень поддаются металлообработке.

В технике все металлы и сплавы принято делить на черные и цветные. К черным металлам относятся железо и сплавы на его основе. К цветным — все остальные металлы и сплавы. Для того чтобы правильно выбрать материал для изготовления деталей машин с учетом условий их эксплуатации, механических нагрузок и других факторов, влияющих на работоспособность и надежность машин, необходимо знать внутреннее строение, физико-химические, механические и технологические свойства металлов.

Металлы и их сплавы в твердом состоянии имеют кристаллическое строение. Их атомы располагаются в пространстве в строго определенном порядке и образуют пространственную кристаллическую решетку. Наименьший комплекс атомов, который при многократном повторении в пространстве воспроизводит решетку, называется элементарной кристаллической  ячейкой. Форма элементарной кристаллической ячейки определяет совокупность свойств металлов: блеск, плавкость, теплопроводность, электропроводность, обрабатываемость и анизотропность (различие свойств в различных плоскостях кристаллической решетки) . Пространственные кристаллические решетки образуются при переходе металла из жидкого состояния в твердое. Этот процесс называется кристаллизацией.

Процесс кристализации. Кристаллизация состоит из двух стадий. В жидком состоянии металла его атомы находятся в непрерывном движении. При понижении температуры движение атомов замедляется, они сближаются и группируются в кристаллы. Образуются так называемые центры кристаллизации  (первая стадия). Затем идет рост кристаллов вокруг этих центров (вторая стадия). Вначале кристаллы растут свободно. При дальнейшем росте кристаллы отталкиваются, рост одних кристаллов мешает росту соседних, в результате чего образуются неправильной формы группы кристаллов, которые называют зернами. Размер зерен существенно влияет на эксплуатационные и технологические, свойства металлов. Крупнозернистый металл имеет низкую сопротивляемость удару, при его обработке резанием возникает трудность в получении малой шероховатости поверхности деталей. Размеры зерен зависят от природы самого металла и условий кристаллизации.

Методы изучения структуры металла. Исследование структур металлов и сплавов производится с помощью макро- и микроанализа, а также другими способами.
Методом макроанализа изучается макроструктура, т. е. строение металла, видимое невооруженным глазом или с помощью лупы. Макроструктуру определяют по изломам металла или по макрошлифам.
Макрошлиф представляет собой образец металла или сплава, одна из сторон которого отшлифована и протравлена кислотой или другим реактивом. Этим методом выявляются крупные дефекты: трещины, усадочные раковины, газовые пузыри, неравномерность распределения примесей в металле и т. д.
Микроанализ позволяет определить размеры и форму зерен, структурные составляющие, качество термической обработки, выявить микродефекты. Микроанализ проводится по микрошлифам с помощью микроскопа (современные металлографические микроскопы дают увеличение до 2000, а электронные — до 25 000). Микрошлиф— это образец металла, имеющий плоскую полированную поверхность, подвергнутую травлению слабым раствором кислоты или щелочи для выявления микроструктуры.

Свойства металлов. Свойства металлов обычно подразделяют на физико-химические, механические и технологические. Физико-химические и механические свойства твёрдых тел, в том числе и металлов, вам знакомы из курсов физики и химии. Остановимся на рассмотрении некоторых механических и технологических свойств, важных с точки зрения обработки металлов. Под механическими свойствами, как известно, понимают способность металла или сплава сопротивляться воздействию внешних сил.

К механическим свойствам относят прочность, вязкость, твердость и др.
Прочность характеризует свойство металла или сплава в определенных условиях и пределах, не разрушаясь, воспринимать те или иные воздействия внешних сил.
Важным свойством металла является ударная вязкость — сопротивление материала разрушению при ударной нагрузке.
Под твердостью понимают свойство материала сопротивляться внедрению в него другого, более твердого тела.
 

К основным технологическим свойствам металлов и сплавов относятся следующие:
ковкость — свойство металла подвергаться ковке и другим видам обработки давлением;
жидкотекучесть — свойство расплавленного металла заполнять литейную форму во всех ее частях и давать плотные отливки точной конфигурации;
свариваемость — свойство металла давать прочные сварные соединения;
обрабатываемость резанием — свойство металлов подвергаться обработке режущими инструментами для придания деталям определенной формы, размеров и шероховатости поверхности.

Основные физические свойства металлов и сплавов — виды, что это такое, из чего состоят, какие вещества ими являются и относятся, понятие и особенности материала

05Дек

Содержание статьи

1. Что это такое – металл
2. Физические свойства
3. Основные химические свойства металлов
4. Признаки
5. Классификация и виды металлов
6. Сплавы
7. Сравнение свойств

Обнаружение общих физических и химических свойств металлов и сплавов привело к повсеместному использованию материала. Со временем ученые начали подробно изучать его характеристики, а также создавать различные методы металлообработки, которые увеличивают прочность, улучшают кристаллическую решетку. На настоящий момент есть такие составы, которые используются при кораблестроении.

Все больше сфер жизни не может обойтись без металлических элементов – от бытовой ложки или авторучки до сложных механических узлов и микросхем. Но обыватели часто не понимают, что за вещество мы используем, и какие особенности дают ему такую распространенность. В статье мы подробно поговорим про это.

Что это такое – металл

Древнегреческое слово metallion как раз обозначает «выкапывать из земли» – добытое из горной руды. На настоящий момент известно 96 значений в чистом виде и неограниченное количество сплавов. Все они отличаются от неметаллов повышенными прочностными качествами и проводимостью, поэтому из них делают провода. На первый взгляд отличить металлический образец от каменного или иного можно по специфическому блеску.

Физические свойства

В условиях комнатной температуры и без применения давления все вещества обладают твердым состоянием. Но есть галлий, он уже при 30 градусах тепла начинает деформироваться, тает в руках. Можно отметить характеристики:

• Высокая пластичность. Хрупкие только марганец, олово и цинк.
• Могут быть легкие и тяжелые. Сравни алюминий с осмием.
• Температура плавления очень большая. Есть и исключения, например, ртуть, именно по этой причине ее используют в классических термометрах.
• Цвет – серый, серебристый, голубоватый. Редкими являются цветные изделия, например, желтые или красные.
• Увеличенная проводимость тепла и электричества, особенно у меди, поэтому имеют популярность медные провода.

Основные химические свойства металлов

В данной категории нет общих правил, так как все они разделяются на множество подгрупп по уровню активности – щелочные, актиноиды, полуметаллы и другие. Многие взаимодействуют с водой, почти все – с кислородом (кроме золота и платины),происходит окисление. Процесс проходит в нормальных условиях, если в составе много щелчки, только при нагреве – если нет. Также почти все элементы вступают в реакцию с серой и хлором.

Признаки

Перечислим черты, по которым обыватель может отличить вещества этой категории от неметаллов:

• леск.
• Хорошая проводимость тепла и электричества.
• Прочность.
• Подвергаются ковке и свариванию.
• Кристаллическое строение тела.
• Высокая температура плавления и кристаллизации.

Классификация и виды металлов

Есть чистые, однокомпонентные структуры и сплавы. Самым классическим примером можно назвать различные виды стали. Они различаются по ГОСТу в соответствии с добавлением легирующих добавок. Чем больше содержание углерода, тем крепче материал. Также есть общепринятое разграничение, ниже представим подтипы.

Черные

Их добывают из металлической руды. В производстве они занимают 90% от всего сырья. Обычно это чугуны и стали. Для изменения характеристик добавляют большее или меньшее количество углерода и легирующие добавки: медь, кремний, хром, никель.

Одним из очень популярных подвидов является нержавейка, которая отличается своим блеском поверхности и уникальными свойствами – легкостью, высокой прочностью и устойчивостью к влажности, температурным перепадам.

Что относится к цветным металлам

Второе название – нежелезные, то есть сплавы не содержат в себе железа, а состоят из более дорогостоящих материалов. Вещества имеют различный цвет, отличаются уникальными качествами:

• долговечность;
• длительное сохранение свойств;
• образование оксидной пленки, которая препятствует коррозии.

Благодаря этому, определенные разновидности можно использовать в медицине, ювелирном деле, химической промышленности, при изготовлении электрических проводов. К цветмету относится алюминий, цинк, олово, свинец, никель, хром, серебро, золото и другие.

Медь и ее сплавы являются популярными металлами

Медная руда была обработана человеком одна из первой, потому что она подвергается холодному методу ковки и штамповки. Податливость привела к востребованности повсеместно. Кислород в составе приводит к красному отливу. Но уменьшение валентности в различных соединениях приведет к желтому, зеленому, синему цвету. Привлекательным качеством считается отличная теплопроводность – на втором месте после серебра, поэтому она применяется для проводов. Соединения могут быть:

• твердыми – в сочетании с железом, мышьяком, цинком, фосфором;
• с плохой растворимостью с висмутом, свинцом;
• хрупкими – с серой или кислородом.

К металлам относятся алюминий и сплавы

Al открыт в 1825 году и отличается легкостью и простотой в металлообработке. Производится из бокситов, при этом запасы этой горной породы практически неиссякаемы. Далее элемент соединяют в различных пропорциях с медью, марганцем, магнием, цинком, кремнием. Реже с титаном, литием, бериллием. Особенности в зависимости от добавок:

• хорошая свариваемость;
• устойчивость к коррозии;
• высокая усталостная прочность;
• пластичность.

Его применяют для изготовления ювелирных изделий, столовых приборов, а также для стекловарения, в пищевой и военной промышленности, для создания ракет и для производства водорода и тепла в алюмоэнергетике.

Все о металлах магний, титан и их сплавах

Mg – самое легкое вещество из этой группы. Не обладает прочностью, но есть достоинства, например, пластичность, химическая активность. Благодаря высокой конструкционной способности его добавляют в составы, чтобы увеличивать свариваемость, простоту металлообработки режущим ножом. Необходимо учитывать, что магний очень восприимчив к ржавлению.

Титан имеет похожие качества – легкость, пластичность, серебристый цвет. Но антикоррозийная пленка появляется при первом соприкосновении с кислородом. Отличительные особенности – низкая теплопроводность, электропроводность, отсутствие магнитизма. Металл, содержащий титан, – это вещество, используемое для авиационной, химической, судостроительной промышленности.

Антифрикционные сплавы

Характерная особенность этой группы – удобство применения при механических воздействиях. Они практически не создают трения, а также снижают его у других композитов. Очень часто они выступают в качестве твердой смазки для узлов, например, для подшипников. В составе обычно бывает фторопласт, латунь, бронза, железографит и баббит.

Мягкие

Это те, у которых ослаблены металлические связи. По этой причине они имеют более низкую температуру плавления и кипения, просто деформируются. Иногда можно одним нажатием пальца сделать вмятину, ногтем оставить царапину К ним относятся: медь, серебро, золото, бронза, свинец, алюминий, цезий, натрий, калий, рубидий и другие. Одним из наиболее мягких является ртуть, она находится в природе в жидком состоянии.

Что значит твердый металл

В природе такая руда встречается крайне редко. Порода находится у упавших метеоритов. Один из наиболее популярных – хром. Он тугоплавкий и легко поддается металлообработке. Еще один элемент – вольфрам. Он очень плохо плавится, но при правильной обработке используется в осветительных приборах благодаря устойчивости к теплу и гибкости.

Металлические материалы в энергетике

Мы бы не имели такую развитую электросеть и массу приборов, потребляющих электричество, если бы ряд веществ не отличались наличием свободных электронов, положительных ионов и высокой проводимостью. Провода делают из свинца, меди и алюминия. Отлично бы подошло серебро, но его редкость влияет на стоимость, поэтому редко используется.

Особенности черных вторичных металлов

Это отходы, которые образуются в результате одного из этапа металлообработки – ковки, резки. Это могут быть обрезки или стружки. Они отправляются в сталеплавильные печи, но перед этим должны пройти проверки по ГОСТу. Лом называют чермет, его различают на стальной и чугунный по цене. Его использование очень востребовано вместо обработки руды.

Щелочноземельные сплавы

Это твердые вещества, которые имеют высокую химическую активность. В чистом виде встречаются очень редко, зато применяются в соединениях. Их значение нельзя переоценить с точки зрения анатомии человека и животного. Магний и кальций – необходимые микроэлементы.

Понятие щелочной металл

Они способны растворяться в воде, образуя щелочь. Из-за своей повышенной химической активности (вступление в реакцию происходит с бурным действием, воспламенением, выделением газа, дыма) в природе почти не встречается. Ведь на внешнем уровне всего один электрон, который легко отдается любому веществу. Гидроксиды очень важны в промышленности.

Общая характеристика материалов из d- и f-семейств

Это переходные элементы, которые могут являться как окислителями, так и восстановителями. Свойства зависят от среды, в которой они находятся. Но есть и общие:

• на внешнем уровне много электронов;
• несколько степеней окисления;
• увеличенная валентность;
• прочность;
• тягучесть;
• ковкость.

Из чего состоят побочные подгруппы металлов системы Менделеева

По сути это разновидности предыдущей категории – переходные элементы. Это линейка от скандия до цинка. Они часто выплавляются и обладают фактически такими же характеристиками, как и вышеперечисленные материалы из d- и f-семейств.

Сплавы

Чистые слитки, добываемые из руды, используются максимально редко. Это обусловлено как дороговизной, так и недостаточно хорошими качествами (чтобы исправить, добавляют углерод, легирующие добавки). Иногда в природе встречаются соединения, и нужно только подкорректировать состав. Самые известные:

• латунь;
• бронза;
• сталь;
• чугун.

Сравнение свойств

Вторая часть элементов в периодической системой отличается многообразием характеристик, поэтому почти невозможно привести полную сводную таблицу. Мы предлагаем таблицу, на которой представлено 4 отличительные черты:

Признаки	Металлы	Неметаллы
Положение в П. С.	Под диагональю бор-астат	Над ней
Строение атома	Большой атомный радиус, чисто электронов на последнем слое — от 1 до 3	Маленький, от 4 до 7 — соответственно
Физические св-ва	Электропроводность, теплопроводность, блеск, ковкость, пластичность, по агрегатному состоянию, в основном, твёрдые	Диэлектрики, неблестящие, хрупкие, газы, жидкости и летучие твёрдые вещества
Кристаллические решетки	Металлическая	Молекулярная, атомная
Химические св-ва	Восстановители	Окислительные (иногда восстанов-ли)

Мы рассказали про металл, что это за материал, как он используется. Если вам нужны станки по металлообработке, закажите их в компании «Роста».

Металл, все о металле, свойства металлов

Металл (название происходит от лат. metallum — шахта) — один из классов элементов, которые, в отличие от неметаллов (и металлоидов), обладают характерными металлическими свойствами. Металлами являются большинство химических элементов (примерно 80 %). Самым распространенным металлом в земной коре является алюминий.

Металлы — суть светлые тела, которые ковать можно. (Михаил Васильевич Ломоносов)

Некоторые металлы

Щелочные металлы:  Литий, Натрий, Калий

Щелочноземельные металлы: Бериллий, Магний, Кальций

Переходные металлы: Железо, Платина

Другие металлы: Алюминий, Свинец, Медь, Цинк

Металлургия — совокупность связанных между собой отраслей и стадий производственного процесса от добычи сырья до выпуска готовой продукции — черных и цветных металлов и их сплавов. К черным металлам относят железо, марганец и хром. Все остальные — цветные. По физическим свойствам и назначению цветные металлы условно делят на тяжелые (медь, свинец, цинк, олово, никель) и легкие (алюминий, титан, магний).

Большая часть металлов присутствует в природе в виде руд и соединений. Они образуют оксиды, сульфиды, карбонаты и другие химические вещества. Для получения чистых металлов и дальнейшего их применения необходимо выделить их из руд и провести очистку. При необходимости проводят легирование и другую обработку металлов. Изучением этого занимается наука металлургия. Металлургия различает руды черных металлов (на основе железа) и цветных (в их состав не входит железо, всего около 70 элементов). Исключением можно назвать около 16 элементов: т. н. благородные металлы (золото, серебро и др.), и некоторые другие (например, ртуть, медь), которые присутствуют без примесей. Золото, серебро и платина относятся также к драгоценным металлам. Кроме того, в малых количествах они присутствуют в морской воде, растениях, живых организмах (играя при этом важную роль).

Характерные свойства металлов

Металлический блеск Хорошая электропроводность Возможность легкой механической обработки (например, пластичность) Высокая плотность Высокая температура плавления Большая теплопроводность

Физические свойства металла

Все металлы (кроме ртути) тверды при нормальных условиях. Температуры плавления лежат в диапазоне от 39 °C (ртуть) до 3410 °C (вольфрам). В зависимости от их плотности, металлы делят на легкие (плотность 0,53 ч 5 г/смі) и тяжелые (5 ч 22,5 г/смі). Металлы тонут

Механические свойства металла

Это способность металлов подвергаться различным способам механической обработки.

Микроскопическое строение металла

Характерные свойства металлов можно понять, исходя из их внутреннего строения. Все они имеют слабую связь электронов внешнего энергетического уровня (другими словами, валентных электронов) с ядром. Благодаря этому созданная разность потенциалов в проводнике приводит к лавинообразному движению электронов (называемых электронами проводимости) в кристаллической решетке. Совокупность таких электронов часто называют электронным газом. Вклад в теплопроводность, помимо электронов, дают фононы (колебания решетки). Пластичность обусловлена малым энергетическим барьером для движения дислокаций и сдвига кристаллографических плоскостей. Твердость можно объяснить большим числом структурных дефектов (междоузельные атомы, вакансии и др.). Из-за легкой отдачи электронов возможно окисление металлов, что может приводить к коррозии и дальнейшей деградации свойств. Способность к окислению можно узнать по стандартному ряду активности металлов. Этот факт подтверждает необходимость использования металлов в комбинации с другими элементами (сплав, важнейшим из которых является сталь), их легирование и применение различных покрытий. Для более корректного описания электронных свойств металлов необходимо использовать квантовую механику. Во всех твердых телах с достаточной симметрией уровни энергии электронов отдельных атомов перекрываются и образуют разрешенные зоны, причем зона, образованная валентными электронами, называется валентной зоной. Слабая связь валентных электронов в металлах приводит к тому, что валентная зона в металлах получается очень широкой, и всех валентных электронов не хватает для ее полного заполнения. Принципиальная особенность такой частично заполненной зоны состоит в том, что даже при минимальном приложенном напряжении в образце начинается перестройка валентных электронов, т. е. течет электрический ток. Та же высокая подвижность электронов приводит и к высокой теплопроводности, а также к способности зеркально отражать электромагнитное излучение (что и придает металлам характерный блеск).

Применение металлов

Конструкционные материалы

Металлы и их сплавы — один их главных конструкционных материалов современной цивилизации. Это определяется прежде всего их высокой прочностью, однородностью и непроницаемостью для жидкостей и газов. Кроме того, меняя рецептуру сплавов, можно менять их свойства в очень широких пределах.

Электротехнические материалы

Металлы используются как в качестве хороших проводников электричества (медь, алюминий), так и в качестве материалов с повышенным сопротивлением для резисторов и электронагревательных элементов (нихром и т. п.).

Инструментальные материалы

Металлы и их сплавы широко применяются для изготовления инструментов (их рабочей части). В основном это инструментальные стали и твердые сплавы. В качестве инструментальных материалов применяются также алмаз, нитрид бора, керамика.

Химические и физические свойства металлов

Металлы отличаются друг от друга различными параметрами. Принято выделять физические и химические свойства металла.

Физические свойства определяют внешние характеристики металла. К ним относят: вес, цвет, электропроводность. Также физические свойства характеризуют то, насколько металл проводит тепло, какая у него плотность и пластичность.

Химические свойства связаны с реакцией металлов на определенные воздействия. Например, насколько сильно металл подвержен коррозиям, как он окисляется и способен ли растворяться в жидкостях.

Рассмотрим более подробно характеристики каждого из свойств.

• Цвет. Это характеристика, которая отображает оттенки металлов – серебристый, белый, стальной, желтый. Интересно то, что металлы не пропускают через себя свет. Они его отражают. Большая часть известных металлов имеет серебристо-белые оттенки. По цвету металлы подразделяются на черные и цветные.
• Способность плавиться. Одно из главных и основных свойств металлов. Характеризует реакцию металла на повышения и понижение температуры. Плавкость показывает, как быстро металл из твердого состояния, может превратиться в жидкое и наоборот. И какие температуры при этому нужны. Температуру при плавлении разных металлов часто меняют с определенными интервалами. Иногда, чтобы расплавить металл, нужно постепенно повышать температуру. Если это сделать сразу, качество изделия из этого металла может быть на низком уровне. Знание характеристик плавкости того или иного металла позволяет применять сплавы для создания специальных матриц, которые защищают различные приборы от возгорания.
• Электропроводность показывает, насколько металл способен пропускать и переносить электричество. Все металлы, по сравнению с другими материалами, отличаются огромной электропроводностью. Кстати, чем больше температура воздействия на металл, тем меньше он проводит через себя электричество. Сплавы из разных металлов характеризуются меньшей электропроводностью.
• Магнитные характеристики. Магнитностью обладают небольшое количество металлов – железо, николь, кобальт. Но при повышении температуры и эти металлы теряют свойство магнитности. На магнитные характеристики особое внимание уделяется во время создания машин и приборов связи.
• Теплопроводимость – способность металлов проводите тепло.
• Вес – он измеряется в граммах, расчет идет по одному кубическому сантиметру. Металлы подразделяются на тяжелые и легкие. Самый маленький удельный вес у магния, самый большой у вольфрама. В машиностроении данная характеристика металла является очень важным элементом.

Кстати, ртуть это единственный жидкий металл. Все остальные металлы относятся к твердым. Исключения составляют сплавы разным металлов.

Знание физических свойств металлов, позволяет применять их по назначению, выбирать способы обработки и прогнозировать сроки службы.

Рассмотрим подробнее химические свойства металлов.

Химические свойства зависят от того, как располагаются атомы. Тип кристаллической решетки также влияет на химию металла. Все металлы с легкостью отдают электроны.

Устойчивость к коррозиям. Коррозия – это изменение (разрушение) металлов в ходе какого-то воздействия. Воздействие может быть физическим, химическим. Всем известны пример коррозии – появление ржавчины на металлах. Стойкость к разрушению является очень важной характеристикой при выборе металла. Благородные металлы практически не подвергаются коррозии (например, золото, платина). Цветные металлы в меньшей степени подвержены разрушению. Больше всего поддаются коррозийным изменениям черные металлы. Для того, чтобы достичь высокой стойкости к разрушению, часто используют специальные покрытия и определяют, какой металл лучше подойдет для поставленной цели.

Способность к окислению. Данная характеристика отображает, как металл взаимодействует с кислородом с применением различных окислителей.

Способность к растворению. Есть группы металлов, которое при определенных условиях хорошо растворяются. Из них можно получить твердый раствор. Для растворения применяют различные кислоты. Также существует анодное растворение. Для этих целей применяется раствор электролита.

Ниже в Таблице 1 рассмотрены все физические показатели трех металлов.

	Физические свойства металла	Алюминий	Железо	Медь
1	Состояние	твердый	твердый	твердая
2	Цвет (оттенок)	серебристо-белый	серый	с красным оттенком
3	Пластичность	высоко-пластичный	пластичный	самый пластичный
4	Твердость	<2,5	Диапазон от 2,5 до 5	< 2,5
5	Блеск	блестит	блестит на свежем срезе	блестит, если потереть
6	t плавления	Легкоплавкий (660)	Тугоплавкий (1540)	Средний (1080)
7	Плотность	Легкий (2,7)	Тяжелый (7,7)	Тяжелый (9)
8	Теплопроводность	+	+	+
9	Электропроводность	+	+	+

Таблица 1. Сравнение физических свойств разных металлов.

(Условные обозначения: + «хорошая»)

Из данной таблицы видно, что сравниваемые металлы по одним свойствам одинаковые или очень схожи, а по другим явно отличаются друг от друга. Одни металлы можно отличить друг от друга по внешнему виду (цвет, блеск, состояние). А другие свои отличия проявляют в процессе воздействия на них (повышение/понижение температуры, физическое воздействие). Все эти свойства позволяют выбрать тот металл, который соответствует необходимым требованиям в производстве различных металлических изделий.

Рассмотрим химические свойства данных металлов.

1. Алюминий – активный металл. При попадании на открытый воздух на поверхности появляется пленка оксида. Коррозия алюминия случается в очень редких случаях. Относится к металлам не подверженным к разрушению. Он хорошо взаимодействует с кислородом, галогенами, серой (при повышении температуры), с углеродом (при повышении температуры). Ртуть способна разрушить поверхность алюминия. Алюминий применяется как покрытие на изделиях с целью защиты от окисления во время нагревания.
2. Железо – относится к металлам средней активности. При обычной температуре не взаимодействует с кислородом и водой. Но если воздух влажный, то железо очень быстро подвергается коррозии. На поверхности появляется ржавчина и темные пятна. С различными металлами железо легко образует сплавы. Взаимодействует с галогенами, серой, кислотами.
3. Медь – при попадании на воздух сверху покрывается пленкой карбоната. Он предотвращает дальнейшее окисление почвы. При повышении температуры способна вступать в реакцию с простыми и сложными веществами.

Все металлы обладают определенными свойствами и характеристиками. Знание этих свойств необходимо для правильного применения металлов. Не все металлы одинаково реагируют на внешние условия, физическое воздействие, температуру. Физические и химические свойства относятся к самым главным характеристикам металлов.

Для исследования свойств металлов в наше время применяют различные методы. Проводят следующие виды анализа: химический, спектральный, механический, технологический. Это самые часто используемые методы, которые позволяют оценить качество изделия, и получить информацию о происхождении металла и его основные параметры.

 

 

06.09.2019

Металлы, сплавы и соединения металлов — Science Learning Hub

От титановых имплантатов до новых сверхпроводящих сплавов и полезных соединений металлов — мы все больше зависим от металлов. Без металлов современная цивилизация буквально рухнет. Около 80% известных химических элементов — металлы.

Физические свойства металлов

Металлы обладают свойствами, подходящими для широкого круга применений. Они обычно блестящие, большинство из них податливые, пластичные, плотные, с очень хорошими электрическими проводниками и высокими температурами плавления.Ковкость — это способность материала деформироваться при сжатии — золото очень пластично, и его можно превратить в очень тонкий лист.

Кристаллическая структура металлов

Когда мы смотрим на поверхность металла, часто можно увидеть кристаллы. Кристаллы отражают симметричное расположение положительных ионов металлов в основной структуре, которую мы не видим.

Положительные ионы в металле плотно упакованы, так что промежутки между ними сведены к минимуму.Когда атомы металла упаковываются вместе, образуя кристалл, они могут быть:

• гексагональной плотноупакованной
• гранецентрированной кубической
• объемноцентрированной кубической.

Когда расплавленный металл охлаждается, атомы металла оседают в кристаллическую решетку. При наличии достаточного времени и идеальных условий кристаллическая решетка может вырасти до очень больших размеров с идеальной внутренней кристаллической структурой. Идеальные условия встречаются редко, и реальность такова, что почти каждый твердый металл существует в виде нагромождения кристаллов разных размеров.Каждый отдельный кристалл в теле называется зерном. Эти зерна представляют собой кристаллические структуры с множеством дефектов, искажающих кристаллическую решетку.

Что такое сплавы?

Смеси металлов, называемые сплавами, используются чаще, чем чистый металл. Путем легирования можно улучшить некоторые важные свойства металлов.

• Припой, который используется в электронной промышленности, представляет собой смесь олова и свинца. Один тип припоя (63% олова и 37% свинца) имеет более низкую температуру плавления, но тверже, чем любой из металлов.Эти свойства позволяют успешно его использовать.
• Амальгама — это сплав на основе ртути. Стоматологическая амальгама — это сплав ртути, серебра, олова, меди и цинка. Он износостойкий, устойчивый к коррозии и обладает высокой ударной вязкостью.
• Титановый сплав, известный как Ti6Al4V, используется в аэрокосмической промышленности. Он легкий, очень прочный и обладает высокими антикоррозийными свойствами.

Исследовательская работа профессора Делиана Чжана в университете Вайкато сосредоточена на дешевых порошках титановых сплавов.

Соединения металлов

Большинство металлов не встречаются в их естественном состоянии. Они часто встречаются в виде таких соединений, как оксиды, сульфиды и галогениды металлов.

• Оксид алюминия — это основное соединение металла, присутствующее в руде, известное как боксит.
• Железный колчедан или «золото дураков» — это в основном сульфид железа.
• Соляной завод на озере Грассмер в Мальборо производит металлическое соединение, известное как хлорид натрия, из «соленой» морской воды.

Металлы можно производить (выплавлять) из руд различными способами:

• Алюминий получают из руды (боксита), пропуская очень большой электрический ток через расплавленную смесь руды и соединения, называемого криолитом. .
• Титан в основном производится из руды (рутила) с помощью процесса Кролла, при котором руда обрабатывается газообразным хлором с последующей реакцией с металлическим магнием.

Жестяная банка? Жестяная крыша? Фольга?

Сегодня олово редко используется в консервной промышленности в качестве кровельного материала или фольги для приготовления пищи — его заменили более дешевые материалы.

Олово — важный легирующий металл. Припой, бронза и стоматологическая амальгама содержат олово, а провода, используемые в сверхпроводящих магнитах, используемых в приборах ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и сканерах магнитно-резонансной томографии (МРТ), изготовлены из сплава олова и ниобия.

Олово переходит из своего обычного повседневного состояния, известного как «белое олово», в мягкое порошкообразное состояние, называемое «серым оловом», при воздействии температур ниже 0 ° C в течение определенного периода времени. Эти различные формы олова известны как аллотропы.

В большинстве крупных соборов есть впечатляющие музыкальные органы, трубы которых сделаны из сплава олова и свинца. Если в зимние месяцы температура воздуха в соборе опускается ниже нуля в течение длительного периода времени, трубы могут страдать от «оловянной болезни».Трубы покрыты порошкообразным серым веществом и теряют свои тональные качества.

Одна из причин, по которым армия Наполеона не смогла победить русскую армию зимой 1812 года, заключалась в том, что оловянные пуговицы на туниках французских солдат страдали «оловянной болезнью». В конце концов пуговицы превратились в порошок, и без пуговиц солдатские туники упали, и они замерзли!

Идея задания

В упражнении «Изготовление модельных сплавов» учащиеся используют пластилин и песок, чтобы изучить, как добавление других элементов может изменить пластичность металла.

Свойства металла | Металлургия для чайников

Металл — это химический элемент, который является хорошим проводником электричества и тепла и образует катионы и ионные связи с неметаллами. В химии металл — это элемент, соединение или сплав, характеризующийся высокой электропроводностью. В металле атомы легко теряют электроны с образованием положительных ионов (катионов). Эти ионы окружены делокализованными электронами, которые ответственны за проводимость. Полученное таким образом твердое вещество удерживается электростатическими взаимодействиями между ионами и электронным облаком, которые называются металлическими связями.

Металл определяется как любой элемент, который теряет электроны своей внешней оболочки, чтобы стать стабильным.

Так как нейтральные атомы имеют равное количество электронов (- заряд) и протонов (+ заряд). Следовательно, когда атом металла теряет электроны, он становится положительно заряженным. Эта заряженная частица называется ионом

Большинство элементов периодической таблицы — это металлы, включая золото, серебро, платину, ртуть, уран, алюминий, натрий и кальций. Сплавы, такие как латунь и бронза, также являются металлами.Металлы расположены слева и в середине таблицы Менделеева. Группа IA и Группа IIA (щелочные металлы) являются наиболее активными металлами. Переходные элементы, группы от IB до VIIIB, также считаются металлами. Основные металлы — это элемент справа от переходных металлов. Два нижних ряда элементов под основной частью таблицы Менделеева — это лантаноиды и актиниды, которые также являются металлами.

Металлы представляют собой блестящие твердые вещества комнатной температуры (за исключением ртути, которая является блестящим жидким элементом), с характерными высокими температурами плавления и плотностью. Многие свойства металлов, включая большой атомный радиус, низкую энергию ионизации и низкую электроотрицательность, обусловлены тем, что электроны в валентной оболочке атомов металла могут быть легко удалены. Одной из характеристик металлов является их способность деформироваться без разрушения. Ковкость — это способность металла придавать форму. Пластичность — это способность металла втягиваться в проволоку. Поскольку валентные электроны могут свободно перемещаться, металлы являются хорошими проводниками тепла и электричества.

Свойства металла

Металлы иногда описывают как расположение положительных ионов, окруженное морем делокализованных электронов. Металлы занимают основную часть Периодической таблицы, в то время как неметаллические элементы можно найти только в правой части Периодической таблицы элементов. Диагональная линия, проведенная от бора (B) до полония (Po), отделяет металлы от неметаллов. Элементы в нижнем левом углу этой разделительной линии называются металлами, а элементы в верхнем правом углу разделительной линии называются неметаллами.

Свойства материалов

Альтернативное определение металла относится к ленточной теории. Если заполнить энергетические зоны материала доступными электронами и получить частично заполненную верхнюю зону, то материал будет металлом. Солнце и Галактика Млечный Путь состоят из примерно 74% водорода, 24% гелия и 2% «металлов» (остальные элементы; атомные номера 3–118) по массе. Концепция металла в обычном химическом смысле не имеет отношения к звездам, поскольку химические связи, которые придают элементам их свойства, не могут существовать при звездных температурах.

Металлы в целом обладают высокой электропроводностью, которая зависит от их ионной валентности, теплопроводности, блеска и плотности, а также способности деформироваться под действием напряжения без раскалывания. Хотя есть несколько металлов с низкой плотностью, твердостью и температурой плавления, они (щелочные и щелочноземельные металлы) чрезвычайно реактивны и редко встречаются в их элементарной металлической форме. С оптической точки зрения металлы непрозрачны, блестят и блестят. Большинство металлов имеет более высокую плотность, чем большинство неметаллов.Тем не менее, плотность металлов сильно различается: литий — наименее плотный твердый элемент, а осмий — самый плотный. Металлы групп I A и II A называются легкими металлами, потому что они являются исключениями из этого обобщения.

Высокая плотность большинства металлов обусловлена ​​плотноупакованной кристаллической решеткой металлической структуры. Прочность металлических связей для различных металлов достигает максимума вокруг центра ряда переходных металлов, поскольку эти элементы имеют большое количество делокализованных электронов в металлических связях с сильной связью.Большинство цветных металлов можно повторно использовать многократно в течение их жизненного цикла.

Электро- и теплопроводность металлов обусловлена ​​тем фактом, что в металлической связи внешние электроны атомов металлов образуют газ, состоящий из почти свободных электронов, движущихся как электронный газ на фоне положительного заряда, образованного ионными остовами. Хорошие математические предсказания для электропроводности, а также вклада электронов в теплоемкость и теплопроводность металлов могут быть рассчитаны с помощью модели свободных электронов, которая не принимает во внимание детальную структуру ионной решетки.

Сплав — это смесь двух или более элементов в твердом растворе, в котором основным компонентом является металл. Большинство чистых металлов слишком мягкие, хрупкие или химически активные для практического использования. Комбинация металлов в различных соотношениях в качестве сплавов изменяет свойства чистых металлов для получения желаемых характеристик. Из всех металлических сплавов, используемых сегодня, сплавы железа (сталь, нержавеющая сталь, чугун, инструментальная сталь, легированная сталь) составляют самую большую долю как по количеству, так и по коммерческой стоимости.Железо, легированное углеродом в различных пропорциях, дает низко-, средне- и высокоуглеродистые стали, при этом повышенное содержание углерода снижает пластичность и вязкость. Другими важными металлическими сплавами являются сплавы алюминия, титана, меди и магния. Сплавы алюминия, титана и магния ценятся за их высокое отношение прочности к массе; магний также может обеспечивать электромагнитное экранирование.

Металл против полимеров

Сплавы, специально разработанные для применения с высокими требованиями, например, для реактивных двигателей, могут содержать более десяти элементов.В химическом отношении драгоценные металлы обладают меньшей реакционной способностью, чем большинство элементов, имеют высокий блеск и высокую электропроводность. Исторически драгоценные металлы были важны как валюта, но теперь они рассматриваются в основном как инвестиционные и промышленные товары. Самые известные драгоценные металлы — золото и серебро. Другие драгоценные металлы включают металлы платиновой группы: рутений, родий, палладий, осмий, иридий и платину, из которых платина является наиболее продаваемой. Серебро значительно дешевле этих металлов, но часто традиционно считается драгоценным металлом из-за его роли в чеканке монет и ювелирных изделий.

СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ

Этот раздел посвящен в первую очередь терминам, используемым для описания различных свойств и характеристик металлов в целом. При техническом обслуживании самолетов первостепенное значение имеют такие общие свойства металлов и их сплавов, как твердость, хрупкость, ковкость, пластичность, эластичность, ударная вязкость, плотность, плавкость, проводимость, а также сжатие и расширение. Вы должны знать определение включенных здесь терминов, потому что они составляют основу для дальнейшего обсуждения авиационных металлов.

Твердость

Твердость означает способность металла сопротивляться истиранию, проникновению, резанию или остаточной деформации. Твердость может быть увеличена обработкой металла, а в случае стали и некоторых титановых и алюминиевых сплавов — термообработкой и холодной обработкой (обсуждается ниже). Конструкционные детали часто формируются из металлов в их мягком состоянии, а затем подвергаются термообработке для их упрочнения, так что готовая форма сохраняется. Твердость и прочность — тесно связанные свойства всех металлов.Если у вас чистый кусок металла, вы можете контролировать размер зерен с помощью термообработки или обработки металла.

При нагревании металла атомы встряхиваются в более правильное расположение — уменьшается количество границ зерен и, таким образом, металл становится мягче. Если стучать по металлу в холодную погоду, образуется много мелких зерен. Таким образом, холодная обработка делает металл более твердым. Чтобы восстановить его работоспособность, вам необходимо повторно нагреть его.

Вы также можете нарушить регулярное расположение атомов, вставив в структуру атомы немного другого размера.Сплавы, такие как латунь (смесь меди и цинка), тверже, чем исходные металлы, потому что неоднородность структуры помогает предотвратить скольжение рядов атомов друг по другу.

Хрупкость

Хрупкость — это свойство металла, которое допускает небольшой изгиб или деформацию без разрушения. Другими словами, хрупкий металл склонен ломаться или трескаться без изменения формы. Поскольку конструкционные металлы часто подвергаются ударным нагрузкам, хрупкость не является очень желательным свойством.Чугун, литой алюминий и очень твердая сталь — хрупкие металлы.

Ковкость

Металл, который можно подвергать ковке, прокатке или прессованию различной формы без растрескивания, разрушения или других вредных воздействий, называется ковким. Это свойство необходимо для листового металла, который должен быть обработан в криволинейных формах, таких как обтекатели, обтекатели и законцовки крыла. Медь — один из примеров ковкого металла.

Пластичность

Пластичность — это свойство металла, которое позволяет ему постоянно растягиваться, сгибаться или скручиваться в различные формы без разрушения.Это свойство важно для металлов, используемых в производстве проволоки и труб. Пластичные металлы очень предпочтительны для использования в самолетах из-за простоты их формования и устойчивости к разрушению при ударных нагрузках. По этой причине алюминиевые сплавы используются для изготовления колец капота, фюзеляжа и обшивки крыла, а также формованных или экструдированных деталей, таких как нервюры, лонжероны и переборки. Хромомолибденовой стали также легко придать желаемую форму. Пластичность подобна пластичности.

Эластичность

Эластичность — это свойство, которое позволяет металлу возвращаться к своей исходной форме, когда сила, вызывающая изменение формы, снимается.Это свойство чрезвычайно ценно, поскольку было бы крайне нежелательно, чтобы деталь постоянно деформировалась после снятия приложенной нагрузки. У каждого металла есть точка, известная как предел упругости, выше которой его нельзя нагружать, не вызывая необратимой деформации. Когда металл нагружается за пределы его предела упругости и в результате возникает остаточная деформация, его называют деформированным. В самолетостроении элементы и детали спроектированы таким образом, чтобы максимальные нагрузки, которым они подвергаются, никогда не превышали их предел упругости.

Прочность

Материал, обладающий ударной вязкостью, выдерживает разрыв или сдвиг и может растягиваться или иным образом деформироваться без разрушения. Прочность — желаемое свойство авиационных металлов.

Плотность

Плотность — это вес единицы объема материала. При работе с самолетами предпочтительнее использовать фактический вес материала на кубический дюйм, поскольку этот показатель можно использовать для определения веса детали до фактического производства.Плотность является важным фактором при выборе материала, который будет использоваться в конструкции детали, и при этом поддерживать надлежащий вес и балансировку самолета.

Плавкость

Плавкость определяется как способность металла становиться жидкостью под воздействием тепла. Металлы плавятся при сварке. Стали плавятся при температуре около 2500 ° F, а алюминиевые сплавы — при температуре около 1,110 ° F.

Электропроводность

Электропроводность — это свойство, которое позволяет металлу переносить тепло или электричество. Теплопроводность металла особенно важна при сварке, потому что она определяет количество тепла, которое потребуется для правильного плавления. Электропроводность металла в определенной степени определяет тип зажимного приспособления, который будет использоваться для контроля расширения и сжатия. В самолетах электрическая проводимость также должна рассматриваться в сочетании со связкой, которая используется для устранения радиопомех. Металлы различаются по способности проводить тепло. Например, медь имеет относительно высокую теплопроводность и является хорошим проводником электричества.

Свободные электроны могут двигаться, и поэтому, когда электроны проталкиваются с одного конца куска металла, другие выходят с другого. В металле нет пустых мест. Самый простой способ представить это — это как шланг, наполненный шариками, когда один входит в другой, сразу выходит из другого конца. Таким образом, ток может течь через металлы. Именно это присутствие доступных электронов в металлах позволяет использовать их для генерации тока в батареях.

Возможно вам понравится

Случайные сообщения

• Как склепать алюминий?
  Заклепка — это постоянная механическая застежка.Перед установкой заклепка состоит из гладкого цилиндрического вала с …
• Что такое гибридные материалы?
  Гибридные материалы — это композиты, состоящие из двух компонентов на нанометровом или молекулярном уровне. Многие природные материалы …
• Биоматериалы
  Биоматериал — это любое вещество, поверхность или конструкция, которые взаимодействуют с биологическими системами. Развитие биоматериалов …
• Футуристические материалы, часть 2
  Аэрогель внесен в Книгу рекордов Гиннеса на 15 записей, больше, чем любой другой материал….
• Микроструктура металлов
  Микроструктура определяется как структура подготовленной поверхности или тонкой фольги материала, выявленная под микроскопом ab …

Обзор физических свойств металлов

Физические свойства — важный способ отличить один материал от другого. При изучении и применении металлургии физические свойства часто считаются более широкой категорией, чем механические свойства, но не все свойства совпадают.Физические свойства легче всего отличить от механических с помощью метода испытаний. В то время как механические свойства требуют приложения сил для измерения, физические свойства можно измерить без изменения материала.

При этом физические свойства меняются в разных средах. Например, большинство металлов имеют более высокую плотность при более низких температурах из-за принципов теплового расширения и сжатия . Цвет и внешний вид, которые также являются физическими свойствами, меняются в зависимости от ряда факторов окружающей среды.

Чтобы узнать больше о механических свойствах металлов, ознакомьтесь с нашим сообщением в блоге здесь.

К физическим свойствам металлов относятся:

• Коррозионная стойкость
• Плотность
• Температура плавления
• Тепловые свойства
• Теплоемкость
• Теплопроводность
• Тепловое расширение
• Электропроводность
• Магнитные свойства

Что такое сплав?

Слово сплав встречается в блоге Eagle Group, особенно здесь, в этой серии. Сплав — это однородная смесь, состоящая из комбинации отдельных элементов, когда хотя бы один из элементов является металлом. Обычные сплавы включают бронзу, которая представляет собой смесь меди (Cu) и олова (Se). Сталь представляет собой смесь железа (Fe) и углерода (C), а нержавеющая сталь включает другие легирующие агенты, такие как хром (Cr), никель (Ni) и марганец (Mn).

Коррозионная стойкость

Возможны многие виды коррозии. Коррозия — это процесс, при котором материал восстанавливается до более стабильного состояния в результате химической реакции, часто связанной с атмосферой или условиями эксплуатации.Ржавчина, часто встречающаяся на незащищенных изделиях из черных металлов, является одной из самых распространенных форм коррозии.

Коррозионная стойкость , с другой стороны, — это способность материала противостоять реакции перехода к более стабильному состоянию в окружающей среде.

Сырой алюминий, кремний, титан и их сплавы обладают естественной устойчивостью к коррозии из-за того, что на их поверхности быстро образуется инертный слой. Обычным сплавом для многих областей применения, требующих стойкости к коррозии, является нержавеющая сталь.В отличие от углеродистой стали, сплавы нержавеющей стали способны противостоять поверхностной коррозии при воздействии сред, которые обычно вызывают коррозию, включая влажную, кислотную или высокую температуру.

Щелкните здесь, чтобы прочитать сообщение в нашем блоге «Устойчивость к коррозии»

Плотность

Плотность объекта определяется по простой формуле: масса объекта (M) делится на его объем (V). Сначала практическое применение плотности заключалось в определении подлинности золота, как в истории с золотой короной.Золото — отличный кандидат для проверки плотности, потому что это гораздо более плотный материал, чем другие металлы, со средней плотностью 1206 фунтов. на кубический фут.

Сплавы, которые чаще используются в производстве, имеют более низкую плотность. Сталь в среднем составляет около 494 фунтов на кубический фут, в то время как нержавеющая сталь немного меньше. Плотность титана составляет примерно половину плотности стали, а алюминия — примерно одну треть. На практике это означает, что деталь из стали будет весить примерно в три раза больше, чем точно такая же деталь из алюминия.Однако сталь имеет другие преимущества, такие как твердость и прочность, и поэтому меньшие объемы или толщина материала могут обеспечить такие же или более высокие характеристики относительно.

Eagle Alloy и Eagle Precision часто производят сложные тонкостенные отливки из различных сплавов углеродистой и нержавеющей стали. Сплав влияет на дизайн, производственный процесс и методы отделки, используемые для изготовления каждой литой детали.

Точка плавления

Точка плавления материала определяется как температура, при которой он переходит из твердого состояния в жидкое при атмосферном давлении .Температура плавления может быть основным фактором при принятии решения о том, можно ли использовать сплав для конкретного продукта. Различные сплавы имеют разные диапазоны температур плавления, что определяется элементами их химического состава. Например, сплав с высоким процентным содержанием олова или алюминия будет плавиться при гораздо более низкой температуре, чем сплав, состоящий в основном из железа и никеля.

Температура плавления — важный фактор для производителей металла. Многие литейные предприятия используют методы литья в песчаные формы, такие как литье в форме с воздушным охлаждением или корпусной формы, поскольку неметаллические формы могут выдерживать более высокие температуры, необходимые для плавления стали.С другой стороны, алюминий можно отливать с использованием стальных форм многократного использования, поскольку он имеет гораздо более низкую температуру плавления, чем сталь.

Тепловые свойства

Тепловые свойства включают теплоемкость, теплопроводность и тепловое расширение. При производстве все три свойства являются важными факторами при выборе правильного сплава.

• Теплоемкость , также известная как удельная теплоемкость , представляет собой количество энергии, необходимое для изменения температуры материала, и является ключевым компонентом прогнозирования затвердевания отливки.
• Теплопроводность определяется как скорость, с которой тепло может переноситься через материал, и у металлов есть одна общая черта — высокая теплопроводность. Электропроводность — это другое свойство, но оно пропорционально коррелирует с теплопроводностью. Такие металлы, как медь и золото, которые известны как хорошие электрические проводники, также являются хорошими проводниками тепла.
• Термическое расширение относится к тому, как металлы расширяются при нагревании и сжимаются при охлаждении.Это свойство особенно важно при создании оснастки для литья металлов. Шаблоны и формы должны быть больше конечной детали, чтобы учесть усадку во время охлаждения.

Магнитные свойства

Магнитные свойства относятся к способу, которым материал реагирует на приложенное внешнее магнитное поле . Этот магнитный отклик можно разделить на диамагнитный, парамагнитный, ферромагнитный, антиферромагнитный или ферримагнитный.

• Диамагнетик — отталкивается магнитными полями
• Парамагнитный — не показывает магнитного порядка
• Ферромагнетик — самый сильный тип магнетизма
• Антиферромагнетик — может существовать при достаточно низких температурах, но исчезает при температуре Нееля / выше
• Ферримагнетик — слабая форма ферромагнетизма

Железо — один из самых магнитных металлов, поэтому черные металлы (металлы, содержащие железо), такие как сталь, также обладают степенью магнетизма, а именно ферромагнетизмом .

Хотя приведенные выше свойства ни в коем случае не являются исчерпывающими, они представляют многие из наиболее важных свойств, используемых при выборе материала для литья металла или обработки с ЧПУ. В Eagle Group наши специалисты в области металлургии обладают опытом, чтобы оценить потребности продукта и, основываясь на мнениях клиентов, в конечном итоге предложить оптимальный сплав для работы. Мы также применяем исчерпывающий процесс APQP для всех новых проектов, который позволяет нам устанавливать точные параметры на протяжении всего производственного процесса, что приводит к лучшему качеству отливки.

Чтобы узнать больше о процессах литья и обработки металлов, загрузите нашу бесплатную электронную книгу ниже:

Свойства металлов | Хорошая наука

Цель обучения

В этом уроке мы узнаем о различных физических свойствах металлов и некоторых из множества применений, для которых они подходят.

Результаты обучения

По окончании этого урока вы сможете:

• Опишите физические свойства, общие для всех металлов: блеск, электропроводность, теплопроводность, пластичность и пластичность.

• Опишите физические свойства, которые различаются для разных металлов: температура плавления, твердость, прочность и плотность.

• Опишите расположение атомов в металлах и объясните, как это объясняет их физические свойства.

• Приведите примеры использования металлов, в которых используются их уникальные свойства.

• Опишите сплавы и приведите примеры того, как их превосходные свойства делают их более подходящими в определенных ситуациях.

(Изображение: Pexels, Pixabay)

---

Краткое содержание урока

• Металлы — это большая группа элементов с общим атомным расположением и схожими свойствами.

• Металлические структуры состоят из решеток ионов металлов, окруженных делокализованными электронами.

• Эти структуры скреплены прочными металлическими связями.

• Общие физические свойства всех металлов включают:

• Металлический блеск — зеркальный блеск после резки или полировки.

• Ковкость — способность сгибаться в разные формы.

• Дуктильность — способность втягиваться в проволоку.

• Электропроводность — способность проводить электрический заряд.

• Теплопроводность — способность передавать тепло.

• Другие свойства, общие для большинства металлов, включают:

• Сплавы — это смеси, содержащие металл и один или несколько других элементов.

• Сплавы замещения — это сплавы, в которых атомы в металлической решетке заменены другими атомами.

• Сплавы внедрения — это сплавы, в которых дополнительные атомы занимают пространство внутри металлической решетки.

• Сплавы — это металлические конструкции с улучшенными свойствами по сравнению с их компонентами.

(Изображение: TheDigitalArtist, Pixabay)

---

Щелкните изображение, чтобы просмотреть таблицу для этого урока.

Щелкните изображение, чтобы просмотреть Учебное пособие по химии за 10 год (версия PDF).

Щелкните изображение, чтобы просмотреть Учебное пособие по химии за 10 год (версия для печати).

Щелкните изображение, чтобы просмотреть заметки об уроке химии 10-го класса.

металлов. Общие свойства. Добыча и классификация металлов

Когда Земля образовалась, расплавленная масса содержала множество различных металлов, которые сегодня мы добываем и используем в огромных количествах. Большинство металлов соединяются с горными породами при расплавлении с образованием металлических руд. Наиболее распространенными из них являются бокситы, из которых добывается алюминий, и железная руда, из которой добывается железо. Сегодня более семидесяти различных металлов добываются и используются в обрабатывающей промышленности. Некоторые из них, такие как, например, медь и свинец, можно использовать в чистом виде, чтобы извлечь выгоду из их природных свойств. Но часто мы объединяем разные металлы или металл с другими материалами для образования сплавов. Создавая сплавы, мы можем изменять свойства металла в соответствии с нашими конкретными потребностями.

Металлы и сплавы можно использовать по-разному. Они важны для транспорта, телекоммуникаций, машиностроения, строительства и обрабатывающей промышленности.

Общие свойства всех металлов

Физические свойства :

Металлы твердые, неклейкие, холодные и гладкие, часто блестящие и прочные. Они также пластичны и пластичны, не ломаются. Металлы очень хорошо проводят электричество, звук и тепло.При повышении температуры они расширяются, а при понижении всегда сжимаются. Их легко сваривать с другими металлами.

Химические свойства :

Металлы реагируют с кислородом воды и воздуха. Он известен как окисление или ржавчина и представляет собой красновато-желтовато-коричневое чешуйчатое покрытие из оксида железа, которое образуется на железе или стали, особенно в присутствии влаги.

Экологические свойства :

Большинство металлов подлежат переработке, а некоторые металлы, такие как свинец или ртуть, токсичны и представляют опасность для человека и окружающей среды.

Добыча металлов

Есть два типа шахт для добычи металлов:

• Открытые горные работы, которые используются, когда минерал находится вблизи поверхности.
• Подземная добыча, которая используется, когда минерал находится глубоко под поверхностью.

Применяются экскаваторы, буровые установки, взрывчатые вещества для извлечения полезных ископаемых из породы. Полезные ископаемые разделяются на руду и пустую породу.

Классификация металлов

Металлы можно разделить на две основные группы: черные металлы — это те, которые содержат железо, и цветные металлы, которые не содержат железа.

Черные металлы

Чистое железо мало пригодно в качестве инженерного материала, потому что оно слишком мягкое и пластичное. Когда железо охлаждается и превращается из жидкости в твердое тело, большинство атомов в металлической упаковке плотно соединяются в упорядоченные слои. Однако некоторые. становятся смещенными, создавая слабые места, называемые дислокациями. Когда кусок железа подвергается напряжению, слои атомов в этих областях скользят друг по другу, и металл деформируется. Это начинает объяснять пластичность мягкого железа.Однако, добавляя углерод к железу, мы можем производить ряд сплавов с совершенно разными свойствами. Мы называем эти углеродистыми сталями. Сплав представляет собой смесь двух или более химических элементов, и основным элементом является металл.

Углеродистые стали: их свойства и применение

Мягкая сталь: содержание углерода от 0,1% до 0,3%. Свойства : менее пластичный, но тверже и прочнее, чем железо, серый цвет, легко подвергается коррозии. Использует : балки или балки, винты, гайки и болты, гвозди, строительные леса, кузова автомобилей, складские помещения, бочки для масла.

Среднеуглеродистая сталь содержит от 0,3% до 0,7% углерода. Свойства : тверже и менее пластична, чем низкоуглеродистая сталь, вязкая и имеет высокий предел прочности на разрыв. Используется : он используется для производства изделий, которые должны быть прочными и износостойкими, например шестерни, инструменты, ключи и т. Д.

Высокоуглеродистая сталь содержит от 0,7% до 1,3% углерода. Свойства : Очень твердый и хрупкий материал. Применение : Используется для режущих инструментов и изделий, которые должны выдерживать износ, таких как гильотина, пружины и т. Д.

Нержавеющая сталь — это сплавы железа и хрома. Доступен широкий ассортимент сталей с содержанием хрома от 13% до 27%. Свойства : Хром предотвращает ржавление благодаря оксидной пленке. Пластичность, твердость и предел прочности. Это также блестящий привлекательный металл. Область применения : столовые приборы, раковины, трубы, автомобильные детали и т. Д.

Серый чугун — это сплав железа (94%), углерода (3%), кремния (2%) и некоторых следов магния, серы и фосфора. Свойства: хрупкий, но чрезвычайно твердый и стойкий, подвержен коррозии за счет ржавчины. Использование: поршни, детали машин, уличные фонари, крышки сливных отверстий, инструменты.

В сталь могут быть добавлены другие химические элементы для улучшения или достижения определенных свойств. Вот несколько примеров:

• Кремний делает сплав магнитным и повышает эластичность.
• Марганец делает сплав более твердым и жаропрочным. Из него делают нержавеющую сталь.
• Никель улучшает прочность и предотвращает коррозию.
• Вольфрам делает сталь более твердой, жаростойкой и предотвращает коррозию.
• Хром делает сплав тверже, прочнее и устойчивее к ржавчине.

Цветные металлы

Это металлы, не содержащие железа.У них много применений, но они часто дороги, потому что их труднее извлечь.

Алюминий

Это самый распространенный металл в земной коре после стали, на сегодняшний день это наиболее широко используемый из всех металлов. Свойства : Серебристо-белый цвет, легкий, очень устойчивый к коррозии, мягкий, податливый и пластичный, с низкой плотностью, хороший проводник как электричества, так и тепла. Применяет : высоковольтные линии электропередач, самолеты, автомобили, велосипеды, легкие металлоконструкции.кровельные и оконные и дверные блоки, отделка, кухонные инструменты и банки для напитков.

Медь

Это чистый металл, занимающий третье место в мире по объему потребления. Свойства : красновато-коричневый металл, пластичный и умеренно прочный, очень хорошо проводящий электричество и тепло. Очень легко подвергается коррозии. Применение : электрические провода, телефонные линии, водонагреватель и трубы для горячей воды, сердцевина радиатора автомобиля, отделка, архитектура.

Латунь

Термин « латунь » охватывает широкий спектр медно-цинковых сплавов. Свойства : Цвет золота. Обладает очень хорошими антикоррозионными свойствами и износостойкостью. Применение : изделия ручной работы, ювелирные изделия, сантехника, конденсаторы и турбины.

Магний

Блестящий и серебристо-белый. Свойства : Он очень легкий, мягкий и податливый, но не очень пластичный. Он очень сильно реагирует с кислородом. Применение : фейерверки, аэрокосмическая промышленность, автомобильная промышленность.

Олово

Это блестящий белый металл. Свойства : Не окисляется при комнатной температуре, очень мягкий. Применение : Пайка мягким припоем, оловянная фольга и олово.

Свинец

Серебристо-серый металл. Свойства : Мягкий и податливый. Он токсичен при вдыхании его паров. Использует : Батарейки, используется в качестве добавки к стеклу для придания твердости и веса.

бронза

Это сплав меди и олова. Свойства : Высокая устойчивость к износу и коррозии. Применение : гребные винты для лодок, фильтры, церковные колокола, скульптуры, подшипники и шестерни.

цинк

Это голубовато-серый блестящий металл. Свойства : Антикоррозийный, не очень твердый, слабый при низких температурах. Использует : Кровля, водопровод, потому что он останавливает коррозию.

Испанские термины

Свинец — пломо

цинк — cinc

Олово — estaño

Медь — cobre

Бронза — бронза

Латунь — латон

Алюминий — алюминий

Магний — магнезиум

Сталь — acero

Утюг — hierro

расплавленный — Fundido

руда — минеральная / мена

сплав — aleación

пустышка — ганг

черный — ferrrosos

круто — enfriar

слабость — debilidad

корродирует — корроер

ношение.- Desgaste

шестерни — engranajes

нержавеющая — неокисляемая

предел прочности на разрыв — tracción

столовые приборы — cuberteria

труба — tuberia

мойка — fregadero

сток — drenaje

подшипники и шестерни — rodamientos y engranajes

Гребные винты для катера — Helices de Barco

блестящий — блестящий

% PDF-1. 6 % 334 0 объект > эндобдж 340 0 объект > поток 2004-10-07T14: 01: 38-07: 00Writer2010-07-17T13: 11: 55-06: 002010-07-17T13: 11: 55-06: 00application / pdf

Кэтрин Ли Хэнк

OpenOffice.org 1.1.1uuid: 26759672-9db0-467e-8bd0-379e43292287uuid: a61d6979-c14a-496b-b59e-246c8e12a5bb конечный поток эндобдж 336 0 объект > / Кодировка >>>>> эндобдж 215 0 объект > эндобдж 235 0 объект > эндобдж 236 0 объект > эндобдж 237 0 объект > эндобдж 238 0 объект > эндобдж 240 0 объект > эндобдж 241 0 объект > эндобдж 242 0 объект > эндобдж 243 0 объект > эндобдж 244 0 объект > эндобдж 245 0 объект > эндобдж 246 0 объект > эндобдж 247 0 объект > эндобдж 248 0 объект > эндобдж 249 0 объект > эндобдж 250 0 объект > эндобдж 251 0 объект > эндобдж 252 0 объект > эндобдж 253 0 объект > эндобдж 254 0 объект > эндобдж 255 0 объект > эндобдж 256 0 объект > эндобдж 257 0 объект > эндобдж 258 0 объект > эндобдж 259 0 объект > эндобдж 260 0 объект > эндобдж 261 0 объект > эндобдж 262 0 объект > эндобдж 263 0 объект > эндобдж 264 0 объект > эндобдж 265 0 объект > эндобдж 266 0 объект > эндобдж 267 0 объект > эндобдж 268 0 объект > эндобдж 269 ​​0 объект > эндобдж 270 0 объект > эндобдж 271 0 объект > эндобдж 272 0 объект > эндобдж 273 0 объект > эндобдж 274 0 объект > эндобдж 275 0 объект > эндобдж 276 0 объект > эндобдж 277 0 объект > эндобдж 278 0 объект > эндобдж 279 0 объект > эндобдж 280 0 объект > эндобдж 281 0 объект > эндобдж 282 0 объект > эндобдж 283 0 объект > эндобдж 284 0 объект > эндобдж 285 0 объект > эндобдж 286 0 объект > эндобдж 287 0 объект > эндобдж 288 0 объект > эндобдж 289 0 объект > эндобдж 290 0 объект > эндобдж 291 0 объект > эндобдж 292 0 объект > эндобдж 293 0 объект > эндобдж 294 0 объект > эндобдж 295 0 объект > эндобдж 296 0 объект > эндобдж 297 0 объект > эндобдж 298 0 объект > эндобдж 299 0 объект > эндобдж 300 0 объект > эндобдж 301 0 объект > эндобдж 302 0 объект > эндобдж 303 0 объект > эндобдж 304 0 объект > эндобдж 305 0 объект > эндобдж 306 0 объект > эндобдж 307 0 объект > эндобдж 308 0 объект > эндобдж 309 0 объект > эндобдж 310 0 объект > эндобдж 311 0 объект > эндобдж 312 0 объект > эндобдж 313 0 объект > эндобдж 314 0 объект > эндобдж 315 0 объект > эндобдж 316 0 объект > эндобдж 317 0 объект > эндобдж 318 0 объект > эндобдж 319 0 объект > эндобдж 320 0 объект > эндобдж 321 0 объект > эндобдж 322 0 объект > эндобдж 323 0 объект > эндобдж 324 0 объект > эндобдж 325 0 объект > эндобдж 326 0 объект > эндобдж 327 0 объект > эндобдж 328 0 объект > эндобдж 329 0 объект > эндобдж 330 0 объект > эндобдж 331 0 объект > эндобдж 332 0 объект > эндобдж 333 0 объект > эндобдж 213 0 объект > поток x3P (* T0P53T034 (U! \ K! + P

Сплавы — состав, свойства металлических сплавов

На рисунке представлена ​​фазовая диаграмма железо – карбид железа (Fe – Fe3C). Процент присутствующего углерода и температура определяют фазу железоуглеродистого сплава и, следовательно, его физические характеристики и механические свойства. Процент углерода определяет тип сплава черных металлов: чугун, сталь или чугун. Источник: wikipedia.org Läpple, Volker — Wärmebehandlung des Stahls Grundlagen. Лицензия: CC BY-SA 4.0

Сплав представляет собой смесь двух или более материалов, по крайней мере, один из которых является металлом. Сплавы могут иметь микроструктуру, состоящую из твердых растворов, где вторичные атомы вводятся в качестве замещающих или межузельных атомов в кристаллическую решетку.Сплав также может быть смесью металлических фаз (два или более растворов, образующих микроструктуру из разных кристаллов внутри металла). Примеры сплавов замещения включают бронзу и латунь , в которых некоторые атомы меди замещены атомами олова или цинка соответственно.

Твердые растворы имеют важное коммерческое и промышленное применение, поскольку такие смеси часто имеют лучшие свойства по сравнению с чистыми материалами. Многие сплавы металлов являются твердыми растворами.Даже небольшое количество растворенного вещества может повлиять на электрические и физические свойства растворителя.

Легирование — обычная практика, поскольку металлические связи позволяют соединять различные типы металлов. Например, аустенитные нержавеющие стали, в том числе нержавеющая сталь типа 304 (содержащая 18-20% хрома и 8-10,5% никеля), имеют гранецентрированную кубическую структуру атомов железа с углеродом в твердом растворе внедрения .

Характеристики металлических сплавов

Сплавы обычно прочнее чистых металлов, хотя обычно они обладают пониженной электрической и теплопроводностью.Прочность — важнейший критерий, по которому судят о многих конструкционных материалах. Поэтому сплавы используются для инженерного строительства. Сталь , вероятно, самый распространенный конструкционный металл, является хорошим примером сплава. Это сплав железа и углерода с другими элементами, придающими ему определенные желаемые свойства.

Иногда материал может состоять из нескольких твердых фаз. Прочность этих материалов повышается за счет превращения твердой структуры в форму, состоящую из двух чередующихся фаз.Когда рассматриваемый материал представляет собой сплав , можно закалить металл из расплавленного состояния с образованием вкрапленных фаз. Термин закалка относится к термической обработке , при которой материал быстро охлаждают в воде, масле или воздухе для получения определенных свойств материала, особенно твердости . В металлургии для упрочнения стали чаще всего применяется закалка путем введения мартенсита.

Типы сплавов

Металлические сплавы по составу часто делятся на два класса:

• Черные сплавы .Ферросплавы, в которых железо является основным компонентом, включают сталь, нержавеющую сталь, углеродистую сталь, чугун. Черные сплавы известны своей прочностью.
• Цветные сплавы . Цветные сплавы — те, которые не содержат железа (феррит) в заметных количествах, поэтому они основаны на цветных металлах (например, алюминии, меди, хроме, титане, золоте, никеле, серебре, олове, свинце, цинке и т. Д.) Другие общие свойства цветных металлов — немагнитные, ковкие и легкие.

Сплавы черных металлов

Ферросплавы , в которых железо является основным компонентом, включают сталь и чушковый чугун (с содержанием углерода в несколько процентов) и сплавы железа с другими металлами (например, нержавеющая сталь). Ферросплавы известны своей прочностью. Сплавы обычно прочнее чистых металлов, хотя обычно обладают пониженной электрической и теплопроводностью. Простейшие ферросплавы известны как стали , и состоят из железа (Fe) , легированного углеродом (C) (около 0.От 1% до 1%, в зависимости от типа). Добавление небольшого количества неметаллического углерода в железо обменивает его высокую пластичность на более высокую прочность . Благодаря своей очень высокой прочности, но все же значительной ударной вязкости и способности сильно изменяться при термообработке, сталь является одним из наиболее полезных и распространенных сплавов на основе черных металлов в современном использовании. Их широкое использование объясняется следующими факторами:

1. Железосодержащие соединения в больших количествах существуют в земной коре.
2. Металлическое железо и стальные сплавы могут производиться с использованием относительно экономичных методов извлечения, рафинирования, легирования и изготовления
3. Ферросплавы чрезвычайно универсальны в том смысле, что они могут быть адаптированы для получения широкого диапазона механических и физических свойств.

Основным недостатком многих ферросплавов является их подверженность коррозии . Добавляя хром в сталь, можно повысить ее устойчивость к коррозии, создав нержавеющую сталь, а добавление кремния изменит ее электрические характеристики, что приведет к образованию кремнистой стали.

Виды черных металлов — классификация по составу

• Чугун . В целом чугун — это промежуточный продукт черной металлургии. Чугун, известный также как сырое железо, производится в доменной печи и содержит до 4–5% углерода с небольшими количествами других примесей, таких как сера, магний, фосфор и марганец. Высокое содержание углерода делает его относительно непрочным и хрупким. Уменьшение количества углерода до 0,002–2,1% по массе дает сталь, которая может быть в 1000 раз тверже чистого железа.
• Кованое железо . Кованое железо — это сплав железа с очень низким содержанием углерода (менее 0,08%) по сравнению с чугуном (от 2,1% до 4%). В микроструктуре кованого железа видны включения темного шлака в феррите. Он мягкий, пластичный, магнитный, устойчивый к коррозии и легко сваривается. Обладает высокой эластичностью и прочностью на разрыв. Его можно нагревать, повторно нагревать и придавать ему различные формы. Кованое железо больше не производится в промышленных масштабах. Многие изделия из кованого железа, такие как перила, садовая мебель и ворота, на самом деле сделаны из мягкой стали.Например, Эйфелева башня представляет собой решетчатую башню из кованого железа.
• Сталь . Стали представляют собой сплавы железо-углерод, которые могут содержать значительные концентрации других легирующих элементов. Добавление небольшого количества неметаллического углерода в железо меняет его большую пластичность на большую прочность. Благодаря своей очень высокой прочности, но все же значительной ударной вязкости и способности сильно изменяться при термообработке, сталь является одним из наиболее полезных и распространенных сплавов на основе черных металлов в современном использовании. Существуют тысячи сплавов, которые имеют различный состав и / или термообработку. Механические свойства чувствительны к содержанию углерода, которое обычно составляет менее 1,0 мас.%. Согласно классификации AISI углеродистая сталь делится на четыре класса в зависимости от содержания углерода:
  • Низкоуглеродистые стали . Низкоуглеродистая сталь, также известная как низкоуглеродистая сталь, в настоящее время является наиболее распространенной формой стали, поскольку ее цена относительно невысока, а свойства материала приемлемы для многих областей применения. Низкоуглеродистая сталь содержит примерно 0,05–0,25% углерода, что делает ее ковкой и пластичной.Низкоуглеродистая сталь имеет относительно низкую прочность на разрыв, но она дешевая и ее легко формовать; твердость поверхности можно повысить за счет науглероживания.
  • Среднеуглеродистые стали . Среднеуглеродистая сталь содержит примерно 0,3–0,6% углерода. Уравновешивает пластичность и прочность, обладает хорошей износостойкостью. Этот сорт стали в основном используется в производстве деталей машин, валов, осей, шестерен, коленчатых валов, муфт и поковок, а также может использоваться в рельсах и железнодорожных колесах.
  • Высокоуглеродистые стали .Высокоуглеродистая сталь содержит примерно от 0,60 до 1,00% углерода. Твердость выше, чем у других марок, но пластичность снижается. Высокоуглеродистые стали могут использоваться для изготовления пружин, канатной проволоки, молотков, отверток и гаечных ключей.
  • Сверхвысокуглеродистая сталь . Ультра-высокоуглеродистая сталь содержит примерно 1,25–2,0% углерода. Стали, которые можно улучшать до высокой твердости. Этот сорт стали может использоваться для изделий из твердой стали, таких как пружины грузовых автомобилей, металлорежущие инструменты и другие специальные цели, такие как (непромышленные) ножи, оси или пуансоны.Большинство сталей с содержанием углерода более 2,5% производится методом порошковой металлургии.
• Чугун . Чугуны также включают большое семейство различных типов железа, в зависимости от того, как обогащенная углеродом фаза образуется во время затвердевания. Микроструктуру чугунов можно контролировать для получения продуктов с превосходной пластичностью, хорошей обрабатываемостью, отличным гашением вибрации, превосходной износостойкостью и хорошей теплопроводностью. Наиболее распространенные типы чугуна:
  • Серый чугун .Серый чугун — самый старый и самый распространенный вид чугуна. Серый чугун характеризуется своей графитовой микроструктурой, из-за которой изломы материала приобретают серый цвет.
  • Белый чугун . Белый чугун твердый, хрупкий и не поддается обработке, тогда как серый чугун с более мягким графитом достаточно прочен и поддается механической обработке. Поверхность излома этого сплава имеет белый цвет, поэтому его называют белым чугуном.
  • Ковкий чугун .Ковкий чугун — это белый чугун, прошедший отжиг. Благодаря термообработке с отжигом хрупкая структура при первом отливке преобразуется в пластичную форму.
  • Ковкий чугун . Ковкий чугун, также известный как чугун с шаровидным графитом, по составу очень похож на серый чугун, ковкий чугун прочнее и устойчивее к ударам, чем серый чугун. Фактически, высокопрочный чугун по своим механическим характеристикам приближается к характеристикам стали, при этом он сохраняет высокую текучесть в расплавленном состоянии и более низкую температуру плавления.
• Легированные стали . Сталь представляет собой сплав железа и углерода, но термин «легированная сталь» обычно относится только к тем сталям, которые содержат другие элементы, такие как ванадий, молибден или кобальт, в количествах, достаточных для изменения свойств базовой стали. В общем, легированная сталь — это сталь, которая легирована различными элементами в общем количестве от 1,0% до 50% по весу для улучшения ее механических свойств. Легированные стали делятся на две группы:
  • Сталь низколегированная .
  • Стали высоколегированные.