Свойства металлов и сплавов основные – ткм, металлы и сплавы. Основные свойства металлов и большинство сплавов на металлической основе.

Основные свойства металлов

Прикладная наука, изучающая во взаимосвязи состав, строение и свойства металлов и сплавов, устанавливает зависимость строения и свойств от методов производства и обработки металлов и сплавов, а также изменение их под влиянием механических, термических и других внешних воздействий на металлы называется металловедение.

 

Свойство (property, quality) - это совокупность характеристик металлов и сплавов от которых зависит пригодность изготовления деталей и конструкций. Одни из них легкие (магний, алюминий, титан), другие тяжелые (свинец). Олово, свинец - металлы, которые легко плавятся, а для расплава железа или платины необходимо потратить много энергии. Прочность является одним из главных факторов при произведенные металла для изготовления деталей, но не все одинаково прочны. Различают физические, химические, механические и технологические свойства металлов:

А) Физические свойства металлов проявляются при действии физических явлений, действуя на металл, не изменяют его состава. Например, при нагревании металл расплавляется, но его состав остается прежним.

Плотность (solidity, strength) - величина, равная отношению массы металла к занимаемому им объему. Например, плотность железа равна 7800 кг/м3, алюминия 2700 кг/м3, свинца 11300 кг/м3.

Цветом называется способность металлов отражать световые лучи, на них попадают. Лучи света, отраженные от различных металлов, действующие на органы зрения по-разному, что создает ощущение того или иного цвета. Например, медь имеет розово-красный цвет, алюминий - белый.

Теплопроводностью (heat / thermalconductivity) называют способность металлов проводить тепло. Чем больше теплопроводность, тем быстрее тепло распространяется по металлу при его нагревании и отдается им при охлаждении. Высокую теплопроводность имеют медь алюминий. Железо, сталь, чугун проводят тепло в 4-6 раз хуже, чем медь.

Теплоемкость (thermal / heatcapacity) определяет количество тепла, необходимого для нагрева металла на 10. Низкую теплоемкость имеют платина и свинец. Теплоемкость стали и чугуна почти в 4 раза выше теплоемкости свинца.

Плавление (melting) - это процесс перехода металла из твердого состояния в жидкое. Металлы с высокой температурой плавления считают тугоплавкими (вольфрам, хром, платина), а металлы с низкой температурой плавления относятся к легкоплавких (олово, свинец). Например, температура плавления железа-15390, меди-1083, олова-2319, углеродистой стали - 1420-1520 0С.

Тепловое (термическое) расширение означает способность нагреваемого, увеличивать свои размеры.

Электропроводностью называют способность металла проводить электрический ток. Хорошими проводниками тока являются серебро, медь, алюминий. Некоторые металлы и сплавы (нихром) оказывают электрическому току большое сопротивление.

Б) Химические свойства. Это - способность металлов и сплавов взаимодействовать с окружающей средой, вступать в химические соединения, растворяться, корродировать, сопротивляться действию агрессивных сред. Наиболее важные из них - это окисление на воздухе, кислотостойкость, щелочестойкости, жаропрочность.

В) Механические свойства связаны с понятием о нагрузке, деформацию и напряжение. От механических свойств металла зависит его поведение при деформации и разрушении под действием внешних сил конструкций или деталей. Этим свойствам будет подробно рассмотрено далее, потому что именно им уделено основное внимание в этом разделе.

Прочность (durability) - это свойство металлов, не разрушаясь, сопротивляться действию приложенных внешних сил. Прочность металлов характеризуется условной величиной - пределом прочности. Пределом прочности является нагрузка, приложенная к образцу в момент разрыва, отнесенное к площади поперечного сечения образца.

 

Упругость (resilience) - способность металлов изменять свою форму под действием внешних сил и восстанавливать ее после прекращения действия этих сил; Отношение нагрузки, при котором образец начинает иметь остаточные удлинения, в плоскости его поперечного сечения называется пределом упругости. Например, предел упругости стали до 300; меди 25; свинца 2,5 МПа.

Пластичность (plasticity) - способность металлов, не разрушаясь, изменять под действием внешних сил свою форму, после прекращения действия сил. Сталь в значительной степени пластична, а при нагревании ее пластичность возрастает. Это свойство используют при получении изделий путем проката и ковки.

Утомляемость (tiredness) - изменение механических и физических свойств материалов под действием сил, циклически меняются при напряжений и деформаций. В условиях действия таких нагрузок в работающих деталях образуются и развиваются трещины, приводящие к полному разрушению деталей. Подобные разрушения опасны тем, что могут проходить под действием напряжений значительно меньших пределов прочности и текучести.

Хрупкость (fragile) - свойство металла разрушаться сразу после действия приложенных к нему сил, не показывая никаких признаков деформации (чугун).

Твердость (hardness) - способность металла сопротивляться вдавливанию в него другого, более твердого материала. Чугун и сталь имеют высокую твердость, свинец - низкую. Для проверки твердости металлов существует три метода испытания, названных по именам их изобретателей - Бринелля, Роквелла, Виккерса:

- Испытание по способу Бринелля заключается в том, что в поверхность образца металла, под определенной нагрузкой, вдавливают стальную закаленную шарик диаметром 2,5; 5,0; 10 мм. После вдавливания образца на поверхности остается отпечаток шарика. С помощью специального микроскопа измеряется диаметр отпечатка, а затем определяется число твердости НВ: отношение приложенного к шарику нагрузки к плоскости поверхности отпечатка называется числом твердости по Бринелю НВ. Числа твердости по Бринелю НВ для углеродистой стали - 1300-2800, меди - 300. свинец - 30-80 МПа,

- Испытания образца по способу Роквелла (HR) заключается в том, что с помощью пресса в поверхность образца вдавливают алмазный конус с углом при вершине 1200. Твердость определяется глубиной вдавливания конуса,

- Испытание по способу Виккерса (HV) применяют для измерения твердости на небольших участках термически обработанных металлов. В образец металла с помощью пресса вдавливают правильную четырехгранную алмазную пирамиду с углом при вершине 1360.

Ударная вязкость - способность металлов или не разрушаться при воздействии на них ударных нагрузок. Ударная вязкость определяется с помощью маятникового копра. Образец стандартной формы устанавливают в опорах и разрушают падающим с высоты грузом.

 

Г) Технологические свойства определяют способность металлов получать ту или иную обработку. К технологическим свойствам металлов относятся: обработка резанием, ковкость, жидкотекучесть, усадка, свариваемость.

Ковкость (malleable) называется способность металлов, не разрушаясь, принимать нужную форму под действием внешних сил. Сталь в нагретом состоянии имеет хорошую ковкость.

Редко текучестью (seldom-fluidity) называется способность расплавленных металлов заполнять литейные формы. Высокую жидкотекучесть имеет серый чугун, низкую - медь.

Усадкой (shrinkage) называется способность расплавленных металлов уменьшать свой объем при охлаждении. Это свойство имеет значение в литейном деле. Модели отливок изготавливают с учетом усадки, т.е. больших размеров чем размеры отливки. Кроме того, усадка приводит к образованию трещин в отливках. Наименьшую усадку имеют серый чугун, цинковые и алюминиевые сплавы.

 

Обработка резанием - это способность металлов подвергаться воздействию режущих инструментов. Учитывая меньшую твердость, некоторые цветные металлы легче обрабатывать резанием, чем черные

Свариваемостью называется способность металлов прочно соединяться путем расплавления места соединения. Хорошо свариваются стали с низким содержанием углерода. Чугун и сплавы цветных металлов свариваются значительно сложнее.


worldofscience.ru

ткм, металлы и сплавы. Основные свойства металлов и большинство сплавов на металлической основе.

Технология понятия отвечающая как? что-то сделано? Совокупность методов обработки изменения состояния свойст формы сырья материала и заготовки в процессен производства. Технология о способах воздействия на сырьё материалы в соответствии с орудием производства.

Конструкционный материалы различные материалы использующие для изготовления различных видов конструкции. Конструкции материалы объекты искуственного происхождения имеющие постоянство формы полученный с использованием определенных технологий.

Свойство металлов. Металлы из классов Конструк. Материал. Характерно определенный набор свойств: металлический блеск, пластичность, высокая теплопроводность, высокая электропроводность, металлический тип межатомных связей.

2. Сплавы на металлической основе. Основные понятия: сплав ,кристализация, кристалическая решётка. Виды сплавов.

Сплав вещество полученной из нескольких компонентов путём их смешивания и кристализации. Основная особенность, по определения их широкое применения как КМ. Изменяя содержания только одного вещества получаем гамму материалов с разными свойствами. Все металлы представляют собой кристалические вещества. Кристалическая решётка воображаемая пространственнаярешётка в узлах которой располагаются частицы образующие тв. Тело. К – коордиционное число. Указывает на число атомов расположенных на ближайшем расстоянии от любого атома решётки. Для ОЦК(объёмно центрированная кубическая решётка)= 88 . Для ГЦК(гране центрированная кубическая решётка) =0.74.

Основные виды кристалической решётки : примитивный, ОЦК, ГЦК(атомы располагаются на каждой из шести грани), гексогональная, плотно упакованная. В кристалических телах расстояние между атомами не одинаковое , что определяет разное свойство. Зависимость свойств от направления - анизотропия. Аллотропия (полиморфные превращения) – это способность некоторых металлов существовать в различных условия(давление температура). Пример зависимости от температуры анизотропного изменения:t>911C - ОЦК – Fea, 911<t<1392c-ГЦК-Feb,1392<t<1539C-ОЦК-Feg.

Дефекты кристалической решётки: несовершенствованные.

Точечные, малые(3 изм),линенйные(малые 2изм.), поверзхностнные(больше 1 изм., 2 изм.).

Точечные дефекты приводят к изменению свойств тела.

  1. Вакансия –этоотсутствие атомов в узлах кристалической решётки.

  2. Дислоцированные атом- это атом вышедший из узла решётки и заневший место между узлов.

  3. Примеси.

Линейные дефекты: 1) дислокация – дефект кристалического строения предстваляющийсосбойлиннии вдоль и вблизи котоырх нарушена характерная для кристало правильное расположение атомных плоскостей . Дислокация и плотность – в значительной мере определяет жластичность и пластичсность и плотность материалов.

Переход из первого состоянии во втрое происходит , если новое состоянии является более устойчивее и обладает запасом энергию. Характерное изменение свободной энергии жидкого и твёрдого состояния с изменением температурыпоказана на рисунке.Ts- равновесное температуры кристалогидрата. Кристализация – процесс образования участков кристалической решётки вжилкой фазе и рост кристалов из образовавшихся центров. Кристализацияпроисходит когда система переходит к более устойчивому состоянии с миним. свободной энергии. Условия получения мелкозернистой структуры. Максимальное число центров кристализации и малая скорость ростов кристаллов. Виды сплавов: механические смеси Образовавшеяся когда компоненты не спобособные к взаимному растворению в твёрдом состоянии, не вступают в химическую реакции. С образованием соединения:хим. соединения образовавшейся между элементом, значительно отличающихся построением и свойством если сила взаимодействия больше между разнородными элементами чем однородными.

Твердые растворы; тв. фазы, в которых соотношение между компонентами может изменятся.

Класификация сплавов тв. растворов: 1) с неограниченной растворимостью .2) с ограниченой растворимостью компонентов .3) замещение4)_внедрение5)вычитание(нехватает атомов).

3)Свойство металлов и сплавов. Группы свойств. Основные требование предъявляемые к КМ. Физические и химические свойства.

Основные требование к Км. Физические свойства. 5 групп свойств: 1)физические,2) химические.3)механические.4)технологические.5)экплуатационны(служебные)

Требование к любому Км: 1) материал должен обладать комплексом требуемой прочности характеристик в требуемых условиях жкплсуатация.2)материал должен обладать формироваться в изделии а лучше несколькими свойствами.3) материал должен быть химический и коррозионно стойкий в заданной рабочей среде.4)материал должен иметь минимальную стоимость(экономический показатель).

Физические свойства.

  1. Температура плавления(для стали 1535С).

  2. Плотность(сталь 7800кг\м3 )

  3. Коэфициент температурных расширений

  4. Теплопроводность

  5. Эдектропроводность.

Химические свойства. Характеризхиуют способность материалов к химическому взаимодействию с химическими веществами, в первую очередь с окружающей средой. Корозиционная стойкость это ещё эксплутационное свойство.

studfiles.net

ткм, металлы и сплавы. Основные свойства металлов и большинство сплавов на металлической основе.

Технология понятия отвечающая как? что-то сделано? Совокупность методов обработки изменения состояния свойст формы сырья материала и заготовки в процессен производства. Технология о способах воздействия на сырьё материалы в соответствии с орудием производства.

Конструкционный материалы различные материалы использующие для изготовления различных видов конструкции. Конструкции материалы объекты искуственного происхождения имеющие постоянство формы полученный с использованием определенных технологий.

Свойство металлов. Металлы из классов Конструк. Материал. Характерно определенный набор свойств: металлический блеск, пластичность, высокая теплопроводность, высокая электропроводность, металлический тип межатомных связей.

2. Сплавы на металлической основе. Основные понятия: сплав ,кристализация, кристалическая решётка. Виды сплавов.

Сплав вещество полученной из нескольких компонентов путём их смешивания и кристализации. Основная особенность, по определения их широкое применения как КМ. Изменяя содержания только одного вещества получаем гамму материалов с разными свойствами. Все металлы представляют собой кристалические вещества. Кристалическая решётка воображаемая пространственнаярешётка в узлах которой располагаются частицы образующие тв. Тело. К – коордиционное число. Указывает на число атомов расположенных на ближайшем расстоянии от любого атома решётки. Для ОЦК(объёмно центрированная кубическая решётка)= 88 . Для ГЦК(гране центрированная кубическая решётка) =0.74.

Основные виды кристалической решётки : примитивный, ОЦК, ГЦК(атомы располагаются на каждой из шести грани), гексогональная, плотно упакованная. В кристалических телах расстояние между атомами не одинаковое , что определяет разное свойство. Зависимость свойств от направления - анизотропия. Аллотропия (полиморфные превращения) – это способность некоторых металлов существовать в различных условия(давление температура). Пример зависимости от температуры анизотропного изменения:t>911C - ОЦК – Fea, 911<t<1392c-ГЦК-Feb,1392<t<1539C-ОЦК-Feg.

Дефекты кристалической решётки: несовершенствованные.

Точечные, малые(3 изм),линенйные(малые 2изм.), поверзхностнные(больше 1 изм., 2 изм.).

Точечные дефекты приводят к изменению свойств тела.

  1. Вакансия –этоотсутствие атомов в узлах кристалической решётки.

  2. Дислоцированные атом- это атом вышедший из узла решётки и заневший место между узлов.

  3. Примеси.

Линейные дефекты: 1) дислокация – дефект кристалического строения предстваляющийсосбойлиннии вдоль и вблизи котоырх нарушена характерная для кристало правильное расположение атомных плоскостей . Дислокация и плотность – в значительной мере определяет жластичность и пластичсность и плотность материалов.

Переход из первого состоянии во втрое происходит , если новое состоянии является более устойчивее и обладает запасом энергию. Характерное изменение свободной энергии жидкого и твёрдого состояния с изменением температурыпоказана на рисунке.Ts- равновесное температуры кристалогидрата. Кристализация – процесс образования участков кристалической решётки вжилкой фазе и рост кристалов из образовавшихся центров. Кристализацияпроисходит когда система переходит к более устойчивому состоянии с миним. свободной энергии. Условия получения мелкозернистой структуры. Максимальное число центров кристализации и малая скорость ростов кристаллов. Виды сплавов: механические смеси Образовавшеяся когда компоненты не спобособные к взаимному растворению в твёрдом состоянии, не вступают в химическую реакции. С образованием соединения:хим. соединения образовавшейся между элементом, значительно отличающихся построением и свойством если сила взаимодействия больше между разнородными элементами чем однородными.

Твердые растворы; тв. фазы, в которых соотношение между компонентами может изменятся.

Класификация сплавов тв. растворов: 1) с неограниченной растворимостью .2) с ограниченой растворимостью компонентов .3) замещение4)_внедрение5)вычитание(нехватает атомов).

3)Свойство металлов и сплавов. Группы свойств. Основные требование предъявляемые к КМ. Физические и химические свойства.

Основные требование к Км. Физические свойства. 5 групп свойств: 1)физические,2) химические.3)механические.4)технологические.5)экплуатационны(служебные)

Требование к любому Км: 1) материал должен обладать комплексом требуемой прочности характеристик в требуемых условиях жкплсуатация.2)материал должен обладать формироваться в изделии а лучше несколькими свойствами.3) материал должен быть химический и коррозионно стойкий в заданной рабочей среде.4)материал должен иметь минимальную стоимость(экономический показатель).

Физические свойства.

  1. Температура плавления(для стали 1535С).

  2. Плотность(сталь 7800кг\м3 )

  3. Коэфициент температурных расширений

  4. Теплопроводность

  5. Эдектропроводность.

Химические свойства. Характеризхиуют способность материалов к химическому взаимодействию с химическими веществами, в первую очередь с окружающей средой. Корозиционная стойкость это ещё эксплутационное свойство.

studfiles.net

Физические и химические свойства металлов

Различают технологические, физические, механические и химические свойства металлов. К физическим относят удельный вес, цвет, электропроводность. К характеристикам этой группы относятся также теплопроводность, плавкость и плотность металла.

К механическим характеристикам относят пластичность, упругость, твердость, прочность, вязкость.

Химические свойства металлов включают в себя коррозийную стойкость, растворимость и окисляемость.

Такие характеристики, как «жидкотекучесть», прокаливаемость, свариваемость, ковкость, являются технологическими.

Физические свойства

  1. Цвет. Металлы не пропускают свет сквозь себя, то есть непрозрачны. В отраженном свете каждый элемент обладает своим собственным оттенком – цветом. Среди технических металлов окраску имеет только медь и сплавы с ней. Для остальных элементов характерным является оттенок от серебристо-белого до серо-стального.
  2. Плавкость. Эта характеристика указывает на способность элемента под воздействием температуры переходить в жидкое состояние из твердого. Плавкость считается важнейшим свойством металлов. В процессе нагревания все металлы из твердого состояния переходят в жидкое. При охлаждении же расплавленного вещества происходит обратный переход – из жидкого в твердое состояние.
  3. Электропроводность. Данная характеристика свидетельствует о способности переноса свободными электронами электричества. Электропроводность металлических тел в тысячи раз больше, чем неметаллических. При увеличении температуры показатель проводимости электричества снижается, а при уменьшении температуры, соответственно, повышается. Необходимо отметить, что электропроводность сплавов будет всегда ниже, нежели какого-либо металла, составляющего сплав.
  4. Магнитные свойства. К явно магнитным (ферромагнитным) элементам относят только кобальт, никель, железо, а также ряд их сплавов. Однако в процессе нагревания до определенной температуры указанные вещества теряют магнитность. Отдельные сплавы железа при комнатной температуре не относятся к ферромагнитным.
  5. Теплопроводность. Эта характеристика указывает на способность перехода тепла к менее нагретому от более нагретого тела без видимого перемещения составляющих его частиц. Высокий уровень теплопроводности позволяет равномерно и быстро нагревать и охлаждать металлы. Среди технических элементов наибольшим показателем обладает медь.

Металлы в химии занимают отдельное место. Наличие соответствующих характеристик позволяет применять то или иное вещество в определенной области.

Химические свойства металлов

  1. Коррозийная стойкость. Коррозией называют разрушение вещества в результате электрохимического или химического взаимоотношения с окружающей средой. Самым распространенным примером считается ржавление железа. Коррозийная стойкость относится к важнейшим природным характеристикам ряда металлов. В связи с этим такие вещества, как серебро, золото, платина получили название благородных. Обладает высокой коррозийной сопротивляемостью никель и прочие цветные металлы. Черные металлы подвержены разрушению быстрее и сильнее, нежели цветные.
  2. Окисляемость. Эта характеристика указывает на способность элемента вступать в реакцию с О2 под влиянием окислителей.
  3. Растворимость. Металлы, обладающие в жидком состоянии неограниченной растворимостью, при затвердении могут формировать твердые растворы. В этих растворах атомы от одного компонента встраиваются в кристаллическую решетку другого составляющего только в определенных пределах.

Необходимо отметить, что физические и химические свойства металлов являются одними из основных характеристик этих элементов.

fb.ru

Общая характеристика металлов и сплавов

Количество просмотров публикации Общая характеристика металлов и сплавов - 705

 

Металлы - это вещества, которые обладают в обычных условиях со­вокупностью характерных (металлических) свойств, таких как металличе­ский блеск, прочность, пластичность, ковкость высокие электро- и тепло­проводность. В отличие от неметаллов электрическая проводимость ме­таллов возрастает при снижении температуры. К металлам обычно отно­сят как простые вещества (собственно металлы), так и сплавы, которые также проявляют металлические свойства.

Для использования металлов в качестве конструкционных материалов важнейшее значение имеет сочетание механических свойств: пластично­сти и вязкости со значительной прочностью, твёрдостью и упругостью.

Используемые в технике и строительстве металлы подразделяют на чёрные и цветные. К чёрным металлам относят желœезо (Fe) и сплавы на его основе: сталь, чугун и ферросплавы. Сталь и чугун - это сплавы желœе­за с углеродом. Чугуном называют сплав, содержащий более 2,14% угле­рода, сталью - меньше 2,14% углерода. Ферросплавы (специальные чугу-ны) имеют в своем составе повышенное содержание элементов: ферроси­лиций содержит 9 - 13% кремния (Si), ферромарганец 10 - 25% марганца (Мn) и т.д. На долю чёрных приходится около 94% получаемых в мире металлов.

Все остальные металлы и сплавы на их базе относят к цветным ме­таллам. Из цветных металлов наибольшее значение в промышленности имеют алюминий (А1), медь (Сu), цинк (Zn), олово (Sn), титан (Ti), хром (Сг), никель (Ni), марганец (Мn). Так как стоимость цветных металлов достаточно высока, то в тех случаях, когда это возможно, вместо них ста­раются использовать чёрные металлы или неметаллические материалы.

В промышленности и строительстве металлы в виде чистых веществ практически не используют. Обычно применяют металлические сплавы, которых к настоящему времени существует тысячи видов. Это объясняет­ся тем, что многие свойства сплавов (твёрдость, прочность, коррозионная стойкость и т.п.) превышают аналогичные свойства составляющих их чис­тых металлов.

Металлические сплавы - это однородные системы, состоящие из не­скольких металлов (иногда и неметаллов) с характерными металлически­ми свойствами. Изменяя состав сплавов (соотношение и вид образующих их компонентов), можно в значительной степени изменять их свойства и таким образом создавать специальные сплавы с совокупностью необходимых свойств. Металлы (или неметаллы), вводимые в составсплава дляулучшения его свойств, называют легирующими, апроцесс изменения свойств сплава -легированием. I

Сплавы состоят из множества мелких по-разному ориентированных друг относительно друга кристаллов, называемых кристаллитами или зёрнами.

Различают следующие виды сплавов:

1 Твёрдый сплав представляет собой механическую смесь кристаллитов, каждый из которых содержит только один из металлов. Такие сплавы образу­ются при больших различиях свойств металлов, входящих в сплав (рис.7).

2 При сходстве свойств металлов, входящих в состав сплава, образу­ются твёрдые растворы металлов друг в друге. При этом атомы одного металла либо внедряются во внутреннее пространство кристаллической решетки другого металла, либо замещают его атомы в кристаллической решётке, образуя соответственно твёрдые растворы внедрения и твёрдые растворы замещения (рис.8).

Рисунок 7 - Микроструктура а) твёрдые растворы замещения

твёрдого сплава, представляющего б) твёрдые растворы внедрения

собой механическую смесь двух Рисунок 8 - Твёрдые растворы

металлов

Различают сплавы с неограниченной взаимной растворимостью ме­таллов в твёрдом состоянии и с ограниченной растворимостью. В послед­нем случае структура сплава не является однородной.

3 Твёрдые сплавы могут представлять собой химические соединœения металлов друг с другом, которые называют интерметаллическими соеди­нениями.

Фазой называют однородную по химическому составу и свойствам часть системы, отделœенную от остальных частей (фаз) поверхностью раз­дела. На поверхности раздела свойства системы резко изменяются.

Правило фаз связывает число фаз, находящихся в равновесной сис­теме, с числом компонентов системы, числом её степеней свободы и чис­лом внешних параметров, определяющих состояние системы.

Соотношение: С= К - Ф + 2 называют правилом фаз Гиббса, где

С - число степеней свободы, или вариантность системы. Величина С показывает число параметров состояния системы (температура, давле­ние, концентрации веществ), при изменении которых независимо друг от друга число фаз не меняется.

К - число компонентов системы. Это наименьшее число исходных веществ, достаточное для образования всœех фаз данной системы.

Ф - число фаз в системе при данных условиях.

Правило Гиббса формулируется следующим образом: Число степе­ней свободы равновесной термодинамической системы, на которую из внешних факторов влияют только температура и давление, равно числу компонентов системы минус число фаз плюс два.

Металлы являются нелœетучими, в связи с этим состав сплава не зависит от давления. В связи с этим для сплавов используется уравнение в упрощен­ной форме: С = К - Ф + 1.

При равномерном охлаждении системы, в которой не происходит ни­каких фазовых превращений, изменение её температуры также происхо­дит равномерно. В этом случае графиком зависимости температуры от времени, является плавная кривая линия, называемая кривой охлаждения.

Фазовые превращения в сплавах, к примеру кристаллизация или пере­ход металла в твёрдом состоянии из одной кристаллической модификации в другую, всœегда сопровождаются некоторыми тепловыми эффектами. Выделяющаяся при фазовых превращениях теплота компенсирует потерю теплоты при охлаждении, и температура сплава остается постоянной до тех пор, пока не закончится превращение. В этом случае на кривой охлаж­дения сплава появляется выраженный горизонтальный участок.

По кривым охлаждения строятся диаграммы состояния, которые да­ют наглядное представление о фазовом составе системы при различных температурах. Знание диаграмм состояния позволяет выбирать оптималь­ные температуры для термической обработки сплава и его использования.

referatwork.ru

ткм, металлы и сплавы. Основные свойства металлов и большинство сплавов на металлической основе.

Технология понятия отвечающая как? что-то сделано? Совокупность методов обработки изменения состояния свойст формы сырья материала и заготовки в процессен производства. Технология о способах воздействия на сырьё материалы в соответствии с орудием производства.

Конструкционный материалы различные материалы использующие для изготовления различных видов конструкции. Конструкции материалы объекты искуственного происхождения имеющие постоянство формы полученный с использованием определенных технологий.

Свойство металлов. Металлы из классов Конструк. Материал. Характерно определенный набор свойств: металлический блеск, пластичность, высокая теплопроводность, высокая электро проводность, металлический тип межатомных связей.

2. Сплавы на металлической основе. Основные понятия: сплав , кристализация, кристалическая решётка. Виды сплавов.

Сплав вещество полученной из нескольких компонентов путём их смешивания и кристализации. Основная особенность, по определения их широкое применения как КМ. Изменяя содержания только одного вещества получаем гамму материалов с разными свойствами. Все металлы представляют собой кристалические вещества. Кристалическая решётка воображаемая пространственная решётка в узлах которой располагаются частицы образующие тв. Тело. К – коордиционное число. Указывает на число атомов расположенных на ближайшем расстоянии от любого атома решётки. Для ОЦК(объёмно центрированная кубическая решётка)= 88 . Для ГЦК(гране центрированная кубическая решётка) =0.74.

Основные виды кристалической решётки : примитивный, ОЦК, ГЦК(атомы располагаются на каждой из шести грани), гексогональная, плотно упакованная. В кристалических телах расстояние между атомами не одинаковое , что определяет разное свойство. Зависимость свойств от направления - анизотропия. Аллотропия (полиморфные превращения) – это способность некоторых металлов существовать в различных условия(давление температура). Пример зависимости от температуры анизотропного изменения: t>911C- ОЦК –Fea, 911<t<1392c-ГЦК-Feb,1392<t<1539C-ОЦК-Feg.

Дефекты кристалической решётки: несовершенствованные.

Точечные, малые(3 изм),линенйные(малые 2изм.), поверзхностнные(больше 1 изм., 2 изм.).

Точечные дефекты приводят к изменению свойств тела.

  1. Вакансия –это отсутствие атомов в узлах кристалической решётки.

  2. Дислоцированные атом- это атом вышедший из узла решётки и заневший место между узлов.

  3. Примеси.

Линейные дефекты: 1) дислокация – дефект кристалического строения предстваляющий сосбой линнии вдоль и вблизи котоырх нарушена характерная для кристало правильное расположение атомных плоскостей . Дислокация и плотность – в значительной мере определяет жластичность и пластичсность и плотность материалов.

Переход из первого состоянии во втрое происходит , если новое состоянии является более устойчивее и обладает запасом энергию. Характерное изменение свободной энергии жидкого и твёрдого состояния с изменением температуры показана на рисунке.Ts- равновесное температуры кристалогидрата. Кристализация – процесс образования участков кристалической решётки в жилкой фазе и рост кристалов из образовавшихся центров. Кристализация происходит когда система переходит к более устойчивому состоянии с миним. свободной энергии. Условия получения мелкозернистой структуры. Максимальное число центров кристализации и малая скорость ростов кристаллов. Виды сплавов: механические смеси Образовавшеяся когда компоненты не спобособные к взаимному растворению в твёрдом состоянии, не вступают в химическую реакции. С образованием соединения: хим. соединения образовавшейся между элементом, значительно отличающихся построением и свойством если сила взаимодействия больше между разнородными элементами чем однородными.

Твердые растворы; тв. фазы, в которых соотношение между компонентами может изменятся.

Класификация сплавов тв. растворов: 1) с неограниченной растворимостью .2) с ограниченой растворимостью компонентов .3) замещение4)_внедрение5)вычитание(нехватает атомов).

3) Свойство металлов и сплавов. Группы свойств. Основные требование предъявляемые к КМ. Физические и химические свойства.

Основные требование к Км. Физические свойства. 5 групп свойств: 1)физические,2) химические.3)механические.4)технологические.5)экплуатационны(служебные)

Требование к любому Км: 1) материал должен обладать комплексом требуемой прочности характеристик в требуемых условиях жкплсуатация.2)материал должен обладать формироваться в изделии а лучше несколькими свойствами.3) материал должен быть химический и коррозионно стойкий в заданной рабочей среде.4)материал должен иметь минимальную стоимость(экономический показатель).

Физические свойства.

  1. Температура плавления(для стали 1535С).

  2. Плотность(сталь 7800кг\м3 )

  3. Коэфициент температурных расширений

  4. Теплопроводность

  5. Эдектропроводность.

Химические свойства. Характеризхиуют способность материалов к химическому взаимодействию с химическими веществами, в первую очередь с окружающей средой. Корозиционная стойкость это ещё эксплутационное свойство.

studfiles.net

Глава 4 Металлы и сплавы. Основные свойства и понятия. Сварка

Сварщик работает с металлами и их сплавами. Для понимания процессов, происходящих при сварке, необходимо владеть основными понятиями, знать основные свойства металлов и сплавов.

Что такое металлы? Более 200 лет назад великий русский ученый М. В. Ломоносов (1711–1765) в своем знаменитом труде «Первые основания металлургии или рудных дел», написанном в 1763 году, дал металлам такое определение: «металлы суть ковкие светлые тела». Для того времени краткая формулировка была достаточно верной и точной. Ломоносов назвал шесть основных металлов: золото, серебро, медь, железо, свинец и олово.

Позже Мейер (1897) в своем энциклопедическом словаре дал уже расширенное определение металлам: «элементы, которые являются хорошими проводниками тепла и электричества, обладают характерным сильным блеском, непрозрачны (в не слишком тонком слое) и образуют с кислородом соединения преимущественно основного типа».

С развитием науки происходили открытия все новых элементов. Открытые элементы необходимо было классифицировать какими-то другими определениями.

К чему причислять новые элементы?

Выход из тупика нашел знаменитый русский ученый Д. И. Менделеев (1834–1907). Его таблица и периодическая система элементов получили всемирное признание. Одновременно с Д. И. Менделеевым и независимо от него подобную систему разработал немецкий химик Лотар Мейер (1830–1895). Права на открытия принадлежат обоим ученым. Однако Менделеев предсказал по своей таблице свойства еще не открытых элементов и определил их свойства теоретически. Это были элементы галлий и германий. В то время было известно 63 элемента, из них около 50 – металлы.

Дальнейшие исследования свойств металлов с помощью оптического микроскопа (увеличение до 1500 раз), а затем при помощи электронного микроскопа (увеличение 20–100 000 крат) позволили заглянуть внутрь металла.

Русский ученый П. П. Аносов в 1831 году впервые в мировой практике применил оптический микроскоп для исследования микроструктуры металлов, став основоположником изучения металлов методом микро– и макроанализа. Кроме того, он первым в мировой практике обратил внимание, что свойства стали зависят не только от ее химического состава, но и от структуры.

Исследование при помощи оптики показало строение металлов как кристаллических веществ. Электронная металлография позволила наблюдать дефекты в кристаллах в виде различных дислокаций-смещений, перестановок.

Итак, что нам сегодня известно о металлах?

Металлы обладают различными свойствами. Общими свойствами металлов является характер зависимости электропроводности от температуры. Свойства металлов объясняются их строением: распределением и характером движения электронов в атомах; расположением атомов, ионов и молекул в пространстве; размерами, формой и характером кристаллических образований.

Электронное строение металлов определяется периодической системой Д. И. Менделеева. В полном соответствии со сходством в электронном строении элементы одной группы имеют и сходные свойства.

К таким периодически изменяющимся свойствам металлов относятся: твердость, абсолютная температура плавления, средний коэффициент теплового расширения, атомный объем и др.

В природе металлы, за исключением золота, серебра, платины и меди, существуют в составе химических соединений – окислов, сульфатов и прочих, образующих руды. Из руды различными металлургическими способами извлекают металлы: дроблением руды, обогащением и сепарацией и далее выплавкой соответственно чугуна или слитков цветных металлов. Чугун используется собственно и как чугун, как материал для выплавки сталей.

Стальные слитки и слитки цветных металлов в дальнейшем перерабатываются для сортового проката в виде рельсов, балок, прутков, полос, листов, уголков, швеллеров, проволоки и т. п. Соответственно, выпуском чугуна и сталей занимается черная металлургия, а производством цветных металлов – цветная металлургия.

Технически чистые металлы характеризуются низкой прочностью и высокой пластичностью, поэтому в технике применяют различные металлические сплавы. Сплав – вещество, полученное сплавлением двух или более элементов.

Элементами сплавов могут быть металлы и неметаллы. Эти элементы называются компонентами сплава. В сплавах, кроме основных элементов, могут содержаться примеси. Примеси могут быть полезными, если они улучшают свойства сплава, или вредными, если они ухудшают свойства сплава. Примеси можно выделить как специальные, которые ввели в сплав для придания ему требуемых свойств, так и случайные, попавшие в сплав случайно при его приготовлении.

Сплавы делятся по следующим признакам:

• черные сплавы на основе железа – это стали и чугуны;

• легкие цветные сплавы с малой плотностью на основе алюминия, магния, титана, бериллия;

• тяжелые цветные сплавы с высокой плотностью на основе меди, свинца, олова и др.;

• легкоплавкие цветные сплавы на основе цинка, кадмия, олова, и др.;

• тугоплавкие цветные сплавы на основе молибдена, ниобия, циркония, вольфрама, ванадия и пр.

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

info.wikireading.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *