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

alexxlab | 22.06.2023 | 0 | Разное

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

Физические и химические свойства металлов

Физические и химические свойства металлов Категория: Технология металлов Физические и химические свойства металлов Металлические изделия широко применяются во всех областях промышленности, поэтому к ним предъявляются различные требования. Для того чтобы судить о том, будет ли данный металл или сплав пригоден для изготовления детали или конструкции, необходимо знать, какими свойствами он обладает. Свойства металлов подразделяются на три группы: физические, механические и химические. К физическим свойствам относят удельный вес, плотность, температуру плавления, тепловые свойства (теплопроводность, тепловое расширение тел и др.),электрические и магнитные. К химическим свойствам, играющим большую роль в эксплуатации машин и конструкций, прежде всего следует отнести способность металла сопротивляться окислению (коррозии) при обычной и повышенных температурах, на воздухе, в газовых или жидк.их средах. Помимо перечисленных свойств, металлов, которые не являются обязательными для всех изделий и деталей, имеются свойства, необходимые для всех деталей и конструкций. К ним следует отнести механические свойства — прочность, пластичность и др. Эти свойства будут рассмотрены отдельно. Нет такого материала, который бы обладал всеми перечисленными и в равной мере хорошими свойствами. Рис. 1. Схема отражения лучей от плоскости шлифа после травления Поэтому необходимо уметь выбрать именно то сочетание свойств, которое бы обеспечило нормальную работу изделия в эксплуатации. Рассмотрим некоторые физические свойства металлов. Удельный вес и плотность. Конструкции и детали, применяемые в точном приборостроении, авто- и самолетостроении, должны обладать при высокой прочности и пластичности небольшим весом. В связи с этим такие детали и конструкции изготовляются из металлов и сплавов, обладающих небольшим удельным весом. Наименьшим удельным весом из всех металлов, используемых в технике, обладают магний (1,74) и алюминий (2,6). В связи с этим широко применяют сплавы на основе алюминия (дюралюминий, силумин) и сплавы на основе магния. Плавкость. От некоторых деталей, нагревающихся в процессе работы, требуется высокая температура плавления. Примером этому может служить нить накала обычной электрической лампы. Эта нить, помимо особых электрических свойств, должна иметь высокую температуру плавления, или, как говорят, материал должен быть тугоплавким. К тугоплавким металлам следует отнести вольфрам, молибден, титан, ванадий. Наряду с этим имеются металлы с низкой температурой плавления — легкоплавкие. Такие металлы имеют ряд технологических преимуществ. Так, баббиты — подшипниковые сплавы на основе легкоплавких материалов (олово, свинец)— имеют то преимущество перед бронзами, изготовляемыми из более тугоплавких материалов (медь), что могут непосредственно заливаться в подшипники. Бронзовые подшипники должны вытачиваться отдельно и вставляться в гнездо с предварительной подгонкой. К легкоплавким металлам, имеющим самостоятельное применение в технике, можно отнести ртуть, олово, свинец, цинк, алюминий. Тепловое расширение металла. Известно, что все металлы при нагревании расширяются, а при охлаждении сжимаются. Степень увеличения или уменьшения первоначального размера При наблюдении за изменением объема детали используют коэффициент объемного расширения, который определяется как утроенный коэффициент линейного расширения. Материалы, имеющие большой коэффициент расширения, применяются в приборостроении для деталей автоматически действующих механизмов. При определенной температуре такие детали, удлиняясь, могут включать либо размыкать электрическую цепь. Минимальный коэффициент линейного расширения имеет сплав Fe — Ni, называемый инваром. Его коэффициент расширения в 8 раз маньше железа. Теплопроводность. Различные детали теплотехнической аппаратуры — радиаторы автомобилей и самолетов, внутренние стеНки рабочих камер холодильных установок, стенки котлов ит. д.— должны обладать способностью хорошо проводить тепло. Детали и инструменты, подвергающиеся в процессе работы местным разогревай, также должны быстро отдавать это тепло, чтобы не наступало оплавление. Способность проводить тепло называется теплопроводностью. Лучшей теплопроводностью обладают чистые металлы, такие, как Си, Ag, А1. Электропроводность. К материалам, используемым в электротехнике, могут’ предъявляться два противоположных требования: либо они должны обладать способностью хорошо, т. е. без потерь на тепло, проводить электрический ток, либо, наоборот, разогреваясь, излучать тепло при прохождении через проводник электрического тока. Эти два противоположных свойства называются электропроводностью и электросопротивлением. Хорошая электропроводность необходима для токонесущих проводов. Обычно такие провода изготовляются из чистых металлов Си или А1, так как они обладают хорошей электропроводностью. При изготовлении спиралей электронагревательных приборов необходимо, чтобы при прохождении тока спираль разогревалась и производила нагрев окружающей ее среды. Обычно в качестве такого материала применяют не чистые металлы, а сплавы, чаще всего сплавы Ni и Сг (нихромы). Магнитные свойства. Такие же различные требования предъявляются к материалам, идущим на изготовление постоянных магнитов и сердечников электромагнитов. Постоянные магниты необходимо изготовлять из тех материалов, которые обладают способностью намагничиваться и сохранять эти магнитные свойства. Сердечники электромагнитов должны намагничиваться, но могут не сохранять эти свойства при выключенном электромагните. Наиболее заметными магнитными свойствами обладают Fen (до температуры 768°), Ni, Со и их сплавы, названные за свои ярко выраженные свойства ферромагнитными. Другие металлы не имеют таких магнитных свойств. Способность намагничиваться оценивается величиной, называемой магнитной проницаемостью. Магнитная проницаемость воздуха принята за единицу. У железа она составляет 2000— 3000 ад. Реклама: Читать далее: Механические свойства металлов и способы их определения Статьи по теме: Токарные станки Принципы сборки Слесарные работы Отделочные работы Основные методы обработки металлов резанием Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум

Свойства металлов и сплавов и как они влияют на использование

Свойства металлов и сплавов и как они влияют на использование

Классификация и идентификация металлов и сплавов является важным навыком для любого, кто собирается покупать их для коммерческих целей .

Если вы лучше знакомы с типами сплавов, которые помогут вам решить вашу проблему или достичь цели, консультационный период будет быстрее и проще.

В этом руководстве содержится информация о свойствах металлов и сплавов, которые будут основываться на таких факторах, как пластичность, грузоподъемность, эластичность и прочность.

Тестирование этих факторов позволяет нам создавать и расширять наш ассортимент деталей из легированных металлов, а также адаптировать их, чтобы они подходили для всех типов проектов, от строительства самолетов до химической обработки.

Зная свойства различных металлов, вы сможете определить, какой металл подходит для вашего проекта, и принять более взвешенное решение. Мы будем включать примеры, чтобы у вас была точка отсчета на протяжении всей статьи.

Каковы свойства металлов и сплавов?

Разработка сплавов, которые выполняют определенные функции в сложных машинах или производственных процессах, зависит от конкретных свойств этого сплава.

Мы группируем свойства по различным категориям, таким как оптические свойства, производственные свойства и экологические свойства, но мы сосредоточимся на физических, химических и механических свойствах.

• Физические свойства – физические свойства относятся к характеристикам металла или сплава, которые можно измерить без каких-либо изменений обстоятельств, таких как плотность.
• Химические свойства – химические свойства относятся к характеристикам металла или сплава, которые проявляются при химической реакции, например воспламеняемость.
• Механические свойства – механическое свойство, относящееся к характеристикам металла или сплава в таких условиях, как нагревание или давление, например пластичность.

Свойства металлов и сплавов

Существует более 100 свойств, которыми может обладать материал, но мы сосредоточимся на тех из них, которые, по нашему мнению, являются наиболее важными для металлов и сплавов, а именно:

Механические свойства

Хрупкость

Металл становится хрупким, если он ломается при небольшом напряжении. Часто хрупкий материал издает «щелчок» при разрушении, например, пластик или керамика. Легированная сталь хрупка при низких температурах, но это зависит от состава и обработки.

Чугун известен как хрупкий металл. Он имеет низкую прочность на растяжение, что означает, что он сломается до того, как согнется. Поскольку его нельзя согнуть, не сломав, для придания формы металлу в жидкой форме используются отливки.

Одним из самых популярных применений чугуна являются сковороды, кастрюли и трубы; автомобильная промышленность также использует чугун для головок цилиндров, коробок цилиндров и головок коробок передач.

 

Пластичность

Пластичность – это способность металла вытягиваться или растягиваться в проволоку без разрыва. Представьте, что вы берете в руку кусок пластилина и медленно тянете его в противоположные стороны обеими руками. Вы можете видеть, как провода в пластилине начинают ломаться, когда вы его растаскиваете. То же самое и с металлом, но не так очевидно.

Существует множество пластичных металлов, таких как медь и платина. Медь обычно используется для изготовления проводов, а платина используется для изготовления украшений. Платина – самый пластичный металл.

 

Пластичность

Люди часто путают ковкость с пластичностью, но металл может быть пластичным, но не пластичным.

В то время как пластичность относится к способности металла растягиваться (растягивающее напряжение), пластичность относится к его способности формироваться (сжимающее напряжение). Формование может означать прессование или раскатывание в тонкие листы. Например, вы можете взять кусок золота или алюминия и вдавить его в тонкий лист, чтобы получились золотые листья.

Однако это редкое использование ковкого металла, и вы можете найти его в большинстве областей жизни, таких как алюминиевые консервные банки, украшения и кухонная утварь.

 

Эластичность

Эластичность относится к способности металла деформироваться, а затем возвращаться в исходную форму. Сравните это с пластичностью и ковкостью, когда металл остается в том положении, в котором он растягивается или принимает форму.

Например, рассмотрим стальную проволоку и резиновую проволоку. Как вы думаете, какой из них более эластичный? Кажется, что резиновый провод был бы логичным ответом, но это неправильно. Резина более растяжима, чем сталь, но она не возвращается к своему первоначальному состоянию после уменьшения напряжения, в отличие от стали. Проволока ломалась после определенного давления, в то время как сталь немного двигалась и немного отодвигалась назад.

Большинство металлов в той или иной степени эластичны, так как диапазон движения будет небольшим.

 

Твердость

Твердость относится к способности металла сопротивляться вмятинам или истиранию под действием силы или удара. Поскольку существует так много разных методов определения твердости, правильное определение часто путают. Например, твердость не имеет ничего общего с пластичностью или хрупкостью; Металл может быть твердым, а также пластичным или хрупким.

Вольфрам — один из самых твердых сплавов на планете. Его часто используют в горнодобывающей промышленности для создания буровых и землеройных инструментов, а также морских транспортных средств, авиационных турбин и лопастей в стационарных источниках питания.

 

Усталость

Усталость – это ослабление металла после периода приложения давления, вызывающее локальные структурные повреждения и трещины в металле. Как только трещина появилась, последовательность давления будет продолжать ухудшать ее, пока она не достигнет критического размера и металл не выйдет из строя.

Большинство металлов испытывают некоторую усталость, но по некоторым из них трудно сказать точно. Например, ходят слухи, что алюминий не имеет предела выносливости, что не соответствует действительности. Предел выносливости алюминия не так очевиден, как предел выносливости стали, поэтому сложно определить, когда он выйдет из строя.

Физические свойства

Плотность

Когда мы говорим о плотности, мы говорим о том, насколько тяжелым металлом является. Вес металла определяется тем, сколько атомов упаковано на площади поверхности. Плотность относится к тому, как металл взаимодействует с другими материалами.

Например, самые плотные металлы осмий и иридий будут тонуть в воде, потому что они более плотные, тогда как литий будет плавать из-за его низкой плотности.

Плотные металлы имеют множество применений, таких как пули и радиационная защита (свинец), а также грузы от якорей до пресс-папье, которые часто будут покрыты «более красивым» хромом.

 

Температура плавления

Температура плавления металла довольно проста; в какой момент металл переходит из твердого состояния в жидкое. В этот момент металл находится в равновесии между обоими состояниями.

Температура плавления важна, поскольку большинство металлов и сплавов соединяются в жидкой точке. Например, чтобы сделать легкосплавный диск, вы должны расплавить алюминий и магний и добавить другие элементы.

Температура плавления металла определяет, для чего он используется, например, вольфрам имеет одну из самых высоких температур плавления, поэтому он используется в лампочках для борьбы с выделяемым теплом.

Химические свойства

Коррозионная стойкость

Коррозия – это постепенное разрушение металла в результате химического или электрохимического взаимодействия с окружающей средой, которой обычно является кислород или сульфаты.

Ржавчина является типичным примером коррозии, представляющей собой образование оксидов железа на металле. Существует множество способов защиты от коррозии, таких как обработка поверхности или катодная защита.

Нержавеющая сталь является ярким примером стойкого к коррозии металла. Он прочен, прост в обслуживании, имеет длительный жизненный цикл и пригоден для вторичной переработки. Нержавеющая сталь используется в бесчисленных повседневных продуктах, таких как застежки-молнии, холодильники и огромные конструкции, такие как Крайслер-билдинг и Всемирный торговый центр.

 

Реакционная способность

Реакционная способность относится к тому, как металл взаимодействует с частью окружающей среды, такой как воздух или вода. Некоторые металлы более реакционноспособны, чем другие, и энергично реагируют на контакт с воздухом или водой.

Калий является наиболее активным металлом при контакте с водой и воздухом. Кислород в воздухе заставляет калий вспыхивать фиолетовым пламенем, и он тускнеет при комнатной температуре. Помещенный в воду, калий подпрыгивает на поверхности воды таким же фиолетовым пламенем и растворяется в бесцветной жидкости.

Тот факт, что металл является реакционноспособным, не означает, что его нельзя использовать в процессе легирования; например, магний часто комбинируют с другими металлами для предотвращения ржавчины.

 

Что такое легированный металл?

Если вы уверены, что знаете, каковы свойства металлов и сплавов, вам следует перейти к нашей следующей статье, в которой вы узнаете основы сплавов металлов и почему они полезны.

Металлы: химические и физические свойства

Физические свойства
1) Физическое состояние – Металлы являются твердыми при комнатной температуре, т. е. натрий, алюминий, калий, магний. Есть исключения. Ртуть и галлий — это металлы, но они находятся в жидком состоянии при комнатной температуре.

2) Блеск – Свежеприготовленные металлы имеют блестящую поверхность, называемую глянцем. Они обладают свойством отражать свет от своей поверхности, и их можно полировать, например. такие металлы, как золото, серебро, медь, демонстрируют это свойство.

3) Ковкость — Металлы можно выковывать в тонкие листы. Это свойство называется пластичностью. Благодаря этому свойству металлы можно прокатывать в листы, например, в листы. алюминий, медь, цинк можно бить в листы.

4) Пластичность – Металлы можно вытягивать в тонкую проволоку. Это свойство называется пластичностью. Например, из 100 граммов серебра можно вытянуть тонкую проволоку длиной около 200 метров.

5) Твердость – Металлы обычно твердые, т.е. железо, кобальт, никель. Есть несколько исключений. Натрий и калий мягкие и их можно резать ножом.

6) Проводимость – Как правило, металлы являются хорошими проводниками тепла и электричества, потому что у них есть свободные электроны. Серебро и медь — два лучших проводника. Относительно свинец и висмут являются плохими проводниками тепла и электричества.

7) Плотность – Металлы обычно имеют высокую плотность и они тяжелые. Иридий и осмий имеют самую высокую плотность, а литий — самую низкую.

8) Температура плавления и кипения – Металлы обычно имеют высокие температуры плавления и кипения. Например, железо, кобальт и никель имеют высокие температуры плавления и кипения. Вольфрам имеет самую высокую температуру плавления. Есть некоторые исключения из этого. Например, большинство щелочных металлов имеют низкую температуру плавления и кипения.

9) Прочность на растяжение – Большинство металлов обладают высокой прочностью на растяжение, т.