Чем обладают металлы в твердом состоянии

Физические свойства металлов: твердость, плотность и др.

Физические свойства металлов.

Чем обладают металлы в твердом состоянии. Смотреть фото Чем обладают металлы в твердом состоянии. Смотреть картинку Чем обладают металлы в твердом состоянии. Картинка про Чем обладают металлы в твердом состоянии. Фото Чем обладают металлы в твердом состоянииЧем обладают металлы в твердом состоянии. Смотреть фото Чем обладают металлы в твердом состоянии. Смотреть картинку Чем обладают металлы в твердом состоянии. Картинка про Чем обладают металлы в твердом состоянии. Фото Чем обладают металлы в твердом состоянииЧем обладают металлы в твердом состоянии. Смотреть фото Чем обладают металлы в твердом состоянии. Смотреть картинку Чем обладают металлы в твердом состоянии. Картинка про Чем обладают металлы в твердом состоянии. Фото Чем обладают металлы в твердом состоянииЧем обладают металлы в твердом состоянии. Смотреть фото Чем обладают металлы в твердом состоянии. Смотреть картинку Чем обладают металлы в твердом состоянии. Картинка про Чем обладают металлы в твердом состоянии. Фото Чем обладают металлы в твердом состоянииЧем обладают металлы в твердом состоянии. Смотреть фото Чем обладают металлы в твердом состоянии. Смотреть картинку Чем обладают металлы в твердом состоянии. Картинка про Чем обладают металлы в твердом состоянии. Фото Чем обладают металлы в твердом состоянииЧем обладают металлы в твердом состоянии. Смотреть фото Чем обладают металлы в твердом состоянии. Смотреть картинку Чем обладают металлы в твердом состоянии. Картинка про Чем обладают металлы в твердом состоянии. Фото Чем обладают металлы в твердом состоянииЧем обладают металлы в твердом состоянии. Смотреть фото Чем обладают металлы в твердом состоянии. Смотреть картинку Чем обладают металлы в твердом состоянии. Картинка про Чем обладают металлы в твердом состоянии. Фото Чем обладают металлы в твердом состоянииЧем обладают металлы в твердом состоянии. Смотреть фото Чем обладают металлы в твердом состоянии. Смотреть картинку Чем обладают металлы в твердом состоянии. Картинка про Чем обладают металлы в твердом состоянии. Фото Чем обладают металлы в твердом состоянииЧем обладают металлы в твердом состоянии. Смотреть фото Чем обладают металлы в твердом состоянии. Смотреть картинку Чем обладают металлы в твердом состоянии. Картинка про Чем обладают металлы в твердом состоянии. Фото Чем обладают металлы в твердом состоянииЧем обладают металлы в твердом состоянии. Смотреть фото Чем обладают металлы в твердом состоянии. Смотреть картинку Чем обладают металлы в твердом состоянии. Картинка про Чем обладают металлы в твердом состоянии. Фото Чем обладают металлы в твердом состоянии

Металлы имею такие физические свойства, как твердость, температуру плавления, плотность, пластичность, электропроводность, теплопроводность и цвет.

Твёрдость:

Все металлы, кроме ртути и, условно, франция, при нормальных условиях находятся в твёрдом состоянии, однако обладают различной твёрдостью.

Таблица твёрдости металлов по шкале Мооса:

ТвёрдостьМеталл
0.2Цезий
0.3Рубидий
0.4Калий
0.5Натрий
0.6Литий
1.2Индий
1.2Таллий
1.25Барий
1.5Стронций
1.5Галлий
1.5Олово
1.5Свинец
1.5Ртуть
1.75Кальций
2.0Кадмий
2.25Висмут
2.5Магний
2.5Цинк
2.5Лантан
2.5Серебро
2.5Золото
2.59Иттрий
2.75Алюминий
3.0Медь
3.0Сурьма
3.0Торий
3.17Скандий
3.5Платина
3.75Кобальт
3.75Палладий
3.75Цирконий
4.0Железо
4.0Никель
4.0Гафний
4.0Марганец
4.5Ванадий
4.5Молибден
4.5Родий
4.5Титан
4.75Ниобий
5.0Иридий
5.0Рутений
5.0Тантал
5.0Технеций
5.0Хром
5.5Бериллий
5.5Осмий
5.5Рений
6.0Вольфрам
6.0β-Уран

Температура плавления:

Температуры плавления чистых металлов лежат в диапазоне от −38,83 °C (ртуть) до 3422 °C (вольфрам).

Температура плавления большинства металлов (за исключением щелочных) высока, однако некоторые металлы, например, олово и свинец, могут расплавиться на обычной электрической или газовой плите.

В зависимости от температуры плавления металлы делятся на: легкоплавкие (до 600 °C); среднеплавкие (от 600 до 1600 °C); тугоплавкие (выше 1600 °C).

Таблица температуры плавления легкоплавких металлов и сплавов:

Название металлаТемпература плавления, о С
Ртуть-38,83
Франций25
Цезий28,44
Галлий29,7646
Рубидий39,3
Калий63,5
Натрий97,81
Индий156,5985
Литий180,54
Олово231,93
Полоний254
Висмут271,3
Таллий304
Кадмий321,07
Свинец327,46
Цинк419,53

Таблица температуры плавления среднеплавких металлов и сплавов:

Название металлаТемпература плавления, о С
Сурьма630,63
Нептуний639
Плутоний639,4
Магний650
Алюминий660,32
Радий700
Барий727
Стронций777
Церий795
Иттербий824
Европий826
Кальций841,85
Лантан920
Празеодим935
Германий938,25
Серебро961,78
Неодим1024
Прометий1042
Актиний1050
Золото1064,18
Самарий1072
Медь1084,62
Уран1132,2
Марганец1246
Бериллий1287
Гадолиний1312
Тербий1356
Диспрозий1407
Никель1455
Гольмий1461
Кобальт1495
Иттрий1526
Эрбий1529
Железо1538
Скандий1541
Тулий1545
Палладий1554,9
Протактиний1568

Таблица температуры плавления тугоплавких металлов и сплавов:

Название металлаТемпература плавления, о С
Лютеций1652
Титан1668
Торий1750
Платина1768,3
Цирконий1855
Хром1907
Ванадий1910
Родий1964
Технеций2157
Гафний2233
Рутений2334
Иридий2466
Ниобий2477
Молибден2623
Тантал3017
Осмий3033
Рений3186
Вольфрам3422

Плотность:

В зависимости от плотности металлы делят на лёгкие (плотность от 0,53 до 5 г/см³) и тяжёлые (от 5 до 22,6 г/см³).

Самым лёгким металлом является литий (плотность 0,53 г/см³). Самый тяжёлый металл в настоящее время назвать невозможно, так как плотности осмия и иридия — двух самых тяжёлых металлов — почти равны (около 22,6 г/см³ — ровно в два раза выше плотности свинца ), а вычислить их точную плотность крайне сложно: для этого нужно полностью очистить металлы, ведь любые примеси снижают их плотность.

Пластичность:

Большинство металлов пластичны, то есть металлическую проволоку можно согнуть, и она не сломается. Это происходит из-за смещения слоёв атомов металлов без разрыва связи между ними.

Самыми пластичными являются золото, серебро и медь. Из золота можно изготовить фольгу толщиной 0,003 мм, которую используют для золочения изделий. Однако не все металлы пластичны. Проволока из цинка или олова хрустит при сгибании; марганец и висмут при деформации вообще почти не сгибаются, а сразу ломаются.

Электропроводность:

Все металлы хорошо проводят электрический ток, обусловлено наличием в их кристаллических решётках подвижных электронов, перемещающихся под действием электрического поля.

Серебро, медь и алюминий имеют наибольшую электропроводность. По этой причине последние два металла чаще всего используют в качестве материала для проводов. Очень высокую электропроводность имеет также и натрий. В экспериментальной аппаратуре известны попытки применения натриевых токопроводов в форме тонкостенных труб из нержавеющей стали, заполненных натрием. Благодаря малому удельному весу натрия, при равном сопротивлении натриевые «провода» получаются значительно легче медных и даже несколько легче алюминиевых.

Теплопроводность:

Теплопроводность металлов зависит от подвижности свободных электронов.

Поэтому ряд теплопроводностей похож на ряд электропроводностей, и лучшим проводником тепла, как и электричества, является серебро. Натрий также находит применение как хороший проводник тепла. Широко известно, например, применение натрия в клапанах автомобильных двигателей для улучшения их охлаждения.

Наименьшая теплопроводность — у висмута и ртути.

Цвет у большинства металлов примерно одинаковый — светло-серый, иногда с голубоватым оттенком. Золото, медь и цезий соответственно жёлтого, красного и светло-жёлтого цвета.

Металлы подразделяются на цветные и черные.

Чёрные металлы – железо и сплавы на его основе (стали, ферросплавы, чугуны). К чёрным металлам также зачастую относят марганец и, иногда, – хром и ванадий.

Цветные металлы — это особый класс нержавеющих металлов и сплавов, в составе которых нет железа. Металлы называются цветными, потому что каждый из них имеет определенный окрас. К цветным металлам относятся медь, молибден, свинец, цинк, олово, никель, кадмий, кобальт, алюминий, титан, магний, висмут, вольфрам, ртуть, золото, платину, серебро, палладий, родий, рутений, осмий, иридий.

Источник

Основные свойства твердых металлов

Чем обладают металлы в твердом состоянии. Смотреть фото Чем обладают металлы в твердом состоянии. Смотреть картинку Чем обладают металлы в твердом состоянии. Картинка про Чем обладают металлы в твердом состоянии. Фото Чем обладают металлы в твердом состоянии

Вопросы, рассмотренные в материале:

Свойства твердых металлов очень важны в строительстве, промышленности и других сферах жизни человека. Именно по этим особенностям металлы отбирают и применяют в той или иной области. Материалы получают разнообразными способами. Некоторые разновидности металлов соединяют вместе, чтобы получить сплавы, приобретающие уникальные физические и химические качества.

Чтобы производить различные высококачественные изделия, важно правильно выбрать оптимальный процесс заготовки и обработки металлов, а также понимать, каким образом механические характеристики металлических материалов влияют на эксплуатационные свойства готового продукта. Какие классификации металлов существуют, что относится к твердым сплавам, где их применяют – обо всем этом в нашей статье.

Классификации и свойства различных металлов

Металлами называют группу простых веществ, отличающихся от всех остальных своими характерными свойствами. В природных условиях их нельзя встретить в чистом виде – только в качестве руд и соединений. Изучением их свойств занимаются специалисты по химии, физике, металловедению.

При работе с металлами необходимо учитывать целый ряд их качеств. Механические характеристики влияют на их возможность сопротивляться деформации и разрушению. По технологическим свойствам оценивают целесообразность использования различных подходов к обработке. Химические особенности влияют на реакцию с разными веществами, а физические свидетельствуют об определенных реакциях на изменение теплового, гравитационного и электромагнитного поля.

Чем обладают металлы в твердом состоянии. Смотреть фото Чем обладают металлы в твердом состоянии. Смотреть картинку Чем обладают металлы в твердом состоянии. Картинка про Чем обладают металлы в твердом состоянии. Фото Чем обладают металлы в твердом состоянии

При классификации отталкиваются от таких свойств твердых металлов, как:

Ключевой характеристикой интересующих нас материалов является отрицательный коэффициент проводимости электричества. Он повышается при снижении температуры, а при ее увеличении частично либо совсем теряется. К второстепенным признакам относятся характерный блеск и высокая температура плавления. Также нужно понимать, что существуют типы металлов, являющихся соединениями, которые играют роль восстановителей во время окислительно-восстановительных реакций.

Все свойства твердых металлов связаны между собой, поскольку от составляющих материала зависят остальные его качества. Самая известная классификация металлов предполагает деление на черные и цветные, однако их оценивают и по ряду других признаков.

Черные металлы обладают высокой плотностью, им свойственна большая температура плавления и темно-серый окрас. Основными представителями данной группы являются железо и его сплавы. Чтобы добиться от сплавов специфических свойств, в них вносят легирующие добавки.

Чем обладают металлы в твердом состоянии. Смотреть фото Чем обладают металлы в твердом состоянии. Смотреть картинку Чем обладают металлы в твердом состоянии. Картинка про Чем обладают металлы в твердом состоянии. Фото Чем обладают металлы в твердом состоянии

Все черные твердые металлы делят на подгруппы:

К черной группе относятся сплавы железа с разной долей углерода и дополнительными химическими элементами, такими как кремний, сера, фосфор. На производствах активно используются сталь и чугун.

В норме сталь содержит до 2 % углерода, ей свойственна пластичность и высокие технологические показатели. В чугуне содержание углерода выше и может доходить до 5 %. Свойства данного сплава можно изменять за счет добавления различных химических элементов: за счет серы и фосфора повышается хрупкость, хром и никель позволяет придать чугуну стойкость к высоким температурам и коррозии.

Рекомендуем статьи по металлообработке

Цветные металлы используются чаще черных, так как большинство из них является сырьем для прокатных изделий. Кроме того, эти твердые материалы нашли применение в металлургии, машиностроении, радиоэлектронике, сфере высоких технологий и целом ряде других областей.

По физическим параметрам такие металлы классифицируют следующим образом:

В целом, цветные металлы обладают небольшой плотностью и температурой плавления, также они пластичны и обычно имеют белый, желтый или красный цвет. Так как эти материалы не могут похвастаться высокой прочностью, их не используют в чистом виде, а изготавливают легкие сплавы различного назначения. В том числе их применяют при производстве техники.

Отметим, что материалы, относящиеся к данной группе, обладают внушительным атомным весом и более высокой плотностью, чем железо.

На производствах активно используется медь в качестве проводника электрического тока. Она имеет розовато-красный оттенок, низкое удельное сопротивление, хорошо проводит тепло, отличается небольшой плотностью, хорошей пластичностью и устойчивостью к образованию ржавчины.

Не менее актуальны для сферы производства сплавы меди, такие как бронза (с добавлением алюминия, никеля или олова) и латунь (с цинком). Бронза используется для изготовления мембран, круглых и плоских пружин, червячных пар и различных видов арматуры. Латунь идет на изготовление лент, листов, проволоки, труб, втулок, подшипников.

Группа тяжелых металлов относится к основным причинам, из-за которых ухудшается состояние экологии. Токсичные вещества сбрасываются в естественные водоемы вместе со сточными водами промышленных предприятий. Некоторые вещества данной группы способны накапливаться в живых организмах.

Ртуть высокотоксична, ее соединения попадают в атмосферу во время сжигания угля на электростанциях, после чего вместе с осадками оказываются в водоемах. Это приводит к тому, что в организме пресноводной и морской рыбы, а также других обитателей данных систем постепенно накапливается высокая доля опасного вещества. При потреблении в пищу таких морепродуктов человек может отравиться, что нередко приводит к летальному исходу.

Кадмий – рассеянный и достаточно редкий элемент, но и он попадает в океан вместе со сточными водами с металлургических предприятий. В небольших количествах кадмий содержится в нашем организме, однако при серьезном превышении данного уровня он разрушает костную ткань и приводит к анемии.

Свинец в рассеянном состоянии содержится практически везде. Но его избыточная доля в организме человека приводит к проблемам со здоровьем.

Помимо твердых, выделяют также мягкие виды металлов.

Чем обладают металлы в твердом состоянии. Смотреть фото Чем обладают металлы в твердом состоянии. Смотреть картинку Чем обладают металлы в твердом состоянии. Картинка про Чем обладают металлы в твердом состоянии. Фото Чем обладают металлы в твердом состоянии

Алюминий имеет серебристо-белый оттенок, небольшой вес, хорошую электропроводность, устойчив к коррозии и пластичен. Благодаря таким свойствам, этот материал широко используется в строительстве самолетов, электрической и пищевой промышленности. Также сплавы алюминия незаменимы в машиностроении.

Магний достаточно легко поддается коррозии, однако является незаменимым материалом для применения в технической области. В сплавах с магнием используют алюминий, марганец и цинк, так как они легко поддаются резанию и имеют высокую прочность. Такие соединения применяются для изготовления корпусов фотоаппаратов, двигателей и других приборов.

Титан используется в машиностроительной, ракетной отраслях и химической промышленности. Сплавы на его основе обладают небольшой плотностью, отличными механическими свойствами, устойчивы к коррозии и без труда обрабатываются давлением.

Существует ряд твердых металлов, которые редко встречаются в природе, при этом их добыча сопряжена с большими трудозатратами. Речь идет о металлах благородной группы, таких как:

Чем обладают металлы в твердом состоянии. Смотреть фото Чем обладают металлы в твердом состоянии. Смотреть картинку Чем обладают металлы в твердом состоянии. Картинка про Чем обладают металлы в твердом состоянии. Фото Чем обладают металлы в твердом состоянии

Люди узнали о золоте и его свойствах еще в каменном веке. Этот металл встречается в природе в виде самородков с небольшой долей примесей либо его можно найти в виде сплавов с серебром. Золото имеет высокую теплопроводность, низкое сопротивление и хорошую ковкость, все эти свойства особенно ценят ювелиры.

Серебро уступает золоту по ценности. В природе его чаще всего можно найти в виде серебряной руды. Серебро мягкое, пластичное, тепло- и электропроводное.

Платина была открыта только в середине XX века и считается редким материалом. Дело в том, что его можно найти лишь в залежах в виде различных сплавов, что усложняет его добычу. Основная ценность платины состоит в том, что она не вступает в реакцию с кислотами, а при нагревании не меняет цвет и не окисляется.

Родий тоже входит в число благородных твердых металлов. Он имеет серебристо-голубой оттенок, устойчив к химическому воздействию, не боится перепадов температур, при этом остается хрупким и теряет свои свойства под механическим воздействием.

Кроме того, металлы принято делить на твердые и мягкие.

К самым мягким металлам относят калий, натрий, рубидий и цезий. В эту же группу входят золото, серебро, медь и алюминий. Золото можно найти в морских комплексах, осколках гранитов и даже в организме человека. Оно способно разрушаться при воздействии внешних факторов. Мягкое серебро используют в качестве материала для посуды, ювелирных изделий. Натрий активно применяется в большинстве промышленных отраслей. Ртуть является самым мягким металлом в мире, ею пользуются в сельскохозяйственной, химической промышленности, электротехнике.

Самый твердый из чистейших материалов в мире – это хром. Он тугоплавкий и может хорошо обрабатываться механическими способами.

Еще одним твердым металлом считается вольфрам. Среди его основных свойств стоит назвать высокую температуру плавления, теплоустойчивость, гибкость. Из него выковывают и изготавливают небольшие детали осветительных приборов. Отметим, что вольфрам нередко можно встретить в тяжелых сплавах. Вещества твердого типа отличаются тем, что они редко встречаются на Земле, и их сложно добывать. Чаще всего их обнаруживают в упавших на поверхность нашей планеты метеоритах.

Далее более подробно остановимся на твердых сплавах и сферах их применения.

Что относится к твердым металлам и где применяют их сплавы

За последние пару десятилетий твердые сплавы стали активно использоваться. Без них не обходится горная промышленность, где они применяются в бурении. В обрабатывающих отраслях их используют для резания, штамповки и волочения, наплавки деталей, способных изнашиваться быстрее других.

Чем обладают металлы в твердом состоянии. Смотреть фото Чем обладают металлы в твердом состоянии. Смотреть картинку Чем обладают металлы в твердом состоянии. Картинка про Чем обладают металлы в твердом состоянии. Фото Чем обладают металлы в твердом состоянии

Использование твердых сплавов во многих сферах промышленности связано с тем, что инструменты из них дают возможность значительно повысить производительность оборудования и снизить себестоимость изделий. Немаловажен и тот факт, что наплавленные твердыми сплавами детали работают до истирания в десятки раз дольше, чем их ненаплавленные аналоги.

В основе всех сплавов лежат карбиды вольфрама, молибдена, хрома, титана или марганца. За счет карбидов сплавы обладают высокой твердостью и устойчивостью к износу. Помимо этого, в состав твердых сплавов входят кобальт, никель, железо.

Твердые сплавы обычно делят на:

1. Литые и порошкообразные твердые сплавы.

Они используются для наплавки деталей, склонных к быстрому износу.

Литые твердые сплавы – стеллиты и стеллитоподобные – имеют высокую коррозионную стойкость, в частности, в серной кислоте; не изменяют своих свойств при значительных повышениях температуры (стеллиты – до +8 000 °С, стеллитоподобные до – +6 000 °С).

Стеллиты и сормайт распространены в машиностроении, где используются для наплавки деталей и инструментов, работающих без ударов. Также их используют в тех случаях, когда деталь после механической обработки должна оставаться ровной и чистой. Без них не обойтись, например, при изготовлении гибочных и вытяжных матриц, центров станков, измерительных скоб, колец для протяжки. Такие сплавы обладают высокой жаропрочностью, поэтому используются для наплавки деталей, задействованных в работах при высоких температурах. Речь идет об элементах металлургического оборудования, ножах для горячей резки, клапанах двигателей внутреннего сгорания.

Для наплавки литых твердых сплавов подходят стальные (железные) и чугунные детали любого сечения и конфигурации. Для покрытия рабочей поверхности слоем сплава применяют газовую горелку с ацетиленокислородным пламенем.

2. Порошкообразные твердые сплавы – вокар и сталинит – используются преимущественно для наварки деталей, осуществляющих грубую работу. В таком случае допускается максимальное количество пор и раковин и отсутствие финальной обработки наваренной поверхности. Данный метод применяют для щек дробилок, зубьев экскаваторов, землечерпалок, пр.

Вокар содержит 86 % вольфрама, 9,5–10,5 % углерода, до 0,5 % кремния и до 2,5 % железа; сталинит – 16–20 % хрома, 8–10 % углерода, 13–17 % марганца, до 3 % кремния, остальное – железо.

Наварка порошкообразных твердых сплавов осуществляется при помощи электрической дуги постоянного тока по способу Бенардоса, то есть посредством угольного электрода. Перед наваркой обрабатываемую поверхность устанавливают горизонтально, наносят на нее тонкий (0,2–0,3 мм) слой флюса, то есть прокаленной буры, и слой порошкообразного твердого сплава толщиной 3–5мм.

Далее электрод соединяется с отрицательным полюсом, деталь – с положительным. Между электродом и деталью образуется электрическая дуга, которая плавит порошкообразный сплав и верхние слои основного материала. Отметим, что в процессе работы образуется небольшая ванночка расплава. При сварке электрод должен двигаться зигзагообразно, при этом дуга постоянно переносится по поверхности твердого сплава.

3. Металлокерамические твердые сплавы.

Чем обладают металлы в твердом состоянии. Смотреть фото Чем обладают металлы в твердом состоянии. Смотреть картинку Чем обладают металлы в твердом состоянии. Картинка про Чем обладают металлы в твердом состоянии. Фото Чем обладают металлы в твердом состоянии

Данные соединения используются как пластинки к режущему инструменту. Стоит пояснить, что оборудование с пластинками твердых сплавов сегодня очень распространено в заводской практике, где позволяет осуществлять скоростное резание.

Одним из ключевых свойств металлокерамических твердых соединений считается их высокая твердость и способность резать даже при температуре до +1 000…+11 000 °С. Дело в том, что их режущие качества обеспечиваются карбидами вольфрама. Некоторые марки сплавов также включают в себя карбиды титана, а роль связующего вещества обычно играет кобальт.

Пластинками твердых сплавов оснащают резцы, сверла, фрезы, зеркеры и другие инструменты. Для этого пластины напаивают или механически крепят на державки.

Физические свойства твердых металлов

Среди таких свойств необходимо назвать: цвет, удельный вес, теплопроводность, электропроводность, температуру плавления, способность расширяться при нагревании.

Чем обладают металлы в твердом состоянии. Смотреть фото Чем обладают металлы в твердом состоянии. Смотреть картинку Чем обладают металлы в твердом состоянии. Картинка про Чем обладают металлы в твердом состоянии. Фото Чем обладают металлы в твердом состоянии

Цвет относится к признакам, по которым можно оценивать свойства материала. При нагреве сварщики по цвету примерно определяют температуру. Но нужно понимать, что существуют металлы, такие как алюминий, неспособные менять цвет при нагреве.

Температура плавления, то есть температура, при которой твердый металл меняет свое агрегатное состояние на жидкое. Нужно понимать, что чистые вещества плавятся при постоянной степени нагрева, тогда как сплавы достигают необходимого состояния в определенном интервале температур.

Расширение при нагревании также входит в число важных свойств. Так как сварка сопровождается местным нагревом, разные участки изделия имеют отличающиеся температуры, из-за чего возможно деформирование изделия. Если нагреть до одинаковой температуры две детали из разных материалов, они не смогут расшириться одинаково. Если при этом детали будут соединены между собой, они могут изогнуться и даже разрушиться.

Усадка, которая предполагает уменьшение объема расплавленного вещества при снижении его температуры. Усадка сварного шва приводит к короблению детали, из-за чего образуются трещины либо усадочные раковины. Данное свойство проявляется у всех твердых металлов в разной степени, но чем она выше, тем сложнее добиться надежного соединения.

Механические свойства твердых металлов

Основными механическими свойствами твердых веществ и их сплавов являются прочность, твердость, упругость, пластичность, вязкость.

Чем обладают металлы в твердом состоянии. Смотреть фото Чем обладают металлы в твердом состоянии. Смотреть картинку Чем обладают металлы в твердом состоянии. Картинка про Чем обладают металлы в твердом состоянии. Фото Чем обладают металлы в твердом состоянии

По данным свойствам судят о пригодности материала к использованию в различных условиях.

Прочностью называют сопротивление разрушению под действием нагрузки.

Твердость – способность металла противостоять внедрению в его поверхность другого тела с превосходящей твердостью.

Упругость – возможность восстанавливать форму и размеры после прекращения воздействия. Высокая упругость необходима рессорам и пружинам, поэтому для их производства используют соответствующие сплавы.

Пластичность – свойство изменять форму и размеры под действием внешней нагрузки и сохранять полученные характеристики после прекращения воздействия. Это качество противоположно упругости. Чем выше уровень пластичности, тем легче ковать, штамповать и прокатывать материал.

Вязкостью называют способность сопротивляться быстро возрастающим ударным нагрузкам. Данное свойство является обратным хрупкости. Вязкие металлы используются для изготовления деталей, подвергаемых в процессе работы ударным нагрузкам. Это могут быть элементы вагонов, автомобилей, пр.

Для определения механических свойств к твердому металлу прикладывают растягивающие, изгибающие и другие силы.

Механические свойства описываются:

Для определения названных ключевых свойств при помощи специальных машин проводят испытания на:

Испытание на растяжение. Так выявляют предел прочности и относительное удлинение материала. Предел прочности – это усилие, которое необходимо приложить на единицу площади поперечного сечения образца для его разрыва.

Для испытания на растяжение образцы подготавливают в соответствии с ГОСТом 1497-42 – данный документ устанавливает их форму и размеры.

Испытание на твердость в нашей стране обычно осуществляется при помощи прибора Бринеля или Роквелла. В первом случае для определения твердости стальной шарик диаметром 10,5 или 2,5 мм вдавливают в образец при помощи пресса. Далее используют бинокулярную трубку, чтобы определить диаметр отпечатка шарика. После чего этот показатель соотносят с соответствующей таблицей и выясняют твердость.

Увеличение твердости приводит к снижению пластичности.

Испытание на удар. Таким образом определяют, насколько материал способен сопротивляться ударным нагрузкам. Подобная проверка позволяет оценить ударную вязкость материала.

Чем обладают металлы в твердом состоянии. Смотреть фото Чем обладают металлы в твердом состоянии. Смотреть картинку Чем обладают металлы в твердом состоянии. Картинка про Чем обладают металлы в твердом состоянии. Фото Чем обладают металлы в твердом состоянии

Достаточно часто пластичность материала изделия или сварных соединений проверяют за счет технологических испытаний образцов. Сюда входят испытания на угол загиба, на сплющивание, продавливание, пр.

Испытания на загиб. Во время такой проверки свойств образец из твердого металла размещается на шарнирных опорах, к его середине прикладывается нагрузка. В результате чего образец деформируется до образования трещин на внешней стороне. Когда необходимый эффект достигнут, замеряют внешний угол. Чем он больше, тем лучше пластичность материала. Сталь высокого качества с низким содержанием углерода обеспечивает показатель 180°.

Для определения пластичности сварного соединения вырезают образец со швом посредине и со снятым усилением.

Испытание на сплющивание позволяет определить, насколько хорошо материал способен сопротивляться соответствующим нагрузкам. Таким образом чаще всего проверяют отрезки сварных труб диаметром 22–52 мм с толщиной стенок в пределах 2,5–10 мм. Для этого образец сплющивают прессом, чтобы просвет между внутренними стенками трубы стал равен учетверенной толщине ее стенки. В процессе испытании на качественном образце не появляются трещины.

Технологические и химические свойства твердых металлов

К технологическим свойствам относятся свариваемость, жидкотекучесть, ковкость, обрабатываемость резанием, пр. От этих особенностей зависит возможность осуществления каких-либо операций, так как они влияют на пригодность металла к обработке определенными способами.

Свариваемость позволяет добиваться надежных сварных соединений без трещин и иных дефектов, в том числе на прилегающих к шву участках. В некоторых случаях металл может подходить для сварки одним методом, но давать некачественный результат при смене технологии. Так, элементы из дюралюминия удовлетворительно скрепляются при помощи точечной сварки, чего не скажешь о соединении методом газовой сварки. На чугуне получаются хорошие швы за счет газовой сварки с подогревом и слабые при дуговой.

Жидкотекучесть – это свойство, которое дает возможность заливать горячие металлы и их сплавы в литерную форму.

Ковкость, то есть свойство твердых металлов и сплавов изменять форму под действием давления.

Обрабатываемость резанием позволяет относительно легко работать с металлом острым режущим инструментом: резцом, фрезой, пр. Данное свойство очень важно на таких этапах механической обработки, как резание, фрезерование, пр.

Под химическими свойствами понимают способность металлов вступать в реакцию с другими веществами, в том числе, с кислородом. Если металл быстро реагирует с вредными для него элементами, это приводит к быстрой потере им свойств. Разрушение металлов под действием окружающей среды – это коррозия. Отрицательно сказываться на состоянии материала могут воздух, влага, растворы солей, кислот, щелочей. Для защиты изделий от всех перечисленных факторов используют специальные нержавеющие, кислотостойкие и другие виды сталей.

Значение различных свойств твердых металлов при использовании на производстве

Чем обладают металлы в твердом состоянии. Смотреть фото Чем обладают металлы в твердом состоянии. Смотреть картинку Чем обладают металлы в твердом состоянии. Картинка про Чем обладают металлы в твердом состоянии. Фото Чем обладают металлы в твердом состоянии

Механические свойства. Главным требованием, которому должно отвечать любое изделие, является достаточная прочность.

По сравнению с остальными материалами, металлы имеют более высокую прочность, поэтому их используют для изготовления нагруженных деталей машин, механизмов и сооружений.

Однако прочность – не единственное важное свойство. Также многие изделия должны иметь особые качества, обеспечивающие их нормальную работу. Так, режущим инструментам требуется повышенная твердость, поэтому их производят из инструментальных сталей и сплавов.

Для рессор и пружин используют стали и сплавы с высокой упругостью.

Вязкие металлы необходимы для деталей, которые в процессе работы должны испытывать на себе ударную нагрузку.

Такое свойство, как пластичность, позволяет обрабатывать интересующий нас материал давлением, то есть ковать, прокатывать.

Физические свойства. Для авиа-, авто- и вагоностроения небольшой вес деталей является одним из самых важных качеств, поэтому в данной сфере используют легкие сплавы алюминия и магния. Интересно, что удельная прочность, то есть отношение предела прочности к удельному весу, у некоторых алюминиевых сплавов превышает данный показатель мягкой стали.

Плавкость считается важным свойством, позволяющим получать отливки при помощи заливки расплавленного металла в формы. Легкоплавкие металлы (такие как свинец) принято использовать как закалочную среду для стали. Существуют сложные сплавы, температура плавления которых настолько низкая, что позволяет им расплавляться в горячей воде. Из них изготавливают типографические матрицы. Кроме того, они используются в приборах, обеспечивающих защиту от пожаров.

Медь, алюминий обладают высокой электропроводностью, поэтому широко используются в электромашиностроении, при строительстве линий электропередач. А сплавы с высоким электросопротивлением незаменимы в качестве материала для элементов ламп накаливания, электронагревательных приборов.

Благодаря магнитным свойствам твердых металлов удается изготавливать динамо-машины, моторы, трансформаторы, различные приборы связи, такие как телефонные и телеграфные аппараты, и целый ряд других устройств.

Теплопроводность используется в процессе пайки и сварки металлов.

Чем обладают металлы в твердом состоянии. Смотреть фото Чем обладают металлы в твердом состоянии. Смотреть картинку Чем обладают металлы в твердом состоянии. Картинка про Чем обладают металлы в твердом состоянии. Фото Чем обладают металлы в твердом состоянии

Коэффициент линейного расширения у ряда сплавов приближен к нулю, благодаря чему удается использовать подобные материалы в производстве точных приборов, радиоламп. В процессе строительства длинных сооружений, таких как мосты, необходимо учитывать расширение металлов. Кроме того, нельзя забывать, что нагревание двух скрепленных друг с другом деталей из металлов с различным коэффициентом расширения приводит к их изгибу или разрушению.

Химические свойства. Коррозионная стойкость является ключевым свойством изделий, используемых в сильноокислительных средах. К таким изделиям относятся колосниковые решетки, детали химических машин и приборов. Если требуется повышенная коррозионная стойкость, используют нержавеющие, кислостойкие и жаропрочные стали. Кроме того, на них могут наноситься специальные защитные покрытия.

Технологические свойства имеют немаловажное значение при осуществлении разного рода производственных операций.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *