Раздел 1. Металловедение и термическая обработка металлов

Тема 1. Строение и свойства металлов

План лекции

1. Общие сведения

2. Физические свойства металлов

3. Химические свойства металлов

4. Технологические свойства металлов

5. Эксплуатационные свойства металлов

6. Кристаллическое строение металлов

7. Изотропия и анизотропия

8. Аллотропия или полиморфные превращения

9. Магнитные превращения

1. Общие сведения

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

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

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

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

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

2. Физические свойства металлов

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

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

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