Физические и химические свойства метал­лов

Основные свойства металлов

МЕТАЛЛЫ

Лекционный материал

Металлами называются непрозрачные кристалличе­ские вещества, обладающие прочностью, пластичностью, электропроводностью, теплопроводностью и блеском. Они составляют более двух третей всех известных эле­ментов.

Металлы подразделяются на две основные группы: черные и цветные. К ч е р н ы м металлам относятся же­лезо, его сплавы — чугун и сталь, а также марганец и хром; к цветным — все остальные металлы и сплавы, основой которых не является железо.

Все существующие металлические материалы ’можно разделить на чистые металлы и металлические сплавы.

Чистые металлы не обладают высокими механиче­скими свойствами и используются с учетом этих качеств в тех отраслях народного хозяйства, где не требуется высокая конструктивная прочность деталей и изделий. Например, медь, обладающая высокой электропровод­ностью, применяется для изготовления проводников электрического тока, а вольфрам, имеющий наиболее высокую температуру плавления,— для изготовления нитей в лампах накаливания и т.д.

Металлическими сплавами называются материалы, в состав которых входят два или несколько металлов или металлы с неметаллами. Свойства сплавов зависят от их химического состава, определяемого числом и коли­чеством составляющих их металлов и неметаллов. В настоящее время из различных элементов можно по­лучать практически неограниченное число сплавов, от­личающихся самыми разнообразными свойствами — ме­ханическими, химическими и технологическими.

Сплавы широко применяются во всех отраслях народного хо­зяйства, где необходима высокая конструктивная проч­ность деталей и металлоизделий. Использование метал­лов в качестве основного конструкционного материала обусловливается тем, что для них характерно сочетание высокой прочности и твердости с хорошей ударной вяз­костью, а также с теплопроводностью, электропровод­ностью и другими свойствами.

Практическое применение металлов определяется их физическими, химическими, механическими и техноло­гическими свойствами.

Физические свойства металлов определяют их потребительские характеристики и играют важную роль при выборе металлов и сплавов для определенных це­лей.

Основными физическими свойствами металлов явля­ются: плотность, температура плавления, электропровод­ность, теплопроводность, магнитные свойства, коэффи­циенты линейного и объемного расширения и др.

Плотностью называется отношение массы однород­ного материала к единице его объема. В авиационной промышленности, в ракетной технике и в приборостро­ении, где создаваемые конструкции должны быть лег­кими и прочными, для этих целей используют металлы, обладающие малой плотностью, например, магний, алю­миний и титан. Сплавы из этих металлов обладают не только легкостью, но и высокой удельной прочностью. Наиболее высокую удельную прочность имеют сплавы на основе титана.

Температурой плавления называется такая темпера­тура, при которой металл или его сплав переходят из твердого состояния в жидкое. Чем ниже температура плавления металла, тем легче протекают процессы его плавления, сварки и т. д. и тем они дешевле.

Электропроводностью называется способность метал­ла хорошо и без потерь на выделение тепла проводить электрический ток. Высокой электропроводностью обла­дают медь и алюминий, применяющиеся в производстве материала для кабелей, проводов, а также токонесущих частей машин и оборудования.

Теплопроводность характеризуется способностью металлов и их сплавов переносить теплоту от более нагретых частей тел к менее нагретым. Металлы и спла­вы с высокой теплопроводностью применяются для из­готовления деталей котлов, нагревательных элементов и другого оборудования.

Магнитные свойства определяются величиной маг­нитной проницаемости, измеряемой в безразмерных единицах и сравниваемой с магнитной проницаемостью воздуха, принятой за единицу. Из металлов наиболее высокими магнитными свойствами обладают железо, никель, кобальт и сплавы на их основе. Однако к маг­нитным материалам предъявляются и противоположныетребования: постоянные магниты должны намагничи­ваться и сохранять магнитные свойства длительное вре­мя, а сердечники электромагнитов должны хорошо намагничиваться, но быстро размагничиваться при выключении тока. В ряде случаев требуются материалы, которые, попадая в магнитное поле, вообще не намаг­ничиваются, например, детали различных электрических приборов и аппаратов.

Коэффициент линейного и объемного расширения металлов и сплавов характеризуется их способностью расширяться при нагревании. Это свойство металлов используется при строительстве мостов, прокладке же­лезнодорожных и трамвайных путей и т. д.

Из химических свойств наиболее важным для ме­таллов является коррозионная стойкость — способность металлов и сплавов сопротивляться действию различ­ных агрессивных сред. Из-за коррозии выходит из строя значительное количество деталей, оборудования, поэто­му знание химических свойств металлов имеет большое значение для проектирования машин и изделий, рабо­тающих в условиях агрессивных сред.

Дата добавления: 2015-06-27