Proprietăți fizice și mecanice
Culoare. În culoare, numai cuprul (roz-roșu) sau aurul (galben) diferă de alte metale. Argintul are o lumină albă caracteristică; aluminiu, magneziu, platină, staniu, cadmiu, mercur - alb albastru; fier, plumb și arsenic - gri. În stare puternic zdrobită, metalele sunt gri. Culoare maro sau neagră.
Când stați mult timp în aer, majoritatea metalelor se oxidează și se întunecă. Metalele nu se oxidează în aer (argint, aur și grupa platinei metale) și metalele care au format pe suprafața de cel mai subțire strat de oxizi de protecție (aluminiu, etc.), Nu schimba culoarea și luciul lor pentru o lungă perioadă de timp.
Greutate specifică. Greutatea specifică a metalelor este greutatea de 1 cm3 a substanței, exprimată în grame.
Pe lângă un mic grup de metale ușoare (aluminiu, magneziu) cu o greutate specifică mai mică de 3, majoritatea metalelor au o gravitate specifică semnificativă (tabelul 1) separat.
Datorită greutății lor deosebite, platina (21.4) și aurul (19.32), care se găsesc în formă nativă, sunt extrași prin spălarea de particulele ușoare de nisip, lut etc., care le însoțesc.
Greutatea specifică scăzută a aluminiului și a magneziului este extrem de importantă în construcția de aeronave și, prin urmare, aliajele ușoare ale acestor metale sunt studiate în mod deosebit cu atenție.
În activitatea de turnătorie, o mare diferență în metale uneori cauzează dificultăți în obținerea de aliaje omogene. Când se topesc metale care variază foarte mult în funcție de greutatea lor specifică, un metal mai ușor poate pluti. Acest fenomen apare, de exemplu, în producția de bronz de plumb conținând 60% Pb și 40% Cu.
Punctul de topire. Temperatura la care metalul încălzit trece de la starea solidă la starea lichidă se numește punctul de topire (vezi tabelul 1).
Este necesar să se ia în considerare modificarea temperaturii de topire a aliajului atunci când se introduc noi componente în acesta. Punct platină topire 1773 ° C și oxidare, lumina, punctul de fum platină creuzet poate rezista cu ușurință o temperatură a flăcării. Ancrasării reducerea flăcării (din arderea incompletă), în ciuda temperaturii flăcării mai mici, creuzet de platină, alăturându-se compusul cu un exces de carbon nears poate forma un creuzet mai fragil și fuzibil platină carbon și se deterioreze. fier pur împreună cu carbon dă topire relativ scăzut din fontă, cu un punct de topire de 1130 o C. Inversa se poate întâmpla un fenomen, cum ar fi alumina topită, și 30% Ni. Anterior, considerat esențial pentru a începe topirea întotdeauna topirea metalului mai refractar, dar în acest caz este imposibil de făcut. Dacă începem cu topirea nichelului (temperatura de topire este de 1454 ° C) și introdus în el încet peste un aluminiu de topire scăzut (punct de topire 660 ° C), apoi se solidifică din aliaj.
Atunci când conținutul de 68,5% Ni 31,5% Al și compus chimic format punctul de topire AlNis de circa 1620 ° C, astfel încât metalul de aliere, care poate da compusul chimic cu un punct de topire peste temperatura de topire a componentelor inițiale, trebuie să fie ghidate diagrama de stare care indică cum se modifică temperatura de topire a aliajului cu o schimbare treptată a compoziției sale și conduce la topirea într-o manieră corespunzătoare.
Capacitate specifică de căldură. Cantitatea de căldură în calorii mari (kilocalorii - kcal), necesară pentru creșterea temperaturii de 1 kg de metal cu 1 o C, se numește capacitatea de căldură a metalului și este notată cu litera C.
Căldura specifică variază oarecum cu temperatura. Tabelele sunt de obicei date la o temperatură medie, de exemplu de la 0 la 100 ° C (vezi tabelul 1)
Căldură latentă de topire. Pentru a topi un solid, adică este necesar nu numai să-l încălzească până la punctul de topire, ci și să-și petreacă energia termică suplimentară, care nu mărește temperatura corpului topit, ci duce la distrugerea structurii cristalului. Până când substanța solidă ajunge complet în starea lichidă, temperatura nu va crește peste temperatura sursei de energie termică. Puterea crescută a sursei de căldură poate accelera doar topirea, dar temperatura substanței de topire va rămâne constantă până când va avea loc topirea completă.
Cantitatea de căldură care crește la 1 kg de solid la temperatura de topire a acestuia într-o stare lichidă la aceeași temperatură se numește căldura latentă de fuziune și se exprimă în calorii mari.
Conductivitate termică. proprietate de metal este chemat să efectueze o conductivitate termică conductivitate termică caracterizată prin coeficientul de conductivitate termică, indicând cât de multe calorii de căldură poate trece pe unitatea de timp printr-o substanță de 1 cm o C atunci când diferența de temperatură de pe cele două fețe opuse ale cubului 1 o C, și se notează cu litera # 955;
Conductivitatea termică a aluminiului este de cinci ori mai mare decât conductivitatea termică a fontei și, prin urmare, aliajele de aluminiu înlocuiesc de multe ori fonta atunci când realizează pistoane pentru motoarele cu combustie internă. În plus, pistonul din aliaj de aluminiu fiind mai ușor decât fonta aproximativ de trei ori, va facilita proiectarea. Metalele cu conductivitate termică ridicată în același timp sunt cei mai buni conducători de electricitate.
Rezistența electrică. Pentru unitatea de rezistență electrică este adoptată o rezistență a unei coloane de mercur cu lungimea de 106,3 cm cu o secțiune transversală de 1 cm2 C la 0 ° C. Această unitate este numită un ohm # 937;). Cu cât lungimea conductorului este mai lungă și cu cât este mai mică secțiunea transversală a conductorului, cu atât este mai mare rezistența acestuia. La aceeași lungime și secțiune transversală, conductorii din diferite metale au rezistență diferită, care se caracterizează prin rezistența specifică. Rezistența arată cât rezistență are un conductor dintr-un metal dat, cu o lungime de 1 m și o secțiune de 1 mm2 C.
Pentru toate metalele, este caracteristică o creștere a rezistivității electrice cu o creștere a temperaturii, spre deosebire de materialele nemetalice, ale căror rezistivitate electrică scade cu încălzire.
Cuprul și aluminiu, având cea mai mică rezistivitate electrică a tuturor metalelor (cu excepția argintului), sunt principalele metale pentru firele electrice.
Coeficientul de expansiune liniară. Creșterea lungimii obiectului pe unitate de lungime atunci când este încălzită la 1 o C se numește coeficientul termic al dilatării liniare # 945;.
Deoarece coeficientul # 945; este foarte mic, apoi în tabele valoarea sa este de obicei dată cu un coeficient de 10 -6 C, adică în milioane de părți din lungimea inițială, schimbată la 0 ° C. Proprietatea metalelor care se extinde atunci când se încălzește și se contractă în timpul răcirii trebuie luată în considerare la fabricarea structurilor metalice și a pieselor de mașină.
Coeficientul de dilatare liniară poate fi considerat aproape constant pentru modificări mici ale temperaturii. Cu o încălzire puternică, aceasta poate modifica semnificativ valoarea sa. Există aliaje care au o valoare deosebit de mică # 945;. De exemplu, aliajul "Invar" (35% Fe și 35% Ni) are un coeficient termic de dilatare liniară de -10 până la + 90 ° C # 945; aproape de zero; Cu toate acestea, atunci când temperatura crește peste 100 ° C, crește rapid.
Atunci când piesele turnate se solidifică, dacă părțile subțiri sunt răcite și comprimate mai repede decât părțile groase, pot apărea crăpături în cazul în care se produc tensiuni interne dăunătoare. Constructorul pentru a evita fisurile trebuie să selecteze cu îndemânare dimensiunile secțiunilor din turnare.
Expansiunea termică are, de asemenea, o importanță deosebită pentru structurile sudate, în care apar, de asemenea, solicitări interne.
În mod deosebit, este necesar să se țină seama de expansiunea liniară a metalelor în producția de instrumente de măsurare și de precizie (de precizie), la fabricarea calibrelor și a pieselor de mașină care funcționează la temperaturi ridicate.
Absorbția gazelor. Multe metale și aliaje au proprietatea de a absorbi și dizolva gazele într-o stare lichidă, iar cu cât este mai puternic, cu atât metalul lichid se supraîncălzește. Când se răcește și se cristalizează, solubilitatea gazelor scade. Ele sunt eliberate în grosimea metalului de solidificare și pot forma un număr mare de învelișuri de gaz și alte defecte. Acest lucru determină o căsătorie ca urmare a densității insuficiente și a forței de turnare. Oxigenul dizolvat din metal poate da compușilor chimici cu metal, reducând, de asemenea, rezistența metalului.
Pentru îndepărtarea gazelor și dezoxidarea metalelor lichide (de exemplu, oțel), se utilizează elemente cu o mare afinitate pentru oxigen și azot, de exemplu aluminiu metalic. Se combină cu oxigen și azot, iar oxizii și nitrurile de aluminiu rezultate se ridică la suprafața metalului topit și trec în zgură. Pentru a deoxida cuprul și aliajele sale, se utilizează adesea cupru fosforos, un aliaj cu 12-14% P, folosind afinitatea ridicată a fosforului cu oxigenul.
De o importanță deosebită este dezoxidare aprofundată și alte aliaje de cupru de prelucrare cu succes sub presiune la cald sau la rece (de rulare, presare, forjare, ștanțare, desen, etc), și pentru a reduce căsătoria. Cu toate acestea, un exces de deoxidant, care trece în aliaj ca componente, poate înrăutăți proprietățile aliajului.
Oxizii deoxidizatorului, formați ca rezultat al deoxidării aliajului, ar trebui ușor să fie puse pe el, plutitoare în formă de zgură.
Aceasta este facilitată de o diferență suficientă în gravitațiile specifice ale aliajului și a produselor sale de deoxidare. Excesul redus de deoxidant rămas în aliaj după reacția de deoxidare nu ar trebui să reducă capacitatea de lucru și proprietățile mecanice ale aliajului.
Ca un deoxidant nu ar trebui să utilizeze substanțe scumpe, rare. Deoxidatorul ar trebui să fie convenabil pentru cântărirea exactă atunci când este adăugat la încărcare.
Proprietăți magnetice. Conform proprietăților magnetice, toate metalele sunt împărțite în două grupuri - diamagnetice și paramagnetice. Atunci când se face un metal diamagnetic în câmpul magnetic este redus, iar atunci când se face un camp magnetic al metalului paramagnetic este îmbunătățită. Aceasta se referă metale diamagnetice beriliu, antimoniu, bismut, cupru, aur, argint, zinc, cadmiu, mercur și altele. Metale paramagnetice, aluminiu, calciu, bariu, molibden, tungsten și altele.
Un caz special de metale paramagnetice este metalele feromagnetice - fier, nichel, cobalt și un element rar - gadoliniu.
Fierul, cobaltul și nichelul își pierd proprietățile magnetice la temperaturi ridicate (fier la 759 ° C, cobalt la 1110 ° C și nichel la 350 ° C).
Diffusion. Procesul consumator de timp de nivelare a compoziției într-un gaz, într-un lichid și chiar într-un corp solid prin penetrarea reciprocă a particulelor lor, se numește difuzie. Galvanizarea fierului și a altor operații similare cu difuzia metalului lichid într-un solid. Un solid poate, de asemenea, să difuzeze într-un lichid - să se dizolve în el. Acest lucru are o mare importanță practică și se observă, printre altele, în fabricarea oțelului și a altor aliaje, atunci când un metal solid se dizolvă într-un metal lichid sau într-un aliaj.
difuzie a gazului în metalul solid este utilizat pe scară largă în procese cum ar fi nitrurarea (nitrurare) din oțel, când amoniacul este injectat în cuptor, în care piesele sunt puse descompune când este încălzit la 500-600 ° C și azot prinderea diffuses în oțelul solid, formând pe suprafața nitridelor sale foarte solide. Durata timpului de încălzire în amoniac și temperatura de încălzire determină adâncimea stratului nitridat. Difuzarea aluminiului în suprafața produselor de fier, oțel sau fontă la o temperatură de aproximativ 900 ° C (produse "aluminizante") determină o creștere a rezistenței lor la coroziune.
Duritate. Duritatea unui metal se numește rezistența exercitată de un metal atunci când este împinsă în obiecte dure. Cele mai comune metode de determinare a durității sunt metodele Brinell și Rockwell.
Elasticitate. Rezistența unui metal este numită proprietatea unui metal pentru a-și restabili forma și dimensiunea inițială după încetarea acțiunii forței externe care provoacă deformarea sa.
O bară de metal supusă acțiunii unei forțe de tracțiune este alungită. Dacă această forță nu depășește o anumită valoare pentru un anumit material, bara după îndepărtarea încărcăturii primește dimensiunile originale. Amplitudinea acestui efort se numește limita elastică.
Dacă sarcina depășește limitele elastice, după îndepărtarea încărcăturii, forma barei nu este restabilită, iar blocul va rămâne alungit; o astfel de deformare se numește plastic.
Forța de aderență. Forța este numită proprietatea metalului pentru a rezista acțiunii forțelor externe distructive. În funcție de natura acestor forțe externe, rezistența la tracțiune, compresia, încovoierea, torsiunea etc. se disting. Tensiunea nominală corespunzătoare sarcinii maxime înainte de distrugerea epruvetei, se numește rezistența la tracțiune, determinarea forței F maximă care poate rezista probei în timpul testului, împărțind cu proba aria secțiunii transversale inițiale F o C.
Impactul viscozității. Viscozitatea este caracterizată de rezistența la șocuri.
tenacitate specifică (rezistență la impact) este determinată de cantitatea de muncă necesară pentru a rupe bara prin îndoirea sarcinii șoc pe așa numitul tester impact Charpy împărțit la secțiunea transversală a probei, exprimată în kg-m / cm2 C.
Proprietăți tehnologice.
Plasticitate. Una dintre proprietățile principale ale metalului este plasticitatea, adică capacitatea unui metal supus unei sarcini de a se deforma sub acțiunea forțelor exterioare fără distrugere și de a oferi o deformare reziduală (rămasă după detensionare). Plasticitatea este uneori caracterizată de cantitatea de alungire a specimenului sub tensiune.
Raportul creșterii lungimii eșantionului la întindere până la lungimea inițială, exprimat în procente, se numește alungire relativă și este notat cu # 948;,%. Elongația relativă este determinată după ruperea eșantionului și indică capacitatea metalului de a se alungi sub acțiunea forțelor de tracțiune.
Maleabilitatea. Abilitatea unui metal de a nu da randament la presiune (forjare, laminare, presare etc.) se numește ductilitatea acestuia. Malleabilitatea metalului depinde de plasticitatea sa. Masele din plastic au de obicei ductilitate bună.
Contracția. Strângerea metalică este reducerea volumului metalului expandat când se solidifică și se răcește până la temperatura camerei.
Schimbarea corespunzătoare a dimensiunilor liniare, exprimată ca procent, se numește contracție liniară.
Debit lichid. Abilitatea metalului topit de a umple matrița și de a obține o bună turnare care reproduce cu precizie forma se numește fluiditate. De asemenea umplere bun mucegai, fluiditate mai bună contribuie la obținerea turnării dense sănătoase printr-o separare mai completă a gazelor din metal lichid și incluziuni nemetalice. Fluiditatea metalului este determinată de vâscozitatea acestuia în stare topită.
Rezistența la uzură. Capacitatea unui metal de a rezista la abraziune, fractura unei suprafete sau schimbari dimensionale cauzate de frecarea se numeste rezistenta la uzura.
Corodarea durabilității. Abilitatea unui metal de a rezista la distrugerea chimică sau electrochimică a acestuia în mediul extern sub influența reactivilor chimici și la temperaturi ridicate se numește rezistență la coroziune.
Prelucrabilitatea. Abilitatea unui metal de a fi prelucrată folosind unelte de tăiere se numește prelucrabilitate.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: