Proprietățile metalelor și aliajelor sunt împărțite în:
1) fizic; 2) mecanice; 3) tehnologice; 4) chimice.
Culoare și strălucire. Aceste două proprietăți determină în principal aspectul metalului și sunt extrem de importante pentru artist. Aceste proprietăți se caracterizează prin meritele artistice și estetice ale metalelor ca materiale din care se creează opere de artă.
Fig. 1. Așezați o placă de bronz cu capul ursului (perioada sciților)
Fiecare metal sau aliaj are o anumită culoare inerentă. Cu toate acestea, cele mai multe dintre ele sunt destul de monotone gama de alb-cenușie, tonuri argintii, mai cald, apoi la rece. Excepția este de două metale: aurul, care are o culoare galbenă bogată și cuprul, care se caracterizează printr-o culoare roșu-portocaliu. Adăugarea acestor metale la aliaje le conferă nuanțe galben și roșu. În tabel. 1 prezintă culorile metalelor și aliajelor cele mai frecvente în industria artei.
Adesea, articole de artă gata făcute dintr-un singur metal acoperit cu un strat subțire de altele, mai eficiente, prin culoare sau strălucire a metalelor, cum ar fi argint placat cu aur și bronz, nichel și crom oțeluri, cupru, alamă, argint, etc ...
Uneori, culorile nu se aplică de metal de îmbogățire în sine și oxizii săi sau alți compuși chimici. Această tehnică se numește oxidare sau patinare. În acest fel puteți obține foarte diferite în puterea și luminozitatea de ton si in mod semnificativ extinde paleta de culori a metalurgist artist. Oxidarea vă permite să obțineți diferite nuanțe de galben, verde, albastru, cyan, purpuriu, roșu, maro, negru, extrem de durabil și rezistent împotriva condițiilor externe.
Densitate. Din punct de vedere al densității, toate metalele sunt împărțite în lumină și greutate. Metalele ușoare sunt numite cu o densitate de până la 3, și grele - cu o densitate de 6 și mai mare.
Fuzibilitate sau punct de topire. Punctele de topire a metalelor și a aliajelor lor se află într-o gamă largă. De exemplu, unele aliaje de topire scazuta (aliaj de lemn) se topesc deja la o temperatura de 60 ° C, iar cel mai refractar metal-tungsten se topește numai la 3380 ° C. Mercurul este un exemplu de metal care este în stare lichidă la temperatura camerei. Se topește la o temperatură minus 39 ° C,
Prin temperaturi de topire toate metalele sunt separate la topire scăzut (punct de topire nu depășește 700 ° C) și tugoplavkie- peste 900 ° C.
Metalele de topire ușoară sunt utilizate pentru prepararea aliajelor cu topire scăzută și a lipitorilor moi.
Materialele refractare includ: argint, aur, platină, cupru, nichel, mangan, fier, crom, tungsten etc.
Proprietățile mecanice au o importanță deosebită în proiectarea și fabricarea produselor de artă.
Forța sau rezistența sunt proprietatea metalelor pentru a rezista la diferite sarcini fără a se descompune. Rezistența este una dintre proprietățile importante ale metalelor. La proiectarea produselor artistice, alegerea metalelor și a aliajelor ia în considerare puterea lor.
Pentru determinarea exactă și măsurarea rezistenței probei de metal sau aliaj a fost fabricat și supus testului de tracțiune la o mașină specială, care încet, dar cu creșterea forței se întinde proba la o pauză completă.
Cea mai mare stres pe care o mostră de metal poate rezista fără a se descompune este numită rezistența maximă pentru un metal dat sau rezistența temporară la rupere.
Elasticitatea este proprietatea metalului de a-și prelua forma originală după ce încărcătura este îndepărtată. Cu o creștere treptată a sarcinii pe eșantion în timpul încercării pe o mașină de tracțiune, aceasta este întinsă mai întâi elastic, cum ar fi cauciucul sau un arc. Dacă sarcina este îndepărtată, eșantionul se va micșora din nou și va lua lungimea inițială. Cea mai mare stres din metal, după care se întoarce la lungimea inițială, se numește limita elastică.
Dacă, cu o creștere suplimentară a sarcinii, stresul depășește limita elastică și alungirea persistă după descărcarea probei, această stare este numită alungire reziduală. Apoi vine punctul de randament, la care eșantionul continuă să se alunge fără a crește sarcina - în acest caz, metalul "curge". Această abilitate de a curge este folosită în ștanțare, mai ales atunci când desenul profund.
Cel mai rezistent este oțelul crom-nichel întărit. Aluminiu și cupru au absolut nici o elasticitate - chiar și la sarcină ușoară, ele formează o alungire permanentă și nu elastică.
Plasticitatea este proprietatea unui metal de a-și schimba forma sub acțiunea forței, fără să arate semne de distrugere (fisuri, lacrimi etc.) și să rețină forma rezultată după îndepărtarea încărcăturii. Această proprietate este, de asemenea, determinată și măsurată pe o mașină de tracțiune.
Ductilitatea metalului este caracterizată de o alungire a probei în timpul testului. Pentru a determina gradul de plasticitate, folosiți următoarea tehnică: după ruperea eșantionului, adăugați piesele sale și măsurați lungimea lor totală. Raportul creșterii lungimii până la lungimea inițială, exprimat în procente, este un indicator al plasticității metalului și se numește elongație relativă. Această proprietate a metalelor are o importanță deosebită în producția de concasare și de ștanțare, precum și în difovka, mistuire, laminare și desen. Plasticitatea înaltă este posedată de metale prețioase - aur, argint, platină și aliajele lor; Cuprul și plumbul nu sunt mai puțin din material plastic. Aproape complet această proprietate este absentă în fontă, antimoniu și alte metale.
Duritatea este proprietatea metalelor de a rezista penetrării unui alt corp în ele sub influența unei încărcături externe. Din această proprietate depinde posibilitatea prelucrării metalelor cu unul sau alt instrument. De exemplu, atunci când se lucrează cu o mașină, este important să se cunoască duritatea metalului care trebuie prelucrat pentru a selecta tăietorul, burghiul sau tăietorul adecvat.
Pentru a determina duritatea, există mai multe metode și dispozitive speciale. Cele mai frecvente și comune sunt următoarele.
Metoda lui Brinell. Determinarea durității prin această metodă constă în faptul că o bilă de oțel întărită este presată în metalul de încercare folosind o presă specială. Din presiunea mingii de pe metal a format o gaură, amprentă. Cu cât metalul este mai moale, zona găurii este mai mare. Diametrul godeului este determinat de lupa de măsurare, iar apoi într-o masă specială se constată numărul de duritate Brinell.
Rockwell. Determinarea durității prin această metodă este de asemenea realizată prin forțarea unei minge diamant prisme metal sau din oțel, dar numărătoarea nu este executată pe suprafața și adâncimea de indentare de diferența dintre adâncimea unei încărcături standard de 10 kg, și predeterminate.
Măsurarea se face printr-un indicator special de instrument, iar numărul de duritate este arătat de dispozitivul însuși.
Metoda Shor. Măsurarea prin această metodă se realizează utilizând un dispozitiv special - un scleroscop. În acest caz, cilindrul de oțel cade pe metalul testat de la o anumită înălțime. Duritatea metalului este caracterizată de înălțimea sa, pe care bouncer-ul revine. Cu cât metalul este mai greu, cu atât este mai înaltă înălțimea de recul. Această metodă este convenabilă pentru că nu strică suprafața și poate fi aplicată produselor finite din industria artei.
Rezistența este proprietatea metalelor de a rezista fără a sparge un număr mare de sarcini variabile repetate.
Toate caracteristicile mecanice variază considerabil în funcție de condițiile de temperatură. Astfel, de exemplu, rezistența tuturor metalelor la încălzire scade, iar plasticitatea crește în majoritatea cazurilor.
Schimbarea proprietăților metalelor în condiții de temperaturi scăzute nu a fost încă studiată suficient. Cu toate acestea, este bine cunoscut faptul că în frig, în unele metale, plasticitatea scade brusc și devine fragilă.
Din acest punct de vedere, toate metalele sunt împărțite în trei grupe:
- oțel rece pentru oțeluri fragile - din oțel, cu zinc și aliajele sale;
- nealimentat - cupru, aluminiu;
- fragile - metale care sunt fragile și în condiții normale, de exemplu fontă cenușie.
Atunci când se aleg un metal sau un aliaj pentru producerea de produse artistice, pe lângă proprietățile fizice și mecanice, se iau în considerare proprietățile tehnologice, adică capacitatea metalelor de a fi prelucrate prin metode și metode diferite, fără dificultăți speciale.
Cele mai importante sunt următoarele proprietăți.
Debitul lichid este o proprietate care asigură o bună umplere a matriței cu metal topit. Valoarea fluidității depinde de greutatea atomică, punctul de topire, gradul de tensiune superficială și alți indicatori.
Metale și aliaje care au un turnabilitate mare, produc foarte turnare. Ele sunt ușor să completeze formulare și detalii fine bine transmite toate detaliile modelului, inclusiv textura suprafeței. Posedă bun turnabilitate următoarele metale și aliaje, zinc și aliajele sale, fonta, bronz, staniu, silumin (aliaj de aluminiu siliciu) și niște aliaje de magneziu si alama turnare.
Există un concept, inversul fluidității, - topirea. Metalele și aliajele, care se topesc foarte mult, rămân groase chiar și la încălzire ridicată și le umple greu la umplerea matrițelor. La punctul de topire sunt argintul pur, cuprul roșu, oțelul.
Turnarea prin turnare - o scădere a volumului în timpul trecerii de la starea lichidului la starea solidă. Când metalul este răcit, turnarea se micșorează și se îndepărtează de pereții matriței. Turnarea este întotdeauna mai mică decât modelul pe care este fabricată matrița. Cantitatea de contracție variază. Metalele și aliajele cu contracție ridicată sunt mai puțin aplicabile pentru turnare.
Cunoscând valoarea contracției turnării, puteți determina cât de mult trebuie să faceți o matriță pentru a obține turnarea de dimensiunea potrivită.
Kovkost - proprietatea metalului de a-și schimba forma sub impact sau presiune nu este distrusă. Gradul de ductilitate depinde de mulți parametri. Cele mai semnificative dintre acestea sunt: plasticitatea, gradul de încălzire, magnitudinea forței deformante, prezența impurităților,
Metalele pot fi forjate atât într-o stare rece, de exemplu cupru roșu, auriu și fierbinte, de exemplu oțel. Această proprietate este utilizat pe scară largă în fabricarea de produse forjate de artă din oțel cu conținut redus de carbon (denumit anterior fier forjat). Oțelul cu conținut redus de carbon, roșu-cald, devine atât de plastic și moale încât artefactele celei mai diverse forme complexe pot fi făcute din acesta.
Sudabilitatea - capacitatea metalului de a se lipi ferm prin încălzirea locală și topirea muchiilor sudate ale produsului. Metalele pure sunt mai ușor de sudat, iar aliajele sunt mai dificile. Produsele din oțel cu conținut redus de carbon sunt sudate cu ușurință. Cu cât este mai mare procentul de carbon din oțel, capacitatea de sudabilitate este mai slabă. Cel mai dificil este sudarea oțelurilor aliate cu conținut ridicat de carbon și, în special, a fontei.
Sinterabilitatea este o proprietate care duce la formarea cermetelor. Metalele, pulverizat anterior, amestecate, presate în forme speciale și expuse la o temperatură ridicată și presiune înainte de sinterizare. Diferitele metale sunt sinterizate inegal - unele sunt mai bune, altele sunt mai rău. Metoda de sinterizare produce acum aliaje deosebit de rezistente din greu, de exemplu, va câștiga, care este utilizată în fabricarea de scule de tăiere.
Prelucrarea tăierii pe diferite mașini (strunjire, frezare etc.), precum și abilitatea de a șlefui și polonează sunt proprietăți care joacă un rol important în producția de produse de artă și în special în finisare (lustruire). Bronz, alamă și unele tipuri de oțel, aluminiu și fontă sunt bine tăiate. Procesele deosebit de proaste pe mașinile-unelte sunt părți din cupru și plumb roșu și aliajele sale.
Dintre proprietățile chimice ale metalelor, cele mai importante în producția de produse din industria artei sunt dizolvarea și oxidarea.
Dizolvarea sau coroziunea este capacitatea metalelor și a aliajelor de a se dizolva în acizi puternici și alcalini caustici. Cele mai utilizate în producție sunt acizii sulfurici, nitrici și clorhidrici, precum și un amestec de acizi azoici și acid clorhidric, numit "vodka regală", și soda alcalino-caustică și potasiu caustic.
Proprietatea metalelor pentru dizolvare are o aplicare foarte largă într-o mare varietate de domenii de producție a produselor metalice artistice. Astfel, este necesar să se distingă cazurile când dizolvarea este parțială și limitată numai de către stratul de suprafață de metal, precum și cazurile de dizolvare completă a metalului și tranziția acestuia în soluție.
Exemple de dizolvare parțială de la suprafață sunt:
a) produse de decapare în acizi pentru a produce o suprafață sau un model curat (Figura 2);
b) gravarea plăcilor de cupru în timpul fabricării gravurilor etc.
Exemple de dizolvare completă a unui metal sunt:
a) dizolvarea zincului în acid clorhidric pentru prepararea clorurii de zinc, utilizat ca flux în timpul lipirii;
b) dizolvarea argintului în acid azotic în prepararea azotatului de argint etc.
Oxidarea este capacitatea metalelor de a se combina cu oxigenul și forma de oxizi ai metalelor. Când se oxidează, greutatea metalului crește cu greutatea oxigenului, care este conectat la acesta. De obicei, aproape toate metalele și aliajele sunt acoperite de pe suprafață cu un film subțire de oxid (sau oxid), care este un strat foarte subțire constând din oxizi.
Rata de formare a unui astfel de film pe suprafața unui produs de metale diferite nu este aceeași. De exemplu, magneziul și aluminiu sunt oxidate foarte rapid, bronzul și alama sunt mult mai lente, iar produsele din aur și platină nu sunt oxidate deloc.
Mai ales oxidarea rapidă apare atunci când este încălzită la temperaturi ridicate. În acest caz, pe suprafața metalului, se formează rapid un strat mai gros constând din oxizi, numit scalare. Cu cât este mai mare încălzirea și cu atât este mai mare accesul la aer la produsul încălzit, cu atât este mai gros stratul de scară format. Dacă metalul este încălzit în condiții de exces de aer sau oxigen, atunci tot metalul se poate transforma în scală.
Fig. 2. Vaze din aluminiu, gravate. Artist L. Linax
În unele cazuri, capacitatea de metale la oxidare și formarea pe suprafața filmului de oxid este de dorit, deoarece o astfel de film protejează produsul de oxidare în continuare a metalului în profunzime și este cunoscut ca un film protector. Astfel sunt filmele de oxid pe produse din aliaje de aluminiu.
In alte cazuri, formarea oxizilor pe suprafețe metalice nu este de dorit, de exemplu, dificultatea de lipire și sudare aluminiu produse datorită formării rapide a unui film de oxid foarte puternic, care împiedică contactul unei lipire cu o suprafață metalică curată. Este formarea nedorită și la scară pe produs oțel în procesul de călire, care apare chiar și atunci când conținutul de oxigen din atmosferă, care să nu depășească 0,2%.
Citește mai mult:
Articole similare:
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: