Сьогодні ми розглянемо звами два види металів кольорові та чорні метали:
1. Чорні метали являють собою сплав заліза з вуглецем. Крім вуглецю чорні метали в невеликій кількості можуть містити кремній, марганець, фосфор, сірку та інші хімічні елементи. Для надання чорним металам специфічних властивостей до них додають деякі так звані легуючі речовини - мідь, нікель, хром та ін Чорні метали залежно від вмісту вуглецю підрозділяють на чавуни і стали.
Металами
називають речовини, які мають кристалічну будову, специфічний металевий блиск,
високу пластичність, високу електро- та теплопровідність. Із 106 елементів
періодичної системи Менделєєва 76 є металами. Найпоширеніші в природі метали —
це алюміній (8,8 % маси земної кори) і залізо (4,6 %).
У
машинобудуванні хімічно чисті метали майже не застосовують у зв’язку з
відсутністю у них необхідних механічних і технологічних властивостей. Якщо до
рідкого металу додати або залишити в ньому певну кількість хімічних елементів
(переважно металів), то після кристалізації отримаємо нову речовину з певним
комплексом властивостей, яка називається сплавом цього металу. Окремі
властивості металевих сплавів можна додатково поліпшувати, використовуючи
відповідну термічну або хіміко-термічну обробки.
Кількість
сплавів у сучасній техніці невпинно зростає, що розкриває нові можливості у
створенні високоефективного промислового обладнання. Досить нагадати, що лише
на основі заліза створено більше як 10 000 сплавів.
Метали
поділяють на дві групи — чорні та кольорові.
До
чорних металів належать залізо і сплави на його основі — сталі та чавуну. Ці сплави займають важливе значення в машино будованій
промисловості завдяки порівняно невисокій вартості, добрим технологічним
і механічним властивостям. Недоліками чорних металів є висока густина та низька
корозійна стійкість. З огляду на це в розвинутих країнах світу спостерігається
стійка тенденція до широкого використання металевих сплавів на основі титану,
алюмінію та магнію.
Кольорові метали і сплави поділяються по щільності на легкі і важкі.
До легких відносяться сплави на основі алюмінію, магнію, а до важким - на
основі міді, нікелю. олова, свинцю. За останні роки в технології металургії
впроваджені нові удосконалення: освоєний ефективний метод вакуумної обробки живої
сталі; отримано нові види високоміцних сталей і чавунів; розроблена ефективна
технологія одержання алюмінію з нефелинов; освоєні нові види полегшеного
прокату, гнутого з стрічок і смуг, дифузійний метод зварювання у вакуумі,
легування з вакуумною обробкою, широко розвивається порошкова металургія.
У дванадцятій п'ятирічці буде прискорено розвиватися виробництво
холоднокатаного листа, прокату з зміцнюючої термічної обробкою і з
низьколегованих сталей, листків і жерсті, фасонних і високоміцних профілів
прокату, економічних і спеціальних видів сталевих труб і арматури з
низьколегованої сталі та ін.
2.Будова металів та їх
властивості. Метали і металеві сплави являють собою кристалічні тіла, що складаються з
незліченної безлічі кристалічних утворень, группі рующихся у вигляді окремих
міцно пов'язаних між собою зерен. Більшість їх має кубічну об'ємно центрир0
ванну (хром, ванадій, молібден, вольфрам і деякі інших. гії) і кубічну
гранецентрованої решітки (алюміній, мідь, нікель, свинець, золото і срібло). Залізо
може бути в декількох кристалічних формах з різних яки-' ням атомів. Це явище
називається аллотропией. Аллотропические перетворення заліза спостерігаються
при зміні температури. Залізо з розплавленої маси кристалізується у формі
решітки об'ємно центрованого куба ( 9.1, /) __ 6-модифікація заліза; при
охолодженні до температури 1390°С вона перекристаллизовывается в решітку
гранецентрованого куба ( 9.1,2) -у-модифікація заліза, а при 898°С знову
утворює решітку об'ємно центрованого куба 0 - і а-моди-фікації. Алотропія
заліза має велике значення в процесах гарячої механічної і термічної обробки
чавуну і сталі. Головну роль при цьому відіграють а і ^-модифікації заліза.
Регулюючи загартуванням, відпалом та іншими способами зміст цих модифікацій
сталях, надають їм задані механічні властивості.
При затвердінні рідкого металу спочатку утворюються найдрібніші кристали
правильної форми, потім, у міру охолодження, вони збільшуються в розмірах і
зростаються між собою у вигляді деформованих неправильної зовнішньої форми
кристалів, званих кристаллитами. Їх добре видно під мікроскопом.
Фізичні властивості металів і сплавів характеризуються кольором, щільністю,
температурою плавлення, теплопровідність, коефіцієнт температурного розширення.
Щільність більшості металів перевищує 7000 кг/м3, а щільність легких
металів (алюмінію, берилію, магнію) менше 3000 кг/м3. Ніж менше щільність
металу, тим легше і ефективніше виявляються будівельні конструкції з нього. Ось
чому конструкції зі сплавів на основі алюмінію все ширше застосовуються в
будівництві.
Температуру плавлення металів важливо знати для вибору режиму гарячої
обробки металів і отримання виробів литтям. Температура плавлення металу
змінюється при добавці до нього інших речовин. Більшість сплавів, наприклад на
основі заліза, мають температуру плавлення нижче, ніж вхідна в їх склад метали.
Проте деякі сплави кольорових еталлов, наприклад нікелю і алюмінію, мають більш
високу температуру плавлення, ніж чистий нікель і алюміній. Вим-нання
температури плавлення металу від вмісту в ньому дру-гИх речовин
характеризується діаграмою стану.
Розширення металів при нагріванні характеризується коефіцієнтом лінійного і
об'ємного розширення. Це властивість металу необхідно враховувати при
проектуванні металевих будівельних конструкцій, так як останні під дією змінної
температури можуть викликати руйнування споруди. Важливо враховувати це
властивість металу при зварювання, так як в результаті місцевого нагріву
зварюваних деталей може відбутися утворення тріщин. Здатність металу подовжуватися
при нагріванні ефективно використовується при виробництві попередньо напружених
залізобетонних виробів способом електротермічного натягу арматури.
Механічні властивості металів характеризуються їх міцністю, твердістю,
ударною в'язкістю, втомою і повзучістю.
Міцність - це здатність металу або сплаву чинити опір дії зовнішніх сил.
Залежно від характеру цих сил розрізняють міцність при розтяганні, стиску,
згину, кручення. Характеризуються вони відповідним межею міцності, тобто
умовним напругою, при якому випробуваний зразок металу руйнується. Універсально
випробування на розтягнення, застосовуване для всіх металів і сплавів.
Специфічним, наприклад, для сірого чавуну, є випробування при
стисненні і вигині.
При випробуванні металів при розтягуванні визначають межу плинності -
напруга, при якому розтяг зразка відбувається без збільшення розтягує
навантаження. Цей показник служить основним при розрахунку металевих
конструкцій.
На втому, або витривалість, випробовують зразки з Сталі і кольорових важких
і легких сплавів, деталі з яких працюють в умовах повторно-змінних напружень,
згинаючих, що стискають, і крутних інших навантажень.
На повзучість, тобто здатність деформуватися під постійним навантаженням,
відчувають метали, безперервно працюють під напругою. В результаті повзучості
можуть збільшуватися прогини будівельних конструкцій, відбутися втрата
стійкості. Особливо небезпечна повзучість арматурної сталі попередньо
напружених залізобетонних конструкціях. Як результат її, можуть відбутися
втрата попереднього напруги арматури, освіта тріщин в бетоні і руйнування
конструкції.
Твердість металу визначає протидію його при вдавлюванні у нього твердого
сталевої кульки (метод Брінелля), алмазного корпусу або алмазної піраміди.
В'язкість розрізняють статичну і ударну (динамічну Статична в'язкість
характеризується відносним удлине ням (у відсотках довжини зразка при розриві)
до його початкової довжини, а ударна в'язкість - кількістю роботи потребной для
руйнування зразка ударної навантаженням.
Немає коментарів:
Дописати коментар