ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Технологические и эксплуатационные испытания из "Металловедение и термическая обработка " Кроме приведенных методов исследования структуры и физикомеханических свойств, применяют также технологические и эксплуатационные испытания. [c.26] Технологические испытания (пробы) позволяют определить возможность проведения различных технологических операций. К этим испытаниям относятся испытания на загиб в холодном состоянии, осадку, перегиб, выдавливание, свариваемость, прокаливаемость, и др. Например, испытанием на перегиб определяют способность металла выдерживать без появления трещин повторные перегибы, в частности, при испытании качества полосового и листового материала толщиной до 5 мм, проволоки и прутков. [c.26] В качестве методов исследования поведения металлов и сплавов в эксплуатации проводят испытания их на сопротивление коррозии, износостойкость, красностойкость, склонность к деформационному старению и др. Проведение этих испытаний обусловливается соответствующими ГОСТами и техническими условиями. Например, испытание на склонность низколегированных сталей к деформационному старению состоит в определении величины ударной вязкости образцов после деформирования растяжением (равным 15%) и искусственного старения при 250° С в течение 1 ч. [c.26] Металлы широко распространены в природе из 102 известных в настоящее время химических элементов периодической системы Менделеева 79 являются металлами. По химическому составу металлы (и их сплавы) классифицируют на железные (черные) и нежелезные (цветные). К черным относится железо (и сплавы на его основе), а из цветных в технике наиболее распространены алюминий, медь, цинк, олово, хром, марганец, вольфрам, ванадий, магний, титан и др. В последнее время все чаще применяют бериллий, ниобий, цирконий, цезий, германий, кремний, тантал. [c.27] Металлы отличаются от других твердых тел — неметаллов (металлоидов) определенным сочетанием химических, физико-механических, технологических и эксплуатационных свойств. Необходимо отметить, что металлы высокой чистоты по свойствам отличаются от металлов, содержащих даже незначительное количество примесей так, технический хром, является хрупким металлом, но при содержании примесей от 0,01 до 0,0001 % обладает такой же пластичностью, как и железо. Потребность новой техники в металлах высокой и особой чистоты непрерывно возрастает. Например, в германии, используемом в технике в качестве полупроводникового материала, содержание примесей не должно превышать одного атома на 100 миллионов атомов германия. [c.27] Этим трем типам химического взаимодействия соответствуют три основных типа междуатомных связей ионная, ковалентная и металлическая. Ионная связь характеризуется взаимодействием различно заряженных ионов, между которыми возникают силы электростатического притяжения (например, в молекуле ЫаС1). При ковалентной связи между спаренными электронами, принадлежащими нескольким атомам, возникают силы электромагнитного взаимодей-1 ствия (например, в молекулах Оа, О2). Металлическая связь обу- словливается особым атомным строением металлов. [c.28] По современной теории металлического состояния, начало которой положили работы отечественных ученых А. Г. Столетова, Л. И. Мандельштама и Н. Д. Папалекси, металлическое вещество состоит из положительно заряженных ионов или нейтральных атомов, расположенных в узлах решетки, и перемещающихся между ними свободных электронов. К таким электронам относятся наименее связанные с ядром внешние валентные электроны. Особенностью атомного строения металлов является наличие у них особого типа междуатомной связи — металлической, характеризующейся тем, что перемещающиеся между ионами свободные электроны принадле-жат не одному какому-либо атому, а коллективизированы — связаны со многими атомами. Таким образом, металлическая связь выражается во взаимодействии электростатических сил притяжения между положительно заряженными ионами и коллективизирован- ными электронами и во взаимном отталкивании одноименных частиц (ионов или электронов). [c.28] Металлический тип связи определяет отличительные физические свойства металлов, впервые описанные М. В. Ломоносовым металлический блеск, пластичность (способность, не разрушаясь, изменять форму и размеры под действием внешней силы), а также открытые позже высокие электро- и теплопроводность. [c.28] Высокая электропроводность металлов объясняется тем, что электроны в металлах слабо связаны с атомным ядром и легко отделимы от него поэтому даже небольшая разность потенциалов может вызвать в металле перемещение электронов — создать электрический ток. [c.28] Характерной особенностью металлов, отличающей их от других веществ, также обладающих электронной проводимостью, является повышение электропроводности с понижением температуры. Теплопроводность металлов объясняется не только перемещением электронов, но и колебательным движением ионов. [c.28] Численные значения физико-механических свойств технических металлов и их марки приводятся в ГОСТах и справочниках [3, 4]. [c.29] Обладая высокими физико-механическими и технологическими свойствами, металлы и их сплавы являются основными материалами, применяемыми в технике для изготовления конструкций, деталей машин и инструментов. Наряду с этим, необходимо отметить, что решениями декабрьского Пленума ЦК КПСС (1963 г.) поставлена задача все большей замены в ряде отраслей промышленности и, в первую очередь, в машиностроении и строительстве, черных и цветных металлов и сплавов пластическими массами. [c.29] Все металлы и их сплавы в твердом состоянии, в отличие от аморфных веществ (смола, янтарь и др.), являются кристаллическими телами. Основной признак кристаллических тел — их правильное внутреннее строение, выражающееся в том, что атомы (ионы) их располагаются в пространстве в определенном порядке, образуя пространственную кристаллическую решетку. В аморфных веществах атомы находятся в беспорядочном состоянии. [c.29] На рис. 7, а показано размещение атомов в одной из кристаллографических плоскостей. Воображаемые линии, проведенные через центры атомов, условно изображенных в виде кружков, образуют решетку. Многократное повторение подобных кристаллографических плоскостей, расположенных параллельно, дает представление о пространственной кристаллической решетке, узлы которой являются местами расположения атомов (рис. 7, б). Для суждения об атомнокристаллическом строении металла необходимо знать строение его элементарной кристаллической ячейки. [c.29] Некоторые из этих систем имеют разновидности. Так, в кубической системе основными разновидностями решетки, кроме простой, приведенной на рис. 8, являются объемноцентрированная (рис. 9, а) и гранецентрированная (рис. 9, б) кубические решетки. Имеются и еще более сложные разновидности кубической решетки, но они встречаются в природе редко (у марганца, алмаза и др.). Как видно на рис. 9, число атомов в этих решетках разное например, элементарная ячейка объемноцентрированной кубической решетки составлена из девяти атомов (восемь — в узлах решетки и один — в центре куба), а гранецентрированной — из 14 атомов (восемь в узлах решетки и шесть — в центре граней). [c.30] У металлов наиболее распространенными кристаллическими решетками являются кубические (объемно- и гранецентрированная), тетрагональная и гексагональная. Например, железо, алюминий, медь имеют кубическую решетку цинк, магний, кадмий, бериллий — гексагональную, а индий — тетрагональную. [c.30] Размеры элементарной кристаллической ячейки характеризуются расстояниями между атомами, называемыми параметрами, пли периодами, решетки. В элементарной кубической ячейке таким параметром является длина ребра куба а (рис. 8, а). В элементарной тетрагональной ячейке два параметра длина стороны основания а и высота с (рис. 8, б). Отношение с а характеризует степень тетрагональности. Гексагональная элементарная ячейка также имеет два параметра длину стороны основания а и высоту с (рис. 8, в). Если отношение с а = 1,633, то решетка называется плотноупакованной если же с а Ф 1,633, то решетка носит название неплотноупакованной. [c.30] Величина параметров кристаллических решеток металлов колеблется в пределах от 0,1 до 0,6 нм (от 1 до 6А). [c.30] У многих металлов при одинаковой форме кристаллической решетки величина параметров разная. Так, медь и алюминий имеют кубическую гранецентрированную решетку, но параметр решетки у меди равен 0,361 нм (3,61А), а у алюминия — 0,404 нм (4,04А). [c.30] В зависимости от внешних условий (температуры, давления) металлы могут кристаллизоваться, образуя различные кристаллические формы. Это явление, довольно широко распространенное в природе, получило название аллотроп 1 и Например, углерод, обычно кристаллизующийся в гексагональной системе (графит), может кристаллизоваться в сложной кубической системе, образуя алмаз. [c.30] Вернуться к основной статье