ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Теория металлов из "Общая металлургия и технология обработки цветных металлов " Развитие и совершенствование многих отраслей науки и техники сегодняшнего дня невозможны без прогресса в области металловедения — науки, изучающей состав, строение и свойства металлов и сплавов, изменение этих свойств под влиянием теплового, химического и механического воздействия. [c.129] В современных машинах, конструкциях, приборах и т. д. используется целый комплекс взаимно совместимых и дополняющих друг друга металлов и сплавов. [c.129] Иногда уже известных свойств материала недостаточно, чтобы создать ту или иную новую конструкцию, тогда проводят испытания опытных отдельных деталей, а иногда и целых машин, в результате чего выявляют, какие сочетания свойств металлов и сплавов наиболее важны. [c.130] Металлы обладают физическими, механическими, химическими и технологическими свойствами. Остановимся подробнее на каждом из свойств. [c.130] К физическим свойствам относятся цвет, плотность, температура плавления, электропроводность, теплопроводность, теплоемкость, магнитные свойства, расширяемость, т. е. изменение линейных размеров и объема при нагревании в фазовых превращениях. [c.130] Некоторые наиболее важные свойства чистых металлов приведены в табл. 2. [c.131] Плотность металла (объемная масса) —это масса вещества, заключенная в единице объема, т. е. величина отношения покоящейся массы к ее объему, выраженная в кг/ж , г1см . Например, чем меньше плотность металлов и сплавов, применяемых в конструкции современного самолета, тем при прочих равных условиях больше пассажиров и грузов можно на нем перевезти без увеличения расхода горючего. [c.131] Плотность различных металлов изменяется в широких пределах от 0,53 до 22,5 г/сж . Наиболее легкий металл— литий (0,53 г/сж ) —плавает в воде. Наиболее тяжелый металл — представитель платиновой группы — осмий (22,5 г/сж ), который более чем в 42 раза тяжелее равновеликого объема лития и тонет в любой из известных жидкостей. [c.131] Температура плавления — это температура, при которой происходит переход металла из твердого в жидкое состояние. Она служит для материалов как бы верхним теоретическим пределом их использования в конструкциях. В то же время температура плавления — нижний предел плавкого состояния металла, что необходимо знать для получения деталей методом литья. Для ртути температура плавления равняется всего минус 39° С, а для наиболее тугоплавкого металла вольфрама — плюс 3410° С. [c.131] Теплопроводность — способность металлов, заключающаяся в передаче-тепла от нагретого участка к более холодному. Чтобы оценить металлы между собой по теплопроводности, вводится понятие удельной теплопроводности. Удельная теплопроводность— количество тепла, передающееся за единицу времени (се/с) через поперечное сечение металлического стержня в один см , по длине которого в 1 см существует температурный перепад в один градус Цельсия. Так, например, при комнатной температуре теплопроводность для серебра равняется 1 кал см град сек), а для воздуха всего 0,00006 кал см-град сек). С повышением температуры теплопроводность металла значительно возрастает. Большая теплопроводность металлов позволяет осуществить их пайку, сварку, а также обеспечить равномерный нагрев больших сечений заготовок или деталей для последующей их обработки давлением, прессованием или термической обработкой. Благодаря теплопроводности металлов можно, например, стенки камер сгорания ракет делать из сплавов на основе железа, пропуская при этом по наружной поверхности стенки жидкое горючее или окислитель, которые будут служить охладителями. Материалы с очень малой теплопроводностью, так же как асбест и стекловолокно, применяются в качестве теплоизоляции для различных печных агрегатов, нагревательных приборов и т. д. [c.132] Электрические, магнитные, оптические и другие физические свойства также могут иметь большое значение при выборе материалов для специальных целей. Например, металлы с высокой электропроводностью (медь, алюминий) используются для линий электропередач, в электромашиностроении и т. д. Наоборот сплавы, имеющие минимальную электропроводность, т. е. обладающие высоким электросопротивлением, применяют для электронагревателей, в лампах накаливания и т.д. Магнитные свойства металлов используются в приборостроении и электротехнике для изготовления магнитов и т. д. [c.133] Детали машин и различные конструкции в процессе эксплуатации подвергаются воздействию внешних сил. Эти силы могут быть самыми разнообразными. Они могут растягивать деталь, сжимать, скручивать, изгибать ее и т. д., причем воздействие нагрузок на деталь может быть плавным, постепенным, т. е. статическим, или мгновенным в виде удара — динамическим. Некоторые детали машин подвергаются воздействиям нагрузок при повышенных или низких температурах, при действии кислот и т. д. Многие детали работают в сложных условиях, т. е. при действии различных нагрузок одновременно. [c.133] Способность металла сопротивляться воздействию на него внешних сил (нагрузок) зависит от его механических свойств. К механическим свойствам относятся упругость, пластичность, прочность, твердость, ползучесть и т. д. Механические свойства — очень важная характеристика материала. [c.133] Механические свойства изменяются у различных металлов и сплавов весьма широко например, свинец и натрий можно резать ножом, ртуть жидкообразна, а карбид вольфрама уступает по твердости алмазу. [c.133] Механические свойства даже одного и того же материала резко меняются в зависимости от способа получения металла, от температуры его эксплуатации, от размеров детали и качества ее поверхности, от вида нагрузок (постоянных, переменных, медленных или ударных). [c.134] В соответствии со спецификой работы конструкций разработаны и методы испытаний металлов и сплавов, с помощью которых определяют механические свойства. Наиболее распространены испытания на статическое растяжение, на твердость и динамические испытания. В ряде случаев проводят испытания на повторность нагружений, на усталость, на износ, на жаропрочность и т. д., т. е. существует целый комплекс испытаний, которые дают более полное представление о свойствах металлов и сплавов. [c.134] Механические испытания играют важнейшую роль в науке и технике. При создании сплавов, чтобы узнать их свойства, проводят механические испытания. Указанные испытания осуществляют также с целью контроля свойств получаемых металлов и сплавов методом литья, ковки, прокатки и т. д. [c.134] Так как все тела состоят из находящихся во взаимодействии между собой отдельных частиц, то проявлением эффекта действия нагрузки является деформация — относительное перемещение частиц тела относительно друг друга. После действия достаточно малых нагрузок первоначальные размеры и форма тел восстанавливаются (как у пружины), такие деформации называют упругими. После достаточно больших нагрузок первоначальные размеры и форма тела уже не восстанавливаются, появляются остаточные деформации. Эти деформации называются пластическими. Если к телу прикладывать все большие и большие нагрузки, то в конце концов произойдет его разрушение. [c.134] Еще в 1676 г. англичанин Роберт Гук принлел к выводу, что деформация упругого тела прямо пропорциональна действующему напряжению. [c.135] Под упругим телом понимается тело, деформация которого после снятия нагрузки исчезает, а под напряжением понимается сила или, как указывалось выше, нагрузка, которая действует на единицу площади сечения тела. [c.135] Вернуться к основной статье