25 Билет. Свойства металлов ( электропроводность, звукопроводность, твёрдость, пластичность, ковкость, плавкость, плотность).

Основные физические свойства металлов: плотность, температура плавления, теплопроводность, тепловое расширение, удельная темплоемкость, электропроводность, отражательная способность.

Основные механические свойства металлов: прочность, пластичность, вязкость, упругость, твердость. 

К технологическим и химическим свойствам металлов относятся: ковкость, жидкотекучесть, свариваемость, обрабатываемость резанием, коррозийная стойкость, износостойкость.

Твердость - способность металла оказывать сопротивление проникновению в него другого, более твердого тела. Наиболее распространены два способа определения твердости: Бринелля и Роквелла. Твердость по Бринеллю устанавливается вдавливанием в испытуемый металл стального закаленного шарика под определенной нагрузкой. Полученную этим способом твердость обозначают буквами HB и определяют делением нагрузки на площадь сферического отпечатка. Прибор Бринелля применяется для определения твердости сырых или слабо закаленных металлов, так как при больших нагрузках шарик деформируется и показания искажаются. Твердость по Роквеллу определяется вдавливанием в подготовленную ровную поверхность алмазного конуса или закаленного шарика. Значение твердости выражается в условных единицах и отсчитывается по черной или красной индикаторным шкалам прибора. Для очень твердых металлов незначительной толщины применяют алмазный конус с нагрузкой 588 Н, а значение твердости определяют по черной шкале и обозначают HRA. Твердость закаленных сталей определяют, вдавливая алмазный конус при нагрузке 1470 Н, по черной шкале и обозначают HRCэ. Испытание твердости шариком с нагрузкой 980 Н на приборе Роквелла предусмотрено для мягких незакаленных металлов. В этом случае отсчет показаний ведут по красной шкале, а твердость обозначают HRB.

Металлы различаются по своей твердости:

— мягкие: режутся даже ножом (натрий , калий , индий );

— твердые: металлы сравниваются по твердости с алмазом, твердость которого равна 10. Хром — самый твердый металл, режет стекло.

Пластичность - способность металла, не разрушаясь, изменять форму под нагрузкой и сохранять ее после прекращения действия нагрузки. Наличие свободных электронов в структуре металла допускает смещение ионов, расположенных в узлах кристаллической решетки, без разрыва химической связи между ними. Благодаря этому металлы обладают способностью сохранять деформацию, изменять форму под воздействием механических нагрузок, не разрушаясь, прокатываться в листы и проволоку. Наиболее пластичные металлы: Au, Ag, Cu, Sn, Pb, Zn, Fe и др.

Плотность металлов. Она определяется типом кристаллической решетки металла и радиусом его атома. Чем больше радиус атома металла, тем меньше его плотность.

В зависимости от своей плотности металлы делятся на:

Легкие (плотность не более 5 г/см )

К легким металлам относятся: литий , натрий , калий , магний , кальций , цезий , алюминий , барий.

Самый легкий металл — литий 1л, плотность 0.534 г/см3.

Тяжелые (плотность больше 5 г/см3).

К тяжелым металлам относятся: цинк , медь , железо , олово , свинец , серебро , золото , ртуть и др.

Самый тяжелый металл — осмий , плотность 22,5 г/см3.

Теплопроводность и электропроводность:

для всех металлов характерна металлическая кристаллическая решетка: в ее узлах находятся положительно заряженные ионы, а между ними свободно перемещаются электроны. Наличие последних объясняет высокую электропроводность и теплопроводность, а также способность поддаваться механической обработке.

Теплопроводность и электропроводность уменьшается в ряду металлов:

Аg Сu Аu Аl Мg Zn Fе РЬ Hg

Все металлы делятся на две большие группы:

Черные металлы Имеют темно-серый цвет, большую плотность, высокую температуру плавления и относительно высокую твердость.

Типичным представителем черных металлов является железо.

Цветные металлы Имеют характерную окраску: красную, желтую, белую; обладают большой пластичностью, малой твердостью, относительно низкой температурой плавления.

Типичным представителем цветных металлов является медь.

В зависимости от температуры плавления металлы условно делятся на:

1. Легкоплавкие (температура плавления до 1539°С).

К легкоплавким металлам относятся: ртуть — температура плавления —38,9°С; галлий — температура плавления 29,78°С; цезий — температура плавления 28,5°С; и другие металлы.

2. Тугоплавкие (температура плавления выше 1539 С).

К тугоплавким металлам относятся: хром — температура плавления 1890°С; молибден — температура плавления 2620°С; ванадий — температура плавления 1900°С; тантал — температура плавления 3015°С; и многие другие металлы.

Самый тугоплавкий металл вольфрам — температура плавления 3420°С.

Ковкость — способность металлов и сплавов подвергаться ковке и другим видам обработки давлением (прокатка, волочение, прессование, штамповка). Ковкость характеризуется двумя показателями — пластичностью, то есть способностью металла подвергаться деформации под давлением без разрушения, и сопротивлением деформации. У ковких металлов (сталь, латунь, дюралюминий и некоторые другие медные, алюминиевые, магниевые, никелевые сплавы) относительно высокая пластичность сочетается с низким сопротивлением деформации.

Звукопроводностью называется свойство материала проводить звук; она характеризуется скоростью распространения звука в материале у одних — низкая звукопроводность(серебро,свинец), а у других — высокая )медь, вернее, сплав на ее основе — бронза (сплав меди с оловом). )