- •Глава 1.Металлы и сплавы
- •1.1.Классификация и свойства металлов и сплавов
- •1.2.Строение и кристаллизация металлов
- •1.3.Основные типы сплавов
- •1.4.Диаграммы состояния двухкомпонентных сплавов
- •1.4.1.Диаграмма состояния сплавов из компонентов, образующих в твердом состоянии механическую смесь
- •1.4.2.Диаграмма состояния сплавов с неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии
- •1.4.3.Диаграмма состояния сплавов c ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии
- •1.4.4.Диаграмма состояния сплавов с образованием компонентами химического соединения
- •1.4.5.Связь между свойствами сплавов и типом диаграммы состояния
- •1.5.Диаграмма состояния системы железо–углерод
- •1.5.1.Основные свойства железа
- •1.5.2.Диаграмма состояния железо–цементит(Fe–Fe3c)
- •1.6.Термическая и химико–термическая обработка стали
- •Цементация – процесс химико–термической обработки, представляющей собой диффузионное насыщение поверхностного слоя стали углеродом. В поверхностном слое содержание углерода составляет 0,8–1,0%.
- •1.7.Свойства, классификация и маркировка сталей
- •1.7.1.Углеродистые стали
- •1.7.2.Легированные стали
Глава 1.Металлы и сплавы
1.1.Классификация и свойства металлов и сплавов
К металлам относятся вещества, обладающие высокими теплопроводностью и электрической проводимостью, ковкостью, блеском и другими характерными свойствами, которые обусловлены наличием в их кристаллической решетке большого числа свободных электронов. Единственным объективным критерием, позволяющим отнести материал к металлам, считается наличие электропроводности при Т = 0 К и положительного температурного коэффициента удельного сопротивления. Указанными выше свойствами обладают свыше 80 простых веществ (элементов) и множество металлических сплавов.
Все металлы и сплавы делят на черные (к ним относят железо и сплавы на его основе; на их долю приходится около 95% производимой в мире металлопродукции) и цветные, или, точнее нежелезные (все остальные металлы и сплавы). По физическим и химическим свойствам и характеру залегания в земной коре нежелезные металлы делят на следующие группы: легкие – алюминий, магний, титан, бериллий, литий, натрий, калий, стронций, барий и др.; тяжелые – медь, никель, кобальт, свинец, олово, цинк, кадмий, сурьма, висмут, ртуть и др.; тугоплавкие – вольфрам, молибден, ниобий, тантал, ванадий, хром, цирконий и др.; благородные – золото, серебро, платина и платиноиды (рутений, родий, палладий, осмий, иридий); рассеянные – галлий, индий, таллий; редкоземельные – скандий, иттрий, лантан и все лантаноиды; радиоактивные – технеций, франций, радий, полоний, актиний, торий, уран и трансурановые элементы.
Приведенная классификация условна: многие металлы могут быть отнесены одновременно к разным группам. Например, легкий металл титан является также тугоплавким; тугоплавкий металл рений – типичный рассеянный элемент и т.д.
Металлы играют огромную роль в современной технике. Обычно металлы применяют не в чистом виде, а в виде сплавов, количество которых превышает 10 тысяч наименований.
Металлы получают из руд, а также путем вторичной переработки материалов. Рудами называют горные породы, которые технически возможно и экономически целесообразно перерабатывать для извлечения содержащихся в них металлов. К основным процессам металлургического процесса относятся: обработка руд с целью их подготовки к извлечению металлов (дробление, обогащение, окускование и пр.); извлечение металлов из руд и других материалов; очистка металлов от нежелательных примесей; производство металлов и сплавов; термическая, химико-термическая и термомеханическая обработка; формообразование давлением и литьем; покрытие в декоративных или защитных целях поверхности изделий из металла слоями другого металла.
К основным свойствам металлов и сплавов относятся физические (в том числе механические), химические, технологические и функциональные. К физическим свойствам относятся: температура плавления, цвет, плотность, магнитная восприимчивость, электропроводность, теплоемкость и др. Особую группу составляют механические свойства: прочность, пластичность, твердость, ударная вязкость и др. (гл. 1).
Химические свойства металлов определяются способностью их атомов легко отдавать валентные электроны и переходить в состояние положительно заряженных ионов. Указанное определяет особенности химического взаимодействия металлов и сплавов с агрессивными средами.
К технологическим свойствам металлов и сплавов относится их способность к формоизменению (ковкость, свариваемость и т.д.). Важное значение имеет жидкотекучесть – свойство расплавленного металла заполнять и точно воспроизводить литейную форму.
Функциональные или эксплуатационные свойства включают в себя хладостойкость, жаропрочность, жаростойкость, антифрикционность и другие характеристики материалов, определяемые условиями их работы.