Главная » 2010 » Июль » 13 » ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ
11:42
ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ
Физические свойства. К физическим свойствам металлов относят цвет,
плотность, температуру плавления, теплопроводность, тепловое расшире-ние,
теплоемкость, электропроводность, магнитные свойства и др.
Цветом называют способность металлов от-ражать световое излучение с
определенной дли-ной волны. Например, медь имеет розово-крас-ный цвет, алюминий
-- серебристо-белый.
Плотность металла характеризуется его массой, заключенной в единице объема.
По плот-ности все металлы делят на легкие (менее 4500 кг/м3) и
тяжелые. Плотность имеет боль-шое значение при создании различных изделий.
Например, в самолето- и ракетостроении стре-мятся использовать более легкие
металлы и сплавы (алюминиевые, магниевые, титановые), что способствует снижению
массы изделий.
Температурой плавления называют температуру, при которой металл переходит из
твердого состояния в жидкое. По температуре плавления различают тугоплавкие
металлы (вольфрам 3416° С, тантал 2950°С, титан 1725°С. и др.) V легкоплавкие
(олово 232°С, свинец 327°С, цинк 419,5°С, алюминий 660°С). Темпера-тура плавления
имеет большое значение при вы-боре металлов для изготовления литых изделий,
сварных и паяных соединений, термоэлектриче-ских приборов и других изделий. В
единицах СИ температуру плавления выражают в граду-сах Кельвина (К).
Теплопроводностью называют, спо-собность металлов передавать тепло от более
на-гретых к менее нагретым участкам тела. Сереб-ро. медь, алюминий обладают
большой теплопроводностью. Железо имеет теплопроводность при-мерно в три раза
меньше, чем алюминий, и в пять раз меньше, чем медь. Теплопроводность имеет
большое значение при выборе материала для де-талей. Например, если металл плохо
проводит тепло, то при нагреве и быстром охлаждении (термическая обработка,
сварка) в нем образу-ются трещины. Некоторые детали машин (порш-ни двигателей,
лопатки турбин) должны быть из-готовлены из материалов с хорошей
тeплопpoводностью. В единицах СИ теплопроводность имеет размерность Вт/ (м*К).
Тепловым расширением называют спо-собность металлов увеличиваться в размерах
при нагревании и уменьшаться при охлаж-дении. Тепловое расширение
характеризуется коэффициентом линейного расширения б = (l2 -l 1)
[l 1 (t 2 - t 1)], где l 1 и l 2
длины тела при температурах t 1 и t 2. Коэффициент
объемного расширения равен 3 б. Тепловые расширения должны учитываться при
сварке, ковке и горя-чей объемной штамповке, изготовлении литей-ных форм,
штампов, прокатных валков, калибров, выполнении точных соединений и сборке
приборов, при строительстве мостовых ферм, ук-ладке железнодорожных рельс.
Теплоемкостью называют способность ме-талла при нагревании поглощать
определенное количество тепла. В единицах СИ имеет размер-ность Дж/К.
Теплоемкость различных металлов сравнивают по величине удельной теплоемко-сти
-- количеству тепла, выраженному в боль-ших калориях, которое требуется для
повыше-ния температуры 1 кг металла на 1°С (в едини-цах СИ -- Дж/(кг.К).
Способность металлов проводить электриче-ский ток оценивают двумя взаимно
противопо-ложными характеристиками -- электропро-водностью и
электросопротивлени-ем. Электрическая проводимость оценивается в системе СИ в
сименсах (См), а удельная электро-проводность -- в См/м, аналогично
электросо-противление выражают в омах (Ом), а удельное электросопротивление --
в Ом/м. Хорошая элек-тропроводность необходима, например, для токоведущих
проводов (медь, алюминий). При изго-товлении электронагревателей приборов и
печей необходимы сплавы с высоким электросопротив-лением (нихром, константан,
манганин). С по-вышением температуры металла его электропро-водность
уменьшается, а с понижением -- увели-чивается.
Магнитные свойства характеризуются абсолютной магнитной проницаемостью или
маг-нитной постоянной, т. е. способностью металлов намагничиваться. В единицах
СИ магнитная по-стоянная имеет размерность Гн/м. Высокими магнитными свойствами
обладают железо, ни-кель, кобальт и их сплавы, называемые ферро-магнитными.
Материалы с магнитными свойства-ми применяют в электротехнической аппаратуре и
для изготовления магнитов.
Химические свойства. Химические свойства характеризуют способность
металлов и сплавов со-противляться окислению или вступать в соеди-нение с
различными веществами: кислородом воздуха, растворами кислот, щелочей и др. Чем
легче металл вступает в соединение с другими элементами/тем быстрее он
разрушается. Хими-ческое разрушение металлов под действием на их поверхность
внешней агрессивной среды на-зывают коррозией.
Металлы, стойкие к окислению при сильном нагреве, называют жаростойкими или
окалино-стойкими. Такие металлы применяют для изготовления деталей, которые
эксплуатируются в зо-не высоких температур.
Сопротивление металлов коррозии, окалине-образованию и растворению
определяют по из-менению массы испытуемых образцов на едини-цу поверхности за
единицу времени.
Химические свойства металлов обязательно учитываются при изготовлении тех
или иных изделий. Особенно это относится к изделиям или деталям, работающим в
химически агрессивных средах.