Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Физические и химические свойства конструкционных материалов

14.11.2018

К физическим свойствам металлов относят цвет, плотность, температуру плавления, теплопроводность, тепловое расширение, теплоемкость, электропроводность, магнитные свойства и др.

Цветом называют способность металлов отражать световое излучение с определенной длиной волны. Например, медь имеет розово-красный цвет, алюминий — серебристо-белый.

Плотность р металла характеризуется его массой, заключенной в единице объема. По плотности все металлы подразделяют на легкие (менее 4500 кг/м) и тяжелые. Плотность имеет большое значение при создании различных изделий. Например, в самолето-и ракетостроении стремятся использовать более легкие металлы и сплавы (алюминиевые, магниевые, титановые), что способствует снижению массы изделий.

Температурой плавления tпл называют температуру, при которой металл переходит из твердого состояния в жидкое. По температуре плавления различают тугоплавкие (вольфрам 3416 °С, тантал 2950 °C, титан 1725 °C и др.) и легкоплавкие (олово 232 °С, свинец 327 °С, цинк 419,5 °C, алюминий 660 °С) металлы. Температура плавления важна при выборе металлов для изготовления литых изделий, сварных и паяных соединений, термоэлектрических приборов и других изделий.

Теплопроводностью Л называют способность металлов передавать теплоту от более нагретых к менее нагретым участкам тела. Серебро, медь, алюминий обладают высокой теплопроводностью. Железо имеет теплопроводность примерно в 3 раза ниже, чем алюминий, и в 5 раз ниже, чем медь. Теплопроводность следует учитывать при выборе материала для деталей. Например, если металл плохо проводит теплоту, то при нагреве и быстром охлаждении (термическая обработка, сварка) он склонен к образованию трещин. Некоторые детали машин (поршни двигателей, лопатки турбин) должны быть изготовлены из материалов с высокой теплопроводностью.

Тепловым расширением называют свойство металлов увеличиваться в размерах при нагревании и уменьшаться — при охлаждении. Тепловое расширение характеризуется коэффициентом линейного расширения а. Тепловые расширения необходимо учитывать при сварке, ковке и горячей объемной штамповке, изготовлении литейных форм, штампов, валков прокатных станов, калибров, выполнении точных соединений и сборке приборов, при строительстве мостовых ферм, укладке железнодорожных рельс.

Теплоемкостью называют способность металла при нагревании поглощать определенное количество теплоты. Теплоемкость различных металлов сравнивают по величине удельной теплоемкости с, которая равна отношению теплоемкости однородного тела к его массе.

Способность металлов проводить электрический ток оценивают двумя взаимно противоположными характеристиками — электропроводностью g и электросопротивлением r. Хорошая электропроводность необходима, например, для токоведущих проводов, поэтому для их производства используют медь и алюминий. При изготовлении электронагревателей приборов и печей требуются сплавы с высоким электросопротивлением (нихром, константан, манганин). С повышением температуры металла его электропроводность уменьшается, а с понижением — увеличивается.

Магнитные свойства характеризуются абсолютной магнитной проницаемостью ua — способностью металлов намагничиваться. Высокими магнитными свойствами обладают железо, никель, кобальт и их сплавы, называемые ферромагнитными. Материалы с магнитными свойствами применяют в электротехнической аппаратуре и для изготовления магнитов.

Химические свойства характеризуют способность материала к взаимодействию с внешней средой, в частности, способность металлов и сплавов сопротивляться окислению или вступать в соединение с различными веществами: кислородом воздуха, растворами кислот, щелочей и др. Чем активнее металл вступает в соединение с другими элементами, тем быстрее он разрушается. Химическое разрушение металлов под действием внешней агрессивной среды на их поверхность называют коррозией.

Окисляемость — способность материалов взаимодействовать с кислородом и образовывать оксиды, растворимость — способность вещества образовывать с другим веществом (или веществами) гомогенные смеси с дисперсным распределением компонентов. Сопротивление металлов коррозии, окислению и растворению определяют по изменению массы испытуемых образцов на единицу поверхности за единицу времени.

Химические свойства металлов обязательно учитывают при изготовлении и работе изделий в условиях высоких температур и под воздействием химически агрессивных сред.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: