Свойства металлов и сплавов

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

По Металловедению

На тему

«Характеристика металлического состояния. Общая характеристика свойств металлов»

 

 

Выполнил:

ст. гр. ПМГ-А-08з

Зосимов Д.Т.

 

 

Алчевск 2009

Введение

 

Металловедение – наука, изучающая зависимость между составом, строением и свойствами металлов и сплавов, закономерности их изменения под воздействием внешних факторов: тепловых, химических, механических, электромагнитных и радиоактивных.

На металловедение опираются такие научные дисциплины, как общая металлургия, технология металлов, коррозия металлов, теория прочности, ОМД, пластическая деформация металлов, термическая обработка металлов и сплавов и др.

Все металлы и сплавы принято делить на две группы:

– железо и сплавы на его основе (сталь, чугун) называют черными металлами, а остальные металлы (Be, Mg, Al, Ti, Ni, V, W, Co, Cu, Zn, Zr, Nb, Mo, Ag, Sn, Au, Hg, Pb, Cr и др.) и их сплавы – цветными.

На основе железа изготавливают не менее 90% всех конструкционных и инструментальных материалов.

Металлическое состояние.

Металлы в твердом и, отчасти, в жидком состоянии обладают рядом характерных свойств (наличие этих свойств и характеризует так называемое металлическое состояние вещества):

1) высокой тепло- и электропроводностью;

2) положительным температурным коэффициентом электросопротивления; с повышением температуры электросопротивление чистых металлов возрастает (­Т Þ ­r); большое число металлов (» 30) обладает сверхпроводимостью (у этих металлов при температуре, близкой к абсолютному нулю, электросопротивление падает скачкообразно, практически до нуля (при Т® 0 К Þ r ® 0);

3) термоэлектронной эмиссией, т.е. способностью испускать электроны при нагреве;

4) хорошей отражательной способностью: металлы не прозрачны и обладают металлическим блеском;

5) повышенной способностью к пластической деформации.

Свойства металлов и сплавов

 

К основным свойствам металлов и сплавов относятся механические, физические, химические, технологические и эксплуатационные.

Физические свойства.

К физическим свойствам металлов и сплавов относится температура плавления, плотность, температурный коэфициет линейного и обьёмного расширения, электросопротивление и теплопроводность. Эти свойства сплавов обусловлены их составом и структурой.

Химические свойства.

К химическим свойствам относятся способность металлов к химическому взаимодействию с агрессивными средами (коррозия).

Технологические свойства.

Определяют способность материала подвергатся различным методам горячей и холодной обработки. К ним относятся: литейные свойства, деформируемость, свариваемость и обрабатываемость режущим инструментом.

Эксплуатационные или служебные свойства.

К ним относятся: коррозионная стойкость, холодостойкость, жаропрочность, жаростойкость, антифринционность.

Механические свойства.

К ним относят – прочность, пластичность, эластичность, вязкость (ударная), твёрдость, выносливость, износостойкость, ползучесть.

Внешняя нагрузка вызывает в твердом теле напряжение и деформацию.

Напряжение – это нагрузка (сила – Р), отнесённая к площади поперечного сечения образца (F), Мпа:

(P- нагрузка, Мн; F – площадь поперечного сечения, м²).

Напряжение вызывает деформацию.

Деформация – изменение формы и размеров тела под воздействием внешних сил или в результате физико-механических процессов, возникающих в самом теле.

Деформация может быть упругая (изчезающая после снятия нагрузки) и пластическаяя (остающаяся после снятия нагрузки). При увеличении нагрузки упругая деформация переходит в пластическую; при дальнейшем повышении нагрузки происходит разрушение тела.

Прочность – это способность твердого тела сопротивлятся деформации или разрушению под действием статистических или динамических нагрузок.

Пластичность – это способность материала получать остаточное изменение формы и размеров без разрушения.

Вязкость – свойство материала, которое определяет его способность к поглашению механической энергии при постепенном увеличении пластической деформации вплоть до разрушения материала. Материал должен быть одновременно прочным и пластичным.

Твердость – это способность материала сопротивлятся внедрению в него других тел.

 

Испытания

 

Механические свойства металлов определяют при испытании образцов или готовых изделий на специальных машинах.

В результате испытания образцов на специальных машинах получают числовые значения механических свойств, то есть значение напряжений и деформации, при которых происходят изменения физического состояния материала.

В зависимости от условий нагружения образцов механические испытания могут быть статистическими, при которых нагружение производится плавно, динамическими, при которых нагрузка на образец прикладывается мгновенно.

К статистическим испытаниям относят испытание на растяжение, сжатие, определение твёрдости; к динамическим – испытание на ударный изгиб.

Рассмотрим некоторые из этих видов испытаний.

 

Твёрдость

 

В зависимости от применяемого метода твёрдость определяют по Бринелю (НВ), Роквеллу (HRC, HRA, HRB), Виккерсу (HV). Более подробно рассмотрим эти методы на лабораторной работе.