Глава 1. Металлы и сплавы

Металлы — простые вещества, обладающие в обычных условияххарактерными свойствами: высокими электро- и теплопроводностями, отрицательным температурным коэффициентом электропроводности, способностью хорошо отражать электромагнитные волны (блеск и непрозрачность), высокой прочностью и пластичностью. Свойства металлов могут значительно измениться при очень высоких давлениях (10¹⁰...10¹¹ Па). Многие металлы в зависимости от температуры и давления могут существовать в виде нескольких кри­сталлических модификаций.

Подобными металлическими свойствами обладают более 80 химических элементов и множество металлических сплавов. Число металлических сплавов, применяемых в технике, исчисляется многими тысячами и постоянно возрастает в соответствии с возникающими новыми и разнообразными требованиями отдельных отраслей промышленности.

Свойства металлов обусловлены их кристаллическим строением и наличием в их кристаллической решетке большого количества не связанных с атомными ядрами подвижных электронов проводимости. Слабая связь валентных электронов с ядрами атомов обусловливает химические свойства металлов: они легко об­разуют основные оксиды и гидрооксиды, большинство металлов за­мещает водород в кислотах и т.д.

Многие металлы кристаллизуются с атомным строением в виде ОЦК, ГЦК и ГПУ кристаллических решеток. В парообразном состоянии металлы одноатомны.

Металлические сплавы по свойствам имеют много общего с металлами, поэтому их нередко относят к металлам.

Металлы и сплавы в промышленности разделяют на две ос­новные группы: черные и цветные металлы.

Черные металлы — сплав железа с углеродом, в котором могут содержаться в большем или меньшем количестве и другие химические элементы. Кобальт, никель, а также близкий к ним по свойствам мар­ганец нередко относят к черным металлам. Черные металлы получили наибольшее распространение, что обусловлено относительно высоким содержанием железа в земной коре, его низкой стоимостью, высокими механическими и технологическими свойствами.

Цветные металлы по свойствам подразделяют на группы:

легкие металлы (Be, Mg, Al, Ti), обладающие сравнительно ма­лой плотностью — до 5000 кг/ м³;

тугоплавкие металлы (Ti, Cr, Zr, Nb, Mo, W, V и др.) с температурой плавления выше, чем у железа (1539°С);

благородные металлы (Ph, Pd, Ag, Os, Pt, Au и др.), обладаю­щие химической инертностью;

урановые металлы (U, Th, Pa) — актиноиды, используемые в атомной технике;

редкоземельные металлы (РЗМ), лантаноиды (Се, Pr, Nd, Sm и др.) и сходные с ними иттрий и скандий, применяемые как присадки к различным сплавам;

щелочнные металлы (Li, Na, К), используемые в качестве теплоносителей в ядерных реакторах.

Классификация металлических сплавов по химическому соста­ву, основанная на указании главного компонента сплава (железо, медь, алюминий и др.), имеет традиционный характер и получила наибольшее распространение. Однако внутри таких классов, опреде­ленных с учетом химического состава по главному компоненту спла­ва, распределение на группы и подгруппы чаще всего проводится по характерным особенностям в свойствах или по области применения данного сплава или нескольких сплавов.