Занятие №1

Общие сведения о металлах. Состав, строение, основные свойства. Кристаллизация. Упругая и пластическая деформация

1. Назначение материалов. Требования к свойствам

При строительстве различных зданий, мостов, дорог, транспорта, огромного количества сооружений используют всевозможные материалы, которые объединяет общее понятие — конструкционные строительные материалы. Среди них - сталь, чугун, различные сплавы цветных металлов, полимеры, бетон, стекло, керамика, камень. Металлы и сплавы на их основе занимают в конструкционных строительных материалах значительное место.

В зависимости от назначения металлических изделий к свойствам металлов и сплавов предъявляются различные требования. Чтобы судить о том, будет ли данный металл или сплав пригоден для изготовления инструмента или детали, нужно знать, какими свойствами он обладает.

Основной зависимостью металловедения, в том числе и строительного, является взаимосвязь

«состав – строение – свойства – применение

Управление свойствами (т.е. получение комплекса заданных свойств) заключается в создании необходимой структуры металла и сплава определенного состава путем технологического воз- действия на них.

Наука, изучающая связь между составом, структурой и свойствами металлических материалов, их изменения при тепловых, деформационных и физико-химических воздействиях, называется МЕТАЛЛОВЕДЕНИЕМ.

2. Классификация металлов и сплавов. Их свойства

Металлы – класс конструкционных материалов, характеризующийся определенными свойствами:

• «металлический блеск» (хорошая отражательная способность);

• пластичность;

• высокая теплопроводность;

• высокая электропроводность.

Данные свойства обусловлены особенностями строения металлов, наличием «электронного газа».

3. Классификация металлов

Металлические материалы делятся на две большие группы:

1. черные металлы - железо и сплавы железа (сталь и чугун)

2. цветные металлы - остальные металлы и их сплавы

Все цветные металлы, применяемые в технике, в свою очередь, делятся на следующие группы

• легкие металлы Mg, Ве, Аl, Ti с плотностью до 5 г/см³,

• тяжелые металлы Pb, Мо, Ag, Au, Pt, W, Та, Iг, Os с плотностью, превышающей 10 г/см³;

• легкоплавкие металлы Sn, Pb, Zn с температурой плавления 232; 327; 410°С соответственно;

• тугоплавкие металлы W, Мо, Та, Nb с температурой плавления выше, чем у железа (>1536°С);

• благородные металлы Au, Ag, Pt с высокой устойчивостью против коррозии;

• урановые металлы или актиниды, используемые в атомной технике;

• редкоземельные металлы (P3M) – лантаноиды, применяемые для модифицирования стали;

• щелочные и щелочноземельные металлы Na, К, Li, Са в свободном состоянии применяются в качестве жидкометаллических теплоносителей в атомных реакторах; натрий также используется в качестве катализатора в производстве искусственного каучука, а литий — для легирования легких и прочных алюминиевых сплавов, применяемых в самолетостроении.

Кроме указанных, металлы обладают большим спектром свойств.

Свойства металлов подразделяются на физические, механические, химические и технологические.

Основные физические свойства металлов:

плотность температура плавления теплопроводность тепловое расширение удельная теплоемкость электропроводность отражательная способность

Основные механические свойства металлов:

прочность пластичность вязкость упругость твердость

Основные химические свойства металлов:

Коррозионная устойчивость

Химическая активность

Основные технологические свойства металлов:

ковкость жидкотекучесть свариваемость обрабатываемость резанием коррозийная стойкость износостойкость .