![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Строение металлов и их свойства
Металлы - простые вещества, обладающие свободными (не связанными с определенными атомами) электронами, которые способны перемещаться по всему объему тела. Эта особенность состояния металлического вещества определяет свойства металлов. Атомы металлов легко отдают внешние (валентные) электроны, превращаясь при этом в положительно заряженные ионы. Электроны, освободившиеся от атомов, непрерывно хаотически перемещаются по всему объему металла подобно молекулам в газах. Поэтому такие свободные электроны часто называют электронным газом. Свободные электроны, сталкиваясь во время движения с положительно заряженными ионами, могут на некоторое время снова соединяться с ними. В этих случаях положительно заряженные ионы превращаются в нейтральные атомы. Таким образом, металлы состоят из упорядочение расположенных в пространстве положительно заряженных ионов, перемещающихся среди них электронов и небольшого количества нейтральных атомов. Положительно заряженные ионы и нейтральные атомы в процессе кристаллизации металла или сплава из расплавленного (жидкого) состояния группируются в строго определенной последовательности, образуя кристаллические решетки -правильное, упорядоченное расположение атомов в элементарной ячейке. Кристаллические решетки у металлов и сплавов могут быть различными. Типовые объемно-центрированные кубические (ОЦК) решетки образуют железо, хром, молибден. Гранецен-трированные кубические (ГЦК) решетки образуют железо, медь, алюминий, свинец. Гексагональные плотноупакованные (ГПУ) решетки образуют цинк, магний, кобальт. Размеры решетки-расстояния между центрами атомов или ионов, находящихся в узлах решетки, - измеряют в ангстремах (1 А = 10 м). С изменением температуры или давления тип и период решетки могут изменяться, что приводит к изменению физико-химических свойств металлов и сплавов. В зависимости от назначения изделий металлы и сплавы должны обладать определенными свойствами, которые разделяются на четыре группы: физические, химические, механические и технологические. Различают следующие основные виды деформаций: сжатие, растяжение, кручение, срез, изгиб. Сжатие - деформация, характеризуемая уменьшением объема тела под действием сдавливающих его сил. Сжатию подвергаются строительные колонны, фундаменты и т.д. Растяжение - деформация, характеризуемая увеличением длины тела, когда к обоим его концам приложены силы, равнодействующие которых направлены вдоль оси тела. Растяжению подвергаются крепежные и другие детали. Кручение - деформация тела с одним закрепленным концом под действием пары равных, противоположно направленных сил, плоскость которых перпендикулярна к оси тела (например, валы двигателей, коробки передач и т.д.). Срез - это деформация, когда две силы направлены навстречу друг другу и лежат не на одной прямой, но достаточно близко друг к другу. При определенном их значении происходит срез. На срез работают заклепки, стяжные болты. Деформация, предшествующая срезу, называется сдвигом. При сдвиге соседние сечения смещаются относительно друг друга, оставаясь параллельными. Изделие при этом не разрушается. Изгиб - деформация тела под действием внешних сил, сопровождающаяся изменением кривизны деформируемого тела. Изгибу подвержены, например, строительные балки. Основные механические свойства металлов - прочность, пластичность, твердость, ударная вязкость. Прочность - это способность металла или сплава сопротивляться разрушению под действием внешних сил (нагрузок). В зависимости от характера действия этих сил различают прочность на растяжение, сжатие, изгиб и кручение, а также усталость металлов. Твердость - способность металла оказывать сопротивление проникновению в него другого, более твердого, тела, не получающего остаточных деформаций. Существует несколько методов определения твердости. Наиболее широкое распространение получили следующие: □ вдавливание шарика из твердой стали (метод Бринелля); □ вдавливание вершины алмазного конуса или стального шарика (метод Роквелла); □ вдавливание вершины алмазной пирамиды (метод Виккерса).
|