Основные свойства металлов и сплавов: Глава 1. Металлические материалы / Глава 1.2. Основные свойства металлов и сплавов — Купити в Харкові, Києві, Україні. Безкоштовне тестування |

Содержание

Глава 1. Металлические материалы / Глава 1.2. Основные свойства металлов и сплавов — Купити в Харкові, Києві, Україні. Безкоштовне тестування

Металлы и сплавы характеризуются комплексом физических, механических, химических и технологических свойств.

Физические свойства металлов и сплавов: блеск, плотность, температура плавления, теплопроводность, теплоемкость, электропроводность, магнитные свойства, расширяемость при нагревании и фазовых превращениях.

Механические свойства металлов и сплавов: твердость, упругость, прочность, хрупкость, пластичность, вязкость, износостойкость, сопротивление усталости, ползучесть.

Химические свойства металлов и сплавов определяют их способность сопротивляться воздействию окружающей среды. При контакте с окружающей средой металлы и сплавы подвергаются коррозии, растворяются, окисляются и снижают свою жаропрочность.

Технологические свойства металлов и сплавов: ковкость, свариваемость, прокаливаемость, склонность к обезуглероживанию, обрабатываемость резанием, жидкотекучесть, закаливаемость. Они характеризуют способность металлов и сплавов обрабатываться различными методами. Кроме того, они позволяют определить, насколько экономически эффективно можно изготовить изделие.

Ковкость — способность металла и сплава обрабатываться путем пластического деформирования.

Свариваемость — способность металла и сплава образовывать неразъемное соединение, свойства которого близки к свойствам основного металла (сплава).

Прокаливаемость — способность металла и сплава закаливаться на определенную глубину.

Склонность к обезуглероживанию металла и сплава — возможность выгорания углерода в поверхностных слоях изделий из сплавов и сталей при нагреве в среде, содержащей кислород и водород.

Обрабатываемость резанием — поведение металла и сплава под воздействием режущего инструмента.

Жидкотекучесть — способность расплавленного металла и сплава заполнять литейную форму.

Закаливаемость — способность металла и сплава к повышению твердости при закалке (нагрев и быстрое охлаждение).

Физические свойства металлов и сплавов важны для самолетостроения, автомобилестроения, медицины, строительства, изготовления космических аппаратов и являются основными характеристиками, по которым определяют возможность использования того или иного металла или сплава.

Блеск — способность поверхности металла и сплава направленно отражать световой поток.

Плотность — масса единицы объема металла или сплава. Величину, обратную плотности, называют удельным объемом.

Температура плавления — это температура, при которой металл или сплав целиком переходят в жидкое состояние.

Теплопроводность — количество теплоты, проходящее в секунду через сечение в 1 см2, когда на расстоянии в 1 см изменение температуры составляет в 1 °С.

Теплоемкость — количество теплоты, необходимой для повышения температуры тела на 1 °С.

Электрическая проводимость — величина, обратная электрическому сопротивлению. Под удельным электрическим сопротивлением понимают электрическое сопротивление проводника длиной 1 м и площадью поперечного сечения в 10-6 м2 при пропускании по нему электрического тока.

К магнитным свойствам металлов и сплавов относятся: начальная магнитная проницаемость, максимальная магнитная проницаемость, коэрцитивная сила, намагниченность насыщения, индукция насыщения, остаточная магнитная индукция, точка Кюри, петля гистерезиса.

При помещении стального образца в магнитное поле возникающая в нем магнитная индукция (b) является функцией напряженности магнитного поля (Нm).

Намагниченность (М) пропорциональна напряженности магнитного поля. Эта величины связаны между собой коэффициентом χm, который называется магнитной восприимчивостью стали или сплава.

Между магнитной индукцией и напряженностью магнитного поля существует аналитическая связь

где μь — магнитная проницаемость вакуума.

Для ферромагнетиков (сплавов, способных намагничиваться до насыщения в малых магнитных полях) b = μНтμв, где μ= 1 + χ — коэффициент магнитной проницаемости.

При намагничивании ферромагнитных материалов (стали, полученные соединением ферромагнетиков с парамагнетиками) намагниченность сначала плавно возрастает, потом резко повышается и постепенно достигает насыщения. При уменьшении напряженности магнитного поля Нт после намагничивания и реверсирования (изменение направления поля) его кривая изменения индукции образует замкнутую петлю. ‘Эта петля называется петлей гистерезиса.

Основными параметрами начальной кривой и петли гистерезиса являются остаточная индукция br, коэрцитивная сила Hc, напряженность насыщающего поля Нн и намагниченность насыщения Мs, По начальной кривой определяется кривая магнитной проницаемости, в которой основными точками являются начальная магнитная проницаемость μ0 и максимальная магнитная проницаемость μmax .

Наибольшее значение индукции на петле гистерезиса называется индукцией насыщения b3 .

Ферромагнетики при нагреве до определенной температуры переходят в парамагнитное состояние (в состояние с малой магнитной восприимчивостью). Эта температура называется точкой Кюри. Точка Кюри определяется в основном химическим составом сплава или стали и не зависит от давлений, напряжений и других факторов.

Все характеристики ферромагнитных материалов можно разделить на структурно-нечувствительные и структурно-чувствительные. К структурно-нечувствительным характеристикам относятся точка Кюри, намагниченность насыщения, зависящие от произвольной намагниченности, к структурно-чувствительным — магнитная проницаемость, остаточная индукция и коэрцитивная сила.

Структурно-нечувствительные характеристики ферромагнитных материалов зависят в основном от химического состава и числа фаз и практически не зависят от кристаллической структуры, размера частиц зерна металла. Следовательно, измерение точки Кюри, намагниченности насыщения и т. д. необходимо для качественного фазового анализа стали и сплава.

Измерение структурно-чувствительных характеристик необходимо при изучении структурных изменений в сплавах и сталях при термической или механической обработке.

Магнитная проницаемость, коэрцитивная сила и остаточная индукция изменяются при обработке сплавов и сталей. Расширение при нагревании изделий из сталей и сплавов — изменение размеров и формы зерен — характеризуется температурными коэффициентами объемного и линейного расширения. Расширение при нагревании в интервале температур фазовых превращений сталей и сплавов характеризуется коэффициентом линейного расширения отдельных фаз. Внутренние (фазовые и структурные) превращения в металлах и сплавах характеризуются изменением объема, линейных размеров и коэффициента расширения. При фазовых превращениях в металлах и сплавах происходит выделение или поглощение скрытой теплоты превращения, изменяется теплоемкость изделия. Поэтому при изменении структуры металла или сплава нагреваемых или охлаждаемых с постоянной скоростью, могут появиться отклонения от нормальной кривизны на кривых изменения температуры по времени. По этим кривым, называемым термическими кривыми, определяют температуру (температурный интервал) превращения.

Попередня
Наступна

Свойства металлов и сплавов

Все свойства металлов и сплавов можно разделить на четыре группы:

Физические свойства. Физические свойства сплавов обуславливаются их составом и структурой. К ним относят:

Цвет металла или сплава является одним из признаков, позволяющих судить о его свойствах.

Температура плавления — температура, при которой металл переходит из твердого состояния в жидкое. У стали, например, температура плавления гораздо более высокая, чем у олова.

Теплопроводность — способность тел проводить тепло при нагреве и охлаждении. Металлы имеют сравнительно высокую теплопроводность, чем она выше, тем равномернее распределяется температура по объему металла и тем быстрее он прогревается.

Электропроводность — свойство металла проводить электрический ток.

Магнитные свойства — способность металла намагничиваться (ферромагниты, парамагниты, диамагниты).

Химические свойства — это способность металла к взаимодействию с другими веществами: воздухом, водой, кислотами, щелочами и др. К химическим свойствам металлов и сплавов относят:

Стойкость против коррозии на воздухе называют способность противостоять разрушающему действию кислорода, находящемуся в воздухе.

Кислотостойкостью называют способность металлов и сплавов противостоять разрушающему действию кислот. Например, соляная кислота разрушает алюминий и цинк, а свинец не разрушает; серная кислота разрушает цинк и железо, но почти не действует на свинец, алюминий и медь.

Щелочестойкостью металлов и сплавов называют способность противостоять разрушающему действию щелочей. Щелочи особенно сильно разрушают алюминий, олово и свинец.

Жаростойкостью называют способность металлов и сплавов противостоять разрушению кислородом при нагреве. Для повышения жаростойкости вводят специальные примеси в металл, как, например, хром, вольфрам и т. д.

Технологические свойства — способность металла подвергаться различным методам горячей и холодной обработки. К технологическим свойствам металлов и сплавов относят:

Литейные свойства определяются жидкотекучестью, усадкой и склонностью к ликвации.

Жидкотекучесть — способность металлов и сплавов заполнять полость литейной формы, точно воспроизводя ее конфигурацию.

Усадкой называется сокращение объема и размеров металла отливки при затвердевании и последующем охлаждении.

Ликвацией называется неоднородность химического состава твердого сплава по сечению слитка или заготовки.

Ковкость — способность металлов и сплавов подвергаться обработке давлением. Это свойство связано с их пластической деформацией, особенно при нагревании. С ковкостью связаны такие важнейшие виды обработки металлов давлением, как прокатка, прессование, ковка, штамповка и волочение. В нагретом состоянии ковкость металла обычно выше. Хорошую ковкость имеет сталь в нагретом состоянии, алюминиевые сплавы и латуни в холодном состоянии.

Свариваемость — способность металлов и сплавов образовывать бездефектное сварное соединение, отвечающее необходимым эксплуатационным требованиям. Хорошая свариваемость у углеродистых, низкоуглеродистых и низколегированных сталей. Высокоуглеродистые и высоколегированные стали, некоторые цветные металлы и сплавы имеют худшую свариваемость. Чугун обладает плохой свариваемостью.

Обрабатываемость материалов режущим инструментом — способность материала поддаваться обработке режущими инструментами. Обрабатываемость металлов резанием отражает способность металлов ограничивать производительность их обработки, вызывать затруднения в обеспечении требуемой точности и качества обработанной поверхности, требовать для обработки специальных приспособлений.

Механические свойства характеризуют отношение металла или сплава к действию на них внешних сил. Эти свойства обычно являются решающими показателями, по которым судят о пригодности металла к различным условиям работы. К этим свойствам относятся:

Прочность — свойство металла сопротивляться деформации и разрушению при действии на него нагрузки. Максимальная нагрузка, которую выдерживает металл в момент наступления разрушения, называется нагрузкой предела прочности, а напряжение, отвечающее этой максимальной нагрузке — пределом прочности.

Упругость — свойство металла восстанавливать свою форму и размеры после прекращения действия нагрузки. Высокой упругостью должна обладать, например, рессоры и пружины, поэтому они изготовляются из специальных сплавов.

Пластичность — способность металла изменять форму и размеры под действием внешней нагрузки и сохранять новую форму и размеры после прекращения действия сил. Пластичность — свойство, обратное упругости. Чем больше пластичность, тем легче металл куется, штампуется, прокатывается.

Твердость — способность металла сопротивляться внедрению в его поверхность другого более твердого тела.

Вязкость — способность металла оказывать сопротивление быстро возрастающим (ударным) нагрузкам. Вязкость — свойство, обратное хрупкости. Вязкие металлы применяются в тех случаях, когда детали при работе подвергаются ударной нагрузке.

Усталость — процесс постепенного накопления повреждений в металле под длительным воздействием повторных или повторно-переменных напряжений, приводящий к образованию трещин и разрушению. Разрушение в результате усталости во многих случаях не сопровождается заметной макродеформацией образца или детали, поэтому такое разрушение чрезвычайно трудно предупредить.

Ползучесть — свойство металла медленно и непрерывно пластически деформироваться при постоянной нагрузке, особенно при высокой температуре.

Оставить заявку на токарные работы Вы можете любым удобным способом:

заполнить заявку на сайте

написать: info@lasermeh. ru

позвонить: +7(812)426-11-72

Полный список статей

Свойства металлов и сплавов: химические, физические, механические, технологические

Главная » Сплавы » Какими свойствами обладают металлы и сплавы

На чтение 5 мин

Содержание

Признаки металлов
Классификация металлов
Черные
Цветные
Основные виды сплавов
Цинковые сплавы
Алюминиевые сплавы
Медные сплавы
Свойства сплавов
Физические свойства
Химические свойства
Механические свойства
Технологические свойства

Металлические изделия и детали используются в разных сферах промышленности. Существует множество видов металлов и каждый из них обладает сильными и слабыми сторонами. При изготовлении деталей для машин, самолётов или промышленного оборудования мастера обращают внимание на характеристики материала. Поэтому требуется знать свойства металлов и сплавов.

Свойства металлов и сплавов

Признаки металлов

У металлов есть признаки, которые их характеризуют:

Высокие показатели теплопроводности. Металлические материалы хорошо проводят электричество.
Блеск на изломе.
Ковкость.
Кристаллическая структура.

Не все материалы прочные и обладают высокими показателя износоустойчивости. Это же касается плавления при высоких температурах.

Классификация металлов

Металлы разделяются на две большие группы — черные и цветные. Представители обоих видов различаются не только характеристиками, но и внешним видом.

Черные

Представители этой группы считаются самыми распространёнными и недорогими. В большинстве своем имеют серый или тёмный цвет. Плавятся при высокой температуре, обладают высокой твердостью и большой плотностью. Главный представитель этой группы — железо. Эта группа разделяется на подгруппы:

Железные — к представителям этой подгруппы относится железо, никель и кобальт.
Тугоплавкие — сюда входят металлы температура плавления которых начинается с 1600 градусов. Их применяют при создании основ для сплавов.
Редкоземельные — к ним относятся церий, празеодим и неодим. Обладают низкой прочностью.

Существуют урановые и щелочноземельные металлы, однако они менее популярны.

Цветные

Представители этой группы отличаются яркой окраской, меньшей прочностью, твердостью и температурой плавления (не для всех). Разделяется эта группа на следующие подгруппы:

Лёгкие — подгруппа, включающая в себя металлы с плотностью до 5000 кг/м3. Это такие материалы, как литий, натрий, калий, магний и другие.
Тяжёлые — сюда относится серебро, медь, свинец и другие. Плотность превышает 5000 кг/м3.
Благородные — представили этой подгруппы имеют высокую стоимость и устойчивость к коррозийным процессам. К ним относятся золото, палладий, иридий, платина, серебро и другие.

Основные виды сплавов

Человечество знакомо с различными металлическими сплавами. Самыми многочисленными из них являются соединения на основе железа. К ним относятся ферриты, стали и чугун. Ферриты имеют магнитные свойства, в чугуне содержится более 2,4% углерода, а сталь — это материал с высокой прочность и твердостью.

Отдельное внимания требуют металлические сплавы из цветных металлов.

Производство стали

Цинковые сплавы

Соединения металлов, которые плавятся при низких температурах. Смеси на основе цинка устойчивы к воздействию коррозийных процессов. Легко обрабатываются.

Алюминиевые сплавы

Популярность алюминий и сплавы на его основе получили во второй половине 20 века. Этот материал обладает такими преимуществами:

Устойчивость к низким температурам.
Электропроводность.
Малый вес заготовок в сравнении с другими металлами.
Износоустойчивость.

Однако нельзя забывать про то, что алюминий плавится при низких температурах. При температуре около 200 градусов характеристики ухудшаются.

Алюминий применяется при изготовлении комплектующих к машинам, производстве деталей для самолётов, составляющих промышленного оборудования, посуды, инструментов. Не многие знают, что алюминий популярен в сфере производства оружия. Связано это с тем, что детали из алюминия не искрят при сильном трении.

Медные сплавы

Сплавы на основе меди — марки латуни. Из этого материала изготавливаются детали высокой точности, так как латунь легко обрабатывать. В составе сплава может содержаться до 45% цинка.

Свойства сплавов

Чтобы изготавливать детали и конструкции, нужно знать основные свойства металлов и сплавов. При неправильной обработке готовая деталь может быстро выйти из строя и разрушить оборудование.

Двигатель внутреннего сгорания

Физические свойства

Сюда относятся визуальные параметры и характеристики материала, изменяющиеся при обработке:

Теплопроводность. От этого зависит насколько поверхность будет передавать тепло при нагревании.
Плотность. По этому параметру определяется количество материла, которое содержится в единице объёма.
Электропроводность. Возможность металла проводить электрический ток. Этот параметр называется электрическое сопротивление.
Цвет. Этот визуальный показатель меняется под воздействием температур.
Прочность. Возможность материала сохранять структуру при обработке. Сюда же относится твердость. Эти показатели относятся и к механическим свойствам.
Восприимчивость к действию магнитов. Это возможность материала проводить через себя магнитные лучи.

Физические основы позволяют определить в какой сфере будет использоваться материал.

Химические свойства

Сюда относятся возможности материала противостоять воздействию химических веществ:

Устойчивость к коррозийным процессам. Этот показатель определяет на сколько материал защищён от воздействия воды.
Растворимость. Устойчивость металла к воздействию растворителей — кислотам или щелочным составам.
Окисляемость. Параметр указывает на выделение оксидов металлом при его взаимодействии с кислородом.

Обуславливаются эти характеристики химическим составом материала.

Механические свойства

Механические свойства металлов и сплавов отвечают за целостность структуры материала:

прочность;
твердость;
пластичность;
вязкость;
хрупкость;
устойчивость к механическим нагрузкам.

Технологические свойства

Технологические свойства определяют способность металла или сплава изменяться при обработке:

Ковкость. Обработка заготовки давлением. Материал не разрушается. Структура изменяется.
Свариваемость. Восприимчивость детали к работе сварочным оборудованием.
Усадка. Происходит этот процесс при охлаждении заготовки после её разогрева.
Обработка режущим инструментом.
Ликвация (затвердевание жидкого металла при понижении температуры).

Основной способ обработки металлических деталей — нагревание.

window.

yaContextCb.push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-1226522-57’, blockId: ‘R-A-1226522-57’ })})»;
cachedBlocksArray[266488] = «window.yaContextCb.push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-1226522-52’, blockId: ‘R-A-1226522-52’ })})»;
cachedBlocksArray[266497] = «window.yaContextCb.push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-1226522-49’, blockId: ‘R-A-1226522-49’ })})»;
cachedBlocksArray[266495] = «window.yaContextCb.push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-1226522-48’, blockId: ‘R-A-1226522-48’ })})»;
cachedBlocksArray[277810] = «window.yaContextCb.push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-1226522-43’, blockId: ‘R-A-1226522-43’ })})»;
cachedBlocksArray[266499] = «window.yaContextCb.push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-1226522-32’, blockId: ‘R-A-1226522-32’ })})»;
cachedBlocksArray[266496] = «window.

yaContextCb.push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-1226522-31’, blockId: ‘R-A-1226522-31’ })})»;
cachedBlocksArray[266487] = «window.yaContextCb.push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-1226522-29’, blockId: ‘R-A-1226522-29’ })})»;
cachedBlocksArray[266490] = «window.yaContextCb.push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-1226522-27’, blockId: ‘R-A-1226522-27’ })})»;
cachedBlocksArray[266489] = «window.yaContextCb.push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-1226522-26’, blockId: ‘R-A-1226522-26’ })})»;
cachedBlocksArray[266492] = «window.yaContextCb.push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-1226522-5’, blockId: ‘R-A-1226522-5’ })})»;
cachedBlocksArray[266491] = «window.yaContextCb.push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-1226522-3’, blockId: ‘R-A-1226522-3’ })})»;
cachedBlocksArray[266500] = «window.

yaContextCb.push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-1226522-11’, blockId: ‘R-A-1226522-11’ })})»;

( 3 оценки, среднее 3.67 из 5 )

Свойства металлов и их сплавов

Цели:

Образовательные: Способствовать
запоминанию основной терминологии, формированию
представления о металлах, их свойствах и области
применения.

Развивающие: Способствовать формированию
и развитию познавательного интереса учащихся к
предмету.

Воспитательные: Способствовать
формированию и развитию нравственных,
эстетических, экономических качеств личности.

Тип урока: комбинированный.

Формы организации учащихся на уроке: фронтальная
и групповая работа.

Методы обучения: проблемное изложение,
практическая работа.

Методическое оснащение урока:

Наглядные пособия: презентация “Свойства
металлов и сплавов”, образцы металлов и сплавов.

Раздаточный материал: комплекты металлов и
сплавов (для работы в группах).

Оборудование: Ноутбук, проектор, верстаки
универсальные.

Межпредметные связи: Окружающий мир.

Ход урока

Организационный момент (3 мин.)

Приветствие учащихся

Проверка посещаемости и готовности к уроку.

Домашнее задание: записи в тетради,
исследовательская работа в тетради
“Металлургия в древности”.

Организация рабочего места: распределение по
группам (с учетом возможностей и способностей
учащихся).

Мотивация учебной деятельности (5 мин.)

За время обучения в школе вы узнали много
нового.

Вопрос: Давайте попробуем перечислить что вы
узнали в 6 классе.

Ответы обучающихся.

На уроках технологии мы изучили технологию
обработки древесины и металла, научились
работать инструментами для их обработки. Мы
теперь можем пилить, строгать, наносить разметку,
сверлить править и гнуть металл, обрабатывать
его. Но что общего между металлом и древесиной? А
чем они различаются между собой? Почему в
современном обществе металл стал более
распространённым чем древесина.

Вопрос: давайте попробуем вспомнить где металл
заменил древесину?

Ответы обучающихся.

Вопрос: Скажите, а что нам необходимо для того
знать чтобы была возможна замена одного
материала другим?

Ответы обучающихся.

Вот поэтому сегодня мы и познакомимся со
свойства металлов и их сплавов. (сообщение темы и
цели урока).

Демонстрация презентации (слайд №1)

III. Активизация познавательной
деятельности обучающихся (10 мин.)

Учащиеся, работая в группах, получают задание:
перечислить изделия изготовленные из различных
металлов и сплавов.. Учитывается количество
названных изделий с указанием материала его
изготовления. Проверка проводится поочередным
названием изделий. Победившая группа получает
дополнительный бал к итоговой оценке.

IV. Теоретическая часть (22 мин .)

Изложение программного материала.

Учитель: Сейчас мы перечислили
изделия и материалы из которых они были
изготовлены. А как вы думаете почему в одних
изделия были применены цветные металлы, в других
сплавы? И почему наиболее распространены черные
сплавы.

Ответы обучающихся.

Учитель: Попробуем разобраться в этом.

Свойство – сторона предмета, которая
обусловливает его различие или сходство с
другими предметами и обнаруживается в его
отношении к ним.

Физические — отличительные стороны материалов,
которые проявляются при взаимодействии их с
окружающей средой.

Механические — отличительные стороны
материалов, которые проявляются в способности
сопротивляться воздействию внешних
механических усилий.

Технологические — способность материалов
подвергаться обработке.

Химические — способность материалов
взаимодействовать с окружающей средой при
различных температурах (окисляемость,
растворимость, коррозионная стойкость и др.)

(слайд №2)

Термины “физический” и “механический”
происходят от греческих слов, означающих
соответственно “природа” и “орудие, машина”.

Термин “химический” произошёл от
древнелатинского слова “алхимия” (наука о
веществах и их превращениях). (слайд №3)

Физические свойства (слайд №4 )

Учитель: Какими свойствами обладает
древесина и металлы? Давайте попробуем их найти.

Ответы обучающихся.

Работа проводится с помощью интерактивной
доски, где учащимся предлагают, определить
какими физическими свойствами обладают металлы
и древесина (соединить при помощи маркера)

Правильные ответы на слайде №5.

Рассмотрим более подробно физические свойства
металлов и их сплавов (слайд №6 )

Цвет	Способность материалов вызывать определенные зрительные ощущения.
Блеск	Способность материалов отражать свет
Плотность	Количество массы материала в единице объёма (измеряется в кг/м 3, гр/см 3)
Теплопроводность	Способность материалов передавать теплоту от более нагретых частей тела к менее нагретым.
Электропроводность	Способность материалов проводить электрический ток.
Температура плавления	Тепловое состояние металлов и сплавов, при котором они из твердых становятся жидкими.
Тепловое расширение	Увеличение размеров (объёма) металлов и сплавов при нагревании
Намагничиваемость	Способность материалов и сплавов намагничиваться под действием магнитного поля.

Высокой плотностью обладает свинец ( плотнее
железа в 1.43 раза), низкой- магний и алюминий (
плотность по сравнению с железом ниже
соответственно в 4,51 и 2,91 раза). Медь плотнее
железа в 1,13 раза.

Высокая теплопроводность у меди и алюминия
(выше по сравнению с железом соответственно в 7,00
и 3,42 раза), низкая у свинца (ниже чем у железа в 1,66
раза).

Учитель: Какие физические свойства
присущи только древесине? Давайте попробуем их
найти.

Ответы обучающихся.

Учитель: В ходе ответов были озвучены
механические свойства. (слайд №7)

Они учитываются при обработке материалов и их
практическом использовании. Показатели
механических свойств – предел прочности при
растяжении (временное сопротивление) –
отношение наибольшей нагрузки на материал к
площади его поперечного сечения, измеряется в Па
или МПа;

— относительное удлинение – отношение
увеличения длины образца после разрыва (при
испытаниях на растяжение) к его первоначальной
длине (в%).

(слайд №8)

Прочность	Способность материалов выдерживать нагрузки без разрушения.
Твёрдость	Способность материалов сопротивляться проникновению других, более твёрдых тел.
Упругость	Способность материалов восстанавливать первоначальную форму после прекращения действия внешних сил.
Вязкость	Способность материалов необратимо поглощать энергию при мгновенном на них воздействии.
Хрупкость	Способность металлов и сплавов разрушаться под действием ударных нагрузок. Хрупкость – свойство, обратное вязкости.
Пластичность	Способность металлов и сплавов изменять свою форму и размеры под действием внешних сил, не разрушаясь, и оставаться в этом состоянии после прекращения действия этих сил.

Происхождение терминов: Термин “упругость”
впервые ввел в употребление великий русский
ученый М. В.Ломоносов. Термин “пластичность”
происходит от греческого слова, означающего
“лепной, скульптурный”.

Учитель: Давай те попробуем
определить какие предметы обладают данными
свойствами ?

Ответы обучающихся.

Закрепление полученных знаний по разделу
механические свойства металлов и сплавов проводится
с помощью интерактивной доски (слайд№ 14), где
учащимся предлагают, определить какие предметы
обладают данными свойствами. ( сортируя предметы
при помощи маркера).

Правильные ответы на слайде №15.

Учитель: Ребята, давайте попробуем
определить какими технологическими свойствами
обладают металлы и их сплавы.

VI. Практическая работа по изучению
технологических свойств. (25 минут) (слайд №16)

В данном разделе необходимо объяснить
учащимся, с какой целью в стадии выплавки
формируют технологические свойства металлов и
их сплавов.

Учащиеся работают в группах и заполняют
таблицу в процессе ознакомлением с
технологическими свойствами пробуют
самостоятельно дать определения.

Образец таблицы

Технологические свойства	Определения	Изделия, в которых используется данное свойство

Ответы обучающихся.

Демонстрация презентации (слайд 17-21).

Ответы учащихся:

Ковкость	Свойство металла или сплава получать новую форму под действием удара
Жидкотекучесть	Свойство металла в расплавленном состоянии хорошо заполнять литейную форму и получать плотные отливки
Обрабатываемость резанием	Свойство металла или сплава подвергаться обработке резанием различными инструментами
Свариваемость	Свойство металлов соединяться в пластичном или расплавленном состоянии
Коррозионная стойкость	Свойство металлов или сплавов противостоять коррозии

VI. Контроль усвоения нового теоретического
материала (5 мин.)

Учитель: Давайте ребята попробуем
теперь подвести итог нашей работы.

Закрепление материала (слайд №28)

Какие свойства называются “Физическими”?

Какие свойства называются “Механическими”?

Какие свойства называются “Химическими”?

Какие свойства называются “Технологическими”?

Перечислите основные физические свойства
металлов.

Перечислите основные механические свойства
металлов.

Перечислите основные технологические свойства
металлов.

Как можно повысить коррозионную стойкость
металлов?

VII. Заключительный инструктаж (5 мин.)

Задание на дом:

Уборка рабочих мест

VIII. Подведение итогов (5 мин.)

Команде набравшей большее количество баллов
выставляю оценки за теоретический материал в
журнал.

Сообщение о достижении цели урока.

Обратить внимание учащихся на допущенные
ошибки, объяснить их причины.

Отметить наиболее активных учащихся

Основные свойства металлов и сплавов. Виды металлов и сплавов 6 кл

Конспект урока № 19-20

ТЕМА: Основные свойства металлов и сплавов. Виды металлов и сплавов.

Задачи: 1.Развивать у учеников представление об основных свойствах металлов и сплавов. 2.Познакомить с основными свойствами металлов и сплавов. 3.Научить определять виды металлов и сплавов по внешним признакам. 4.Воспитывать ответственность у учащихся за жизнь и здоровье своё и окружающих; уметь работать самостоятельно, выделять главное, сравнивать, делать выводы.

Тип урока: комбинированный, практическая работа № 9 «Виды металлов и сплавов».

Инвентарь и оборудование: учебники, тетради, образцы различных металлов и сплавов (медь, алюминий, олово, сталь, чугун), слесарные инструменты.

Оформление доски: тема урока, новые слова (прочность, твердость, упругость, пластичность, ковкость, алюминий, дюралюминий, бронза).

Дата проведения: 2 четверть.

ХОД УРОКА

Этап урока

Продолжительность

Деятельность учителя

Деятельность

учащихся

I этап: Организационный.

2 мин

Организация начала урока. Проверить присутствующих.

Cоздать психологический настрой для изучения новой темы.

Готовятся к уроку (тетради, учебники, карандаш, ручка)

II этап: Подготовка учащихся к усвоению нового материала

3 мин

Тема сегодняшнего урока «Свойства металлов и сплавов».

В 5 классе вы познакомились с некоторыми свойствами металлов, изучили приемы обработки тонколистового металла и проволоки. Этих знаний вполне достаточно для выполнения простых изделий из металла. Но для того чтобы изготовить более сложное изделие, необходимо подробно изучить свойства металлов и особенности из обработки. Правильно выбранный металл для детали позволяет изготовить качественное изделие.

План:

Металлы и сплавы.
Свойства металлов и сплавов.
Виды металлов и сплавов.
Применение металлов и сплавов.

Запись в тетради даты и темы урока.

III этап: Изучение нового материала

40 мин

1.АКТУАЛИЗАЦИЯ ЗНАНИЙ.

— Что такое сплав? Сплав – сложное вещество, состоящее из двух и более металлов или неметаллов с характерными для них свойствами.

— Какие металлы применяются в чистом виде? Железо, алюминий, медь, цинк, олово.

— Какие сплавы чаще всего применяются при изготовлении деталей? Сталь, чугун (сплав железа с углеродом), дюралюминий (сплав алюминия с медью, магнием), бронза (сплав меди со свинцом, оловом), латунь (сплав меди с цинком).

2.САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА С ТЕКСТОМ УЧЕБНИКА.

Прочитайте § 15 стр. 68-69.

Выпишите в тетрадь свойства металлов и сплавов.

3.ПРОВЕРКА ЗАПИСЕЙ В ТЕТРАДИ.

Механические свойства:

Прочность (Способность не разрушаться под действием нагрузки).
Твердость (Способность металлов и сплавов сопротивляться внедрению в него другого, более твердого тела).
Упругость (Свойство материала восстанавливать первоначальную форму и объем после прекращения действия внешних сил).
Пластичность (Способность металлов изменять свою форму под действием внешних сил, не разрушаясь).

Технологические свойства:

Теплопроводность (Один из видов теплообмена, при котором перенос энергии в форме теплоты от одной части тела к другой имеет атомно-молекулярный характер).
Электропроводность (Способность металлов проводить электрический ток. Каждый металл имеет свое сопротивление).
Магнитные свойства (Способность металлов создавать магнитное поле самостоятельно или под действием внешнего магнитного поля).
Износостойкость (Способность металла сопротивляться действию истирающих усилий).
Коррозионная стойкость (Свойство металлов и сплавов противостоять коррозии).
Ковкость (Свойство металла или сплава получать новую форму под действием удара).
Жидкотекучесть (Свойство металла в расплавленном состоянии хорошо заполнять литейную форму).

4.РАССКАЗ УЧИТЕЛЯ О ВНЕШНИХ ПРИЗНАКАХ, СВОЙСТВАХ И ПРИМЕНЕНИИ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ.

В объеме учебника: § 15 стр. 70-71

Рассказ следует сопровождать демонстрацией изделий, в которых применятся описываемый металл или сплав.

Часто сплавы обладают лучшими свойствами, чем их составные части. Например, чистое железо имеет очень низкую прочность, а сплавы железа с углеродом – более высокую. Если углерода в сплаве меньше 2 %, то такой сплав называется сталью. Если углерода от 2% до 6,7 %, то это – чугун.

Сталь не только прочный, но и пластичный материал, хорошо поддающийся механической обработке. В зависимости от свойств стали делят на конструкционные и инструментальные.

Из конструкционной стали делают детали машин и конструкций. Инструментальные стали имеют в своем составе хром, вольфрам и другие металлы, поэтому они обладают очень высокой твердостью. Из них изготовляют режущие инструменты для обработки металлов.

Чугун – хрупкий сплав, в связи с чем его используют для производства изделий, которые впоследствии не будут подвергаться ударам. Чугун обладает очень хорошей жидкотекучестью, поэтому из него получают сложные и качественные отливки: станины станков, радиаторы отопления и др.

Алюминий – легкий металл серебристого цвета, самый распространенный на Земле. Он хорошо сопротивляется коррозии и его легко обрабатывать. Алюминий и его сплавы применяют в авиации, электротехнике, строительстве, быту и т.п.

Медь – металл красного цвета. Это пластичный материал, хорошо проводящий электрический ток. Он легко поддается обработке и устойчив к коррозии. Из меди делают электрические провода и другие электротехнические изделия.

Из цветных сплавов широко используются в технике латунь, бронза, дюралюминий и др.

Латунь – сплав меди с цинком, желтого цвета. Обладает высокой пластичностью, твердостью и коррозионной стойкостью. Применяется для изготовления деталей, работающих в условиях повышенной влажности, в электротехнике.

Бронза – сплав меди со свинцом, алюминием, оловом и другими элементами, желто-красного цвета. Имеет высокую прочность, твердость, хорошо обрабатывается резанием и обладает коррозионной стойкостью. Применяется для изготовления водопроводных кранов и зубчатых колес, в электротехнике, для отливки художественных изделий.

Дюралюминий – сплав алюминия с медью, магнием, цинком и другими элементами, серебристого цвета. Хорошо поддается обработке, обладает высокой коррозионной стойкостью. Применяется в авиации, машиностроении и строительстве, где требуются легкие и прочные конструкции.

Отвечают на вопросы.

Работают самостоятельно

Дают определения.

Слушают учителя.

IV этап: Практическая работа

30 мин

Практическая работа № 9

«Виды металлов и сплавов».

1.Вводный инструктаж:

Рассмотрение образцов металлов и сплавов.
Определение материала, из которого выполнены образцы.
Определение свойств образца (магнитных свойств, пластичности, твердости, упругости и др.)
Рассмотрение вариантов применения данного материала образца.
Составление таблицы и запись в неё своих наблюдений.

№ п/п

Название металла или сплава

Цвет образца

Свойства металла или сплава

Применение

Прочность

Твердость

Упругость

Пластичность

Теплопроводность

Электропроводность

Магнитные свойства

Износостойкость

Коррозионная стойкость

Медь

Розово-красный

—

Сталь

Серебристо-белый

—

2.Текущий инструктаж.

Контроль соблюдения учениками правил выполнения работы.
Корректировка выполнения работы по определению свойств металлов.
Контроль хода практической работы.

3.Заключительный инструктаж.

Проверка заполнения таблицы.
Наведения порядка на рабочем месте.
Анализ успехов и ошибок в работе.

Выполняют практическую работу.

V этап: Первичное закрепление знаний

10 мин

Контрольные вопросы:

—Что такое сплав? Сплав – сложное вещество, состоящее из двух и более металлов или неметаллов с характерными для них свойствами.

— Что характеризуют технологические свойства? Способность данного материала подвергаться различным видам обработки.

— Назовите механические свойства металлов и сплавов? Прочность, твердость, упругость, пластичность.

— Какие сплавы относятся к черным? Сталь и чугун.

— Чем отличается сталь от чугуна? Сталь – сплав железа с углеродом с содержанием последнего до 2,14%. Чугун – сплав железа с углеродом с содержанием последнего более 2,14%, обычно 3-4,5%.

VI этап: Итог урока

3 мин

Учитель указывает ученикам на успехи в работе и недостатки, объясняет их причины и пути преодоления. В случае необходимости повторяет показ приемов выполнения отдельных действий. Объявляет ученикам оценки.

Задают вопросы по теме учителю.

VII этап: Домашнее задание

2 мин

Прочитать § 15 стр. 68-71.

Подготовить устный развернутый ответ на вопрос:

—Какими свойствами обладают различные металлы и сплавы?

Записывают в дневник и тетрадь

Основные сведения о металлах и их свойствах

Основные сведения о металлах и их свойствах

Для изготовления инструментов, деталей машин, сооружений применяются различные металлы и их сплавы.

Металлы, применяемые в технике, разделяются на черные и цветные. К черным металлам относятся железо и его сплавы с углеродом, т. е. чугун, сталь; к цветным — алюминий, медь, серебро, никель, золото и др.

Сплавы представляют собой вещество, состоящее из нескольких металлов и неметаллических простых веществ. Широкое применение сплавов объясняется тем, что они по сравнению с чистыми металлами обладают лучшими механическими и технологическими свойствами: способностью подвергаться термической обработке, пониженной температурой плавления.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Различают следующие основные свойства металлов и сплавов: физические, механические, химические и технологические.

К физическим свойствам относятся блеск, цвет, плотность, температура плавления, температура кипения, теплопроводность, электропроводность и др.

Химические свойства характеризуют способность металлов и сплавов вступать в химические реакции с различными веществами.

Основными механическими свойствами металлов и сплавов являются твердость, пластичность, прочность.

Твердость — это свойство металла или сплава оказывать сопротивление проникновению постороннего тела внутрь, а также царапающему действию посторонних тел.

Пластичность — это свойство металла или сплава принимать ту или иную форму под влиянием давления и сохранять эту форму, когда давление прекращается.

Прочность — свойство металла или сплава оказывать сопротивление действию сил, стремящихся нарушить связь между частицами металла или сплава при его растяжении, сжатии, изгибе, срезе или скручивании.

К технологическим свойствам относятся свойства, характеризующие способность металлов и сплавов поддаваться различным видам обработки. К технологическим свойствам относятся, например, способность металлов и сплавов легко плавиться и заполнять форму, свариваться, коваться.

Основы

Определение механических свойств металлов. Чтобы получить характеристику механических свойств того или иного материала, последний подвергают механическим испытаниям. Одним из способов определения прочности материала является испытание на растяжение.

Рис. 78. Образцы для испытания металла на разрыв:
а — до испытания, б — после испытания

Для испытания металлов на растяжение изготовляют специальные образцы круглого или прямоугольного сечения (рис. 78, а, б), которые испытывают на разрывных машинах. По результатам испытания определяют одну из характеристик прочности материала образца. Контроль качества изделий, подвергавшихся термической или химико-термической обработке, осуще

ствляют главным образом испытанием их на твердость. Испытывать на твердость можно различными методами: вдавливанием, царапанием и др. Наибольшее распространение получил метод вдавливания в поверхность испытываемого металла алмазного конуса, пирамиды или закаленного стального шарика.

Испытание металлов на твердость производят на прессе Бринелля (рис. 79), прессе Роквелла (рис. 80), а также на приборе Виккерса.

Рис. 79. Схема устройства пресса Бринелля:
1 — кнопка для включения электродвигателя. 2 — маховик, 3 — регулирующий винт, 4 — предметный столик, 5 — шарик, Ь — рычаги передачи нагрузки, 7 — электродвигатель

Рис. 80. Схема устройства пресса Роквелла:
1 — грузы, 2 — рычаг для передачи нагрузки. 3 — рукоятка для стопорения рычагов, 4 — индикатор, 5 — алмазный конус: (или стальной шарик), S — предметный столик, 7 — маховик

Определение твердости по Бринеллю осуществляют вдавливанием в металл стального закаленного шарика. В зависимости от твердости испытываемого материала и его толщины применяют шарики различных диаметров (2,5; 5 и 10 мм). Поверхность образца материала предварительно гладко зачищают напильником или наждачным кругом. После этого образец располагают на предметном столике и вдавливают стальной закаленный шарик под определенной нагрузкой. Через 10—30 сек, а для некоторых цветных металлов и через 60 сек нагрузку снимают.

Под действием нагрузки шарик на поверхности металла оставляет отпечаток з виде лунки со сферической поверхностью. Диаметр отпечатка измеряют специальной лупой. По известным диаметру отпечатка, диаметру шарика и величине нагрузки определяют число твердости по Бринеллю, пользуясь специальными таблицами.

Твердость по Бринеллю условно обозначается НВ. При испытании металлов, твердость которых выше 450 единиц, прессом Бринелля пользоваться нельзя, так как при этом будет деформироваться сам шарик. Также нельзя определять твердость изделий, подвергавшихся химико-термической обработке, так как толщина твердого поверхностного слоя обычно не превышает 1—2 мм и шарик продавливает его. В таких случаях твердость определяют на прессе Роквелла.

Определение твердости по Роквеллу заключается в том, что в металл вдавливается алмазный конус с углом при вершине 120° или закаленный стальной шарик диаметром 1,588 мм. Стальной шарик применяется для испытания мягких металлов, алмазный конус — для твердых металлов.

Число твердости определяют сразу по шкале индикатора, имеющегося на прессе. Твердость по Роквеллу обозначается HR с добавлением букв А, В или С, в зависимости от типа наконечника, и нагрузки, при которой производились испытания. Так, при испытаниях алмазным конусом под нагрузкой 1470 н [150 кГ] число твердости обозначается HRC, под нагрузкой 588 н [60 кГ] — HRA. При испытании стальным шариком под нагрузкой 980 н [100 кГ] число твердости обозначается HRB.

Определение технологических свойств. Для определения пригодности материала к какому-либо виду обработки пользуются простейшими способами испытания металлов Такие способы, дающие приблизительные оценки, называют тех нологическими пробами. В практике применяют следующие тех нологические пробы: на загиб, осадку, перегиб, выдавливание, навивание проволоки.

Сплавы – определение, состав, свойства и применение

Вещество, полученное в результате смешивания двух или более металлов, называется сплавом. Комбинации металлов и других элементов также могут быть использованы для создания сплавов. Свойства сплавов часто отличаются от свойств составляющих их компонентов. По сравнению с чистыми металлами сплавы часто обладают большей прочностью и твердостью. Красное золото, полученное путем соединения меди и золота, является примером сплава. Белое золото, изготовленное путем соединения серебра и золота, является еще одним важным сплавом золота. Несколько свойств металлов, таких как ковкость, пластичность, прочность и т. д., можно улучшить, смешивая с ними другие металлы. Смесь различных металлов называется сплавом.

Что такое сплавы?

Сплав представляет собой смесь двух или более металлов или сплав представляет собой смесь металла и небольшого количества неметаллов.

Чистые металлы никогда не используются в промышленности для производственных целей. Комбинация металлов используется для улучшения свойств одного металла, и эта комбинация металлов известна как сплав. Он также может содержать металл и неметалл. Как правило, сплав металлов получают путем плавления различных металлов в соответствующих пропорциях и последующего охлаждения смеси до комнатной температуры. Сплав металла и неметалла можно приготовить, сначала расплавив металл, а затем растворив в нем неметалл с последующим охлаждением до комнатной температуры. По сравнению с металлами сплавы обладают большей прочностью и служат дольше.

Например-

Алюминий легкий, но не прочный, но сплав алюминия с медью, магнием и марганцем легкий и прочный.
Металлический алюминий легкий, но не твердый, а сплав алюминия с магнием легкий и твердый.
Железо является наиболее широко используемым металлом. Но в чистом виде его никогда не используют, потому что чистое железо очень мягкое и очень легко растягивается в горячем состоянии. Когда небольшое количество углерода смешивается с железом, получается сплав, называемый сталью. Также, когда железо смешивается с хромом и никелем, мы получаем сплав, называемый нержавеющей сталью, который является прочным, жестким и совсем не ржавеет.

Различные составы сплавов

Некоторые из распространенных сплавов: латунь, сталь, нержавеющая сталь, бронза, припой, амальгама и т. д. Составы различных сплавов приведены ниже:

Бронза была первым обнаруженным сплавом. Он состоит из меди и олова. Он имеет содержание меди 90% и содержание олова 10%. Для улучшения общих характеристик могут быть добавлены очень небольшие количества цинка, никеля или марганца.
Из меди и цинка получают латунь. Он содержит примерно 80 % меди и 20 % цинка. Другие компоненты могут быть добавлены в меньших количествах. Латунь используется для улучшения электрических характеристик меди.
Сталь производится путем смешивания 90 % железа и 1 % углерода. Он более устойчив к коррозии и долговечен.
Нержавеющая сталь производится путем смешивания железа с хромом и никелем. Он содержит примерно 18 % хрома и 5 % никеля.
Alnico представляет собой металлический сплав, состоящий из железа, никеля, кобальта и алюминия.
Сплавы олова и свинца используются для изготовления припоя. Он состоит из 50 % свинца и 50 % олова.
Чугун получают путем смешивания железа с углеродом. Он содержит 96-98% железа и 2-4% углерода. Также могут быть обнаружены следы кремния.
Стерлинговое серебро производится путем соединения 92,5 % серебра и 7,5 % других металлов, чаще всего меди. Если воздух содержит соединения серы, серебро разъедает и чернеет. Медь или другие металлы можно смешать с серебром, чтобы получить этот сплав, уменьшающий потускнение.
Никель, хром и железо используются для изготовления нихрома. Обладает высокими сопротивлением, температурой плавления, пластичностью и другими свойствами. Он имеет высокое сопротивление потоку электронов и трудно окисляется.
Амальгама представляет собой сплав ртути, включающий один или несколько дополнительных металлов. Раствор металлического натрия в жидкой металлической ртути известен как амальгама натрия.
Золото чистотой 24 карата считается самым чистым. Чистое золото очень мягкое, из-за чего не подходит для изготовления украшений. Чтобы сделать золото более твердым, его смешивают с небольшим количеством серебра или меди. В Индии золотые украшения изготавливаются из 22-каратного золота, что означает, что 22 части чистого золота сплавляются с 2 частями серебра или меди.

Свойства сплавов

Каждый сплав обладает определенными полезными свойствами. Свойства сплава отличаются от свойств отдельных металлов, из которых он изготовлен. Некоторые свойства сплавов приведены ниже.

Сплавы тверже металлов, входящих в их состав.
Сплавы более устойчивы к коррозии, чем чистые металлы.
Сплавы более долговечны, чем металлы, из которых они сделаны.
Электропроводность сплавов ниже, чем у чистых металлов.
Сплавы имеют более низкую температуру плавления, чем металлы, из которых они сделаны.
Сплавы обладают большей пластичностью, чем составляющие их металлы.

Использование сплавов

Сплавы используются в нашей повседневной жизни по-разному. Некоторые из наиболее распространенных применений сплавов приведены ниже.

Латунь используется для изготовления кухонной утвари, винтов, замков, дверных ручек, электроприборов, застежек-молний, музыкальных инструментов, декоративных и подарочных изделий
Бронза используется для изготовления статуй, монет, медалей, кухонной утвари и музыкальных инструментов, в том числе другие вещи.
Alnico представляет собой ферромагнитное вещество и используется в постоянных магнитах.
Припой используется для ремонта или соединения двух металлических деталей, т. е. для неразъемного соединения электрических компонентов.
Хирургические инструменты, музыкальные инструменты, столовые приборы и украшения изготовлены из стерлингового серебра.
Нержавеющая сталь используется для строительства железных дорог, мостов, автомобильных дорог, аэропортов и т. д. Она также используется для изготовления посуды и других изделий.
Сплавы алюминия легкие, поэтому их используют для изготовления корпусов самолетов и их деталей.
Благодаря своей жаропрочности и сверхпластичности титановые сплавы широко используются в аэрокосмической промышленности.
Амальгама представляет собой сплав ртути, используемый в медицинских процедурах. Стоматологи также используют его для исправления полостей в зубах.
Некоторые сплавы золота, такие как розовое золото, используются для изготовления ювелирных изделий.

Железная колонна в Дели

Железная колонна возле Кутуб-Минар в Дели состоит из кованого железа, представляющего собой низкоуглеродистую сталь. Его высота 8 метров, а вес 6000 кг. Индийские мастера по железу построили эту колонну в 400 г. до н.э. Хотя кованое железо медленно ржавеет со временем, мастера по металлу разработали процесс, который предотвратил ржавчину колонны из кованого железа даже через тысячи лет.

Образование тонкой пленки магнитного оксида железа на поверхности предотвратило коррозию. Этот тонкий слой образовался на поверхности столба в результате финишной обработки столба путем окрашивания его смесью различных солей с последующим нагревом и быстрым охлаждением. Эта колонна стоит в хорошем состоянии более 2000 лет после того, как была сделана. Этот столб совсем не заржавел. Это говорит о том, что древние индийцы хорошо разбирались в металлах и сплавах.

Примеры вопросов

Вопрос 1: Что означает 22 карата золота?

Ответ:

22 карата золота означает, что 22 части чистого золота сплавлены с 2 частями серебра или меди.

Вопрос 2: Как изготавливается сплав?

Ответ:

Сплав металлов получают путем смешивания различных металлов в расплавленном состоянии в необходимых пропорциях и последующего охлаждения их смеси до комнатной температуры.

Вопрос 3: Как сплавы используются в аэрокосмической промышленности?

Ответ:

Алюминий — легкий металл, его сплавы используются в аэрокосмической промышленности. Эти сплавы используются для изготовления корпусов самолетов и изготовления высокопрочных деталей реактивных двигателей. Эти части имеют дело с крайностями температуры, давления и вибрации. Они обеспечивают высокую прочность и способность функционировать при очень высоких температурах.

Вопрос 4: Какой сплав используют стоматологи?

Ответ:

Амальгама представляет собой сплав металлической ртути. Амальгама, состоящая из ртути, серебра, олова и цинка, используется стоматологами для пломбирования зубов.

Вопрос 5: Почему Железный столб в Дели до сих пор не заржавел?

Ответ:

Образование тонкой пленки магнитного оксида железа на поверхности столба предотвратило ржавление железного столба в результате финишной обработки столба путем окраски его смесь различных солей, затем нагревание и быстрое охлаждение.

Вопрос 6: Из каких компонентов состоит нержавеющая сталь?

Ответ:

Нержавеющая сталь представляет собой смесь железа с хромом и никелем. Он очень прочный и не ржавеет. Чаще всего используется для изготовления посуды.

Справочник по типам металлов и сплавов: свойства и применение

Сварщики и другие работники по металлу должны знать типы металлов и сплавов, с которыми они будут работать, чтобы успешно сваривать, гнуть или использовать кусок металла. На этой странице рассматриваются основные типы металлов, свойства металлов (механические, физические) и тесты, используемые для идентификации металлов.

Содержание

1 Определение металла
2 Определение металлического сплава
3 Металлы в периодической таблице
4 Каковы основные типы черных и цветных металлов?
- 4.1 Черные металлы Определение
- 4.2 Цветные металлы Определение
- 4.3 Каковы физические свойства металла?
  - 4.3.1 Свойства металлов
    - 4.3.1.1 Определение температуры плавления металла
    - 4.3.1.2 Как измеряется теплопроводность?
    - 4.3.1.3 Что такое электропроводность?
    - 4.3.1.4 Что такое удельное электрическое сопротивление?
5 Каковы механические свойства металла?
- 5.1 Прочность
  - 5.1.1 Какое вещество самое прочное?
  - 5.1.2 Свойства прочности металла
    - 5.1.2.1 Что такое определение предела прочности или предела прочности?
    - 5. 1.2.2 Как определяется предел прочности металла при растяжении?
- 5.2 Эластичность
  - 5.2.1 Что такое определение эластичности металла?
  - 5.2.2 Что такое модуль упругости?
  - 5.2.3 Что такое закон Гука?
- 5.3 Пластичность
  - 5.3.1 Что такое определение пластичности металла?
- 5.4 Пластичность
  - 5.4.1 Как определяется пластичность металла?
- 5.5 Пластичность
- 5.6 Уменьшение площади
- 5.7 Хрупкость
- 5.8 Прочность
- 5.9 ОБРАЗОВАНИЯ И СВОДА
- 5.10 Устойчивость
  - 5.10.1 Определение сопротивления истирания
  - 5.10.2 Коррозийная сопротивление и определение усталости
  - 5.10.3 Устойчивости к удару
  8
- 11711111111111111111111111111111111111РУС Как определяется твердость металла?
- 5. 11.2 Типы металлов: испытания на твердость
5.12 Механические свойства металлов (ранжированы в порядке наличия свойств)

6 Как идентифицировать металлы

7 Порошковая металлургия

8 Бесплатные брошюры о типах металлов

9 Ссылки

Определение металла

Металл имеет металлический блеск. При электролизе он имеет положительный заряд, который высвобождается на катоде. Из всех природных химических элементов известно около 87 металлов, из них 39 имеют промышленное применение.

Определение металлического сплава

Металлический сплав представляет собой металлическое вещество, но не является отдельным химическим элементом. Сплав образуется путем соединения или смеси двух или более металлов. Он может состоять из одной руды и других металлов; или один металл и другой неметалл. Примерами сплавов являются углерод и железо, образующие сталь, и медные сплавы, такие как бронза и латунь.

Металлические сплавы — это типы металлов, изготовленные для обеспечения таких свойств, как коррозионная стойкость

Металлы периодической таблицы

87 металлов входят в периодическую таблицу элементов (выделены красным ниже)

Периодическая таблица с 87 типами металлов, выделенными красным

Какие основные типы черных и цветных металлов?

Металлы делятся на две основные категории:

Черные металлы Определение

Черные металлы в основном содержат железо (атомарное обозначение Fe) и сплавы железа. Он включает все формы железа и сплавов на основе железа с небольшим процентным содержанием углерода (например, стали) и других элементов, добавленных для достижения желаемых свойств, таких как инструментальные стали, легированные стали, углеродистые стали, чугун и кованое железо.

Примеры черных металлов

Цветные металлы Определение

Цветные металлы состоят в основном из некоторого элемента или элементов, отличных от железа. Цветные сплавы или металлы часто содержат небольшое количество железа в качестве примеси или легирующего элемента.

Цветные металлы состоят в основном из некоторых элементов, кроме железа

Каковы физические свойства металлов?

Физические свойства металлов определяют их поведение при использовании или возможность их сварки. Физические свойства связаны с атомной структурой и плотностью материала.

Свойства включают:

- Цвет

- Гравитация

- Плотность

- Точка плавления

- Температура кипения

- Относительная теплопроводность

- Коэффициент линейного расширения
- Коррозионная стойкость

Свойства металлов

Физические свойства типов металлов

1. 1. Цвет : То, как свет отражается от металла, зависит от цвета.
  2. Плотность или масса : Плотность или масса (также называемая удельным весом) относится к массе по отношению к объему. При выбранной температуре это отношение массы того же объема воды к массе данного объема металла. Температура обычно 39°F (4°C). Например, удельный вес чугуна — это отношение веса одного кубического фута чугуна к одному кубическому футу воды. Плотность или масса измеряется в граммах на кубический сантиметр или миллиметр.
  3. Температура плавления : Температура плавления металла важна при сварке.
    
    Определение температуры плавления металла
    Плавкость металла связана с его температурой плавления, температурой, при которой металл из твердого состояния переходит в расплавленное состояние.
    Чистые вещества имеют острую температуру плавления и переходят в жидкое состояние из твердого состояния при той же температуре (без изменений). Теплота выделяется при замерзании и поглощается при плавлении. Поступление или выделение тепловой энергии при изменении состояния веществ называется скрытой теплотой. При комнатной температуре единственным стандартным металлом в расплавленном состоянии является ртуть. Низкотемпературные источники тепла можно использовать для сварки металлов с низкими температурами плавления. В процессах пайки и пайки используются низкотемпературные металлы для соединения металлов с более высокой температурой плавления.
  4. Температура кипения : Температура кипения также является важным фактором при сварке.
    Определение температуры кипения металла
    Когда металл превращается из жидкости в пар, это температура кипения. Некоторые металлы испаряются под воздействием тепла дуги.
  5. Проводимость: Электро- и теплопроводность относится к способности металла передавать или проводить электричество и тепло. Теплопроводность – это способность передавать тепло всей массе металла. Масса при сварке имеет решающее значение, поскольку один металл в зоне сварки может перемещать тепло быстрее, чем другой кусок металла. Теплопроводность металла указывает на необходимость определения размера и количества необходимого предварительного нагрева. При обсуждении теплопроводности это чаще всего относится к меди. Самая высокая теплопроводность среди обычных металлов наблюдается у меди (серебро — единственный металл, обладающий большей теплопроводностью). Другой распространенный металл, алюминий, имеет пятьдесят процентов теплопроводности меди. Сталь имеет одну десятую проводимость меди.
    Как измеряется теплопроводность?
    Мерой теплопроводности в метрах является калории на квадратный сантиметр в секунду на градус, или в США это калории на квадратный дюйм.
    Что такое электропроводность?
    Способность металла проводить электрический ток называется электропроводностью. Он представлен в процентах по отношению к серебру или меди. Проводимость уменьшается при повышении температуры металла, что связано с пониманием электрических цепей и контактной сварки.
    Что такое удельное электрическое сопротивление?
    Противоположностью электропроводности является удельное сопротивление, которое измеряется в микроомах на кубический сантиметр при стандартной температуре, обычно 20°C.
  6. Коэффициент линейного теплового расширения : За немногими исключениями твердые тела расширяются при нагревании и сжимаются при охлаждении
    Определение коэффициента линейного теплового расширения
    Коэффициент линейного теплового расширения представляет собой меру линейного увеличения на единицу длины, основанную на изменении температуры металла. Расширение – это увеличение размеров металла под действием тепла. Расширение металла в продольном направлении известно как линейное расширение. Коэффициент линейного расширения выражается как линейное расширение на единицу длины при повышении температуры на один градус.
    
    Зависимость линейного расширения длинного тонкого металлического стержня
    Определение объемного расширения
    Объемное расширение означает, что металлы увеличиваются в размерах; они растут не только в длину, но в толщину и ширину. В разных металлах коэффициент линейного и объемного расширения меняется. Самый большой коэффициент расширения наблюдается у алюминия, при одинаковом изменении температуры он расширяется почти в 2 раза больше, чем сталь. Последствия для сварки связаны со сваркой различных материалов, креплением, контролем коробления и короблением.
  7. Коррозионная стойкость :
    Определение коррозионной стойкости
    Коррозионная стойкость — это устойчивость к истиранию или разъеданию влагой, другими агентами или воздухом.

Каковы механические свойства металла?

Механические свойства металла определяют срок службы и полезность металла. Механические свойства также используются, чтобы помочь идентифицировать и определить металлы. При сварке необходимо знать механические свойства каждого соединяемого металла. От этой информации зависит полезность любого сварного шва и его соответствие требованиям конкретного проекта.

Наиболее распространенные механические свойства:

- прочность

- твердость

- пластичность
- ударопрочность

Двумя наиболее важными свойствами металлов являются пластичность и прочность.

Механические свойства различных типов металлов приведены в таблице ниже:

Таблица механических свойств распространенных металлов. Значения зависят от термической обработки, механического состояния или массы металла.

Прочность

Прочность относится к способности металла избегать структурных повреждений за счет устойчивости к внешним напряжениям или нагрузкам. Единичное напряжение, измеряемое в фунтах на квадратный дюйм, является предельной прочностью. При испытании на растяжение материал не может разорваться при медленном приложении большой нагрузки.

Прочность сплавов металлов и сплавов зависит от двух факторов:

- Кристалл прочности металла
- Прочность сцепления между этими кристаллами.

Какое вещество самое сильное?

Самым прочным известным веществом является вольфрам-молибден. Далее по прочности идут технически чистые металлы, никель и титан.
Чистое железо — более слабый материал. Однако железо, легированное углеродом (также известное как сталь), прочнее всех металлов, кроме вольфрама.

Свойства прочности металла

1. Прочность на растяжение :
  Что такое определение предела прочности или предела прочности?
  Прочность на растяжение определяется как максимальная нагрузка при растяжении, которую материал может выдержать до разрушения, или способность материала сопротивляться разрыву под действием противоположных сил. Также известная как предел прочности, это максимальная прочность, развиваемая металлом при испытании на растяжение.
  Прочность металла на растяжение — это количество фунтов силы, необходимой для разрыва бруска материала шириной 1,0 дюйма и толщиной 1,0 дюйма
  Как определяется предел прочности металла при растяжении?
  Поведение металла при фактической растягивающей нагрузке называется испытанием на растяжение. Этот тест определяет предел упругости, уменьшение площади, предел текучести, предел текучести и относительное удлинение металла. Значение присваивается прочности металла (прочность на растяжение), выраженной в килопаскалях (кПа) или фунтах на квадратный дюйм (psi). Выражается по-другому; предел прочности на растяжение — это усилие в фунтах, необходимое для того, чтобы взять брусок материала и разорвать его на части шириной 24,5 мм (1 дюйм) и толщиной 25,4 мм (1,0 дюйм)
2. Прочность на сдвиг :
  Что такое определение прочности на сдвиг?
  Способность металла сопротивляться разрушению под действием противоположных сил, действующих не по прямой линии, или сопротивляться разрушению под действием противоположных сил, действующих по прямой линии, но не в одной плоскости, называется прочностью на сдвиг.
  
  Прочность на сдвиг — это способность металла сопротивляться разрушению противодействующими силами, действующими не по прямой линии, или способность материала сопротивляться разрушению противодействующими силами, действующими не прямолинейно, но не в одной плоскости
3. Усталостная прочность :
  Что такое определение усталостной прочности металла?
  Во время большого количества реверсов максимальная нагрузка, которую материал может выдержать без разрушения, представляет собой усталостную прочность.
  Груз, поддерживающий вращающийся вал, имеет силы сжатия в нижней части вала и силы растяжения в верхней части вала. При вращении вала происходит многократное циклическое изменение прочности на сжатие и растяжение. Для проектирования конструкций, таких как крылья самолетов, которые подвержены быстро меняющимся нагрузкам, требуются значения усталостной прочности. На усталостную прочность влияют состояние поверхности, микроструктура, холодная обработка и коррозионная среда.
  При частых повторениях нагрузки некоторые металлы разрушаются или разрушаются, даже если достаточное напряжение может не привести к необратимой деформации, если оно непрерывно применяется в течение относительно короткого времени. Повторение напряжения может произойти в таких местах, как хвостовик перфоратора. Чередование стресса может привести к отказу быстрее, чем повторение стресса. Изменения напряжения означают попеременное сжатие и растяжение любого материала. Усталость определяется как разрушение сплавов и металлов, которые подвергаются знакопеременным или повторяющимся напряжениям, слишком маленьким, чтобы вызвать остаточную деформацию при статическом воздействии.
4. Прочность на сжатие :
  Что такое определение прочности на сжатие?
  Максимальная нагрузка при сжатии, которую материал может выдержать при заданной величине деформации, или способность материала выдерживать давление, действующее в заданной плоскости, называется прочностью на сжатие.
  Прочность на сжатие чугуна и бетона больше, чем их прочность на растяжение. Для большинства материалов верно обратное.

Способность выдерживать давление в заданной плоскости или максимальную нагрузку при сжатии, которую материал может выдержать до заданной степени деформации, является прочностью на сжатие.

Эластичность

Как определяется эластичность металла?

Способность металла возвращаться к своему первоначальному размеру, форме и размерам после того, как его вытягивали из формы, растягивали или деформировали, называется эластичностью. Точка, в которой начинается необратимое повреждение, является пределом упругости. Точка, когда определенное повреждение происходит при незначительном увеличении нагрузки или без него, является пределом текучести. Количество фунтов на квадратный дюйм (килоПаскалей), необходимое для деформации или повреждения предела текучести, называется пределом текучести.

Что такое модуль упругости?

Отношение внутреннего напряжения к произведенной деформации является модулем упругости. Он выражает жесткость материала. Для стали и большинства металлов это постоянное свойство, на которое очень мало влияет термическая обработка, горячая или холодная обработка или фактическая предельная прочность металла.

Что такое закон Гука?

Согласно закону Гука: «Степень, в которой упругое тело изгибается или вытягивается из формы, прямо пропорциональна силе (напряжению), действующей на него». Но этот закон действует только в пределах определенного диапазона.

Пластичность

Что такое определение пластичности металла?

Свойство, которое позволяет металлу растягиваться без разрыва или изменяться без разрыва, называется пластичностью металла. Это способность материала, такого как медь, постоянно растягиваться или вытягиваться без разрушения. Испытание на растяжение может определить пластичность металла путем измерения процентного удлинения. Отсутствие пластичности — это когда вы не видите необратимого повреждения до того, как металл сломается или треснет (например, с чугуном).

В частности, способность вытягиваться из большего диаметра проволоки в меньший называется пластичностью. Эта операция включает в себя как удлинение, так и уменьшение площади.

Пластичность — это способность металла, такого как медь, вытягиваться или растягиваться под нагрузкой растяжения и постоянно деформироваться без разрушения или разрыва

Пластичность

Каково определение пластичности металла?

Пластичность — это способность металла, такого как свинец, серебро или золото, сильно деформироваться без разрыва. Пластичность аналогична пластичности.

Пластичность наряду с прочностью считается двумя наиболее важными свойствами, которыми может обладать металл.

Ковкость

Ковкость – это способность материала постоянно деформироваться при сжатии без разрушения или разрыва. Именно это свойство позволяет прокатывать и ковать металлы в тонкие листы.

Ковкость – это свойство металла, при котором он может быть деформирован или сжат в прокатные листы

Большинство типов металлов обладают повышенной ковкостью и пластичностью при более высоких температурах. Например, железо и никель очень пластичны при нагревании до ярко-красного цвета.

Различные металлы не обладают одними и теми же двумя свойствами ковкости и пластичности в одинаковой степени. Олово, серебро, свинец и золото обладают высокой ковкостью. Исключительная ковкость наблюдается в золоте, и его можно скатывать в листы, достаточно тонкие, чтобы пропускать свет. Олово и свинец относительно ковкие, но не обладают прочностью на растяжение, необходимой для превращения в тонкую проволоку.

Уменьшение площади

Это мера пластичности. Он берется из испытания на растяжение после разрушения путем записи первоначальной площади поперечного сечения образца в площадь поперечного сечения.

Хрупкость

Свойством, противоположным пластичности или пластичности, является хрупкость. Он может разорваться без большой деформации. Твердые металлы часто хрупкие. Термины не должны быть синонимами или путаться. Хрупкий металл — это металл, который не может быть постоянно визуально деформирован или не обладает пластичностью.

Хрупкость металла, продемонстрированная отказом

Внезапный отказ называется «хрупкостью». Это происходит, когда металл ломается без предупреждения или с постоянной видимой деформацией. Когда металл достигает своего предела упругости, он имеет небольшое сопротивление разрыву.

Прочность

Прочность – это сочетание средней пластичности и высокой прочности. Это способность материала или металла сопротивляться разрушению, а также способность сопротивляться разрушению после начала повреждения. Закаленный металл, такой как холодное долото, может выдерживать значительные нагрузки, внезапные или медленные, или прикладываемые, и деформируется перед разрушением. Прочность — это способность материала сопротивляться началу постоянной деформации, а также способность сопротивляться ударам или поглощать энергию.

Способность материала поглощать энергию, включая энергию как пластической деформации, так и упругости при постепенном приложении нагрузки, называется ударной вязкостью. Вообще говоря, ударная вязкость относится как к пластичности, так и к прочности. Таким образом, низкопрочное легкодеформируемое вещество является жестким. Материал высокой прочности, но с малой пластичностью, например закаленная инструментальная сталь, также не является жестким. Настоящим прочным металлом является тот, который быстро распределяет внутри себя как результирующую деформацию, так и напряжение, вызванное быстро приложенной нагрузкой.

Обрабатываемость и свариваемость

Свойство обрабатываемости и свариваемости – это легкость или трудность, с которой типы металлов поддаются механической обработке или сварке.

Стойкость

Стойкость к истиранию Определение

Стойкость к износу при трении – это стойкость к истиранию.

Износостойкая накладка из карбида хрома для обеспечения стойкости к истиранию

Определение коррозионной стойкости и усталости

Устойчивость к атмосферному износу или разъеданию, влаге или другим агентам, таким как кислота, является коррозионной стойкостью.

Коррозионно-стойкие алюминиевые панели

Тип усталостного разрушения — это коррозионная усталость, при которой предел выносливости снижается из-за коррозии с образованием ямок, которые действуют как центры развития усталостных трещин. Более того, когда усталостные напряжения разрушают любую металлическую защитную пленку, коррозия образует полости, которые распространяются через трещины в пленке и действуют как стрессоры.

Если усталостная металлическая деталь подвергается воздействию коррозионных агентов, таких как масло, не очищенное от кислоты, или влажная атмосфера, напряжение, необходимое для разрушения, снижается. Единичное напряжение прочной термообработанной легированной стали, подверженной коррозионной усталости, будет не больше, чем у относительно слабой конструкционной стали. Важно защитить поверхности материала, подверженные усталости, от коррозии с помощью гальванического покрытия и цинкования.

Ударопрочность

Сопротивление металла ударам оценивается по ударной вязкости. Металл может обладать удовлетворительной пластичностью при статических нагрузках, но может разрушаться при динамических нагрузках или ударах. Ударная вязкость металла определяется путем измерения энергии, поглощаемой при разрушении.

Твердость

Как определяется твердость металла?

Способность металла сопротивляться проникновению и износу другим металлом или материалом называется твердостью. Требуется сочетание прочности и твердости, чтобы противостоять тяжелым ударам. Твердость металла ограничивает легкость его механической обработки, поскольку твердость увеличивается по мере снижения ударной вязкости.

Термическая обработка может упрочнить Сталь. Причина термической обработки стали состоит в том, чтобы сделать сталь более подходящей структурно и физически для каждого конкретного применения.

В таблице ниже показана твердость различных металлов.

Твердость – это способность металла сопротивляться износу и проникновению другого металла или материала. Требуется сочетание твердости и прочности, чтобы выдержать тяжелые удары.

Таблица преобразования твердости металлов (продолжение)

Типы металлов: испытания на твердость

Испытание на твердость по Бринеллю : Закаленный стальной шарик медленно толкают с известной силой к испытуемой металлической поверхности. Измеряется диаметр вмятины на поверхности. С помощью стандартных таблиц определяется число твердости по Бринеллю (bhn).
Испытание на твердость по Роквеллу: В этом испытании измеряется разница между глубиной, на которую контрольная точка вдавливается в металл под действием легкой нагрузки, и глубиной, на которую она вдавливается под действием тяжелой нагрузки. Сначала применяется легкая нагрузка. Затем, удерживая деталь в неподвижном состоянии, прикладывают большую нагрузку. Циферблат показывает число твердости. Буквенные обозначения, такие как B и C по шкале Роквелла, указывают на величину тяжелой нагрузки и тип используемого пенетратора.
Проверка твердости с помощью склероскопа: Твердость измеряется с помощью молотка с алмазным наконечником, который падает под собственным весом с фиксированной высоты и отскакивает от поверхности. Шкала измеряет отскок от гладкой поверхности.

Механические свойства металлов

(ранжированные в порядке наличия свойств)

Прочность	Хрупкость	Пластичность	Мастиемость	48 Коррозия
Copper Nickel Iron Magnesium Zinc Aluminum Lead Tin Cobalt Bismuth	White Cast Iron Gray Cast Iron Hardened Steel Bismuth Manganese Bronzes Aluminum Brass Structured Steels Zinc Monel Олово Медь Железо	Золото Серебро Платина Железо Никель Медь Алюминий Вольфрам Цинк Олово Свинец	Gold Silver Aluminum Copper Tin Lead Zinc Iron	Gold Platinum Silver Mercury Copper Lead Tin Nickel Iron Zinc Magnesium Aluminum

Как идентифицировать металлы

Когда вы выбираете типы металлов для использования в производстве, для выполнения механического ремонта или даже для определения пригодности металла для сварки, вы должны уметь определять его основной тип. Некоторые методы идентификации металла в полевых условиях можно использовать для идентификации куска металла. Некоторые распространенные методы:

внешний вид поверхности
искровой тест
чип-тест
магнитный тест
испытание на твердость

Порошковая металлургия

Порошковая металлургия (ПМ) — это использование металлического порошка, такого как железный порошок, для создания уникальных материалов, которые невозможно получить путем плавления или других процессов. Он часто используется в автомобильной и других отраслях промышленности, таких как карбид вольфрама, который используется для резки других металлов.

Бесплатные брошюры о типах металлов

Типы металлов: характеристики, плюсы и минусы каждого типа, общее использование

Механические свойства металлов: таблица ранжирования металлов на основе механических свойств

Ссылки

Структура металлов
University of Illinois

Металлы и сплавы
Химические реакции, механизмы, органическая спектроскопия

Свойства металлов | Металлургия для чайников

Металл А — это химический элемент, который является хорошим проводником как электричества, так и тепла и образует катионы и ионные связи с неметаллами. В химии металл — это элемент, соединение или сплав, характеризующийся высокой электропроводностью. В металле атомы легко теряют электроны, образуя положительные ионы (катионы). Эти ионы окружены делокализованными электронами, которые отвечают за проводимость. Полученное таким образом твердое тело удерживается за счет электростатических взаимодействий между ионами и электронным облаком, которые называются металлическими связями.

Металл определяется как любой элемент, который теряет свои электроны внешней оболочки, чтобы стать стабильным. Так как нейтральные атомы имеют равное количество электронов (- заряд) и протонов (+ заряд). Поэтому, когда атом металла теряет электроны, он становится положительно заряженным. Эта заряженная частица называется ионом

. Большинство элементов периодической таблицы представляют собой металлы, включая золото, серебро, платину, ртуть, уран, алюминий, натрий и кальций. Сплавы, такие как латунь и бронза, также являются металлами. Металлы расположены в левой части и в середине таблицы Менделеева. Группа IA и группа IIA (щелочные металлы) являются наиболее активными металлами. Переходные элементы групп с IB по VIIIB также считаются металлами. Основные металлы — это элемент справа от переходных металлов. Нижние два ряда элементов под основной частью таблицы Менделеева — это лантаноиды и актиниды, которые также являются металлами.

Металлы представляют собой блестящие твердые вещества комнатной температуры (кроме ртути, которая представляет собой блестящий жидкий элемент), с характерными высокими температурами плавления и плотностью. Многие свойства металлов, в том числе большой атомный радиус, низкая энергия ионизации и низкая электроотрицательность, обусловлены тем фактом, что электроны в валентной оболочке атомов металла могут быть легко удалены. Одной из характеристик металлов является их способность деформироваться без разрушения. Ковкость – это способность металла принимать форму. Пластичность – это способность металла вытягиваться в проволоку. Поскольку валентные электроны могут свободно двигаться, металлы являются хорошими проводниками тепла и электричества.

Свойства металлов

Металлы иногда описывают как совокупность положительных ионов, окруженных морем делокализованных электронов. Металлы занимают большую часть периодической таблицы, в то время как неметаллические элементы можно найти только в правой части периодической таблицы элементов. Диагональная линия, проведенная от бора (В) к полонию (Ро), отделяет металлы от неметаллов. Элементы в нижнем левом углу этой линии раздела называются металлами, а элементы в правом верхнем углу линии раздела называются неметаллами.

Свойства материалов

Альтернативное определение металла относится к ленточной теории. Если заполнить энергетические зоны материала доступными электронами и получить частично заполненную верхнюю полосу, то материал представляет собой металл. Солнце и Галактика Млечный Путь состоят примерно из 74% водорода, 24% гелия и 2% «металлов» (остальные элементы; атомные номера 3–118) по массе. Понятие металла в обычном химическом смысле не имеет отношения к звездам, поскольку химические связи, придающие элементам их свойства, не могут существовать при звездных температурах.

Металлы в целом обладают высокой электропроводностью, которая зависит от валентности ионов, теплопроводностью, блеском и плотностью, а также способностью деформироваться под напряжением без скалывания. Хотя есть несколько металлов с низкой плотностью, твердостью и температурой плавления, они (щелочные и щелочноземельные металлы) чрезвычайно реакционноспособны и редко встречаются в их элементарной металлической форме. С оптической точки зрения металлы непрозрачны, блестят и блестят. Большинство металлов имеют более высокую плотность, чем большинство неметаллов. Тем не менее, плотность металлов сильно различается: литий является наименее плотным твердым элементом, а осмий — самым плотным. Металлы групп I A и II A называются легкими металлами, потому что они являются исключениями из этого обобщения.

Высокая плотность большинства металлов обусловлена плотно упакованной кристаллической решеткой металлической структуры. Прочность металлических связей для различных металлов достигает максимума вокруг центра ряда переходных металлов, поскольку эти элементы имеют большое количество делокализованных электронов в металлических связях типа сильной связи. Большинство цветных металлов можно многократно перерабатывать в течение их жизненного цикла.

Электрическая и теплопроводность металлов обусловлена тем, что при металлической связи внешние электроны атомов металла образуют газ почти свободных электронов, движущихся как электронный газ на фоне положительного заряда, образованного ионными остовами . Хорошие математические предсказания для электропроводности, а также вклада электронов в теплоемкость и теплопроводность металлов могут быть рассчитаны на основе модели свободных электронов, которая не принимает во внимание детальную структуру ионной решетки.

Сплав представляет собой смесь двух или более элементов в твердом растворе, в котором основным компонентом является металл. Большинство чистых металлов либо слишком мягкие, либо хрупкие, либо химически активные для практического использования. Сочетание различных соотношений металлов в виде сплавов изменяет свойства чистых металлов для получения желаемых характеристик. Из всех используемых в настоящее время металлических сплавов сплавы железа (сталь, нержавеющая сталь, чугун, инструментальная сталь, легированная сталь) составляют наибольшую долю как по количеству, так и по товарной ценности. Железо, легированное различными пропорциями углерода, дает стали с низким, средним и высоким содержанием углерода, при этом повышение уровня углерода снижает пластичность и ударную вязкость. Другими важными металлическими сплавами являются сплавы алюминия, титана, меди и магния. Сплавы алюминия, титана и магния ценятся за их высокое отношение прочности к весу; магний также может обеспечивать электромагнитное экранирование.

Сравнение металлов и полимеров

Сплавы, специально разработанные для особо требовательных применений, таких как реактивные двигатели, могут содержать более десяти элементов. В химическом отношении драгоценные металлы менее реакционноспособны, чем большинство элементов, обладают сильным блеском и высокой электропроводностью. Исторически драгоценные металлы были важны в качестве валюты, но теперь они рассматриваются в основном как инвестиционные и промышленные товары. Самыми известными драгоценными металлами являются золото и серебро. Другие драгоценные металлы включают металлы платиновой группы: рутений, родий, палладий, осмий, иридий и платину, из которых наиболее широко продается платина. Серебро значительно дешевле, чем эти металлы, но часто традиционно считается драгоценным металлом из-за его роли в чеканке монет и ювелирных изделиях.

СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ

Этот раздел посвящен главным образом терминам, используемым при описании различных свойств и характеристик металлов в целом. Первостепенное значение при обслуживании самолетов имеют такие общие свойства металлов и их сплавов, как твердость, хрупкость, ковкость, пластичность, упругость, ударная вязкость, плотность, плавкость, проводимость, сжатие и расширение. Вы должны знать определение включенных здесь терминов, потому что они формируют основу для дальнейшего обсуждения авиационных металлов.

Твердость

Твердость относится к способности металла сопротивляться истиранию, проникновению, резанию или постоянной деформации. Твердость можно повысить обработкой металла, а в случае стали и некоторых титановых и алюминиевых сплавов — термической обработкой и холодной обработкой (обсуждается позже). Конструктивные детали часто формируют из металлов в их мягком состоянии, а затем подвергают термообработке для их упрочнения, чтобы сохранить окончательную форму. Твердость и прочность являются тесно связанными свойствами всех металлов. Если у вас есть чистый кусок металла, вы можете контролировать размер зерен с помощью термической обработки или обработки металла.

Нагрев металла приводит к тому, что атомы становятся более регулярными, уменьшая количество границ зерен и делая металл более мягким. При ударах по металлу, когда он холодный, образуется много мелких зерен. Таким образом, холодная обработка делает металл тверже. Чтобы восстановить его работоспособность, вам нужно будет его снова нагреть.

Вы также можете нарушить правильное расположение атомов, вставив в структуру атомы немного другого размера. Такие сплавы, как латунь (смесь меди и цинка), тверже исходных металлов, потому что неравномерность структуры помогает предотвратить скольжение рядов атомов друг относительно друга.

Хрупкость

Хрупкость – это свойство металла, которое допускает небольшой изгиб или деформацию без разрушения. Другими словами, хрупкий металл может сломаться или треснуть без изменения формы. Поскольку конструкционные металлы часто подвергаются ударным нагрузкам, хрупкость не является очень желательным свойством. Чугун, литой алюминий и очень твердая сталь являются хрупкими металлами.

Ковкость

Металл, которому можно придать ковку, прокатке или прессованию различные формы без растрескивания, разрушения или других вредных воздействий, называется ковким. Это свойство необходимо для листового металла, из которого должны быть изготовлены криволинейные формы, такие как капоты, обтекатели и законцовки крыльев. Медь является одним из примеров ковкого металла.

Пластичность

Пластичность – это свойство металла, которое позволяет ему постоянно вытягиваться, изгибаться или скручиваться в различные формы без разрушения. Это свойство необходимо для металлов, используемых в производстве проволоки и труб. Пластичные металлы очень предпочтительны для использования в самолетах из-за их легкости формования и устойчивости к разрушению при ударных нагрузках. По этой причине алюминиевые сплавы используются для изготовления колец капота, фюзеляжа и обшивки крыла, а также формованных или штампованных деталей, таких как нервюры, лонжероны и переборки. Хромомолибденовая сталь также легко принимает желаемую форму. Пластичность аналогична пластичности.

Упругость

Упругость — это свойство, позволяющее металлу возвращаться к своей первоначальной форме при устранении силы, вызывающей изменение формы. Это свойство чрезвычайно ценно, потому что крайне нежелательно, чтобы деталь постоянно деформировалась после снятия приложенной нагрузки. У каждого металла есть точка, известная как предел упругости, за которой его нельзя нагружать, не вызывая постоянной деформации. Когда металл нагружается за пределы его предела упругости и возникает необратимая деформация, это называется деформацией. В авиастроении элементы и детали проектируются таким образом, чтобы максимальные нагрузки, которым они подвергаются, никогда не превышали их предела упругости.

Прочность

Материал, обладающий прочностью, выдерживает разрыв или сдвиг и может растягиваться или иным образом деформироваться без разрушения. Прочность является желательным свойством авиационных металлов.

Плотность

Плотность – это вес единицы объема материала. В авиастроении предпочтительнее фактический вес материала на кубический дюйм, поскольку этот показатель можно использовать для определения веса детали до фактического изготовления. Плотность является важным фактором при выборе материала, который будет использоваться в конструкции детали и при этом поддерживать надлежащий вес и баланс самолета.

Плавкость

Плавкость определяется как способность металла становиться жидким при нагревании. Металлы сплавляются при сварке. Стали плавятся примерно при 2500°F, а алюминиевые сплавы примерно при 1110°F.

Проводимость

Проводимость — это свойство, позволяющее металлу переносить тепло или электричество. Теплопроводность металла особенно важна при сварке, потому что она определяет количество тепла, которое потребуется для правильного плавления. Проводимость металла в определенной степени определяет тип приспособления, используемого для контроля расширения и сжатия. В самолетах электропроводность также необходимо учитывать в сочетании с соединением, которое используется для устранения радиопомех. Металлы различаются по своей способности проводить тепло. Медь, например, обладает относительно высокой теплопроводностью и является хорошим проводником электричества.

Свободные электроны могут двигаться, поэтому, когда электроны вталкиваются с одного конца куска металла, другие выходят с другого конца. В металле нет пустых мест. Самый простой способ представить это как шланг, наполненный шариками, когда один входит в другой, немедленно выходит на другом конце. Таким образом, ток может течь через металлы. Именно наличие доступных электронов в металлах позволяет использовать их для выработки тока в батареях.

Вам также может понравиться

Сверхпроводники
Сверхпроводник — это элемент или…

Алюминиевый сплав Колесо из алюминиевого сплава
Сплав — это материал…

Типы материалов
Металлы:
Металлы — элементы…

Полупроводниковые материалы

Полупроводник – это вещество,…

Металлы. Общие свойства. Добыча и классификация металлов

Когда сформировалась земля, расплавленная масса содержала множество различных металлов, которые сегодня мы извлекаем и используем в огромных количествах. Большинство металлов при расплавлении соединяются с горными породами, образуя металлические руды. Наиболее распространенными из них являются бокситы, из которых добывают алюминий, и железные руды, из которых добывают железо. Сегодня в обрабатывающей промышленности добывается и используется более семидесяти различных металлов. Некоторые из них, например, медь и свинец, можно использовать в чистом виде, чтобы воспользоваться их природными свойствами. Но часто мы комбинируем разные металлы или металл с другими материалами для образования сплавов. Создавая сплавы, мы можем изменять свойства металла в соответствии с нашими конкретными потребностями.

Металлы и сплавы можно использовать по-разному. Они важны для транспорта, телекоммуникаций, машиностроения, строительства и обрабатывающей промышленности.

Общие свойства всех металлов

Физические свойства :

Металлы твердые, неклейкие, холодные и гладкие, очень часто блестящие и прочные. Они также пластичны и податливы, не ломаются легко. Металлы являются очень хорошими проводниками электричества, звука и тепла. При повышении температуры они расширяются, а при понижении всегда сжимаются. Их можно легко сваривать с другими металлами.

Химические свойства :

Металлы реагируют с кислородом в воде и воздухе. Это называется окислением или ржавлением и представляет собой красновато- или желтовато-коричневое чешуйчатое покрытие оксида железа, которое образуется на железе или стали, особенно в присутствии влаги.

Экологические свойства :

Большинство металлов подлежат вторичной переработке, а некоторые металлы, такие как свинец или ртуть, токсичны и представляют опасность для человека и окружающей среды.

Добыча металлов

Существует два типа шахт для добычи металлов:

Открытая добыча, которая используется, когда минерал находится близко к поверхности.
Подземная добыча, которая используется, когда минерал находится глубоко под поверхностью.

Для извлечения полезных ископаемых из породы используются экскаваторы, буры, взрывчатые вещества. Полезные ископаемые разделяются на руду и пустую породу.

Классификация металлов

Металлы можно разделить на две основные группы: черные металлы – это те, которые содержат железо, и цветные металлы, которые не содержат железа.

Черные металлы

Чистое железо малопригодно в качестве конструкционного материала, поскольку оно слишком мягкое и пластичное. Когда железо остывает и переходит из жидкого состояния в твердое, большинство атомов в металле упаковываются плотно друг к другу в упорядоченные слои. Некоторые, однако. смещаются, создавая слабые места, называемые дислокациями. Когда кусок железа подвергается нагрузке, слои атомов в этих областях скользят друг по другу, и металл деформируется. Это начинает объяснять пластичность мягкого железа. Однако, добавляя углерод к железу, мы можем производить целый ряд сплавов с совершенно разными свойствами. Мы называем эти углеродистые стали. Сплав представляет собой смесь двух или более химических элементов, первичным элементом которых является металл.

Углеродистые стали: их свойства и применение

Мягкая сталь: содержание углерода от 0,1% до 0,3%. Свойства : менее пластичен, но тверже и прочнее железа, серого цвета, легко подвергается коррозии. Использование : балки или балки, винты, гайки и болты, гвозди, строительные леса, кузова автомобилей, складские помещения, бочки для масла.

Среднеуглеродистая сталь содержит от 0,3% до 0,7% углерода. Свойства : более твердый и менее пластичный, чем мягкая сталь, прочный и обладает высокой прочностью на растяжение. Использование : используется для производства изделий, которые должны быть прочными и износостойкими, таких как шестерни, инструменты, ключи и т. д.

Высокоуглеродистая сталь содержит от 0,7% до 1,3% углерода. Свойства : Очень твердый и хрупкий материал. Использование : Используется для режущих инструментов и изделий, которые должны выдерживать износ, таких как гильотина, пружины и т. д.

Нержавеющая сталь – это сплавы железа и хрома. Доступен широкий ассортимент сталей с содержанием хрома от 13% до 27%. Свойства : Хром предотвращает ржавление благодаря оксидной пленке. Пластичность, твердость и прочность на растяжение. Это также блестящий привлекательный металл. Использование : Столовые приборы, раковины, трубы, детали автомобилей и т. д.

Серый чугун представляет собой сплав железа (94%), углерода (3%), кремния (2%) и некоторых следов магния, серы и фосфора. Свойства: хрупкий, но чрезвычайно твердый и стойкий, корродирует из-за ржавчины. Использование: поршни, детали машин, уличные фонари, сливные крышки, инструменты.

Другие химические элементы могут быть добавлены в сталь для улучшения или достижения определенных свойств. Вот несколько примеров:

Кремний делает сплав магнитным и повышает эластичность.
Марганец делает сплав более твердым и жаростойким. Он используется для изготовления нержавеющей стали.
Никель повышает прочность и предотвращает коррозию.
Вольфрам делает сталь более твердой, жаростойкой и предотвращает коррозию.
Хром делает сплав более твердым и прочным, а также более стойким к ржавчине.

Цветные металлы

Это металлы, не содержащие железа. У них много применений, но они часто дороги, потому что их труднее извлечь.

Алюминий

Это самый распространенный металл в земной коре, после стали он является наиболее широко используемым из всех металлов сегодня. Недвижимость : Серебристо-белый цвет, легкий, очень устойчивый к коррозии, мягкий, ковкий и пластичный, низкой плотности, хороший проводник как электричества, так и тепла. Использование : высоковольтные линии электропередач, самолеты, автомобили, велосипеды, изделия из легких металлов. кровельные и оконно-дверные блоки, отделка, кухонный инвентарь и банки для питья.

Медь

Это чистый металл, который является третьим по важности металлом в мире по объему потребления. Свойства : красновато-коричневый металл, пластичный и умеренно прочный, очень хороший проводник электричества и тепла, очень легко подвергается коррозии. Использование : электрические провода, телефонные линии, цилиндр и трубы для горячей воды для бытовых нужд, сердцевина автомобильного радиатора, украшения, архитектура.

Латунь

Этот термин « латунь » охватывает широкий спектр медно-цинковых сплавов. Свойства : Золотого цвета. Обладает очень хорошими антикоррозионными свойствами и устойчив к износу. Использование : Изделия кустарного промысла, ювелирные изделия, сантехника, конденсаторы и турбины.

Магний

Он блестящий и серебристо-белый. Свойства : Очень легкий, мягкий и податливый, но не очень пластичный. Очень сильно реагирует с кислородом. Использование : Фейерверки, аэрокосмическая промышленность, автомобильная промышленность.

Олово

Это блестящий белый металл. Свойства : Не окисляется при комнатной температуре, очень мягкий. Использование : Мягкая пайка, оловянная фольга и жесть.

Свинец

Серебристо-серый металл. Свойства : Мягкий и податливый. Он токсичен при вдыхании его паров. Использование : Батареи, используется в качестве добавки к стеклу для придания твердости и веса.

Бронза

Это сплав меди и олова. Свойства : Высокая устойчивость к износу и коррозии. Использование : Лодочные гребные винты, фильтры, церковные колокола, скульптуры, подшипники и шестерни.

Цинк

Голубовато-серый блестящий металл. Недвижимость : Антикоррозийный, не очень твердый, слабый при низких температурах. Использование : Кровля, сантехника, поскольку останавливает коррозию.

Испанские термины

Свинец — Plomo

Цинк — CINC

TIN — Estaño

Медная — Cobre

— Bronze — Bronce

S. Сталь – acero

Железо – hierro

расплавленное – fundido

ore — mineral/mena

alloy — aleación

gangue — ganga

ferrous — ferrrosos

cool — enfriar

weakness — debilidad

corrodes — corroer

wearing .- desgaste

gears — engranajes

нержавеющая сталь — неокисляемая

прочность на растяжение — tracción

столовые приборы — cuberteria

труба — tuberia

мойка — fregadero

слив — drenaje

подшипники и винтики — rodamientos y

Гребные винты для лодок — helices de barco

блестящие — блестящие

7.

6: Металлы, неметаллы и металлоиды

Последнее обновление
Сохранить как PDF

Идентификатор страницы: 21742

Цели обучения

Понять основные свойства, отличающие металлы от неметаллов и металлоидов

Элемент — это простейшая форма материи, которая не может быть разделена на более простые вещества или построена из более простых веществ любым обычным химическим или физическим методом. Нам известно 118 элементов, из которых 92 встречаются в природе, а остальные получены искусственно. Элементы далее классифицируются на металлы, неметаллы и металлоиды на основе их свойств, которые коррелируют с их положением в периодической таблице.

Неметаллические элементы

Таблица \(\PageIndex{1}\): Характеристики металлических и неметаллических элементов:
Металлические элементы
Отличительный блеск (блеск)	Неблестящий, различных цветов
Ковкий и пластичный (гибкий) в виде твердых тел	Хрупкий, твердый или мягкий
Проведение тепло- и электроснабжения	Плохие проводники
Оксиды металлов основные, ионные	Оксиды неметаллов кислотные, ковалентные
Форма катионов в водном растворе	Образуют анионы, оксианионы в водном растворе

Металлы

За исключением водорода, все элементы, образующие положительные ионы за счет потери электронов в ходе химических реакций, называются металлами. Таким образом, металлы являются электроположительными элементами с относительно низкими энергиями ионизации. Они отличаются ярким блеском, твердостью, способностью резонировать звук и являются прекрасными проводниками тепла и электричества. Металлы в нормальных условиях являются твердыми телами, за исключением ртути.

Физические свойства металлов

Металлы блестящие, пластичные, пластичные, хорошо проводят тепло и электричество. Другие свойства включают:

Состояние : Металлы являются твердыми при комнатной температуре, за исключением ртути, которая при комнатной температуре находится в жидком состоянии (галлий жидкий в жаркие дни).
Блеск : Металлы обладают способностью отражать свет от своей поверхности и могут быть отполированы, например, золото, серебро и медь.
Ковкость: Металлы обладают способностью выдерживать удары молотком и могут быть превращены в тонкие листы, известные как фольга. Например, кусок золота размером с кубик сахара можно растолочь в тонкий лист, который покроет футбольное поле.
Пластичность: Металлы можно вытягивать в проволоку. Например, 100 г серебра можно вытянуть в тонкую проволоку длиной около 200 метров.
Твердость: Все металлы твердые, кроме натрия и калия, которые мягкие и могут резаться ножом.
Валентность: Металлы обычно имеют от 1 до 3 электронов на внешней оболочке их атомов.
Проводимость : Металлы являются хорошими проводниками, потому что они имеют свободные электроны. Серебро и медь являются двумя лучшими проводниками тепла и электричества. Свинец — самый плохой проводник тепла. Висмут, ртуть и железо также являются плохими проводниками
Плотность : Металлы имеют высокую плотность и очень тяжелые. Иридий и осмий имеют самую высокую плотность, тогда как литий имеет самую низкую плотность.
Температуры плавления и кипения : Металлы имеют высокие температуры плавления и кипения. У вольфрама самые высокие температуры плавления и кипения, а у ртути самые низкие. Натрий и калий также имеют низкие температуры плавления.

Химические свойства металлов

Металлы представляют собой электроположительные элементы, которые обычно образуют основные или амфотерные оксиды с кислородом. Другие химические свойства включают:

Электроположительный характер : Металлы, как правило, имеют низкую энергию ионизации, и обычно теряют электроны (т.е. окисляются ), когда подвергаются химическим реакциям Обычно они не принимают электроны. Например:
Щелочные металлы всегда 1 ⁺ (теряют электрон в подоболочке s )
Щелочноземельные металлы всегда 2 ⁺ (теряют оба электрона в подоболочке с )
Ионы переходных металлов не следуют очевидной схеме, 2 9{-}} \label{1. 3} \]
Соединения металлов с неметаллами имеют тенденцию быть ионными по своей природе. Большинство оксидов металлов являются основными оксидами и растворяются в воде с образованием гидроксидов металлов :
\[\ce{Na2O(s) + h3O(l) \rightarrow 2NaOH(aq)}\label{1.4} \]
\[\ce{CaO(s) + h3O(l) \rightarrow Ca(OH)2(aq)} \label{1.5} \]
Оксиды металлов проявляют свою основную химическую природу, реагируя с кислоты 9{2-}\), таким образом, \(Al_2O_3\).
Пример \(\PageIndex{2}\)
Как вы думаете, будет ли он твердым, жидким или газообразным при комнатной температуре?
Растворы
Оксиды металлов обычно являются твердыми при комнатной температуре
Пример \(\PageIndex{3}\)
Напишите сбалансированное химическое уравнение реакции оксида алюминия с азотной кислотой:
Раствор
3 9 Оксид металла + кислота -> соль + вода
\[\ce{Al2O3(s) + 6HNO3(aq) \rightarrow 2Al(NO3)3(aq) + 3h3O(l)} \nonumber \]
Неметаллы
Элементы, которые имеют тенденцию приобретать электроны с образованием анионов во время химических реакций, называются неметаллами. Это электроотрицательные элементы с высокими энергиями ионизации. Они неблестящие, хрупкие и плохо проводят тепло и электричество (кроме графита). Неметаллы могут быть газами, жидкостями или твердыми телами.
Физические свойства неметаллов
Физическое состояние : Большинство неметаллов существуют в двух из трех состояний вещества при комнатной температуре: газообразное (кислород) и твердое тело (углерод). Только бром существует в виде жидкости при комнатной температуре.
Нековкий и пластичный : Неметаллы очень хрупкие, их нельзя свернуть в проволоку или растолочь в листы.
Проводимость : Плохие проводники тепла и электричества.
Блеск: Не имеют металлического блеска и не отражают свет.
Точки плавления и кипения : Точки плавления неметаллов обычно на ниже, чем у металлов, но сильно варьируются.
Семь неметаллов существуют в стандартных условиях в виде двухатомных молекул : \(\ce{h3(g)}\), \(\ce{N2(g)}\), \(\ce{O2(g) }\), \(\ce{F2(g)}\), \(\ce{Cl2(g)}\), \(\ce{Br2(l)}\), \(\ce{I2( с)}\).
Химические свойства неметаллов
Неметаллы имеют тенденцию приобретать или делиться электронами с другими атомами. Они электроотрицательны по характеру. Неметаллы, реагируя с металлами, имеют тенденцию приобретать электроны (обычно приобретают электронную конфигурацию благородного газа) и становятся анионы:
\[\ce{3Br2(l) + 2Al(s) \rightarrow 2AlBr3(s)} \nonumber \]
Соединения, полностью состоящие из неметаллов, являются ковалентными веществами. Обычно они образуют кислотные или нейтральные оксиды с кислородом, которые растворяются в воде с образованием кислот:
\[\ce{CO2(g) + h3O(l)} \rightarrow \underset{\text{угольная кислота}}{\ce {h3CO3(aq)}} \nonumber \]
Как вы знаете, газированная вода слабокислая (угольная кислота).
Оксиды неметаллов могут соединяться с основаниями с образованием солей.
\[\ce{CO2(g) + 2NaOH(aq) \rightarrow Na2CO3(aq) + h3O(l)} \nonumber \]
Металлоиды
Металлоиды обладают промежуточными свойствами между металлами и неметаллами. Металлоиды используются в полупроводниковой промышленности. Все металлоиды твердые при комнатной температуре. Они могут образовывать сплавы с другими металлами. Некоторые металлоиды, такие как кремний и германий, при определенных условиях могут вести себя как электрические проводники, поэтому их называют полупроводниками. Кремний, например, выглядит блестящим, но имеет не ковкий и не пластичный (это хрупкий — характеристика некоторых неметаллов). Это гораздо худший проводник тепла и электричества, чем металлы. Физические свойства металлоидов имеют тенденцию быть металлическими, но их химические свойства имеют тенденцию быть неметаллическими. Степень окисления элемента этой группы может составлять от +5 до -2, в зависимости от группы, в которой он находится.
Таблица \(\PageIndex{2}\): Элементы, разделенные на металлы, неметаллы и металлоиды.
Металлы Неметаллы Металлоиды
Золото Кислород Кремний
Серебро Углерод Бор
Медь Водород Мышьяк
Железо Азот Сурьма
Меркурий Сера Германий
Цинк Фосфор
Тенденции металлических и неметаллических свойств
Металлический характер наиболее силен для элементов в крайней левой части периодической таблицы и имеет тенденцию к уменьшению по мере продвижения вправо в любой период (неметаллический характер увеличивается с увеличением электроотрицательности и ионизации). энергетические ценности). Внутри любой группы элементов (столбцов) металлический характер возрастает сверху вниз (значения электроотрицательности и энергии ионизации обычно уменьшаются по мере продвижения вниз по группе). Эта общая тенденция не обязательно наблюдается для переходных металлов.

Неметаллический характер увеличивается снизу вверх и слева направо с наибольшим количеством неметаллических элементов в правом верхнем углу. металлический характер демонстрирует противоположную тенденцию: самый металлический элемент находится внизу слева.
Участники и ссылки
Майк Блабер (Университет штата Флорида)
Бинод Шреста (Университет Лотарингии)
Наверх
Была ли эта статья полезной?
Тип изделия
Раздел или страница
Лицензия
CC BY-NC-SA
Версия лицензии
3,0
Показать страницу Оглавление
№ на стр.
Теги
сплав
металл
металлический символ
металлоид
неметалл
Свойства металлов Научный урок
Для большинства людей металл — это другое слово, обозначающее железо, сталь или подобное твердое блестящее вещество.
Но соответствует ли это определение истинным свойствам металлов?
Да… и нет.
Прежде чем мы объясним, вы должны знать, что большинство элементов в таблице Менделеева — это металлы.
Металлы находятся в центре и слева в таблице Менделеева. Их можно дополнительно классифицировать как щелочные металлы, щелочноземельные металлы, переходные металлы и основные металлы.
Урок науки о металлах
Свойства металлов
Элемент — это вещество, состоящее из одного вида атомов; его нельзя разделить на более простые части. Например, элемент гелия (вспомните воздушные шары) состоит исключительно из атомов гелия.
Элементы обычно классифицируются как металлы или неметаллы (хотя некоторые элементы имеют характеристики обоих; они называются металлоиды ).
Три свойства металлов:
Блеск: Металлы блестят при резке, царапании или полировке.
Плавкость: Металлы прочные, но податливые, что означает, что их можно легко согнуть или придать им форму. На протяжении веков кузнецы могли придавать металлическим предметам форму, нагревая металл и отбивая его молотком. Если бы они попытались сделать это с неметаллами, материал бы раскололся! Большинство металлов также пластичный , что означает, что их можно вытягивать для изготовления проволоки.
Электропроводность: Металлы являются отличными проводниками электричества и тепла. Поскольку они также пластичны, они идеально подходят для электропроводки. (Вы можете проверить это с помощью некоторых предметов домашнего обихода. Продолжайте читать, чтобы узнать, как!)
Дополнительные свойства металлов
Высокая температура плавления : Большинство металлов имеют высокие температуры плавления, и все, кроме ртути, твердые при комнатной температуре.
Звонкий : Металлы часто издают звенящий звук при ударе.
Реакционная способность : Некоторые металлы претерпевают химические изменения (реакции) сами по себе или с другими элементами и выделяют энергию. Эти металлы никогда не встречаются в чистом виде, и их трудно отделить от минералов, в которых они содержатся. Наиболее реакционноспособными металлами являются калий и натрий. Они бурно реагируют с воздухом и водой; калий воспламеняется при контакте с водой!
Другие металлы вообще не реагируют с другими металлами. Это означает, что их можно найти в чистом виде (например, золото и платина). Поскольку медь относительно недорога и имеет низкую реакционную способность, ее можно использовать для изготовления труб и электропроводки.
Пять групп металлов:
Благородные металлы встречаются в виде чистых металлов, потому что они нереакционноспособны и не соединяются с другими элементами с образованием соединений. Поскольку они настолько нереактивны, они не подвержены коррозии. Это делает их идеальными для ювелирных изделий и монет. Благородные металлы включают медь, палладий, серебро, платину и золото.
Щелочные металлы очень реакционноспособны. Они имеют низкую температуру плавления и достаточно мягкие, чтобы их можно было резать ножом. Калий и натрий — два щелочных металла.
Щелочноземельные металлы встречаются в соединениях со многими различными минералами. Они менее реакционноспособны, чем щелочные металлы, а также более твердые и имеют более высокие температуры плавления. В эту группу входят кальций, магний и барий.
Переходные металлы — это то, о чем мы обычно думаем, когда думаем о металлах. Они твердые и блестящие, прочные и легко поддаются формовке. Они используются во многих промышленных целях. В эту группу входят железо, золото, серебро, хром, никель и медь, некоторые из которых также являются благородными металлами.
Бедные металлы довольно мягкие, и большинство из них сами по себе мало используются. Однако они становятся очень полезными при добавлении к другим веществам. К бедным металлам относятся алюминий, галлий, олово, таллий, сурьма и висмут.
Сплавы: сильные комбинации
Свойства этих различных металлов можно комбинировать, смешивая два или более из них вместе. Полученное вещество называют сплавом . Некоторые из наших самых полезных строительных материалов на самом деле являются сплавами. Сталь, например, представляет собой смесь железа и небольшого количества углерода и других элементов; комбинация, которая одновременно сильна и проста в использовании. (Добавьте хром, и вы получите нержавеющую сталь. Проверьте свои кухонные кастрюли и сковородки, чтобы узнать, сколько из них сделано из нержавеющей стали!)
Другие сплавы, такие как латунь (медь и цинк) и бронза (медь и олово), легко поддаются обработке и выглядят красиво. Бронза также часто используется в судостроении, потому что она устойчива к коррозии в морской воде.
Титан намного легче и менее плотный, чем сталь, но такой же прочный; и хотя он тяжелее алюминия, он вдвое прочнее. Он также очень устойчив к коррозии. Все эти факторы делают его отличным сплавом. Титановые сплавы используются в самолетах, кораблях и космических кораблях, а также в красках, велосипедах и даже портативных компьютерах!
Золото как чистый металл настолько мягкое, что его всегда смешивают с другим металлом (обычно серебром, медью или цинком), когда из него делают украшения. Чистота золота измеряется в карата. Самое чистое, что вы можете получить в ювелирных изделиях, составляет 24 карата, что составляет около 99,7% чистого золота. Золото также можно смешивать с другими металлами, чтобы изменить его цвет; белое золото, популярное в ювелирных изделиях, представляет собой сплав золота и платины или палладия.
Металл из руды
Руды – это горные породы или минералы, из которых можно извлечь ценное вещество – обычно металл. Некоторые распространенные руды включают галенит (свинцовая руда), борнит и малахит (медь), киноварь (ртуть) и бокситы (алюминий). Наиболее распространенными железными рудами являются магнетит и гематит (минерал ржавого цвета, образованный железом и кислородом), которые содержат около 70% железа.
Существует несколько процессов переработки железа из руды. Более старый процесс заключается в сжигании железной руды с использованием древесного угля (углерода) и кислорода, подаваемого с помощью мехов. Углерод и кислород, включая кислород в руде, соединяются и выходят из железа. Однако железо не нагревается настолько, чтобы полностью расплавиться, и содержит силикаты, оставшиеся от руды. Его можно нагреть и выковать, чтобы сформировать кованое железо .
В более современном процессе используется доменная печь для нагрева железной руды, известняка и кокса (угольный продукт, а не безалкогольный напиток). В результате реакции железо отделяется от кислорода в руде. Этот «чугун» необходимо дополнительно смешать для создания кованого железа. Его также можно использовать для другой важной цели: при нагревании с углеродом и другими элементами он становится более прочным металлом, называемым сталью .
Принимая во внимание процесс, неудивительно, что железо не использовалось примерно до 1500 г. до н.э. Но некоторые чистые металлы — золото, серебро и медь — использовались и раньше, а сплав бронзы, как полагают, был открыт шумерами около 3500 г. до н.э. Но алюминий, один из самых важных металлов в современном использовании, не был открыт до 1825 года нашей эры и не использовался до 20-го века!
Коррозия: обработка и предотвращение
Видели ли вы когда-нибудь кусок серебра, который потерял свой блеск, или железо с красноватой ржавчиной на нем, или даже отверстия в нем, вызванные коррозией? Это происходит, когда кислород (обычно из воздуха) реагирует с металлом. Металлы с более высокой реакционной способностью (такие как магний, алюминий, железо, цинк и олово) гораздо более склонны к такого рода химическому разрушению или коррозии .
Когда кислород реагирует с металлом, он образует оксид на поверхности металла. Для некоторых металлов, таких как алюминий, это хорошо. Оксид обеспечивает защитный слой, который предотвращает дальнейшую коррозию металла.
Железо и сталь, с другой стороны, имеют серьезные проблемы, если они не обработаны для предотвращения коррозии. Красноватый оксидный слой, который образуется на железе или стали при взаимодействии с кислородом, называется ржавчиной . Слой ржавчины постоянно отслаивается, подвергая коррозию большую часть металла, пока металл не будет проеден насквозь.
Одним из распространенных способов защиты железа является покрытие его специальной краской, которая предотвращает реакцию кислорода с металлом под краской. Другим методом является гальванизация : в этом процессе сталь покрывается цинком. Кислород, молекулы воды и углекислый газ в воздухе реагируют с цинком, образуя слой карбоната цинка, защищающий от коррозии. Осмотрите свой дом, двор и гараж на предмет коррозии, а также оцинковки и других средств защиты металла от ржавчины.
Технология: фейерверк и химия
Если вы посмотрите на фейерверк Четвертого июля, вы увидите красивые сочетания цветов и искр.
Как работает этот удивительный пиротехнический дисплей? Короткий ответ: химия. Более длинный включает в себя повторение свойств металлов.
Одним из ключевых ингредиентов для петард, наземных и воздушных фейерверков (которые взрываются в небе) является черный порох , изобретенный китайцами около 1000 лет назад. Это смесь нитрата калия (селитры), древесного угля и серы в соотношении 75:15:10. Черный порох используется для запуска антенн, а также вызывает взрывы, необходимые для создания специальных эффектов, таких как шум или цветной свет.
В бенгальских огнях черный порох смешивается с металлическим порошком и другими химическими соединениями в форме, которая будет медленно гореть сверху донизу. В простых ракетах для фейерверков черный порох находится в трубке вокруг взрывателя. Когда горит, порох создает силу, которая приводит к равной и противоположной реакции, отталкивая фейерверк от земли, а затем вызывая взрыв соединений внутри него в воздухе.
Более сложные снаряды для фейерверков запускаются из миномета, трубки с черным порохом, который при поджигании вызывает реакцию отрыва. Затем взрыватель снаряда фейерверка загорается, когда он поднимается в воздух, и в нужный момент взрыв внутри снаряда приводит к разрыву зарядов спецэффектов.
Яркая, красочная часть фейерверка вызвана «возбужденными» электронами в атомах различных соединений металлов и солей. Эти соединения находятся в маленьких шариках, называемых звездами , и сделаны из того же соединения, что и бенгальский огонь.
Металлы как красители
Различные металлы горят разными цветами; например, если зажечь соединение меди, его пламя будет сине-зеленого цвета. Кальций горит красным, а калий — фиолетовым. В фейерверках металлы объединяются для создания разных цветов.
Когда звездные соединения внутри фейерверка нагреваются, возбужденные атомы выделяют световую энергию. Этот свет делится на две категории: накаливания и люминесценции. Лампа накаливания — это свет, создаваемый теплом: в фейерверках химически активные металлы, такие как алюминий и магний, вызывают вспышку очень яркого света, когда они нагреваются — иногда при температуре более 5000 ° F!
Менее реакционноспособные соединения не так сильно нагреваются, что приводит к более тусклым искрам. Люминесценция , с другой стороны, производится из других источников и может возникать даже при низких температурах. Электроны в соединении поглощают энергию, делая их «возбужденными». Однако электроны не могут поддерживать этот высокий уровень, поэтому они прыгают обратно на более низкий уровень, высвобождая при этом световую энергию (фотоны).
Хлорид бария — химическое соединение, придающее фейерверкам люминесцентный зеленый цвет, а хлорид меди — синий.

Металлы	Неметаллы	Металлоиды
Золото	Кислород	Кремний
Серебро	Углерод	Бор
Медь	Водород	Мышьяк
Железо	Азот	Сурьма
Меркурий	Сера	Германий
Цинк	Фосфор

Глава 1. Металлические материалы / Глава 1.2. Основные свойства металлов и сплавов — Купити в Харкові, Києві, Україні. Безкоштовне тестування

Свойства металлов и сплавов

Свойства металлов и сплавов: химические, физические, механические, технологические

Признаки металлов

Классификация металлов

Черные

Цветные

Основные виды сплавов

Цинковые сплавы

Алюминиевые сплавы

Медные сплавы

Свойства сплавов

Физические свойства

Химические свойства

Механические свойства

Технологические свойства

Свойства металлов и их сплавов

Основные свойства металлов и сплавов. Виды металлов и сплавов 6 кл

Основные сведения о металлах и их свойствах

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Сплавы – определение, состав, свойства и применение

Что такое сплавы?

Различные составы сплавов

Свойства сплавов

Использование сплавов

Железная колонна в Дели

Примеры вопросов

Справочник по типам металлов и сплавов: свойства и применение

Определение металла

Определение металлического сплава

Металлы периодической таблицы

Какие основные типы черных и цветных металлов?

Черные металлы Определение

Цветные металлы Определение

Каковы физические свойства металлов?

Свойства металлов

Определение температуры плавления металла

Как измеряется теплопроводность?

Что такое электропроводность?

Что такое удельное электрическое сопротивление?

Каковы механические свойства металла?

Прочность

Какое вещество самое сильное?

Свойства прочности металла

Что такое определение предела прочности или предела прочности?

Как определяется предел прочности металла при растяжении?

Эластичность

Как определяется эластичность металла?

Что такое закон Гука?

Пластичность

Что такое определение пластичности металла?

Каково определение пластичности металла?

Стойкость

Определение коррозионной стойкости и усталости

Как определяется твердость металла?

Типы металлов: испытания на твердость

Механические свойства металлов

Как идентифицировать металлы

Порошковая металлургия

Бесплатные брошюры о типах металлов

Ссылки

Свойства металлов | Металлургия для чайников

Свойства металлов

Свойства материалов

Сравнение металлов и полимеров

Вам также может понравиться

Металлы. Общие свойства. Добыча и классификация металлов

7.

Цели обучения

Металлы

Физические свойства металлов

Химические свойства металлов

Пример \(\PageIndex{2}\)

Растворы

Пример \(\PageIndex{3}\)

Раствор

Неметаллы

Физические свойства неметаллов

Химические свойства неметаллов