Что такое тягучесть металлов
Обновлено: 19.05.2024
Пластичность характеризует способность материала деформироваться, или растягиваться, под воздействием нагрузки и не разрушаться при этом. Чем более пластичен металл, тем больше он может растягиваться, прежде чем наступит разрушение. Пластичность – это важное свойство металла, поскольку от нее зависит характер разрушения металла под воздействием нагрузки, которое может происходить постепенно или внезапно. Если металл обладает высокой степенью пластичность, он, как правило, разрушается и разрывается постепенно. Прежде чем наступит разрыв, пластичный металл изгибается, и это надежный признак происходящего превышения предела текучести. Металлы с низкой пластичностью хрупки, они разрушаются внезапно, с образованием излома и без предупреждающих признаков.
Пластичность металла прямо связана с его температурой. С ростом температуры пластичность материала возрастает, а по мере снижения температуры она снижается. Металлы, проявляющие свойства пластичности при комнатной температуре, могут становиться хрупкими и разрушаться внезапно при температуре ниже нуля.
Металлы с высоким уровнем пластичности называются пластичными, а металлы с низким уровнем пластичности называются хрупкими. Перед разрушением хрупкие материалы не претерпевают заметной или вообще какой-либо деформации. Удачным примером хрупкого материала может служить стекло. Хрупким металлом, имеющим широкое распространение, можно назвать чугун, в особенности белый чугун.
Пластичность – это свойство, которое позволяет нагружать несколько элементов, имеющих некоторый разброс по длине, не перегружая ни один из них до предела разрушения. Если один из элементов несколько короче, но пластичен, его деформация может быть достаточной для равномерного распределения нагрузки по всем элементам. Практическим примером этого может служить индивидуальное натяжение стальных тросов, из которых состоят канаты подвесных мостов. Поскольку этого нельзя сделать с достаточной точностью, тросы изготовляют из пластичного металла. Когда мости нагружен, те тросы, которые кратковременно оказываются под нагрузкой, превышающей их долю, могут растянуться и, следовательно, переложить часть груза на другие тросы.
Пластичность становится еще более важным свойством для металла, который должен подвергаться дополнительным операциям формоизменения. Например, металлы, которые используются для изготовления кузова автомобиля, должны иметь достаточную пластичность, позволяющую придавать материалу нужную форму.
Особенность, которая важна в связи с характеристиками пластичности и прочности, заключается в их зависимости от соотношения между направлением приложения силы и направлением прокатки материала в процессе его производства. Прокатанные металлы обладают ярко выраженными свойствами направленности. Прокатка удлиняет кристаллы или зерна в направлении прокатки гораздо больше, чем в поперечном ей направлении. В результате прочность и пластичность прокатанного металла, например, листовой стали, наиболее велики в направлении прокатки. В поперечном направлении прочность материала может снижаться даже на 30%, а пластичность – на 50%, по сравнению с параметрами в направлении прокатки. По толщине листа прочность и пластичность еще меньше. У некоторых сталей пластичность в этом направлении очень низкая. Каждому из трех указанных выше направлений присвоено буквенное обозначение. Направление прокатки обозначается буквой «X», поперечное направление – «Y», а направление по толщине – буквой «Z».
Возможно, Вам приходилось видеть испытание на загиб стального листа во время аттестации сварщиков, когда у контрольного образца появлялся излом в основном металле. Наиболее частая причина такого разрушения – параллельность направления прокатки листа и оси шва. Хотя металл может обладать отличными характеристиками в направлении прокатки, воздействие нагрузки в любом из двух других направлений может привести к преждевременному разрушению.
Пластичность металла обычно определяется при помощи испытания на растяжение, которое проводится во время измерения предела прочности металла. Пластичность обычно выражается двумя способами: в виде относительного удлинения и относительного сужения площади сечения.
Поделитесь этим материалом:
Физические свойства металлов
9. Физические свойства металлов
Металлическая связь и особенности кристаллического строения обуславливают особые физические свойства металлов.
Металлическая связь основана на обобществлении электронов, входящих в состав атомов металла. Все электроны на внешних энергетических уровнях атомов металлов обобществленные,
т.е. принадлежат всем атомам вещества. И эти электроны легко отрываются и попадают на энергетические уровни таких же атомов металлов. Постоянно перемещаясь по кристаллической решетке, электроны компенсируют силы электростатического отталкивания между положительно заряженными ионами и тем самым связывают их в устойчивую металлическую решетку.
Металлическая связь
– это связь в металлах и сплавах между атом-ионами посредством обобществленных электронов.
Разобраться в том, какой электрон принадлежал какому атому, просто невозможно, так как все оторвавшиеся электроны становятся общими, соединяясь с ионами. Эти электроны временно образуют атомы, потом снова отрываются и соединяются с другим ионом. Этот процесс продолжается бесконечно. Таким образом, в металлических соединениях атомы непрерывно превращаются в ионы и наоборот.
Именно строением металлической связи обусловлены физические свойства металлов.
К физическим свойствам металлов относятся:
- Металлический блеск.
- Электропроводность и теплопроводность.
- Пластичность.
- Твердость.
- Высокая плотность и температура плавления.
Рассмотрим каждое из свойств более подробно.
Металлический блеск.
Металлический блеск обусловлен металлической связью между атомами, для которой свойственны обобществленные электроны. Они как раз и испускают под воздействием света свои, вторичные волны излучения, которые мы воспринимаем как металлический блеск.
В порошкообразном состоянии большинство металлов теряют металлический блеск и приобретают серую или черную окраску.
Металлический блеск в порошкообразном состоянии сохраняют алюминий и магний.
Прекрасно отражают свет палладий Pd
, ртуть
Hg
, серебро
Ag
, медь
Cu
.
Из алюминия, серебра и палладия, основываясь на их отражательной способности, изготавливают зеркала, в том числе и применяемые в прожекторах.
Электропроводность и теплопроводность.
Все металлы хорошо проводят электрический ток и имеют высокую теплопроводность, также благодаря наличию металлической связи. При нагревании металла, увеличивается скорость движения электронов. Быстро движущиеся по кристаллической решетке электроны выравнивают температуру по всей поверхности металла, проводя тепло. Высокая теплопроводность металлов используется для изготовления из них посуды.
Высокая электропроводность металлов обусловлена направленным движением электронов в кристаллической решетке при воздействии электрического тока. Серебро Ag
, медь
Cu
, золото
Au
и алюминий
Al
обладают наибольшей электропроводностью, поэтому медь
Cu
и алюминий
Al
используют в качестве материала для изготовления электрических проводов.
Наименьшей электропроводностью обладают марганец Mn
, свинец
Pb
, ртуть
Hg
и вольфрам
W
.
Пластичность.
Пластичность – это физической свойство вещества изменять форму под внешним воздействием и сохранять принятую форму после прекращения этого воздействия.
Большинство металлов пластично, так как слои атом-ионов металлов легко смещаются относительно друг друга и между ними не происходит разрыва связи.
Наиболее пластичные металлы – золото Au
, серебро
Ag
, медь
Cu
. Из золота
Au
можно изготовить тонкую фольгу толщиной 0,003 мм, которую используют для золочения изделий.
Именно на пластичности металлов основано кузнечное дело и возможность изготавливать различные предметы с помощью механического воздействия на металл.
Все металлы (кроме ртути) при нормальных условиях представляют собой твердые вещества. Твердость металлов различна. Наиболее твердыми являются металлы побочной подгруппы шестой группы Периодической системы Д.И. Менделеева. Наименее твердыми являются щелочные металлы.
По плотности металлы классифицируют на легкие (их плотность от 0,53 до 5 г/см3) и тяжелые (плотность этих металлов от 5 до 22,6 г/см3). Самым легким металлом является литий Li
, плотность которого 0,53 г/см3. Самыми тяжелыми металлами в настоящее время считают осмий
Os
и иридий
Ir
(плотность около 22,6 г/см3).
Температура плавления.
Температура плавления металлов находится в диапазоне от 39 (ртуть Hg
) до 3410оС (вольфрам
W
). Температура плавления большинства металлов высока, однако некоторые металлы, например, олово
Sn
и свинец
Pl
, можно расплавить на электрической плите.
Физические свойства металлов и в настоящее время широко используются в промышленности и электронике
В технике все металлы делятся на черные
, к ним относятся железо и его сплавы, и
цветные
.
Изделия из различных видов металлов используются повсеместно благодаря их пластичности, но чаще всего в сплавах.
К драгоценным металлам
относят золото, серебро, платину и некоторые другие редко встречающиеся металлы.
Свойства и методы испытания металлов
1.1. Свойства и методы испытания металлов
Свойства металлов принято подразделять на механические, физические, химические, технологические и эксплуатационные.
Механические свойства.
Механические свойства характеризуют способность материала сопротивляться действию внешних сил. К основным механическим свойствам относятся прочность, твердость, ударная вязкость, упругость, пластичность и др.
– способность тела сопротивляться деформации и разрушению под действием внешних нагрузок.
– способность материала сопротивляться проникновению в него другого, более твердого тела, не получающего остаточной деформации.
– способность материала сопротивляться разрушению под действием динамических нагрузок. Поскольку многие материалы, вязкие в условиях медленного нагружения, становятся хрупкими при быстром (ударном) приложении нагрузки, то широко применяется определение
ударной вязкости
.
– способность тела разрушаться под действием внешних сил практически без пластической деформации.
– свойство твердого тела восстанавливать свою форму и объем после снятия нагрузки, вызвавшей деформацию. В конструкциях упругость проявляет себя в жесткости – способности сопротивляться деформации.
Пластичность
– способность тела остаточно, не разрушаясь изменять свою форму и размеры под действием внешних сил.
Механические свойства металлов определяют при статическом (кратковременном и длительном) и динамическом нагружении, при циклическом приложении нагрузки и другими методами.
Статическое нагружение характеризуется медленным приложением и плавным возрастанием нагрузки от нуля до некоторого максимального значения. Статические испытания проводят на растяжение, сжатие, кручение, изгиб и твердость.
Наибольшее распространение получил метод растяжения – самый жесткий вид испытаний. Испытания проводятся на 5 или 10 кратных образцах (l0 = 5d0 или 10d0, где l0 – длина образца, а d0 – его диаметр), что позволяет соблюдать геометрическое подобие и получать сравнимые результаты для всех металлов. Испытания на растяжение дают информацию о прочности, упругости и пластичности материалов. Рассмотрим диаграмму растяжения малоуглеродистой отожженной стали (рис. 1.1а).
Рис. 1.1. Диаграмма растяжения малоуглеродистой стали
В начальной стадии диаграммы материалы испытывают только упругую деформацию, которая полностью исчезает после снятия нагрузки. До точки «a» эта деформация пропорциональна нагрузке или действующему напряжению:
где P — приложенная нагрузка, F0- начальная площадь поперечного сечения образца.
Теоретический предел пропорциональности
– максимальное напряжение, до которого сохраняется линейная зависимость между напряжением (нагрузкой) и деформацией:
Прямолинейную зависимость между напряжением и деформацией можно выразить законом Гука:
где ε = Δl/l0∙100% – относительная деформация, Δl – абсолютное удлинение, l0 – начальная длина образца; Е – коэффициент пропорциональности (tg α), характеризующий упругие свойства материала – называется модулем нормальной упругости, с его увеличением возрастает жесткость изделий, поэтому Е часто называют модулем жесткости
Теоретический предел упругости
– максимальное напряжение, до которого образец получает только упругую деформацию:
Прочность характеризуется пределом текучести физическим и условным.
Физический предел текучести
– напряжение, при котором происходит увеличение деформации при постоянной нагрузке:
На диаграмме пределу текучести соответствует участок «c –d», когда наблюдается пластическая деформация (удлинение) — «течение» металла при постоянной нагрузке.
Большая часть металлов и сплавов не имеет площадки текучести, и для них определяют условный предел текучести
– напряжение, вызывающее остаточную деформацию, равную 0,2% от начальной расчетной длины образца (рис. 1.1б):
При дальнейшем нагружении пластическая деформация все больше увеличивается, равномерно распределяясь по всему объему образца.
В точке «В», где нагрузка достигает максимального значения, в наиболее слабом месте образца начинается образование «шейки» – сужения поперечного сечения, и деформация сосредотачивается именно на этом участке, то есть из равномерной переходит в местную. Напряжение в этот момент называют пределом прочности.
Предел прочности (временное сопротивление)
при растяжении – напряжение, соответствующее максимальной нагрузке, которую выдерживает образец до разрушения:
За точкой «В» в связи с развитием шейки нагрузка уменьшается, в точке «к» при нагрузке «Рк» происходит разрушение образца.
Истинный предел прочности
(истинное сопротивление разрушению) – максимальное напряжение, выдерживаемое материалом в момент, предшествующий разрушению образца:
где Fк – конечная площадь поперечного сечения образца в месте разрушения.
Твердость измеряется путем вдавливания в испытуемый образец твердого наконечника различной формы. Определение твердости проводят тремя наиболее распространенными методами.
По методу Бринелля
под действием нагрузки в испытуемое тело внедряется стальной закаленный шарик. Число твердости обозначается
НВ
и представляет собой отношение статической нагрузки к площади поверхности отпечатка шарика.
По методу Роквелла
в испытуемую поверхность в два этапа нагружения вдавливается индентор – алмазный конус с углом при вершине 120°или стальной шарик с диаметром 1,588мм. Число твердости обозначается
НRС
(конус) или
НRВ
(шар) и характеризуется разницей глубин проникновения индентора при первом и втором этапах нагружения.
По методу Виккерса
в испытуемую поверхность вдавливается алмазная четырехгранная пирамида с углом α = 136° между противоположными гранями. Число твердости
HV
определяют так же, как и в способе Бринелля, отношением нагрузки к площади поверхности отпечатка пирамиды.
Пример расшифровки обозначений: Н –Hard (твердость), B – Brinell, R – Rokwell, V – Vikkers, B – Ball – (шар), C – Cone (конус)
При динамических испытаниях нагрузка прилагается с большой скоростью – ударом и определяется, таким образом, ударная вязкость
. Производят испытания на маятниковом копре на стандартных образцах с надрезом. Испытания при пониженных температурах позволяют определять склонность металла к
хладноломкости
– резкому возрастанию хрупкости.
Химические свойства.
К химическим свойствам относится способность материалов к химическому взаимодействию с другими веществами и агрессивными средами.
Технологические свойства.
Способность материала подвергаться различным методам горячей и холодной обработки определяют по его технологическим свойствам. К ним относятся литейные свойства, деформируемость, свариваемость и обрабатываемость режущим инструментом и др. Эти свойства позволяют производить формоизменяющую обработку и получать заготовки и детали машин.
Литейные свойства
определяются жидкотекучестью, усадкой и склонностью сплавов к ликвации.
Деформируемость
– способность металлов и сплавов принимать необходимую форму под влиянием внешней нагрузки без разрушения и при наименьшем сопротивлении нагрузки.
Свариваемость
– способность металлов и сплавов образовывать неразъемные соединения требуемого качества.
Эксплуатационные или служебные свойства.
В зависимости от условий работы машины или конструкции определяют служебные свойства: коррозийную стойкость, хладостойкость, жаропрочность, жаростойкость, износостойкость и др.
Коррозионная стойкость –
сопротивление сплава действию агрессивных сред (кислотных и щелочных).
Хладостойкость –
способность сплава сохранять пластические свойства при температурах ниже нуля.
Жаропрочность –
способность сплава сохранять механические свойства при высоких температурах.
Жаростойкость –
способность сплава сопротивляться окислению в газовой среде при высоких температурах.
Износостойкость
– способность материала сопротивляться разрушению поверхностных слоев при трении.
Что такое податливость?
тягучесть это физическое свойство, которое имеет некоторые элементы, которые могут быть разложены на пластины или другими словами, которые могут быть сформированы без разрушения.
Физические свойства элементов возникают, когда они подвергаются стрессу. Оценка усилий и реакции, которую они предлагают, когда они подвергаются давлению, определяют указанные свойства.
Податливость на самом деле является подтипом или свойством, относящимся к пластичности материалов. Это состоит из способности элементов быть измененными без разрушения при воздействии усилия.
Что такое податливость? черты
1- Они изменяют свою форму, не нарушая
Податливые металлы - это те, которые под давлением могут стать тонкими листами, не ломаясь.
Одним из самых податливых материалов, которые мы используем каждый день, является алюминий. Например, алюминиевая фольга, которую мы используем для консервирования продуктов питания, показывает, насколько податливым может быть металл..
Еще один из самых податливых материалов, которые мы можем найти, это золото. Этот драгоценный металл может деформироваться и растягиваться, не теряя ни одной из своих характеристик, и поэтому на протяжении веков так ценился.
2- Они не разъедают и не ржавеют
Другой характеристикой, которая имеет ковкие металлы, является то, что очень трудно разъедать или окисляться. По этой причине эти материалы часто используются в технологических целях..
Использование термина податливости используется не только для обозначения металлов. Иногда этот термин используется, чтобы говорить о характере человека. В этом смысле говорят, что этот человек обладает послушным и легко изменяемым характером..
Это часто используется с отрицательным характером, поскольку считается, что может быть легко обмануть кого-то, чтобы передумать. Быть податливым не считается положительным состоянием, потому что им легко манипулировать.
Ковкие материалы
Среди других материалов, называемых ковкими, олово, медь и алюминий. Когда на них оказывается давление, их можно сгибать и резать без разрушения материала..
Это свойство очень важно, особенно при сварке. Другими ковкими элементами, которые обычно используются, являются графен, латунь и цинк..
Податливость очень трудно измерить, так как она не поддается количественной оценке. Не существует формулы для определения сопротивления деформации этих элементов, поскольку присущей им характеристикой ковкости является то, что они не ломаются, несмотря на перенесенные деформации..
Если мы прикладываем силы, которые превышают предел упругости, мы деформируем листы, формирующие материал. Вещества, которые можно превратить в более тонкие листы, будут признаны более податливыми.
Пример определения податливости
Понять концепцию в общих чертах. Если мы хотим знать, податлив ли металл, мы должны взять самородок этого материала.
Если мы начинаем стучать по металлическому самородку, и это деформируется при получении листа, а не ломается, значит материал податлив. Чем проще получить этот лист, тем более податлив металл, с которым мы работаем.
Например, золото, когда оно становится тонким, можно использовать в отделке, как мы видим в какой-то старой церкви..
При этом были покрыты другие материалы, чтобы украсить их, и не только это, но и сохранить их дольше, поскольку они обладают свойством небольшой коррозии или окисления.
В алтарях старых церквей дерево было покрыто золотыми пластинами, чтобы украсить его и защитить от времени. Другое использование золотых пластин в последнее время, на кухне.
Благодаря податливости этого металла, он становится тонкими ломтиками, которые можно использовать для украшения еды. Видимо, техника введения золота в качестве украшения еды - древняя техника..
Податливость металлов позволяет использовать их и давать новые применения. Алюминий используется не только для изготовления алюминиевой фольги для консервирования продуктов питания. Это также используется в производстве тетрабрикса, чтобы выровнять его интерьер.
Вместе с картоном и полиэтиленом мы можем создать герметичный контейнер, в котором хранятся продукты, находящиеся внутри..
Нет необходимости превращать эти металлы в тонкие листы для использования. Толщина листов позволит их использовать в разных функциях. Например, более толстые листы алюминия можно использовать для изготовления самолетов, поездов, автомобилей и т. Д.
Полученные листы цинка служат для сохранения железа и стали и предотвращения коррозии..
Другие типы физических свойств
Механическое сопротивление
Механическое сопротивление - это сопротивление, оказываемое некоторыми материалами таким усилиям, как тяга и сжатие.
упругость
Эта способность, которой обладают некоторые материалы, позволяет изменять их по форме, а когда они перестают прилагать усилия, возвращаться к своей первоначальной форме..
пластичность
Эта характеристика элементов позволяет изменять их, когда они подвергаются усилию, и что они сохраняют полученную форму после завершения усилия. В рамках пластичности у нас есть два других свойства: пластичность и пластичность.
тягучесть
Пластичные металлы считаются теми, которые претерпевают большие преобразования перед разрушением. Это противоположность хрупких, так как хрупкие материалы - это те, которые ломаются при небольшом давлении. Пластичность измеряется через упругость металла.
твердость
Твердость является еще одним из физических свойств материалов, это означает сопротивление перфорации или деформации материала. Чем тяжелее материалы, тем больше они будут сопротивляться.
хрупкость
Другим физическим свойством элементов является хрупкость, что означает устойчивость к ударам. Хрупкий элемент будет тем, который ломается при воздействии силы.
плотность
Плотность - это мера количества материала, которое материал занимает по объему. Разные материалы с одинаковым объемом, имеют разные массы.
Пластичность, в чем она состоит, свойства, примеры, эксперименты
тягучесть это технологическое свойство материалов, позволяющее им деформироваться до растяжения; то есть разделение его двух концов без раннего перелома где-то посередине удлиненного участка. По мере удлинения материала его поперечное сечение уменьшается, становясь более тонким.
Поэтому пластичные материалы механически обрабатывают, чтобы придать им нитевидные формы (провода, кабели, иглы и т. Д.). На швейных машинах катушки с витыми нитями представляют собой домашний пример пластичных материалов; в противном случае текстильные волокна никогда бы не приобрели характерных форм.
Какова цель пластичности в материалах? Способность преодолевать большие расстояния или привлекательные дизайны, будь то для разработки инструментов, украшений, игрушек; или для транспортировки некоторой жидкости, такой как электрический ток.
Последнее приложение представляет собой ключевой пример пластичности материалов, особенно металлов. Тонкие медные провода (верхнее изображение) являются хорошими проводниками электричества, и наряду с золотом и платиной доступны во многих электронных устройствах для обеспечения их работы..
Некоторые волокна настолько тонкие (толщиной всего в несколько микрометров), что поэтическая фраза «золотые волосы» приобретает все истинное значение. То же самое касается меди и серебра.
Пластичность не была бы возможным свойством, если бы не было молекулярной или атомной перегруппировки для противодействия падающей растягивающей силе. И если бы его не существовало, человек никогда бы не узнал о кабелях, антеннах, мостах, которые исчезли бы, и мир остался бы в темноте без электрического света (помимо других неисчислимых последствий).
- 1 Что такое пластичность??
- 2 свойства
- 3 Примеры пластичных металлов
- 3.1 Размер зерен и кристаллические структуры металлов
- 3.2 Влияние температуры на пластичность металлов
- 4.1 Жевательная резинка и пластилин
- 4.2 Демонстрация с металлами
Что такое пластичность?
В отличие от пластичности пластичность заслуживает более эффективной структурной перестройки.
Почему? Потому что, когда поверхность, где натяжение больше, твердое тело имеет больше средств для скольжения своих молекул или атомов, образуя листы или пластины; в то время как когда напряжение сосредоточено во все меньшем поперечном сечении, молекулярное скольжение должно быть более эффективным для противодействия этой силе..
Не все твердые вещества или материалы могут это сделать, и по этой причине они разрушаются при испытаниях на растяжение. Полученные разрывы в среднем горизонтальны, в то время как из пластичных материалов конические или заостренные, признак растяжения.
Пластичные материалы также могут прорваться через точку напряжения. Это может быть увеличено, если температура повышается, так как тепло способствует и облегчает молекулярные слайды (хотя есть несколько исключений). Именно благодаря этим оползням материал может проявлять пластичность и, следовательно, быть пластичным.
Однако пластичность материала включает в себя другие переменные, такие как влажность, тепло, примеси и способ применения силы. Например, свежеплавленное стекло является пластичным, принимая нитевидные формы; но при охлаждении становится хрупким и может сломаться при любом механическом воздействии.
свойства
Пластичные материалы имеют свои собственные свойства, непосредственно связанные с их молекулярным расположением. В этом смысле жесткий металлический стержень и мокрый глиняный стержень могут быть пластичными, даже если их свойства сильно отличаются.
Тем не менее, все они имеют что-то общее: пластичное поведение до распада. В чем разница между пластиком и упругим предметом?
Эластичный объект обратимо деформируется, что происходит первоначально с пластичными материалами; но сила растяжения увеличивается, деформация становится необратимой, и объект становится пластичным.
С этого момента проволока или нить принимают определенную форму. После непрерывного растяжения его поперечное сечение становится настолько малым, а растягивающее напряжение слишком высоким, так что его молекулярные скольжения больше не могут противодействовать растяжению и в конечном итоге разрушаются..
Если пластичность материала чрезвычайно высока, как в случае с золотом, с помощью одного грамма можно получить провода длиной до 66 км, толщиной 1 мкм..
Чем длиннее проволока, полученная из массы, тем меньше ее поперечное сечение (если у вас нет тонны золота, чтобы построить проволоку значительной толщины)..
Примеры пластичных металлов
Металлы относятся к пластичным материалам с неисчислимым количеством применений. Триада состоит из металлов: золота, меди и платины. Один золотой, другой розовато-оранжевый, а последний серебряный. В дополнение к этим металлам есть и другие с более низкой пластичностью:
-Латунь (и другие металлические сплавы)
-Сталь (хотя на ее пластичность может повлиять, в зависимости от ее углеродного состава и других добавок)
-Свинец (но в определенных небольших температурных диапазонах)
Без предварительных экспериментальных знаний трудно определить, какие металлы действительно пластичны. Его пластичность зависит от степени чистоты и от того, как добавки взаимодействуют с металлическим стеклом.
Другие переменные, такие как размер кристаллических зерен и расположение кристалла, также рассматриваются. Кроме того, количество электронов и молекулярных орбиталей, участвующих в связи металла, то есть в «море электронов», также играет важную роль.
Взаимодействия между всеми этими микроскопическими и электронными переменными делают пластичность концепцией, которую необходимо глубоко проанализировать с помощью многомерного анализа; и вы найдете отсутствие стандартного правила для всех металлов.
Именно по этой причине два металла, хотя и с очень похожими характеристиками, могут быть или не быть пластичными.
Размер зерен и кристаллические структуры металлов
Зерна представляют собой кристаллические участки, которые не имеют заметных неровностей (зазоров) в своих трехмерных решетках. В идеале они должны быть полностью симметричными, а их структура должна быть четко определена..
Каждое зерно для одного и того же металла имеет одинаковую кристаллическую структуру; то есть металл с компактной гексагональной структурой, ГПУ, имеет зерна с кристаллами с системой ГПУ. Они расположены таким образом, что перед силой тяги или растяжения они скользят друг над другом, как если бы они были плоскостями, состоящими из мрамора..
Обычно, когда плоскости, состоящие из мелких зерен, скользят, они должны преодолевать большую силу трения; в то время как если они большие, они могут двигаться более свободно. Фактически, некоторые исследователи стремятся изменить пластичность некоторых сплавов посредством контролируемого роста их кристаллических зерен..
С другой стороны, что касается кристаллической структуры, то обычно металлы с кристаллической системой ГЦК (гранец по центру, или кубические по центру лица) являются наиболее пластичными. Между тем, металлы с ОЦК кристаллической структурой (кубическое тело, кубические с центром на гранях) или ГПУ, как правило, менее пластичны.
Например, и медь, и железо кристаллизуются с помощью ГЦК-компоновки и являются более пластичными, чем цинк и кобальт, оба с ГЦП-компоновками.
Влияние температуры на пластичность металлов
Высокая температура может уменьшить или увеличить пластичность материалов, и исключения также относятся к металлам. Однако, как правило, при размягчении металлов, тем больше возможностей превратить их в нити, не разрывая их..
Это связано с тем, что повышение температуры вызывает колебание металлических атомов, что приводит к объединению зерен; то есть несколько мелких зерен соединяются, образуя крупное зерно.
С более крупными зернами пластичность увеличивается, и молекулярные слайды сталкиваются с меньшим количеством физических препятствий.
Эксперимент по объяснению пластичности у детей и подростков
![]()
Пластичность становится чрезвычайно сложной концепцией, если начать анализировать под микроскопом. Итак, как вы объясните это детям и подросткам? Таким образом, что это кажется настолько простым, насколько это возможно, на ваших любопытных глазах.
Жевательная резинка и пластилин
До сих пор мы говорили о металлах и расплавленном стекле, но есть и другие невероятно пластичные материалы: жевательная резинка и пластилин..
Чтобы продемонстрировать пластичность жевательной резинки, достаточно схватить две массы и начать их растягивать; один слева, а другой справа. Результатом будет мост подвески жевательной резинки, который не сможет вернуться к своей первоначальной форме, если не будет разминать руками.
Тем не менее, наступит момент, когда мост в конечном итоге сломается (и пол будет испачкан жвачкой).
На изображении выше показано, как ребенок, нажимающий на контейнер с отверстиями, заставляет пластилин появляться, как если бы это были волосы. Сухое игровое тесто менее пластично, чем маслянистое; следовательно, эксперимент может состоять просто в создании двух дождевых червей: один с сухим пластилином, а другой увлажненный маслом.
Ребенок заметит, что маслянистый червь легче вылепить и набрать длину за счет своей толщины; Пока червь высыхает, он может несколько раз сломаться.
Пластилин также представляет собой идеальный материал, чтобы объяснить разницу между податливостью (лодка, ворота) и пластичностью (волосы, дождевые черви, змеи, саламандры и т. Д.).
Демонстрация с металлами
Хотя подростки не будут манипулировать чем-либо, возможность стать свидетелем образования медных проводов в первом ряду может стать для них привлекательным и интересным опытом. Демонстрация пластичности будет еще более полной, если мы перейдем к другим металлам и, таким образом, сможем сравнить их пластичность..
Далее все провода должны подвергаться постоянному растяжению до их точки разрыва. При этом подросток будет визуально подтверждать, как пластичность влияет на сопротивление проволоки разрыву..
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Следует отметить, что ковкость ( тягучесть ) является качеством, которое используется в целом ряде металлургических процессов. Для изготовления кирпичей следует сначала заготовить глину, очистив ее от камней и гальки, почвы и излишнего песка. Затем ее надо превратить в пластичную массу в глиномялке, состоящей из горизонтального цилиндра с вращающимися лопастями, которые разрезают глину на куски и хорошо ее промешивают, после чего глине надо придать форму кирпичей путем процесса сухого прессования. [33]
Чистое серебро вследствие его мягкости и тягучести почти не применяется. Из его сплавов с медью изготавливают монеты, ювелирные изделия, лабораторную посуду. Серебром как лучшим проводником электричества покрывают радиодетали. [34]
Следует отметить, что ковкость ( тягучесть ) является качеством, которое используется в целом ряде металлургических процессов. Для изготовления кирпичей следует сначала заготовить глину, очистив ее от камней и гальки, почвы и излишнего песка. Затем ее надо превратить в пластичную массу в глиномялке, состоящей из горизонтального цилиндра с вращающимися лопастями, которые разрезают глину на куски и хорошо ее промешивают, после чего глине надо придать форму кирпичей путем процесса сухого прессования. [35]
Чистое серебро вследствие его мягкости и тягучести почти не применяется. Из его сплавов с медью изготавливают монеты, ювелирные изделия, лабораторную посуду. Серебром как лучшим проводником электричества покрывают радиодетали. [36]
Способность металлов вытягиваться в нити называется тягучестью . Операция протягивания проволоки, во время которой ее диаметр уменьшается, называется трефилированием. [37]
В литературе, как радикальное средство против тягучести крахмального клея щелочной обработки , рекомендуется добавка канифольного мыла, под влиянием которого клей коротко обрывается с кисти и хорошо намазывается. Добавляя к 20 % - ному крахмальному клею разное количество канифоли ( от 5 до 30 % от веса крахмала), мы испытывали клей при нейтральной и щелочной реакции. [38]
ДУКТИЛОМЕТРИЯ - отдел прикладной физики, изучающий измерение тягучести полутвердых тел . [39]
К металлическим свойствам обычно относят большую электропроводность, высокую тягучесть и ковкость, металлический блеск и высокую отражательную способность в видимой области Спектра. В табл. 10 приведены некоторые свойства металлов. [41]
Металлы отличаются характерным металлическим блеском, ковкостью, тягучестью , могут прокатываться в листы или вытягиваться в проволоку, обладают хорошей тепло - и электропроводностью. При комнатной температуре все металлы ( кроме ртути) находятся в твердом состоянии. [42]
Металлы отличаются характерным металлическим блеском, ковкостью, тягучестью , могут прокатываться в листы или вытягиваться в проволоку, обладают хорошей теплопроводностью и электрической проводимостью. При комнатной температуре все металлы ( кроме ртути) находятся в твердом состоянии. [43]
Металлы отличаются характерным металлическим блеском, ковкостью, тягучестью , могут прокатываться в листы или вытягиваться в проволоку, обладают хорошей тепло - и электропроводностью. При комнатной температуре все металлы ( кроме ртути) находятся в твердом состоянии. [44]
Металлы отличаются характерным металлическим блеском, ковкостью, тягучестью , могут прокатываться в листы или вытягиваться в проволоку, обладают хорошей теплопроводностью и электрической проводимостью. При комнатной температуре все металлы ( кроме ртути) находятся в твердом состоянии. [45]
Свойства металлов
![Свойства металлов]()
Металлы, это группа элементов, в виде простых веществ, обладающих характерными металлическими свойствами, такими, как высокие тепло- и электропроводность, положительный температурный коэффициент сопротивления, высокая пластичность, ковкость и металлический блеск. В данной статье все свойства металлов будут представлены в виде отдельных таблиц.
Свойства металлов
Свойства металлов делятся на физические, химические, механические и технологические.
Физические свойства металлов
К физическим свойствам относятся: цвет, удельный вес, плавкость, электропроводность, магнитные свойства, теплопроводность, теплоемкость, расширяемость при нагревании.
Удельный вес металла — это отношение веса однородного тела из металла к объему металла, т.е. это плотность в кг/м 3 или г/см 3 .
Плавкость металла — это способность металла расплавляться при определенной температуре, называемой температурой плавления.
Электропроводность металлов — это способность металлов проводить электрический ток, это свойство тела или среды, определяющее возникновение в них электрического тока под воздействием электрического поля. Под электропроводностью подразумевается способность проводить прежде всего постоянный ток (под воздействием постоянного поля), в отличие от способности диэлектриков откликаться на переменное электрическое поле колебаниями связанных зарядов (переменной поляризацией), создающими переменный ток.
Магнитные свойства металлов характеризуются: остаточной индукцией, коэрцетивной силой и магнитной проницаемостью.
Теплопроводность металлов — это их способность передавать тепло от более нагретых частиц к менее нагретым. Теплопроводность металла определяется количеством теплоты, которое проходит по металлическому стержню сечением в 1см 2 , длиной 1см в течение 1сек. при разности температур в 1°С.
Теплоемкость металлов — это количество теплоты, поглощаемой телом при нагревании на 1 градус. Отношение количества теплоты, поглощаемой телом при бесконечно малом изменении его температуры, к этому изменению единицы массы вещества (г, кг) называется удельной теплоёмкостью, 1 моля вещества — мольной (молярной).
Расширяемость металлов при нагревании.Все металлы при нагревании расширяются, а при охлаждении сжимаются. Степень увеличения или уменьшения первоначального размера металла при изменении температуры на один градус характеризуется коэффициентом линейного расширения.
Химические свойства металлов
К химическим — окисляемость, растворимость и коррозионная стойкость.
Окисление металлов — это реакция соединения металла с кислородом, сопровождающаяся образованием окислов (оксидов). Если рассмотреть окисляемость шире, то это реакции, в которых атомы теряют электроны и образуются различные соединения, например, хлориды, сульфиды. В природе металлы находятся в основном в окисленном состоянии, в виде руд, поэтому их производство основано на процессах восстановления различных соединений.
Растворимость металлов — это их способность образовывать с другими веществами однородные системы — растворы, в которых металл находится в виде отдельных атомов, ионов, молекул или частиц. Металлы растворяются в растворителях, в качестве которых выступают сильные кислоты и едкие щелочи. В промышленности наиболее часто используются: серная, азотная и соляные кислоты, смесь азотной и соляной кислот (царская водка), а также щелочи — едкий натр и едкий калий.
Механические свойства металлов
К механическим — прочность, твердость, упругость, вязкость, пластичность.
Прочностью металла называется его способность сопротивляться действию внешних сил, не разрушаясь.
Твердостью металлов называется способность тела противостоять проникновению в него другого, более твердого тела.
Упругость металлов — свойство металла восстанавливать свою форму после прекращения действия внешних сил, вызвавших изменение формы (деформацию).
Вязкость металлов — это способность металла оказывать сопротивление быстро возрастающим (ударным) внешним силам. Вязкость — свойство обратное хрупкости.
Пластичность металлов — это свойство металла деформироваться без разрушения под действием внешних сил и сохранять новую форму после прекращения действия сил. Пластичность—свойство обратное упругости.
Технологические свойства металлов
К технологическим — прокаливаемость, жидкотекучесть, ковкость, свариваемость, обрабатываемость резанием.
Прокаливаемость металлов – это их способность получать закаленный слой определенной глубины.
Жидкотекучесть металлов — это свойство металла в жидком состоянии заполнять литейную форму и воспроизводить ее очертания в отливке.
Ковкость металлов —это технологическое свойство, характеризующее их способность к обработке деформированием, например, ковкой, вальцеванием, штамповкой без разрушения.
Свариваемость металлов — это их свойство образовывать в процессе сварки неразъемное соединение, отвечающее требованиям, обусловленным конструкцией и эксплуатацией производимого изделия.
Обрабатываемость металлов резанием — это их способность изменять геометрическую форму, размеры, качество поверхности за счет механического срезания материала заготовки режущим инструментом. Обрабатываемость металлов зависит от их механических свойств, в первую очередь прочности и твердости.
Современными методами испытания металлов являются механические испытания, химический анализ, спектральный анализ, металлографический и рентгенографический анализы, технологические пробы, дефектоскопия. Эти испытания дают возможность получить представление о природе металлов, их строении, составе и свойствах, а также определить качество готовых изделий.
Читайте также:
