Все свойства металлов делятся на

Обновлено: 19.05.2024

свойства металлов [properties of metals] — характеристики металлов и сплавов, а также изделий (полуфабрикатов) из них, преимущественно определяется их атомно-кристаллическим строением, химическим составом, количеством и свойствами отдельных фазовых составляющих, их распределением, структурой, субструктурой и другими параметрами; различными физическими, химическими, механическими и технологическими свойствами металлов. Физические свойства металлов, которые определяют поведение металлических материалов в тепловых, гравитационных, электромагнитных и радиационных полях, в свою очередь, подразделяются на тепловые, объемные, электрические и магнитные свойства. Тепловые свойства металлов определяются тепловым колебанием атомов и зависят от их атомно-кристаллического строения. При высоких температураx свойства металлов удовлетворяют описываемыми законами классической физики, при низких — с помощью элементов квантовой статистики. Границей обычно служит температура Дебая (ϴ), параметр, связанный с наивысшей частотой колебаний атомов данного вещества. ϴ = hv_m/k, где h — постоянная Планка, k — постоянная Больцмана, ν_m — наибольшая частота колебания атомов, зависящая от массы атомов и сил межатомной связи (Смотри Тепловое расширение, Теплоемкость, Теплопроводность, Теплота фазового перехода). Объемные свойства металлов (плотность и термическое расширение) тесно связанный со структурой и атомным строением металла. Плотность определяется по формуле ρ = m/V, где m — масса; V — объем материала. Нагрев приводит к непрерывному расширению металла и соответственно к уменьшению его плотности. Общее увеличение объема в интервале от Т = О до t_пл составляет у многих металлов с ГЦК решеткой около 7 %. Объемный коэффициент расширения ρ связан с линейным а соотношением ρ ≈ За (Смотри также Термический коэффициент линейного расширения). Электрические свойства металлов связаны с движением в металле электронов. Так, в образце, помещенном в электрическое поле напряженностью Е, возникает электрический ток, плотность которого j определяется количеством коллективизированных электронов N в единице объема, добавляется скорость u, приобретенная электроном, и его зарядом e: j = Nue (Смотри также Электропроводность, Электросопротивление ). Магнитные свойства металлов характеризуются зависимостями магнитной индукции ферро- и ферастворимагнетиков В и намагниченности М от напряженности магнитного поля H, а также зависимостями удельных потерь на перемагниченный Р от магнитной индукции и частоты F. Графические зависимости В (или М) от H называются кривыми намагниченности. При циклическом перемагничивании кривая намагниченность образует петлю гистерезиса. Основными харрактеристиками петли гистерезиса являются остаточная индукция В_r, коэрцитивная сила Н_c и плотность петли, характеризующая потери на гистерезис Р_r за цикл перемагничивания. Потери на гистерезис при перемагничивании материала с частотой f(Гц) и отнесенные к единице объема вещества — удельные потери, выраженные в Вт/кг. Химические свойства металлов характеризуют способность их вступать в химические взаимодействия с другими веществами, сопротивляемость окислению, проникновению газов и химически активных веществ. Характерным примером химического взаимодействия металла и внешней среды является коррозия (Смотри также Коррозия, Жаростойкость ). Механические свойства металлов, которыми в первую очередь руководствуются при конструировании металлических изделий и сооружений, определяют сопротивление деформации или разрушению, деформацию и вязкость под действием приложенной внешней нагрузки (статической, длительной статической, циклической, динамическ и т. п.). Имеют значение также напряженное состояние и способ нагружения (растяжение, сжатие, изгиб, кручение и др.), температура нагружения и агрессивность внешней среды. Технологические свойства металлов характеризуют их способность подвергатся горячему и холодному деформированию, обработке резанием, термической обработке, и особенно сварке (Смотри Термическая обработка, Свариваемость ).
Смотри также:
— Свойства

Энциклопедический словарь по металлургии. — М.: Интермет Инжиниринг . Главный редактор Н.П. Лякишев . 2000 .

Полезное

Смотреть что такое "свойства металлов" в других словарях:

Литейные свойства металлов — совокупность свойств, характеризующих способность расплавленного металла образовывать качественные отливки. Понятие литейных свойств металла расширяется введением в него, кроме «традиционных» литейных свойств металла (усадки, ликвации,… … Металлургический словарь

МЕТАЛЛОВ МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА — Когда на металлический образец действует сила или система сил, он реагирует на это, изменяя свою форму (деформируется). Различные характеристики, которыми определяются поведение и конечное состояние металлического образца в зависимости от вида и… … Энциклопедия Кольера

Свойства — [properties] характеристики вещества (предмета), которые обусловливают его различие или общность с другими веществами и обнаруживают в его отношении к ним. Всякое свойство относительно и не существует вне отношении к другим свойствам и веществам … Энциклопедический словарь по металлургии

МЕТАЛЛОВ ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА — определенный временной цикл нагрева и охлаждения, которому подвергают металлы для изменения их физических свойств. Термообработка в обычном смысле этого термина проводится при температурах, не достигающих точки плавления. Процессы плавления и… … Энциклопедия Кольера

МЕТАЛЛОВ ЛИТЬЕ — получение металлических изделий (отливок) путем заливки расплавленного металла в литейную форму. Рабочая часть литейной формы представляет собой полость, в которой материал, затвердевая при охлаждении, приобретает конфигурацию и размеры нужного… … Энциклопедия Кольера

МЕТАЛЛОВ ОБРАБОТКА ДАВЛЕНИЕМ — формование металлических материалов механическими средствами без снятия стружки. Наряду с формообразованием обработка давлением может улучшать качество и механические свойства металла. Обработка металлов давлением производится либо в горячем… … Энциклопедия Кольера

Свойства материалов — Термины рубрики: Свойства материалов Агрегация материала Активация материалов Активность вещества Анализ вещественный … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

МЕТАЛЛОВ ИСПЫТАНИЯ — Цель испытания материалов состоит в том, чтобы оценить качество материала, определить его механические и эксплуатационные характеристики и выявить причины потери прочности. Химические методы. Химические испытания обычно состоят в том, что… … Энциклопедия Кольера

СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ — совокупность показателей, характеризующих все стороны материала. Различают следующие свойства материалов (например, для металлов): механические, физические (плотность, тепловые, электрические, магнитные и тому подобные свойства), химические… … Металлургический словарь

Свойства некоторых ядер магнитных изотопов и относительная чувствительность определения их ЯМР-спектроскопией — Изотоп Спин Природное содержание, % Чувствительность 1H 1/2 100 1900 2D … Химический справочник

Свойства металлов: химические, физические, технологические

Не секрет, что все вещества в природе делятся на три состояния: твердые, жидкие и газообразные. А твердые вещества в свою очередь делятся на металлы и неметаллы, разделение это нашло свое отображение и в таблице химических элементов великого химика Д. И. Менделеева. Наша сегодняшняя статья о металлах, занимающих важное место, как в химии, так и во многих других сферах нашей жизни.

Химические свойства

Все мы, так или иначе, но сталкиваемся с химией в нашей повседневной жизни. Например, во время приготовления еды, растворение поваренной соли в воде является простейшей химической реакцией. Вступают в разнообразные химические реакции и металлы, а их способность реагировать с другими веществами это и есть их химические свойства.

Среди основных химических свойств или качеств металлов можно выделить их окисляемость и коррозийную стойкость. Реагируя с кислородом, металлы образуют пленку, то есть проявляют окисляемость.

Аналогичным образом происходит и коррозия металлов – их медленное разрушение по причине химического или электрохимического взаимодействия. Способность металлов противостоять коррозии называется их коррозийной стойкостью.

Физические свойства

Среди основных общих физических свойств металлов можно выделить:

Плавление.
Плотность.
Теплопроводность.
Тепловое расширение.
Электропроводность.

Важным физическим параметром металла является его плотность или удельный вес. Что это такое? Плотность металла – это количество вещества, которое содержится в единице объема материала. Чем меньше плотность, тем металл более легкий. Легкими металлами являются: алюминий, магний, титан, олово. К тяжелым относятся такие металлы как хром, марганец, железо, кобальт, олово, вольфрам и т. д. (в целом их имеется более 40 видов).

Способность металла переходить из твердого состояния в жидкое, именуется плавлением. Разные металлы имеют разные температуры плавления.

Скорость, с которой в металле проводится тепло при нагревании, называется теплопроводностью металла. И по сравнению с другими материалами все металлы отличаются высокой теплопроводностью, говоря по-простому, они быстро нагреваются.

Помимо теплопроводности все металлы проводят электрический ток, правда, некоторые делают это лучше, а некоторые хуже (это зависит от строения кристаллической решетки того или иного металла). Способность металла проводить электрический ток называется электропроводностью. Металлы, обладающие отличной электропроводностью, это золото, алюминий и железо, именно поэтому их часто используют в электротехнической промышленности и приборостроении.

Механические свойства

Основными механическими свойствами металлов является их твердость, упругость, прочность, вязкость и пластичность.

При соприкосновении двух металлов могут образоваться микро вмятины, но более твердый металл способен сильнее противостоять ударам. Такая сопротивляемость поверхности металла ударам извне и есть его твердость.

Чем же твердость металла отличается от его прочности. Прочность, это способность металла противостоять разрушению под действием каких-либо других внешних сил.

Под упругостью металла понимается его способность возвращать первоначальную форму и размер, после того как нагрузка, вызвавшая деформацию металла устранена.

Способность металла менять форму под внешним воздействием называется пластичностью.

Технологические свойства

Технологические свойства металлов и сплавов важны в первую очередь при их производстве, так как от них зависит способность подвергаться различным видам обработки с целью создания разнообразных изделий.

Среди основных технологических свойств можно выделить:

Ковкость.
Текучесть.
Свариваемость.
Прокаливаемость.
Обработку резанием.

Под ковкостью понимается способность металла менять форму в нагретом и холодном состояниях. Ковкость метала, была открыта еще в глубокой древности, так кузнецы, занимающиеся обработкой металлических изделий, превращением их в мечи или орала (в зависимости от потребности) на протяжении многих веков и исторических эпох были одной из самых уважаемых и востребованных профессий.

Способность двух металлических сплавов при нагревании соединяться друг с другом называют свариваемостью.

Текучесть металла тоже очень важна, она определяет способность расплавленного метала растекаться по заготовленной форме.

Свойство металла закаливаться называется прокаливаемостью.

Интересные факты

Самым твердым металлом на Земле является хром. Этот голубовато-белый метал был открыт в 1766 году под Екатеринбургом.
И наоборот, самыми мягкими металлами являются алюминий, серебро и медь. Благодаря своей мягкости они нашли широкое применение в разных областях, например, в электроаппаратостроении.
Золото – которое на протяжении веков было самим драгоценным металлом имеет и еще одно любопытное свойство – это самый пластичный металл на Земле, обладающий к тому же отличной тягучестью и ковкостью. Также золото не окисляется при нормальной температуре (для этого его нужно нагреть до 100С), обладает высокой теплопроводностью и влагоустойчивостью. Наверняка все эти физические характеристики делают настоящее золото таким ценным.
Ртуть – уникальный металл, прежде всего тем, что он единственный из металлов, имеющий жидкую форму. Причем в природных условиях ртути в твердом виде не существует, так как ее температура плавления -38С, то есть в твердом состоянии она может существовать в местах, где просто таки очень холодно. А при комнатной температуре 18С ртуть начинает испаряться.
Вольфрам интересен тем, что это самый тугоплавкий металл в мире, чтобы он начал плавиться нужна температура 3420С. Именно по этой причине в электрических лампочках нити накаливания, принимающие основной тепловой удар, изготовлены из вольфрама.

Видео

И в завершение образовательное видео по теме нашей статьи.

Автор: Павел Чайка, главный редактор журнала Познавайка

Основы металловедения

Металловедение – это наука, которая изучает свойства и внутреннее строение металлов и сплавов в их взаимосвязи.

Все свойства металлов делятся на следующие группы:

Механические, к которым относятся вязкость, прочность и твердость.
Физические, к которым относятся тепловые, магнитные, объемные и электрические свойства.
Химические, к которым относится сопротивление действию агрессивной среды.
Технологические, к которым относятся прокаливаемость, жидкотекучесть, штампуемость и обрабатываемость режущим инструментом.

Историю развития металловедения можно разделить на три периода. Первый период продолжался до двадцатых годов двадцатого века. В данный период были заложены основы металловедения, как самостоятельной науки и созданы общие представления о металлах и сплавах. Делалось это на основе исследований их строения невооруженным глазом и при помощи специального металлографического микроскопа. Второй период продолжался до пятидесятых годов двадцатого века. На данном этапе удалось создать представление о расположении атомов в кристаллах металлов, а также процессах, которые происходят в них. Делалось это при помощи рентгеноструктурного анализа и разнообразны лабораторных исследований. Тогда выяснилось, что все свойства металлов определяются дефектами строения, а не идеальным расположением атомов в кристаллах металлов. Третий период развития металловедения продолжается с пятидесятых годов прошлого века. Этот период связан с появлением ядерного излучения и его совместного использования с электронной микроскопией и современными методами исследования, что обеспечило возможность всестороннего и глубокого изучения структуры реальных металлов. Появилась возможность изменять строение расположение атомов, тем самым создавая дефекты строения и изучения их взаимодействия, от которого во многом зависят свойства металлов. Теперь металловедение могло не только объяснять свойства и строение металлов, но и предвидеть их и изменять таком направлении, которое необходимо для эксплуатации и производства.

Современное металловедение обобщает и использует опыт промышленных и научных лабораторий на основе достижений физики и физической химии. Это способствовало созданию нескольких теорий, которые позволили разработать новые процессы, применяемые в современных машиностроении и металлургии.

Свойства металлов

Общность свойств металлов обусловлена типом связи между их атомами. Валентные электроны металла, в отличии от электронов неметаллов, плохо связаны с ядром атома. Поэтому атомы металлов легко теряют валентные электроны и превращаются в положительно заряженные ионы. Свободные электроны образуют электронный газ, который беспрепятственно перемещается между ионами. Электростатическое притяжение между отрицательно заряженными электронным газом и положительно заряженными ионами является металлическим типом связи.

Ион – это частица с электрическим зарядом.

У металлической связи нет направленного характера. Электроны, которые образовали электронный газ никак не связаны с отдельными атомами - в одинаковой мере принадлежат всем атомам. Благодаря этому они могут перемещаться внутри атомам, но не нарушая межатомную связь. Особенностями металлической связи обусловлены свойства металлов. Например, хорошая электропроводность объясняется возможностью ускорения свободных электронов под действием электрического поля, а высокая теплопроводность определяется участием свободных электронов в процессе передачи тепла. Причиной способности металлов к пластической деформации связана с ненаправленным характером связи, результат приложения внешних сил - взаимное относительное смещение атомов металла, а не разрыв связей между ними. При новом расположении характер связи остается таким же, как и до итого. Металлический блеск является результатом взаимодействия электромагнитных световых волн с освободившимися электронами.

Готовые работы на аналогичную тему

Металлические сплавы

Металлические сплавы – это сложные вещества, которые образовались в результате взаимодействия двух и более металлов или металлов с некоторыми неметаллами.

Химические элементы, которые входят в состав сплава называются компонентами. Компоненты, который количественно преобладает в сплаве - основной компонент, а те, что вводятся в его состав с целью придания необходимых свойств - легирующие. Сплавы классифицируются по следующим основаниям:

Количеству компонентов - двойные, тройные и т. д.
Основному компоненту - алюминиевые, титановые, медные, магниевые и т. д.
Применению - конструкционные, жаропрочные, инструментальные, пружинные, антифрикционные, шарикоподшипниковые и т. д.
Температуре плавления - тугоплавкие и легкоплавкие.
Плотности - легкие и тяжелые.
Технологии изготовления изделий и полуфабрикатов - спеченные, литейные, деформируемые, композиционные, гранулированные и т. п.

Нужны еще материалы по теме статьи?

Воспользуйся новым поиском!

Найди больше статей и в один клик создай свой список литературы по ГОСТу

Автор этой статьи Дата последнего обновления статьи: 28.04.2022

Эксперт по предмету «Материаловедение» , преподавательский стаж — 5 лет

Автор24 - это сообщество учителей и преподавателей, к которым можно обратиться за помощью с выполнением учебных работ.

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: