Технология металлов

С целью облегчения изучения сплавов их объединяют в системы сплавов.

К данной системе относят все сплавы, которые могут образовать два или несколько элементов, различающихся между собой лишь количеством элементов, образующих сплав, т.е. концентрацией этих элементов.

Так, например, все стали и чугуны являются сплавами системы железа и углерода, но различаются между собой количеством этих элементов.

Для изучения сплавов выбранной системы строят диаграмму состояния, по которой определяют структурные превращения и связанные с ними изменения свойств:

Макроанализом(макроскопическим анализом) называется изучение структуры металла или сплава невооруженным глазом или с помощью лупы при небольшом увеличении (до 30 раз).

Структура металла при этом может изучаться либо непосредственно на поверхности либо в изломе (рис. 13) детали или специально приготовленного для этой цели образца.

Образцы для макроанализа изготовляются путем вырезки из детали или отливки.

Микроанализ (микроскопический анализ) представляет собой исследование структуры металла при больших увеличениях с помощью специального металлографического микроскопа, предназначенного для изучения металла.

Металлы и сплавы подвергаются микроанализу с целью исследования общей структуры (типа структурных составляющих, их величины, формы и расположения), наличия неметаллических включений и различных дефектов (крупное зерно, перегрев, пережоги т.д.), контроля качества тепловой обработки металла.

Используемый для исследования металлов металломикроскоп позволяет рассматривать предмет в отраженном свете (в отличие от биологического микроскопа, где предмет просматривается в проходящем свете).

Рентгеновский анализ металлов и сплавов основан на использовании рентгеновских лучей.

Рентгеновские лучи образуются при столкновении быстро - летящих электронов с каким-либо металлом. Возникающие при этом лучи названы, рентгеновскими лучами по имени физика Рентгена, впервые открывшего их в 1895 г.

По своей природе рентгеновские лучи представляют собой электромагнитные колебания, длина волны которых в 10 тыс. раз короче длины волны видимых лучей.

Металлические изделия широко применяются во всех областях промышленности, поэтому к ним предъявляются различные требования.

Для того чтобы судить о том, будет ли данный металл или сплав пригоден для изготовления детали или конструкции, необходимо знать, какими свойствами он обладает.

Свойства металлов подразделяются на три группы:

1. физические,

2. механические,

3. химические.

Физические свойства металлов

К физическим свойствам относят удельный вес, плотность, температуру плавления, тепловые свойства (теплопроводность, тепловое расширение тел и др.), электрические и магнитные.

Рассмотрим некоторые физические свойства металлов. Удельный вес и плотность. Конструкции и детали, применяемые в точном приборостроении, авто - и самолетостроении, должны обладать при высокой прочности и пластичности небольшим весом.

В связи с этим такие детали и конструкции изготовляются из металлов и сплавов, обладающих небольшим удельным весом.

Удельным весом называется вес вещества в единице объема. Обычно вес вещества при определении удельного веса выражают в Г (грамм-сила), а объем — в см³. Тогда удельный весd определится формулой:

От некоторых деталей, нагревающихся в процессе работы, требуется высокая температура плавления. Примером этому может служить нить накала обычной электрической лампы. Эта нить, помимо особых электрических свойств, должна иметь высокую температуру плавления, или,как говорят, материал должен быть тугоплавким.

Тугоплавкие металлы

К тугоплавким металлам следует отнести:

• вольфрам,

• молибден,

• титан,

• ванадий.

Легкоплавкие металлы

Известно, что 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.

Таким образом, длина l₀ какой-то детали после нагрева на температуруt° составит:

К материалам, используемым в электротехнике, могут предъявляться два противоположных требования:

1. либо они должны обладать способностью хорошо, т.е. без потерь на тепло, проводить электрический ток,

2. либо, наоборот, разогреваясь, излучать тепло при прохождении через проводник электрического тока.

Эти два противоположных свойства называются электропроводностью и электросопротивлением.

Хорошая электропроводность необходима для токонесущих проводов. Обычно такие провода изготовляются из чистых металлов Сu или Al, так как они обладают хорошей электропроводностью.

Большинство деталей машин находится в эксплуатации под воздействием внешних сил. При этом характер внешних сил может быть самым разнообразным. Иногда внешняя сила действует постоянно в течение длительного времени или статически.

Могут быть другие условия работы, когда внешняя сила действует непродолжительное время и действие имеет ударный характер. В этом случае нагрузка имеет динамический характер.

Наконец возможны случаи длительного воздействия многократно повторяющейся силы. Усилие носит пульсирующий, повторно-переменный, или, как называют иначе, циклический характер. Детали или конструкции в этом случае работают, как говорят, на выносливость (или усталость).