Виды и свойства металлов

Министерство образования и науки Российской Федерации
                        (МИНОБРНАУКИ РОССИИ)

Федеральное государственное бюджетное общеобразовательное учреждение
                 высшего профессионального образования

   "ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УПРАВЛЕНИЯ"





                              

                                   РЕФЕРАТ

             по учебной дисциплине "Основы технологий" 


  по теме: "Виды и свойства металлов"




            Автор: студентка 1-ого курса ИУПСиБК менеджмент 1-2
                       Лахоткина А.В.

            Проверил: П.М.Гуреев

          
           













                    Оглавление
1. Что такое металлы?	3
2. Виды металлов	4
3.Основные свойства металлов.	6
3.1. Физические и химические свойства.	6
3.2. Механические свойства.	8
3.3. Значение свойств металлов.	16
4. Цветные металлы и их сплавы.	17
1.Свойства и применение цветных металлов.	17
а)Твёрдые сплавы.	19
б) Литые и порошкообразные твердые сплавы.	19
2. Металлокерамические твердые сплавы.	20
3.Легкие металлы и их сплавы.	21
а)Алюминиевые литейные сплавы.	21
б) Бериллий и бериллиевые сплавы	21
Заключение	24



























1. Что такое металлы?
Металлы (от греч. metallon-первоначально, шахта, копи), вещества, обладающие в обычных условиях характерными, металлическими, свойствами-высокими электрической проводимостью и теплопроводностью. отрицательным температурным коэффициентом электрической проводимости, способностью хорошо отражать световые волны (блеск), пластичностью. К металлы относятся как собственно металлы (простые вещества), так и их сплавы, металлические соединения, в том числе интерметаллиды. Иногда металлами называют все вещества, обладающие теми или иными металлическими свойствами, например так называемые "синтетические" металлы, металлы органические.

Ранее характерными признаками металлов считались блеск, пластичность и ковкость - "светлое тело, которое ковать можно" (М.В. Ломоносов). Но металлическим блеском обладают и некоторые неметаллы, например иод. Известны хрупкие металлы, хотя многие из них в результате тщательной очистки получены в пластичном состоянии. В настоящее время важнейшим признаком металлы признается отрицательный температурный коэффициент электрической проводимости, то есть понижение электрической проводимости с ростом температуры. Из 109 элементов в периодической системе 86 относят к металлам. Граница между металлами и неметаллами в периодической таблице (в ее длинном варианте) проводится по диагонали от В до At. О некоторых элементах, например Ge, Sb, нет единого мнения, все же правильнее считать Ge неметаллом, так как он обладает полупроводниковыми свойствами, a Sb-металлом, хотя по физическим свойствам сурьма -полуметалл.

Олово существует как в металлической (b-Sn), в полупроводниковой (a-Sn) модификации. С др. стороны, у Ge, Si, P и некоторых других неметаллов при высоких давлениях обнаружены модификации с металлической проводимостью. Можно предположить, что при достаточно высоких давлениях все вещества могут приобретать металлические свойства. Поэтому вопрос об отнесении того или иного элемента к металлам следует, по-видимому, решать на основании рассмотрения не только физ. свойств простого вещества, но и его химических свойств. Иногда для элементов, лежащих на границе между металлами и неметаллами, применяют термин "полуметаллы", хотя этот термин в химии теперь не рекомендуется.

В металлах существует металлическая связь, характеризующаяся тем, что кристаллическая решетка образована положительными ионами, тогда как валентные электроны делокализованы по всему пространству решетки. Металлы можно представить в виде остова из положительных ионов, погруженного в "электронный газ", который компенсирует силы взаимного отталкивания положительных ионов. Энергия этих делокализованных электронов-электронов проводимости - отвечает зоне проводимости. Согласно зонной теории, у металлов отсутствует запрещенная зона между валентной зоной и зоной проводимости.

В кристаллах металлы атомы ионизированы лишь частично и часть валентных электронов остается связанной, в результате возможно появление частично ковалентных связей между соседними атомами. Прочность связи в кристаллической структуре металлы характеризуется энтальпией атомизации, которая меняется от 61,4 кДж/моль у Hg до 850 кДж/моль у W. Максимальная энтальпия атомизации характерна для металлы рядов Nb-Ru и Hf-Ir. Относящиеся к ним металлы отличаются максимальными температурами плавления и высокой механической прочностью.

2. Виды металлов
Металлы делятся на две группы:
Черные – металлы, которые имеют темно-серый цвет, большую плотность (кроме щелочноземельных), высокую температуру плавления, относительно высокую твердость и во многих случаях обладают полиморфизмом. Наиболее типичным металлом этой группы является железо.

Цветные – металлы, которые чаще всего имеют характерную окраску: красную, желтую, белую. Обладают большой пластичностью, малой твердостью, относительно низкой температурой плавления, для них характерно отсутствие полиморфизма. Наиболее типичным металлом этой группы является медь.

Черные металлы в свою очередь можно подразделить следующим образом:

Железные металлы – железо, кобальт, никель (так называемые ферромагнетики) и близкий к ним по свойствам марганец. Кобальт, никель и марганец часто применяют как добавки к сплавам железа, а также в качестве основы для соответствующих сплавов, похожих по своим свойствам на высоколегированные стали.

Тугоплавкие металлы, температура плавления которых выше, чем железа (т.е. 1539 °С). Применяют как добавки к легированным сталям, а также в качестве основы для соответствующих сплавов.

Урановые металлы – актиниды, имеющие преимущественное применение в сплавах для атомной энергетики.

Редкоземельные металлы (РЗМ) – лантан, церий, неодим, празеодим и др., объединяемые под названием лантаноидов и сходные с ними по свойствам иттрий и скандий. Эти металлы обладают весьма близкими химическими свойствами, но довольно различными физическими (температура плавления и др.). Их применяют как присадки к сплавам других элементов. В природных условиях они встречаются вместе и вследствие трудностей разделения на отдельные элементы для присадки обычно применяют «смешанный сплав», так называемый мишметалл, содержащий 40-45% Се и 45-50% всех других редкоземельных элементов. К таким смешанным сплавам РЗМ относят ферроцерий (сплав церия и железа с заметными количествами других РЗМ), дидим (сплав неодима и празеодима преимущественно) и др.

Щелочноземельные металлы в свободном металлическом состоянии не применяются, за исключением особых случаев.

Цветные металлы по разным признакам делятся на подгруппы:

Легкие металлы, имеющие плотность до 5000 кг/м3 (литий, натрий, магний, калий, алюминий и др.).

Тяжелые металлы, имеющие плотность более 5000 кг/м3 (цинк, медь, олово, свинец, серебро, золото и др.).

Легкоплавкие металлы – цинк, кадмий, ртуть, олово, свинец, висмут, таллий, сурьма и элементы с ослабленными металлическими свойствами – галлий, германий.

Тугоплавкие металлы, температура плавления которых выше, чем у железа (ниобий, молибден, вольфрам и др.).

Благородные металлы – серебро, золото, металлы платиновой группы (платина, палладий, иридий, родий, осмий, рутений). К ним может быть отнесена и «полублагородная» медь. Обладают высокой устойчивостью против коррозии.

По строению электронных оболочек металлы принято разделять на нормальные и переходные. У нормальных металлов внутренние электронные оболочки (уровни) полностью заполнены. К таким металлам относят Na, Cu, Mg, Al, Pb и др. У переходных металлов внутренние p и d оболочки недостроены. Наиболее характерные представители переходных металлов Fe, Pd, Pt и им подобные.
металлов.


3.Основные свойства металлов.

Свойства металлов делятся на физические, химические, механические и технологические.
	К физическим свойствам относятся: цвет, удельный вес, плавкость, электропроводность, магнитные свойства, теплопроводность, расширяемость при нагревании.
	К химическим – окисляемость, растворимость и коррозионная стойкость.
	К механическим – прочность, твердость, упругость, вязкость, пластичность.
	К технологическим – прокаливаемость, жидкотекучесть, ковкость, свариемость, обрабатываемость резанием.
3.1. Физические и химические свойства.
Цвет. Металлы непрозрачны, т.е. не пропускают сквозь себя свет, и в этом отраженном свете каждый металл имеет свой особенный оттенок – цвет.
	Из технических металлов окрашенными являются только медь (красная) и ее сплавы. Цвет остальных металлов колеблется от серо- стального до серебристо – белого. Тончайшие пленки окислов на поверхности металлических изделий придают им дополнительные окраски.
Удельный вес. Вес одного кубического сантиметра вещества, выраженный в граммах, называется удельным весом.
	По величине удельного веса различают легкие металлы и тяжелые металлы. Из технических металлов легчайшим является магний ( удельный вес 1,74), наиболее тяжёлым – вольфрам (удельный вес 19,3). Удельный вес металлов в некоторой степени зависит от способа их производства и обработки.
Плавкость. Способность при нагревании переходить из твердого состояния в жидкое является важнейшим свойством металлов. При нагревании все металлы переходят из твердого состояния в жидкое, а при охлаждении расплавленного металла – из жидкого состояния в твердого. Температура плавления технических сплавов имеет не одну определённую температуру плавления, а интервал температур, иногда весьма значительный.
Электропроводность. Электропроводность заключается в переносе электричества свободными электронами. Электропроводность металлов в тысячи раз выше электропроводности неметаллических тел. При повышении температуры электропроводность металлов падет, и при понижении – возрастает. При приближении к абсолютному нулю (- 2730С) электропроводность беспредельно металлов колеблется от +2320 (олово) до 33700 (вольфрам). Большинство увеличивается (сопротивление, падает почти до нуля).
	Электропроводность сплавов всегда ниже электропроводности одного из компонентов, составляющих сплавов.
Магнитные свойства. Явно магнитными (ферромагнитьными) являются только три металла: железо, никель, и кобальт, а также некоторые их сплавы. При нагревании до определённых температур эти металлы также теряют магнитные свойства. Некоторые сплавы железа и при комнатной температуре не являются ферромагнитными. Все прочие металлы разделяются на парамагнитные (притягивают магнитами) и диамагнитные (отталкиваются магнитами).
Теплопроводность. Теплопроводность называется переход тепла в теле от более нагретого места к менее нагретому без видимого перемещения частиц этого тела. Высокая теплопроводность металлов позволяет быстро и равномерно нагревать их и охлаждать.
	Из технических металлов наибольшей теплопроводностью облает медь. Теплопроводность железа значительно ниже, а теплопроводность стали меняется в зависимости от содержания в ней компонентов. При повышении температуры теплопроводность уменьшается, при понижении – увеличивается.
Теплоёмкость. Теплоёмкость называется количество тепла, необходимое для повышения температуры тела на 10.
	Удельной теплоемкостью вещества называется то количество тепла в килограмм – калориях, которое нужно сообщить 1кг вещества, чтобы повысить его температуру на 10.
	Удельная теплоёмкость металлов в сравнении с другими веществами невелика, что позволяет относительно легко нагревать их до высоких температур.
Расширяемость при нагревании. Отношение приращения длины тела при его нагревании на 10 к первоначальной его длине называется коэффициентом линейного расширения. Для различных металлов коэффициентом линейного расширения колеблется в широких пределах. Так, например, вольфрам имеет коэффициент линейного расширения 4,0·10-6 , а свинец 29,5 ·10-6.
Коррозионная стойкость. Коррозия есть разрушение металла вследствие химического или электрохимического взаимодействия его с внешней средой. Примером коррозии является ржавление железа.
	Высокая сопротивляемость коррозии (коррозионная стойкость) является важным природным свойством некоторых металлов: платины, золота и серебра, которые именно поэтому и получили название благородных. Хорошо сопротивляются коррозии также никель и другие цветные металлы. Черные металлы коррозируют сильнее и быстрее, чем цветные. 

3.2. Механические свойства.
Прочность. Прочностью металла называют его способность сопротивляться действию внешних сил, не разрушаясь.
Твердость. Твердостью называется способность тела противостоять проникновению в него другого, более твердого тела.
Упругость. Упругостью металла называется его свойство востонавливать свою форму после прекращения действия внешних сил, вызывавших изменение формы(деформацию.)
Вязкость. Вязкость называется способность металла оказывать сопротивление быстро возрастающим (ударным) внешним силам. Вязкость – свойство, обратное хрупкости.
Пластичность. Пластичностию называется свойство металла деформироваться без разрушения под действием внешних сил и сохранять новую форму после прекращения действия сил. Пластичность – свойство, обратное упругости.
	В табл. 1 приведены свойства технических металлов.
Таблица 1.
Свойства технических металлов.
Название металла
Удельный вес(плотность) г\см3
Температура плавления 0С
Твердость по Бринеллю 
Предел прочности(временное сопротивление) кг\мм2
Относительное удлинение %
Относительное сужение поперечного сечения %
Алюминий
Вольфрам
Железо
Кобальт
Магний
Марганец
Медь
Никель
Олово
Свинец
Хром
Цинк

   2,7
   19,3
   7,87
   8,9
   1,74
   7,44
   8,84
   8,9
   7,3
   11,34
   7,14
   7,14
   
  658
  3370
  1530
  1490
  651
  1242
  1083
  1452
  232
  327
  1550
  419
 20-37
 160
 50
 125
 25
 20
 35
 60
 5-10
 4-6
 108
 30-42
     8-11
     110
     25-33
     70
     17-20
     Хрупкий
     22
     40-50
     2-4
     1,8
     Хрупкий
     11,3-15
  40
  —
  21-55
  3
  15
  Хрупкий
  60
  40
  40
  50
  Хрупкий
  5-20
    85
    —
    68-55
    —
    20
    Хрупкий
    75
    70
    74
    100
    Хрупкий
    —
    
Механические свойства
Механическими называют свойства, определяющие отношение твердого тела к воздействию внешних сил; к этим свойствам относят прочность, истираемость, упругость, твердость и пластичность.
Прочность. Пределом прочности называют сопротивление тела внешним силам в момент разрушения. Таким образом, прочность определяет способность тела сопротивляться внешним силам, -стремящимся нарушить связь между элементарными частицами, из которых построено тело. Предел прочности может быть различным в зависимости от характера действия внешних сил, которые могут сжимать, растягивать, скручивать или изгибать тело.
Предел прочности при статической нагрузке измеряют напряжением материала при максимальной нагрузке, которую способен выдерживать материал, отнесенным к начальной площади сечения образца.
При растяжении предел прочности определяют по формуле

Предел прочности при растяжении для чистого железа достигает приблизительно 30 кг/мм2, для меди — 22 кг/мм2.
На рис. 46 показано устройство машины ГЗИП, служащей для испытания металлов на растяжение и сжатие. Деформирование испытываемого образца 1 производят перемещением нижнего захвата 4, получающего движение от вращения рукоятки 3 или от электродвигателя 8 через редуктор 2. При растяжении или сжатии образца 1 получает отклонение маятник 7, связанный с верхним захватом 4 и тягами 6. Маятник связан со стрелкой шкалы 9, показывающей величину действующей на образец 1 нагрузки. Машина снабжена самопишущим прибором 5, чертящим диаграмму зависимости между величинами нагрузки и получаемой испытываемым образцом деформации.

Прочность при динамической нагрузке определяют сопротивлением удару; ее измеряют работой, поглощаемой образцом при его разрушении под действием удара, и выражают в кгм/см2.
Иcпытание ударa производят на вертикальных или маятниковых копрах (фиг. 47). Баба 2 копра, весящая G кг, отклоняется на высоту Н м; при ударе часть работы затрачивается на разрушение образца 1, а неиспользованная часть поднимает бабу на высоту hм. Paбота, израсходованная на разрушение образца, отнесенная к единице, будет равна

где F — сечение образца в см2.

Пpoчность вибрационную определяют как сопротивление материала при знакопеременной нагрузке; пределом усталости (или выносливости) называется то наибольшее напряжение, подсчитанное по формулам механики, которое выдерживает материал, не разрушаясь при сколь угодно большом числе перемен нагрузок (практически, например, для стали испытание заканчивают после 107 циклов).
На hbc. 48 приведена диаграмма зависимости разрушающего напряжения от числа циклов знакопеременной нагрузки для стали.

Причиной усталости металла являются сдвиги, возникающие в кристаллических зернах и образующие в них трещины.
При разрушении материала под влиянием усталости наблюдаются две ясно различимые зоны: зашлифованная, камневидного строения часть излома, представляющая прогрессивно развивающуюся трещину, и кристаллическая часть излома мгновенного (хрупкого) разрушения.
Типичный излoм усталости прeдставлен на рис. 49: правая, более крупнозернистая часть излома получилась в момент окончательного (хрупкого) разрушения, а левая часть излома представляет прогрессивно развивающуюся трещину усталости.

Пpичиной быстрого вoзникновения трещины усталости являются местные перенапряжения материала во время работы детали. Чем чище металл и однороднее его структура, тем больше его стойкость при знакопеременных нагрузках.
Истираемoстью называют способность материала изнашиваться под влиянием усилий, отрывающих частицы материала от поверхности его и таким образом постепенно уменьшающих вес истираемого материала.
Истиpaемость определяют потeрей веса образца в единицу времени, отнесенной к единице трущейся поверхности при данных условиях работы. Такого рода испытания дают результат лишь сравнительного характера для разных материалов.
Твeрдостью называют способность тела сопротивляться проникновению в него другого тела.
Наиболее распространенным способом испытания металлов на твердость является способ Бринеля, заключающийся в том, что в испытываемый металл вдавливается под действием определенной силы шарик, диаметр которого известен; по диаметру полученного отпечатка судят о твердости испытываемого
металла. Твердость по Бринелю вычисляют по формуле

где Р — нагрузка на шарик в кг;
F — площадь поверхности отпечатка в мм2.
Твердость по Бринелю, как видно из формулы, равна силе в кг, отнесенной к величине площади поверхности отпечатка в мм2.
На рис. 50 представлена схема устройства пресса Бринеля: винт 1 поднимает к шарику 2 испытываемый материал; в цилиндр 3 нагнетают масло; меняя грузы 4 и 5 поршня 6, можно регулировать давление на поршень 7 и шарик 2.

Oпытом устaнoвлена зависимость мeжду пределом прочности при растяжении и твердостью по Бринелю; для стали эта зависимость выражается формулой

где ов — предел прочности при разрыве в кг/мм2;
Нв — твердость по Бринелю.
Кроме метод Бринеля, имеет также широкое применение способ Роквелла. Этим способом пользуются при измерении твердости более твердых материа
лов (например, закаленной стали). Твердость по способу Роквелла определяют глубиной проникновения в материал стального шарика небольшого размера или алмазного конуса; чем меньше глубина проникновения, тем тверже материал.
Из числа имеющих применение в технике чистых металлов максимальной твердостью обладает вольфрам.
Для измерения твердости, кроме методов Бринеля и Роквелла, существует ряд других методов.
Соотношения цифр твердостей, определяемых различными способами, можно найти в специальных таблицах.
Упругость. Упругостью называют способность деформированного внешней силой тела принимать прежнюю форму по прекращении действия этой силы.
На рис. 52 дана диаграмма зависимости между величиной нагрузки на стержень при растяжении и получающимися при различных нагрузках удлинениями; здесь по горизонтальной оси отложены получаемые стержнем удлинения, а по вертикальной — величины нагрузок или напряжений (нагрузка, отнесенная к единице площади поперечного сечения стержня). Из диаграммы видно, что в начале опыта деформации пропорциональны нагрузкам; такая пропорциональность сохраняется до тех пор, пока напряжение материала не достигнет величины ар, после чего линия зависимости между напряжением и удлинением начнет отклоняться от прямой. Максимальное напряжение о , при котором еще сохраняется пропорциональность удлинений напряжениям, называется пределом пропорциональности.

Если стержень будет разгружен ранее достижения напряжения арУ то длина его уменьшится до первоначальной; если же продолжать увеличивать нагрузку, стержень останется растянутым; поэтому предел пропорциональности практически совпадает с пределом упругости (т. е. с тем напряжением, при котором упругая деформация переходит в так называемую пластическую деформацию, описываемую ниже).
Когда нагрузка достигнет величины Рмах, начинается удлинение материала при уменьшающейся нагрузке. С этого момента начинается местное сужение материала, продолжающееся до момента разрыва стержня. Сужение сечения стержня перед разрывом дано на фиг. 53.
Из диаграммы фиг. 52 видно, что нагрузка на стержень перед его разрушением начинает уменьшаться, но в это время начинает уменьшаться и сечение стержня, и если подсчитать истинное напряжение (на единицу площади сечения в суживающейся части стержня), то окажется, что напряжение продолжает увеличиваться до момента разрыва.
При растяжении металла расстояние между его атомами возрастает в направлении действия растягивающей силы и уменьшается в перпендикулярном к ней направлении. Эти изменения расстояний могут иметь место только в том случае, если растягивающая сила достаточно велика для преодоления реакции со стороны сил, действующих между элементарными частицами металла. Если растягивающая сила не нарушает взаимного расположения атомов к междуатомных связей, то по прекращении действия силы элементарные частицы металла возвращаются в первоначальное положение — в этом случае мы имеем дело с упругой деформацией металла; если же внешняя сила способна изменить взаимное положение атомов, нарушая междуатомную связь, то подвергаемый действию растягивающей силы образец металла после прекращения действия внешней силы не примет прежней формы, и будет иметь место остаточная деформация.

То же самое можно сказать и относительно явлений, происходящих при воздействии на металл сжимающих, скручивающих и изгибающих сил.
Пластичностью называют способность тела получать остаточную деформацию под действием внешней силы.
Состояние металла, при котором он получает возрастающие деформации под действием постоянной силы, называют пластичным, а самую деформацию — истечением. Пластичность металла играет исключительно важную роль при обработке металлов посредством давления, так как все виды такой обработки (ковка, прокатка, волочение) возможны лишь при пластичном состоянии металла.
Металлы, не обладающие способностью переходить в пластичное состояние, называют хрупкими, и обрабатывать их посредством давления нельзя.
Явление пластичности объясняется способностью кристаллических зерен давать под влиянием внешних сил сдвиги вдоль определенных, характерных для каждого металла атомных плоскостей (плоскостей скольжения). В результате таких сдвигов части зерна оказываются смещенными относительно друг друга подобно тому, как это изображено на фиг. 54, где Р — направление производящих сдвиги сил и а — части зерна, отделяющиеся друг от друга плоскостями скольжения.

Тело только в том случае будет обладать пластичностью, если будут пластичны его кристаллы. Условие пластичности кристалла заключается, очевидно, в том, чтобы сопротивление кристалла разрушению было больше напряжения, способного вызвать скольжения в нем. При соблюдении этого условия материал может деформироваться без разрушения, и, когда деформирующая сила достигает соответствующей обусловливаемой родом материала величины, начнется истечение материала.
Кристаллы данного материала тем пластичнее, чем больше систем плоскостей скольжения они могут образовать.
Способность к образованию плоскостей скольжения и, следовательно, пластичность материала меняется с температурой, при которой внешние силы действуют на материал, и с изменением величины этих сил. Пластичность материала возрастает с увеличением температуры и давления.
Пластичный материал под действием даже относительно небольшой, но длительно действующей нагрузки может с течением времени деформироваться, следствием чего является уменьшение сечения испытываемого образца. Результатом же уменьшения сечения является увеличение внутренних напряжений в материале и ускорение процесса деформации, ведущее к разрушению. Такое явление называют «ползучестью» материала. Так, например, латунь, имеющая предел прочности на растяжение 51,5 кг/мм2, может быть разрушена в течение суток под действием нагрузки 40 кг/мм2, через 25 суток — 30 кг/мм2, и через 110 суток — 16 кг/мм2.
Ползучесть материала возрастает с его нагревом.
Установлено, что при сравнительно небольших напряжениях явление ползучести имеет затухающий характер (фиг. 55). 

 
Нагрузка на единицу площади поперечного сечения металла, которая вызывает допускаемую скорость деформации при данной температуре (например, 1% относительного удлинения через 107 час.), называется пределом ползучести.
Величина предела ползучести может изменяться в зависимости от требований, предъявляемых к данному изделию.
Современные представления о строении металла позволяют судить о тех возможностях, которые могут быть достигнуты при пользовании металлом, если его строение будет удовлетворять идеальным требованиям в отношении чистоты и однородности.
Приближенный подсчет, основанный на электронной теории строения металлов, дает теоретический предел прочности при разрыве порядка 104 кг/мм2. Это показывает, как велики возможности в отношении повышения прочности металлов и сплавов, применяемых в технике, так как предел прочности при разрыве наиболее прочных сталей не превышает пока 200—300 кг/мм2.

3.3. Значение свойств металлов.
Механические свойства. Первое требование, предъявляемое ко всякому изделию, - это достаточная прочность.
	Металлы обладают более высокой прочностью по сравнению с другими материалами, поэтому нагруженные детали машин, механизмов и сооружений обычно изготовляются из металлов.
	Многие изделия, кроме общей прочности, должны обладать ещё особыми свойствами, характерными для работы данного изделия. Так, например, режущие инструменты должны обладать высокой твердостью. Для изготовления режущих других инструментов применяются инструментальные стали и сплавы.
	Для изготовления рессор и пружин применяются специальные стали и сплавы, обладающие высокой упругостью
	Вязкие металлы применяются в тех случаях, когда детали при работе подвергается ударной нагрузке.
	Пластичность металлов дает возможность производить их обработку давлением (ковать, прокатывать).
Физические свойства. В авиа-, авто- и вагоностроении вес деталей часто является важнейшей характеристикой, поэтому сплавы алюминия и особенно магния являются здесь незаменимыми. Удельная прочность( отношение предела прочности к удельному весу) для некоторых, например алюминиевых, сплавов выше, чем для мягкой стали.
	Плавкость используется для получения отливок путём заливки расплавленного металла в формы. Легкоплавкие металлы(например, свинец) используются в качестве закалочной среды для стали. Некоторые сложные сплавы имеют столь низкую температуру плавления, что расплавляется в горячей воде. Такие сплавы применяются для отливки типографических матриц, в приборах, служащих для предохранения от пожаров.
	Металлы с высокой электропроводностью (медь, алюминий) используются в электромашиностроении, для устройства линий электропередач, а сплавы с высоким электросопротивлением – для ламп накаливания, электронагревательных приборов.
	Магнитные свойства металлов играют первостепенную роль в электромашиностроении (динамомашины, мотора, трансформаторы),для приборов связи ( телефонные и телеграфные аппараты) и используются во многих других видах машин и приборов.
	Теплопроводность металлов дает возможность производить их физические свойства. Теплопроводность используется также при производстве пайки и сварки металлов.
	Некоторые сплавы металлов имеют коэффициент линейного расширения, близкий к нулю; такие сплавы применяются для изготовления точных приборов, радиоламп. Расширение металлов должно применяться во внимание при постройке длинных сооружений, например, мостов. Нужно также учитывать, что две детали, изготовленные из металлов с различным коэффициентом расширения и скрепленные между собой, при нагревании могут дать изгиб и даже разрушение.
	Химические свойства. Коррозионная стойкость особенно важна для изделий, работающих в сильно окислительных средах (колосниковые решётки, детали химических машин и приборов). Для достижения высокой коррозионной стойкости производят специальные нержавеющие, кислостойкие и жаропрочные стали, а также применяются защитные покрытия.
	Технологические свойства. Имеют весьма важное значение при производстве тех или иных технологических операций.




4. Цветные металлы и их сплавы.
1.Свойства и применение цветных металлов.

Медь – высокая пластичность, электропроводность, теплопроводность, повышенная коррозионная стойкость является ценнейшими свойствами меди.
	Высокая пластичность меди позволяет легко производить её обработку давлением: прокатку, волочение и штамповку. 
	Вследствие высокой электропроводности медь является самым лучшим металлом для электромашиностроения, изготовления кабелей и проводов для передачи электроэнергии.
	Для изготовления состоянии она мало подвижна и плохо заполняет форму.
	Медь служит основой для изготовления различных сплавов, широко применяется в машиностроении.
Алюминий -  легкий металл, обладает высокой пластичностью, хорошей электропроводностью и коррозионной стойкостью. Поэтому он применяется для изготовления электропроводов, посуды, для предохранения других металлов и сплавов от окислений путем плакирования.
Магний –очень легкий металл. Это его большое и единственное преимущество.
	Главным недостатком магния является его малая стойкость против коррозии. Будучи нагрет на воздухе до температуры 550-6000 магний вспыхивает и горит ярким пламенем, поэтому резку его нужно производить очень осторожно. Кроме того, он имеет малую пластичность. Ввиду этих недостатков чистый  магний не нашёл применения в технике, а применяется в качестве основы для производства весьма легких сплавов.
Свинец – очень мягкий и тягучий металл, легко обрабатывается в холодном состоянии и хорошо отливается; активно сопротивляется действию кислот. Применяется для изготовления труб, аккумуляторных пластин, а также для получения подшипниковых сплавов.
Цинк – при нормальной температуре хрупок, при нагреве до 100-1500  - пластичен и легко обрабатывается давлением, при дальнейшем нагреве (свыше 2500) вновь становится хрупким и может быть измельчен в порошок. В расплавленном состоянии обладает жидкотекучестью. Применяется для защиты железа от коррозии ( оцинкованное железо) и в сплавах.
Олово обычно применяемое, является очень мягким и вязким металлом, хорошо обрабатывается давлением, на воздухе почти не окисляется. Используется для лужения, пайки и для получения различных сплавов. В расплавленном состоянии хорошо заполняет формы.
	Руды олова редки и запасы их ограничены, поэтому олово является весьма дефицитным металлом.
Примерное назначение некоторых марок цветных металлов
 (по ГОСТ)
Таблица № 2
Алюминий
Для особой химической аппаратуры; для электролитических кондесаторов и др.
Для фольги; для кабельных и токоподводящих изделий и др.
Для изделий широкого потребления и др.
Медь
Для проводников тока и сплавов высокой чистоты
Для проводников тока, для проката и др.
Для литейных бронз и для различных неответственных сплавов
Олово
Лужение консервной жести, изготовление припоя
Изготовление баббитов, припоев и низкооловынных сплавов.
Свинец
Для особого ответственного применения в аккумуляторной промышленности
Для горячего свинцования; для баббита марки БК, для закалочных ванн и др.
Цинк
Для отливок под давлением особо ответственных деталей авиа- и автопромышленности и др.
Для обычных литейных и свинцовых медно- цинковых сплавов
Магний
Для специальных литейных и деформируемых сплавов на магниевой и алюминиевой основе
Для литейных и деформируемых сплавов на магниевой и алюминиевой основе

а)Твёрдые сплавы.
Твердые сплавы в течение последних двух десятилетий получили очень широкое распространение в промышленности. Они используются в горной промышленности – для бурения, металлообрабатывающей промышленности – для резания, штамповки и волочения, а также для наплавки быстроизнашивающихся деталей.
	Широкое распространение твердых сплавов в промышленности объясняется тем, что инструменты, оснащенные твердыми сплавами, позволяют во много раз повысить производительность имеющегося оборудования и снизить себестоимость изготовляемых изделий и что детали, направленные твердыми сплавами, работают на истирание значительно (иногда в десятки раз) дольше ненаплавленных деталей.
	Основной составляющей всех сплавов являются карбиды металлов: вольфрама, молибдена, хрома, титана, марганца. Карбиды придают сплавам высокую твердость и износоустойчивость. Кроме того, в состав твердых сплавов входят кобальт, никель, железо.
	Твердые сплавы делятся на литые, порошкообразные и металлокерамические.

б) Литые и порошкообразные твердые сплавы.
Эти сплавы применяются для наплавки быстроизнашивающихся деталей.
	Литые твердые сплавы – стеллиты и стеллитоподобные – отличаются высокой коррозионной стойкостью, в частности в серной кислоте; сохраняют стойкость при высоких температурах (стеллиты – до 8000 , стеллитоподобные до – 6000).
	Стеллиты и сормайт широко применяются в машиностроении для наплавки деталей и инструментов, работающих без ударов, и там, где деталь после механической обработки должна быть ровной и чистой ( главным образом при трении скольжения), например: для гибочных и вытяжных матриц, центров станков, измерительных скоб, колец для протяжки. Ввиду высокой жаропрочности этих сплавов их применяют также для наплавки деталей, работающихся при высоких температурах, например: для деталей металлургического оборудования, ножей для горячей резки, клапанов двигателей внутреннего сгорания.
	Наплавку литых твердых сплавов можно производить на стальные (железные) и чугунные детали независимо от их сечения и конфигурации. Покрытие рабочей поверхности детали слоем сплава производится с помощью газовой горелки ацетилено – кислородным пламенем.
	Порошкообразные твёрдые сплавы –вокар и сталинит – применяются главным образом для наварки деталей производящих грубую работу, где допускается максимальное к.......................