Главная

Свойства металлов
Типы сварных швов
 

Металлы и их свойства. Общие сведения

Металлы в природе встречаются главным образом в виде различных соединений, называемых рудой, или в виде механических смесей и различных сплавов. Свойства сплавов могут значительно отличаться от свойств чистых металлов.

К металлам, которые в природе встречаются в чистом виде, относятся так называемые благородные металлы: золото, серебро, платина. Железо в чистом виде встречается редко. Для технических целей металлы добываются из руд и различных смесей путём электролиза или плавкой, называемой металлургическим процессом.

Металлы, как правило, имеют в своём составе различные примеси.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И СТРУКТУРА МЕТАЛЛОВ

Механические свойства металлов зависят от их химического состава и структуры. В свою очередь структура металла зависит от характера тепловой обработки и химического состава последнего.

Чёрные металлы представляют собой сплав железа с углеродом, кроме того в их составе всегда имеются марганец и кремний, а также вредные примеси -сера и фосфор.

Главное влияние на механические свойства металла оказывает углерод. С увеличением содержания углерода в металле, последний приобретает повышенную твёрдость и прочность, но теряет вязкость. Изменение механических свойств зависит также и от изменения структуры. Углерод в металле может находиться в свободном состоянии в виде графита или в химически связанной состоянии в виде карбида железа (Fe3C), т. е. цементита. Наибольшее количество углерода, которое может раствориться в расплавленном металле, составляет 6,67% от его веса. Практически же углеродистые металлы содержат углерода значительно меньше. Чёрные металлы, содержащие углерод в количестве до 1,7%, принято считать сталью, а с более высоким содержанием углерода -чугуном.

Сталь с любым содержанием углерода (до 1,7%) после затвердевания представляет собой однородный твёрдый раствор углерода в железе, по своей структуре называемый аустенитом.

При дальнейшем охлаждении из аустенита выделяется либо чистое железо, называемое ферритом, либо химическое соединение железа с углеродом, называемое цементитом. Эти структурные изменения заканчиваются при охлаждении стали до температуры 723°С. При дальнейшем охлаждении структура аустенита полностью распадается на механическую смесь феррита с цементитом; структура этой смеси называется перлит.

Чугун при охлаждении также претерпевает структурные изменения. При этом чугун с содержанием углерода до 4,3% (доэвтектоидный) до температуры 1135°С состоит из жидкого раствора и кристаллов твёрдого раствора углерода в железе, т. е. аустенита, а чугун с содержанием углерода выше 4,3% (заэв-тектоидный) до температуры 1135°С состоит из жидкого раствора и кристаллов химического соединения углерода с железом, т. е. цементита.

При охлаждении от температуры 1135°С до температуры 723°С структура доэвтектоидного чугуна состоит из структур: аустенита, цементита и смеси аустенита с цементитом, называемой ледебуритом.

Чугун, содержащий 4,3% углерода, состоит из однородной смеси аустенита с цементитом, т. е. имеет структуру ледебурита. Чугун, имеющий углерода более 4,3%, имеет структуру цементита и ледебурита. При охлаждении чугуна ниже температуры 723°С его структура меняется, при этом чугун с содержанием углерода до 4,3% будет состоять из перлита, цементита и ледебурита, а при медленном охлаждении из феррита, перлита и графита (серый чугун).

При нагревании стали или чугуна будут происходить такие же структурные изменения, как и при охлаждении, но только в обратном порядке. Феррит представляет собой мягкую пластичную составляющую металла. Цементит является хрупкой и очень твёрдой структурой. Чем больше в стали углерода, тем больше в структуре этой стали цементита и тем менее пластичен такой металл.
 

   
 
 


SQL запросов: 5 | Генерация страницы: 0.07 сек