Основные сведения о металлах и сплавах

1.

.
Тема:
Основные сведения о
металлах
и сплавах.

2.

Основным
материалами,
применяемым
для
изготовления
сварных
конструкций
являются
металлы и их сплавы.
Изучением
металлов
занимается
наука
металловедение
Металловедение — наука, изучающая
зависимость между составом, строением и
свойствами
металлов
и
сплавов
и
закономерности их изменения под воздействием внешних факторов: тепловых,
химических, механических, электромагнитных, радиоактивных.

3.

Металлы и их сплавы повсеместно используются
для изготовления конструкций машин, оборудования,
инструмента и т. д. Несмотря на широкий круг
искусственно созданных материалов (керамики,
клеев), металлы служат основным конструкционным
материалом и в обозримом будущем по-прежнему
будут доминировать.
В природе металлы встречаются как в чистом
виде, так и в рудах, оксидах и солях. В чистом виде
встречаются химически устойчивые элементы (Pt,
Au, Ag, Cu). Масса наибольшего самородка меди
составляет 420 т, серебра — 13,5 т, золота — 112
кг. Из 118 открытых элементов, представленных в
Периодической
системе
элементов
Д. И. Менделеева, 82 являются металлами.

4.

Металлы
–
непрозрачные
вещества, обладающие специфическим
металлическим блеском, пластичностью,
высокой
теплопроводностью
и
электропроводностью.

5.

КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТАЛЛОВ
Металлы делятся на две большие группы:
черные металлы – железо и сплавы на
его основе
цветные – остальные металлы и их
сплавы

6.

Цветные металлы по разным
признакам делятся на подгруппы:
тяжелые, имеющие плотность больше 5 г/см3
(цинк, медь, олово, свинец, серебро, золото и
др.);
легкие, имеющие плотность до 5 г/см3 (литий,
натрий, магний, калий, алюминий и др.);
тугоплавкие,
температура
плавления
которых выше, чем у железа (ниобий,
молибден, вольфрам др.);

7.

легкоплавкие (цезий, галлий, калий, натрий,
олово, свинец и др.);
редкие (молибден, вольфрам, ванадий и др.);
благородные (золото,
палладий и др.);
и другие.
серебро,
платина,

8.

Понятие «чистый металл» весьма условно. Любой
чистый металл содержит примеси, а поэтому его
следует рассматривать как сплав. Под термином
«чистый металл» понимается металл, содержащий
0,010 – 0,001% примесей. Современная металлургия
позволяет получать металлы высокой чистоты
(99,99%). Однако примеси даже в малых количествах
могут оказывать существенное влияние на свойства
металла.
Свойства металлов разнообразны. Ртуть замерзает
при температуре минус 38,8 °С, вольфрам
выдерживает рабочую температуру до 2000 °С (Тпл
= 3420 °С), литий, натрий, калий легче воды, а иридий и
осмий
—
в
42
раза
тяжелее
лития.
Электропроводность серебра в 130 раз выше, чем у марганца.
Вместе с тем металлы имеют характерные общие свойства

9.

ОБЩИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ
высокая пластичность;
высокие тепло- и электропроводность;
положительный
температурный
коэффициент электрического сопротивления, означающий рост сопротивления с
повышением
температуры
и
сверхпроводимость
многих
металлов
(около 30) при температурах, близких к
абсолютному нулю;

10.

хорошая отражательная способность
(металлы
непрозрачны
и
имеют
характерный металлический блеск);
термоэлектронная
эмиссия,
т.е.
способность к испусканию электронов при
нагреве;
кристаллическое строение в твердом
состоянии.

11.

Наличие этих свойств и характеризует
так
называемое
металлическое
состояние вещества.
Все металлы и металлические сплавы –
тела кристаллические.
Каждый металл (вещество) может
находиться
в
трех
агрегатных
состояниях:
- газообразном;
- жидком;
- твердом.

12.

АТОМНО-КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ
СТРОЕНИЕ МЕТАЛЛОВ
Под атомно - кристаллической
структурой
понимают
взаимное
расположение атомов, существующее в
кристалле.
Кристалл состоит из атомов (ионов),
расположенных в определенном порядке,
который периодически повторяется в
трех измерениях.

13.

Для описания атомно-кристаллической структуры
пользуются
понятием
пространственной
или
кристаллической решетки
Кристаллическая решетка представляет
собой воображаемую пространственную сетку,
в узлах которой располагаются атомы (ионы),
образующие металл (твердое кристаллическое
тело).
Наименьший объем кристалла, дающий
представление об атомной структуре металла
во
всем
объеме,
получил
название
элементарной кристаллической ячейки.

14.

ТИПЫ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ
РЕШЕТОК МЕТАЛЛОВ
Большинство
твердых
веществ
имеют кристаллическую структуру, в которой
частицы, из которых она «построена» находятся в
определенном
порядке,
создавая
тем
самым кристаллическую решетку. Она строится из
повторяющихся одинаковых структурных единиц элементарных ячеек, которая связывается с соседними
ячейками, образуя дополнительные узлы. В результате
существует 14 различных кристаллических решеток.
Подавляющее число технически важных
металлов образуют одну из следующих
решеток:

15.

ОБЪЕМНО - ЦЕНТРИРОВАННАЯ
КУБИЧЕСКАЯ РЕШЕТКА (ОЦК)
Атомы (9) расположены в узлах ячейки и
один атом — в центре объема куба . Решетку
ОЦК имеют металлы: a-железо, хром, ниобий,
вольфрам, ванадий и др.

16.

ГРАНЕЦЕНТРИРОВАННАЯ КУБИЧЕСКАЯ
РЕШЕТКА (ГЦК)
Атомы (14) расположены в углах куба и в
центре каждой грани . Этот тип решетки
имеют металлы: у-железо, никель, медь,
золото и др

17.

ГЕКСАГОНАЛЬНАЯ ПЛОТНОУПАКОВАННАЯ
РЕШЕТКА (ГПУ)
Атомы (17) расположены в углах и центре
шестигранных оснований призмы и три
атома в средней плоскости призмы. Эту
упаковку атомов имеют металлы: магний,
цинк и др.