Металлы и сплавы. Железо и никель

1.

2.

В промышленности металлы применяются в основном в
виде сплавов: черных (чугун, сталь) и цветных (бронза,
латунь, дюралюминий и др.)
В наше современное время трудно представить себе жизнь без
использования металла. Области использования металла и его
сплавов настолько обширна, что перечисление заняло бы ни
одну страницу.

3.

В зависимости от требований, предъявляемых современной техникой, изготовляют
металлические сплавы с самыми разнообразными свойствами:
они бывают либо очень твердыми, но хрупкими (например, сверхтвердые сплавы на основе
карбида вольфрама), либо мягкими и пластичными (например, некоторые сплавы на основе
меди)
металлы и сплавы бывают с очень низким электросопротивлением (чистая медь и серебро)
и с высоким (нихром и другие подобные сплавы)
легко и сильно намагничивающимися (чистое железо) и практически немагнитными (сталь с
25% Ni и 2% Cr; сталь с 18% Mn)
кислотоупорными (сталь с 25% Cr и 20% Ni); жаропрочными (сплавы на никелевой основе;
сталь с 18% Cr, 25% Ni, 25% Si)
с очень высокой температурой плавления (вольфрам – более 3000°) или очень
легкоплавкими (например, сплав состоящий из 4 частей висмута, 2 частей свинца, 1 части
кадмия и 1 части олова).
Температура плавления этого сплава 67°, хотя каждый из металлов, составляющих этот
сплав, плавиться при значительно более высокой температуре: олово при 232°, висмут при
271°, кадмий при 321°, а свинец при 327°.

4.

Смотрите далее…

5.

Железо и никель притягиваются магнитом, а сплав
железа с 25% Ni немагнитен. Наоборот,
немагнитные металлы: медь, алюминий и марганец
дают магнитный сплав (66,5% Cu, 11% Al, 22,4% Mn).
Это наглядно показывает, что свойства сплава
могут сильно отличаться от свойств тех металлов,
из которых он составлен.
Наиболее широко в производствах применяются
технические металлы, обычные стали и сплавы.
Для изготовления металлических изделий в
зависимости от их назначения требуются либо
чистые металлы с минимальным количеством
примесей, либо специальные сплавы часто весьма
сложного химического состава.
Поэтому необходимо знать свойства металлов и
сплавов, чтобы уметь выбирать нужный материал.

6.

Из цветных сплавов наиболее широко применяются бронза, латунь и
дюралюминий.
1. Бронза — желто-красный сплав на основе меди с добавлением олова,
алюминия и других элементов. Отличается высокой прочностью, стойкостью
против коррозии. Из бронзы отливают художественные изделия, делают
сантехническую арматуру, трубопроводы, детали, работающие в условиях
трения и повышенной влажности.
2. Латунь — сплав меди с цинком, желтого цвета. Имеет высокую твердость,
пластичность, коррозийную стойкость. Выпускается в виде листов,
проволоки, шестигранного проката и применяется чаще всего для
изготовления деталей, работающих в условиях повышенной влажности.
3. Дюралюминий — сплав алюминия с медью, цинком, магнием и другими
металлами, серебристого цвета. Обладает высокими антикоррозийными
свойствами, хорошо обрабатывается. Дюралюминий широко применяют в
авиастроении, машиностроении и строительстве, где требуются легкие и
прочные конструкции.
1.
2.
3.

7.

Вы знаете, что металлы обладают
различными свойствами. Одни из них мягкие,
вязкие, другие твердые, упругие или хрупкие.
Знать свойства металлов необходимо для того,
чтобы правильно определить наиболее
подходящий для того или иного изделия
материал.

8.

К этим свойствам относятся: цвет, удельный вес, теплопроводность, электропроводность,
температура плавления.
Цвет металла или сплава является одним из признаков, позволяющих судить о его
свойствах.
Металлы различаются по цвету. Например, сталь — сероватого цвета, цинк — синеватобелого, медь —розовато-красного.
При нагреве по цвету поверхности металла можно примерно определить, до какой
температуры он нагрет, что особо важно для сварщиков. Однако некоторые металлы
(алюминий) при нагреве не меняют цвета.
Поверхность окисленного металла имеет иной цвет, чем не окисленного.
Удельный вес — вес одного кубического сантиметра вещества, выраженный в граммах .
Например, углеродистая сталь имеет удельный вес, равный 7,8 г/см3. В авто- и
авиастроении вес деталей является одной из важнейших характеристик, поскольку
конструкции должны быть не только прочными, но и легкими. Чем больше удельный вес
металла, тем более тяжелым (при равном объеме) получается изделие.
Теплопроводность — способность металла проводить тепло — измеряется количеством
тепла, которое проходит по металлическому стержню сечением в 1 см2 за 1 мин. Чем
больше теплопроводность, тем труднее нагреть кромки свариваемой детали до нужной
температуры.
Температура плавления — температура, при которой металл переходит из твердого
состояния в жидкое. У стали, например, температура плавления гораздо более высокая,
чем у олова.
Чистые металлы плавятся при одной постоянной температуре, а сплавы — в
интервале температур.

9.

К механическим свойствам металлов и сплавов относятся прочность, твердость,
упругость, пластичность, вязкость.
Эти свойства обычно являются решающими показателями, по которым судят о
пригодности металла к различным условиям работы.
Прочность — способность металла сопротивляться разрушению при действии на него
нагрузки.
Твердость — способность металла сопротивляться внедрению в его поверхность
другого более твердого тела. Если ударить молотком по кернеру, поставленному на
стальную пластинку, образуется небольшая лунка. Если то же самое сделать с
пластинкой из меди, лунка будет больше. Это свидетельствует о том, что сталь тверже
меди.
Упругость — свойство металла восстанавливать свою форму и размеры после
прекращения действия нагрузки. Высокой упругостью должна обладать, например,
рессоры и пружины, поэтому они изготовляются из специальных сплавов. Попробуйте
одновременно растянуть и отпустить пружины из стальной и медной проволоки. Вы
увидите, что первая вновь сожмется, а вторая останется в том же положении. Значит,
сталь более упругий материал, чем медь.
Пластичность — способность металла изменять форму и размеры под действием
внешней нагрузки и сохранять новую форму и размеры после прекращения действия
сил. Пластичность — свойство, обратное упругости. Чем больше пластичность, тем
легче металл куется, штампуется, прокатывается.
Вязкость — способность металла оказывать сопротивление быстро возрастающим
(ударным) нагрузкам.Например, если наносить удары по чугунной плите, она
разрушится. Чугун — хрупкий металл. Вязкость — свойство, обратное хрупкости.
Вязкие металлы применяются в тех случаях, когда детали при работе подвергаются
ударной нагрузке (детали вагонов, автомобилей и т. п.).

10.

Характерными свойствами для металлов являются следующие:
Восстановление неметаллов Реакции с галогенами и кислородом воздуха
протекают с различными скоростями и при различных температурах с
разными металлами. Так, щелочные металлы легко окисляются
кислородом воздуха и взаимодействуют с простыми веществами, железо
и медь взаимодействуют с простыми веществами только при нагревании,
золото и платиновые металлы не окисляются вообще. Многие металлы
образуют на поверхности оксидную пленку, которая защищает их от
дальнейшего окисления.
2Мg + О2 = 2МgО
4Аl + ЗО2 = 2А12О3
2К + Сl2 = 2КСl
Менее энергично металлы взаимодействуют с серой:
Сu + S = СuS
Fе + S = FеS
Трудно вступают в реакцию с азотом и фосфором:
ЗМg + N2 = Мg3N2 (нитрид магния)
ЗСа + 2Р = Са3Р2 (фосфид кальция)
Активные металлы взаимодействуют с водородом:
Са + Н2 = СаН2 (гидрид кальция)
Взаимодействие с водой
Активные металлы (щелочные металлы) взаимодействуют с водой при обычных
условиях с образованием гидроксидов и выделением водорода:
2Nа + 2Н2О == 2NаОН + Н2
Са + 2Н2О = Са(ОН)2 + Н2
2Аl + 6Н2O = 2Аl(ОН)3 + ЗН2

11.

12.

Над презентацией
работал ученик
11- А класса
Шевцов Николай
Спасибо за внимание…