Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Саратовской области Петровский агропромышленный лицей

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

Физические свойства металлов и сплавов

К физическим свойствам металлов и сплавов

относятся цвет, плотность (удельный вес), плавкость,

тепловое расширение, теплопроводность,

теплоемкость, электропроводность и способность их

намагничиваться. Эти свойства называют

физическими потому, что обнаруживаются в явлениях,

которые не сопровождаются изменением

химического состава вещества, т. е. металлы и сплавы

остаются неизмененными по составу при нагревании,

прохождении через них тока, тепла, а также при их

намагничивании и плавлении. Многие из указанных

физических свойств имеют установленные единицы

измерения, по которым судят о свойствах металла.

Цвет

Металлы и сплавы не прозрачны . Даже тонкие

слои металлов и сплавов не способны пропускать

лучи, но они имеют в отраженном свете внешний

блеск, причем каждый из металлов и сплавов

имеет свой особый оттенок блеска или, как

говорят, цвет. Например, медь имеет розово-

красный цвет, цинк - серый, олово - блестяще-

белый и т. д.

Удельный вес

Удельный вес-это вес 1 см 3 металла, сплава или

любого другого вещества в граммах. Например,

удельный вес чистого железа равен 7,88 г/см 3 .

Плавление

Плавление - способность металлов и сплавов

переходить из твердого состояния в жидкое,

характеризуется температурой плавления.

Металлы, имеющие высокую температуру

плавления, называют тугоплавкими (вольфрам,

платина, хром и т.д.). Металлы, имеющие низкую

температуру плавления, называют легкоплавкими

(олово, свинец и т.д.).

Тепловое расширение

Тепловое расширение - свойство металлов и

сплавов увеличиваться в объеме при нагревании,

характеризуется коэффициентами линейного и

объемного расширения. Коэффициент линейного

расширения - отношение приращения длины

образца металла при нагревании на 1° к

первоначальной длине образца. Коэффициент

объемного расширения - отношение приращения

объема металла при нагревании на 1° к

первоначальному объему.

Объемный коэффициент принимают равным

утроенному коэффициенту линейного расширения.

Различные металлы имеют различные

коэффициенты линейного расширения. Например,

коэффициент линейного расширения стали

равен 0,000012 , меди - 0,000017 , алюминия-

0,000023 . Зная коэффициент линейного

расширения металла, можно определить его

величину удлинения: определим, насколько

удлинится стальной трубопровод длиной 5000

м при его нагреве до 20°С :

5000·0,000012·20 = 1,2 м

Теплопроводность

Теплопроводность -способность металлов и

сплавов проводить тепло. Чем больше

теплопроводность, тем быстрее тепло

распространяется по металлу или сплаву при

нагревании. При охлаждении металлы и сплавы,

обладающие большой теплопроводностью,

быстрее отдают тепло. Теплопроводность красной

меди в 6 раз выше теплопроводности железа. При

сварке металлов и сплавов, имеющих большую

теплопроводность, требуется предварительный, а

иногда и сопутствующий подогрев.

Теплоемкость

Теплоемкость - количество тепла, потребное для

нагревания единицы веса на 1° . Удельная

теплоемкость - количество тепла

в ккал (килокалориях), необходимое для нагрева 1

кг вещества на 1° . Низкую удельную теплоемкость

имеют платина и свинец. Удельная теплоемкость

стали и чугуна примерно в 4 раза выше удельной

теплоемкости свинца.

Электропроводность

Электропроводность - способность металлов и

сплавов проводить электрический ток. Хорошей

электропроводностью обладают медь, алюминий

и их сплавы.

Магнитные свойства

Магнитные свойства - способность металлов

намагничиваться, которые проявляются в том, что

намагниченный металл притягивает к себе

металлы, обладающие магнитными свойствами.

Металлы и сплавы, их свойства и применение в радиоэлектронной аппаратуре аппаратуре Подготовил: учащийся гр.7/8 профессия « Радиомеханик » ФУРИН Павел Руководитель: преподаватель химии КАРАСЕВА Е. А год ОГБОУ НПО Профессиональный лицей 17

Из 118 химических элементов, открытых на данный момент, к металлам относят: 6 элементов в группе щелочных металлов 6 в группе щелочноземельных 38 в группе переходных металлов 11 в группе легких металлов 7 в группе полуметаллов 14 в группе лантаноиды и лантан 14 в группе актиноиды и актиний, вне определённых групп бериллий и магний. Таким образом, к металлам возможно относятся 96 элементов из всех открытых.

Металлический блеск Хорошая электропроводность Возможность легкой механической обработки Высокая плотность Высокая температура плавления Большая теплопроводность Все металлы при нормальных условиях находятся Все металлы при нормальных условиях находятся в твёрдом состоянии, однако обладают различной твёрдостью.

Металлы Металлы используются как в качестве хороших проводников электричества (медь, алюминий), так и в качестве материалов с повышенным сопротивлением для резисторов и электронагревательных элементов (нихром и т. п.). Электронагревательный элемент Медные катушки

Металлы и их сплавы Металлы и их сплавы широко применяются для изготовления инструментов (их рабочей части). В основном это инструментальные стали и твёрдые сплавы. В качестве инструментальных материалов применяются также алмаз, нитрид бора, керамика. Так же, для изготовления таких инструментов, как щипцы, кусачки, пинцеты необходимые для ремонта радиоэлектронной аппаратуры и изготовления её деталей. Алмаз Нитрид бора

Мультиметр Под легированием понимается внесение небольших количеств примесей или структурных дефектов с целью контролируемого изменения электрических свойств полупроводника, в частности, его типа проводимости. При производстве полупроводниковых приборов легирование является одним из важнейших технологических процессов. Для подготовки металлов, нужных для изготовления различных деталей полупроводниковых приборов используют легирование.

На основе алюминия на основе магния макроскопически однородная смесь двух или большего числа химических элементов с преобладанием металлических компонентов. Основной или единственной фазой сплава, как правило, является твёрдый раствор легирующих элементов в металле, являющемся основой сплава.

Сплавы Сплавы имеют типичные металлические свойства: металлический блеск, высокие электропроводность и теплопроводность. Иногда компонентами сплава могут быть не только химические элементы, но и химические соединения, обладающие металлическими свойствами. Например, основными компонентами твёрдых сплавов являются карбиды вольфрама или титана. ВольфрамТитан

Оловянно-свинцовые припои марок ПОС 18, ПОС 30, ПОС 40 имеют более высокое ударное сопротивление, чем чистые олово и свинец, и потому применение их для получения прочного шва дает более хорошие результаты. Представляет собой сплавы олова и свинца. Механическая прочность припоев повышается с увеличением содержания олова.

Добавление большего количества олова в припой увеличивает температуру плавления, что неудобно при пайке. Добавление большего или меньшего количества какого либо металла в припое зависит от применения вида этого припоя. Припой марки ПОС - 90 применяется для лужения и пайки внутренних швов пищевой посуды и медицинской аппаратуры, а ПОССу 4-4 – для лужения и пайки в автомобилестроении.

Вывод: Вывод: металлы и сплавы, благодаря своим физическим и химическим свойствам получили широкое применение в изготовлении и ремонте радиоэлектронной аппаратуры. металлы и сплавы, благодаря своим физическим и химическим свойствам получили широкое применение в изготовлении и ремонте радиоэлектронной аппаратуры.

1 из 8

Презентация на тему:

№ слайда 1

Описание слайда:

№ слайда 2

Описание слайда:

Сплавы- это макроскопические однородные системы, состоящие из двух или более металлов с характерными металлическими свойствами. Например: металлический блеск, высокие электропроводность и теплопроводность. Иногда компонентами сплава могут быть не только химические элементы, но и химические соединения, обладающие металлическими свойствами.

№ слайда 3

Описание слайда:

Сплавы - Al Северное золото: Северное золото - медно-алюминиевый сплав золотистого цвета, из которого сделаны монеты. В нём не содержится золота, и его названием очень трудно ввести в заблуждение, так как по цвету и весу «северное золото» совсем не похоже на настоящее.

№ слайда 4

Описание слайда:

№ слайда 5

Описание слайда:

№ слайда 6

Описание слайда:

Победит Победит - металлокерамический твердый сплав. Твёрдый сплав карбида вольфрама WC и кобальта в соотношении 90% и 10% масс, соответственно. Он по твердости близок к алмазу, применяется при бурении горных пород. Разработан в 1929 году в СССР где в основном использовался для режущих инструментов. Сейчас сплав применяется для оснащения волочильного инструмента, в качестве резцов и т.д. При создании используются методы порошковой металлургии. Металлокерамические сплавы обладают особенно высокой твердостью. Победит изготовляется в виде пластинок различной формы и размера. Процесс изготовления сводится к следующему: мелкий порошок карбида вольфрама или другого тугоплавкого карбида и мелкий порошок связующего металла кобальта или никеля перемешиваются и затем прессуются в соответствующих формах. Спрессованные пластины спекаются при температуре, близкой к температуре плавления связующего металла, что дает очень плотный и твердый сплав. Пластинки из этого сверхтвердого сплава применяются для изготовления металлорежущего и бурового инструмента. Пластинки напаиваются на державки режущего инструмента медью. Термообработка не требуется. В настоящее время разработаны и другие вольфрамокобальтовые сплавы, однако для них продолжают использовать название «победит».

№ слайда 7

Описание слайда:

Нихром Нихром - общее название группы сплавов, состоящих, в зависимости от марки сплава, из 55-78 % никеля, 15-23 % хрома, с добавками марганца, кремния, железа, алюминия. Первый нихромовый сплав разработан в США в 1905 году А. Маршем. Основными достоинствами нихромовых сплавов являются высокая жаростойкость в окислительной атмосфере (до 1250 °C), высокоеэлектрическое сопротивление (1,05-1,4 Ом/мм²·м). Нихром применяется для изготовления нагревательных элементов электропечей, бытовых приборов. Из нихрома изготавливают детали, работающие при высокой температуре, резисторные элементы, реостаты. Основные применяемые марки сплава - Х20Н80, Х15Н60, ХН70Ю. Физические свойства нихрома удельное электрическое сопротивление - 1÷1,1 Ом·мм²/м (в зависимости от марки сплава) плотность - 8200-8500 кг/м³ температура плавления - 1100-1400 °C рабочая температура - 800-1100 °C удельная теплоемкость - 0,45 кДж/(кг*К) при 25 °C предел прочности при растяжении - 0,65-0,70 ГПа

№ слайда 8

Описание слайда:

Манганин Манганин - термостабильный сплав на основе меди (около 85 %) с добавкой марганца (Mn) (11,5-13,5 %) и никеля (Ni) (2,5-3,5 %). Характеризуется чрезвычайно малым изменением электрического сопротивления в области комнатных температур. Впервые предложен Манганин - основной материал для электроизмерительных приборов и образцовых сопротивлений - эталонов магазинов, мостовых схем, шунтов, дополнительных сопротивлений приборов высокого класса точности. Максимальная рабочая температура - 300 °C. Существенное преимущество манганина перед константаном заключается втом, что манганин обладает очень малой термоЭДС в паре с медью (не более 1 мкв/1°С), поэтому в приборах высокого класса точности применяют только манганин. В то же время манганин, в отличие от константана, неустойчив против коррозии в атмосфере, содержащей пары кислот, аммиака, а также чувствителен к значительному изменению влажности воздуха.

Слайд 1

Сплавы металлов

Слайд 2

Сплавы металлов- это вещества с металлическими свойствами, состоящие из двух или нескольких элементов, из которых хотя бы один является металлом Сплавы состоят из основы (одного или нескольких металлов), малых добавок специально вводимых в сплав легирующих и модифицирующих элементов, а также из не удаленных примесей (природных, технологических и случайных). Сплавы являются одним из основных конструкционных материалов. Среди них наибольшее значение имеют сплавы на основе Fe и Al. В технике применяется более 5 тыс. сплавов.

Слайд 3

Классификация сплавов:
1) По числу компонентов двойные тройные (и т.д.) 2) По структуре гомогенные-однофазные гетерогенные (сплавы, состоящие из нескольких фаз) 3) По характеру металла, являющегося основой сплава черные- сталь, чугун цветные- сплавы Аl, Cu, Ni и т.д. 4) По характерным свойствам тугоплавкие легкоплавкие жаропрочные высокопрочные твердые коррозийно- устойчивые 5) По технологическим признакам литейные деформируемые 6) По способу изготовления литые порошковые

Слайд 4

Свойства Сравнительно мягкий и поддающийся обработке. (Мягче других чугунов). Свободный углерод придает чугуну мягкость
Состав 1,7-4,3 % С, 1,25-4,0 % Si до 1,5 % Мn. Большое содержание кремния снижает растворимость углерода. Поэтому углерод выделяется в виде графита. Применение Различные детали (шестерни, колеса, трубы и т.д.)
Виды и свойства чугуна Серый чугун (с высоким содержанием кремния)

Слайд 5

Состав: Содержит 1,7-4,3 % С, более 4% Mn, но очень мало Si. С в основном содержится в виде цементита- карбида железа Fe3C.
Cвойства Твердый и хрупкий. Эти свойства придает цементит, который обладает большой твердостью. Применение Переработка в сталь
Белый чугун (с небольшим содержанием кремния)

Слайд 6

Свойства некоторых легированных сталей и их применение

Слайд 7

Легирующий элемент- Хром (Cr)
Cвойства Твердость и устойчивость к коррозии
Применение: -инструменты -резцы -зубила

Слайд 8

Легирующий элемент- Никель (Ni)
Cвойства Вязкость, механическая прочность и устойчивость против коррозии
Применение: -турбины электростанций и реактивных двигателей, -измерительные приборы -детали, используемые при высоких температурах

Слайд 9

Легирующий элемент- Марганец (Mn)
Свойства: Твердость, механическая прочность, устойчивость против ударов и трений
Применение: -детали дробильных установок -железнодорожные рельсы -зубья ковшей экскаваторов

Слайд 10

Легирующий элемент- Титан (Ti)
Свойства: Жаростойкость, механическая прочность при высоких температурах, устойчивость против коррозии
Применение: -в самолето-, ракето- и судостроении -химическая аппаратура

Слайд 11

Легирующий металл- Вольфрам (W)
Свойства: Твердость и жаропрочность, износоустойчивость
Применение: -быстрорежущие инструменты, пилы, фрезы, штампы - нити электрических ламп

Слайд 12

Легирующий металл- Молибден (Мо)
Свойства: Эластичность, жаростойкость, устойчивость против коррозии
Применение: -в производстве лопастей турбин реактивных самолетов и автомобилей, -броневые плиты -лабораторная посуда -детали электронных ламп

Слайд 13

Легирующий металл- Кремний (Si)
Свойства: Устойчивость к воздействию кислот
Применение: -трансформаторы -кислотоупорные аппараты и приборы

Слайд 14

Легирующий металл- Ванадий (V)
Свойства: Высокая прочность, упругость и устойчивость к ударам
Применение: -в производстве инструментальных сталей -детали автомобильные, тракторные и других машин, подвергающиеся ударам

Слайд 15

сплавы цветных металлов

Слайд 16

Алюминиево-марганцевая бронза
Тплав= 1060 Применение: -детали машин

Слайд 17

Бериллиевая бронза
Тплав =1000 Применение: -пружины и инструменты, не образующие при ударе искр -струны музыкальных инструментов

ВОПРОСЫ КРОССВОРДА: 1.Способность материала деформироваться с минимальным сопротивлением, под воздействием внешней нагрузки, принимая и сохраняя заданную форму. 2.Способность материала сопротивляться проникновению в него инородного тела. 3.Как называется неравномерность свойств в разных направлениях. 4.Способность материала сопротивляться поверхностному разрушению под действием внешнего трения. 5.Способность материала сопротивляться деформации или разрушению под действием внешних сил. 6.Способность твёрдых материалов изменять без разрушения форму и размеры под влиянием внешней нагрузки, устойчиво сохраняя их после ее снятия. 7.Способность материала образовывать неразъемное соединение с комплексом свойств, обеспечивающих работоспособность конструкции. 8.Свойство материала поддаваться обработке резанием. По диагонали: Признаки по которым тела отличают друг от друга. КРОССВОРД

8.Свойство материала поддаваться обработке резанием.

7.Способность материала образовывать неразъемное соединение с комплексом свойств, обеспечивающих работоспособность конструкции.

6.Способность твёрдых материалов изменять без разрушения форму и размеры под влиянием внешней нагрузки, устойчиво сохраняя их после ее снятия.

5.Способность материала сопротивляться деформации или разрушению под действием внешних сил.

4.Способность материала сопротивляться поверхностному разрушению под действием внешнего трения.

3.Как называется неравномерность свойств в разных направлениях.

2.Способность материала сопротивляться проникновению в него инородного тела.

1.Способность материала деформироваться с минимальным сопротивлением, под воздействием внешней нагрузки, принимая и сохраняя заданную форму.

По диагонали: Признаки по которым тела отличают друг от друга.

Каждый металл и сплав обладает определенными механическими и технологическими свойствами. Каждый металл и сплав обладает определенными механическими и технологическими свойствами.

Свойства металлов и сплавов

Механические

Технологические

Прочность

Твердость

Упругость

Пластичность

Ковкость

Текучесть

Обрабатываемость резанием

Свариваемость

Коррозионная стойкость

Металлы, их сплавы и применение. ЦЕЛИ УРОКА:

• Сформировать понятие о сплавах, их классификации и практическом применении
• Воспитывать устойчивый интерес к техническим предметам
• Развивать профессиональную грамотность и кругозор

Сплав – материал, получаемый путем смешивания в расплавленном виде двух или более металлов в определенном соотношении. Сплав – материал, получаемый путем смешивания в расплавленном виде двух или более металлов в определенном соотношении.

К черным металлам и сплавам относятся железо и сплавы на его основе – сталь и чугун.

К цветным – все остальные металлы и сплавы, сюда относятся алюминий, медь, олово, цинк и многие другие, а также сплавы на их основе.

Сталь в оружии и быту Сталь – Сталь – это сплав железа с углеродом, в котором содержание углерода менее 2,14%. Каслинское литьё

Чугун – это сплав железа с углеродом, в котором содержание углерода от 2,14% до 6,67%.

Латунь в кораблестроении

Латунь – сплав меди с цинком.

Бронза применение

Бронза – .

Дюраль в самолётостроении

Дюралюминий (дюраль) –

Практическая работа Тема: пользуясь справочной литературой заполните таблицу.

	Наименование сплава	Из чего состоит	Удельная теплоёмкость		Температура плавления	Плотность	Маркировка	Применение
		это сплав железа с углеродом, в котором содержание углерода менее 2,14%.
		сплав меди с цинком
		сплав меди с оловом, свинцом или алюминием
	Дюралюминий	сплав алюминия с медью, магнием или цинком.

Сравните таблицу и исправьте ошибки:

	Наименование сплава	Из чего состоит	Удельная теплоёмкость	Удельное электрическое сопротивление	Температура плавления	Плотность	Маркировка	Применение
		это сплав железа с углеродом, в котором содержание углерода менее 2,14%.	при 20 °C: 462 Дж/(кг·°C)	(0,1)×10−6 Ом·м		7700-7900 кг/м³	35, 40, 35Л, 40 ХН, 35 ХМ, 45 ГЛ, 40 Х и др.	инструменты, детали машин и конструкций.
		это сплав железа с углеродом, в котором содержание углерода от 2,14 до 6,67%.	При 20 о С: 500 Дж/(кг·°C)	100.000 · 10 − 8 (Ом · Метр)		7000 – 7800 кг/м³	П1, П2, ПЛ1, ПЛП2, ПФ1, ПВК1, АЧС, АЧВ, АЧК, Ч и др.	батареи, ванны, мойки, колонны, художественное литьё

		сплав меди с цинком	при 20 °C -377 Дж/(кг·°C)	(0,07-0,08)×10−6 Ом·м		8300-8700 кг/м³	Л70, ЛАЖ60-1-1, ЛЦ40Мц1,5, и др.	для изготовления деталей, работающих в условиях повышенной влажности, и в электротехнике: гайки, болты, пружины, трубы
		сплав меди с оловом, свинцом или алюминием	при 20 °C 385 Дж/(кг·°C)	(0,02)×10−6 Ом·м	930-1140 °C °C	7500-8800 кг/м³	Бр. ОЦС4-4-2,5, БрОФ6,5-0,4, БрО4Ц4С17, БрС30 и др.	для изготовления водопроводных кранов, зубчатых колёс, для отливки художественных изделий
	Дюралюминий	сплав алюминия с медью, магнием или цинком.	при 20 °C 920 Дж/(кг·°C)	2.700 · 10 − 8 (Ом · Метр)		2500-2800 кг/м³	Д1, Д16, Д18, В65, Д19, В17, ВАД1 и др.	изготовление каркаса дирижаблей жёсткой конструкции, в самолётостроении, строительстве.

Рефлексия урока

• Сегодня на уроке…..
• Теперь я знаю…..
• Мне на уроке….
• Определите настроение сегодняшнего урока и выберите соответствующий рисунок: если вам было комфортно, то рисунок 1; если настроение не изменилось 2; если ухудшилось 3.

Рисунок 1

Рисунок 2

Рисунок 3

Домашнее задание Найти – какие ещё сплавы существуют, из каких компонентов они состоят и где применяются. Записать в тетради. Урок закончен.