Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Физические и химические свойства металлов
Работы по металлу производятся с учётом всех свойств металлов и полученных сплавов. А физические свойства металлов в свою очередь обусловлены особенностями строения их внутренней структуры. Для прояснения некоторых качеств металлов нужно ознакомиться в общем со строением и свойствами металлов. И здесь стоит обратить внимание на такую особенность: структура металлов состоит из положительно заряженных ионов и свободных электронов. Электроны не имеют жёсткой связи с какими либо определёнными ионами, они свободно перемещаются по кристаллической структуре металлов. Это ключевой момент. Под влиянием небольшой разности потенциалов, приложенной к металлу, электроны начинают упорядоченно перемещаться. Возникает электрический ток. Следовательно, электропроводность важное свойство металлов.
Высокая теплопроводность так же объясняется внутренним строением металлов. Свободные электроны находятся в движении и постоянно сталкиваются с ионами, активно обмениваясь с ними энергией. Именно по этой причине имеет место высокая теплопроводность металлов. Чем выше температура, тем сильнее колебания ионов. За счёт свободных электронов интенсивность колебания быстро выравнивается по всему объёму металла.
С химической точки зрения для мастера прежде всего представляет интерес такое понятие, как коррозия металлов. Свойство металлов таково, что соприкасаясь с окружающей средой, они разрушаются. Причиной тому окислительные свойства металлов. Разрушение происходит с различной скоростью в зависимости от ряда факторов.
Процесс химического разрушения металлов под воздействием окружающей среды называют коррозией.
Наиболее интенсивно коррозия протекает в среде газов. Другими словами, на воздухе, в общем случае, коррозия будет протекать гораздо интенсивнее, нежели в воде или под землёй. В результате такого воздействия поверхностные слои металла в результате химической реакции превращаются во всевозможные соединения, окислы и прочие образования. Иногда появившийся таким путём слой оказывается химически очень стойким, и уже дальше металл не разрушается. Это благоприятный вариант для металлической конструкции. Но так бывает не всегда, и нередко металл под воздействием коррозии разрушается быстро, и конструкция окончательно теряет свои несущие способности.
В жидкости коррозия так же может протекать достаточно интенсивно. Особенно быстро разрушается металл в том случае, если в воде содержатся вещества - электролиты. Такой раствор способен проводить электрический ток. Если это так, то процессы коррозии уже носят электрохимический характер, что резко повышает скорость разрушения металла в такой среде.
Ещё одно интересное свойство металлов заключается в том, что металлы в чистом виде коррозия не берёт. Именно всевозможные примеси и делают металл уязвимым для коррозии. К сожалению, в чистом виде металлы в природе встречаются редко. А получать чистые металлы в промышленных условиях на данный момент не представляется возможным. Вот и ржавеют усиленными темпами кузова отечественных авто, огорчая своих хозяев.
Для защиты металлов от коррозии учёные во всём мире постоянно разрабатывают различные методики. И на текущий момент этих способов очень много. Наиболее доступным методом борьбы с коррозией в домашнем хозяйстве является защита металлов лакокрасочными покрытиями. И такой метод используется повсеместно, тем более, что защита эта ещё и придаёт металлическим деталям красивый вид, улучшая эстетические свойства металлов в домашнем хозяйстве.
Кроме того в различных отраслях хозяйства применяют и другие виды защиты металла. Нередко защищаемый металл покрывают слоем другого металла, подобранного специально для защиты. Например, оцинкованные листы железа долго служат на крыше по сравнению с простыми листами кровельного железа. Разработаны и используются электрохимические приёмы защиты металла.
___________________________________
Обслуживая домашнее хозяйство мастерам часто приходится работать с металлом. Может возникнуть необходимость доработать какие-либо элементы мебели, домашней утвари. Так-же может возникнуть потребность в изготовлении каких-либо металлоконструкций, полезных в приусадебном хозяйстве. Перед тем, как начать освоение практики работы с металлом, полезно ознакомиться с общей классификацией металлов. Очень важно для успешной работы изучить физические и химические свойства металлов.
Что такое металл? Можно дать следующее определение:
Металлы - это группа химических элементов, объединяемых рядом характерных общих свойств металлов. Они обладают достаточно высокой электропроводностью, теплопроводностью. Металлы обладают высокой пластичностью и имеют характерный металлический блеск.
Это общее определение, по которому можно отнести элемент к металлам. На практике чёткую границу между металлами и неметаллами провести бывает не легко. Могут потребоваться дополнительные знания о свойствах металлов и не металлов. Учёные используют много дополнительных критериев для разграничения этих групп. Например, металлы объединяет такое интересное свойство: с ростом температуры повышается их электрическое сопротивление. Почти все металлы в нормальных земных условиях находятся в твёрдом состоянии. Металлы могут образовывать сплавы. И на практике часто желательно знать свойства металлов и сплавов.
Металлы можно разделить на две большие группы - черные и цветные металлы. Так их делят металлурги. Свойства цветных металлов и свойства чёрных металлов значительно различаются.
Черные металлы обычно имеют темно-серый цвет, большую плотность , высокую температуру плавления, относительно высокую твердость. Железо является типичным представителем этой группы. В строительстве железо применяется очень широко, гораздо чаще других металлов благодаря удачному сочетанию свойств и доступности по цене.
Цветные металлы обычно имеют характерную окраску: красную, желтую и белую. Они как правило обладают большой пластичностью, невысокой твердостью, относительно низкой температурой плавления. Наиболее типичными представителями этой группы являются медь, алюминий. Медные сплавы широко применяются в электротехнике, хорошо проводят электрический ток, легко поддаются пайке. Цветные металлы так-же применяются для производства строительных материалов в определённых случаях, где требуются специальные свойства от конструктивных элементов. Цветные металлы как правило гораздо дороже чёрных. Среди цветных выделяют драгоценные металлы, например: золото, серебро. Почему они драгоценные? Драгоценные металлы обладают высокой химической стойкостью. Они гораздо меньше подвержены окислению и разрушению по сравнению с другими металлами при прочих равных условиях.
Металлы в промышленных масштабах получают из руды, добываемой на месторождениях. Основная масса металлов находится в природе не в чистом виде, а чаще всего в соединении с другими химическими элементами. Металлы очень распространены в природе в виде различных химических соединений - оксидов, карбонатов и других веществ. И естественно, что процесс получения металлов из руды происходит путём химической реакции.
Наиболее часто в промышленных условиях приходится восстанавливать металлы из их окислов. Например, для выплавки чугуна из железной руды потребуется уголь. Уголь смешивают с рудой и эту смесь сильно нагревают. В процессе нагрева происходит химическая реакция, в результате которой уголь окисляется, забирая из окисла кислород. Оксид + уголь = углекислый газ + металл. В результате этого процесса получаем восстановленное железо в виде чугуна.
Иногда некоторые металлы встречаются в природе в чистом виде. Такие металлы называются самородными. Например, золото чаще всего встречается в самородном виде. Поэтому добыча золота представляет из себя обычно механическое отделение золотых частиц от массы всевозможных примесей.
Наибольшее применение в технике и промышленности получили сплавы железа с углеродом: сталь (0,025-2,14% углерода) чугун (2,14-6,76% углерода); причина широкого использования этих сплавов связана с рядом факторов: низкой стоимостью, наилучшими механическими свойствами, возможностью массового изготовления и большой распространенностью железной руды в природе. Сталь хорошо обрабатывается на металлорежущих станках, поддаётся ковке, пригодна для сварки. Чем меньше в железном сплаве углерода, тем более пластичен сплав. Это отражается на сфере применения материала. Например для клёпки необходим металл с определёнными пластическими свойствами. Подавляющая часть всех производимых в мире металлов - сталь (порядка 90%). Из стали делают такие материалы для машиностроения, как стальной лист, стальной профиль ... .
Так выглядит добыча руды открытым способом. Руда является сырьём для производства металлов. Руду обогащают, удаляя основную массу побочного содержания. В обогащённом виде руда поступает к сталеварам. Однако, существует множество различных технологий получения металлов из руды в зависимости от вида получаемого металла. Применяемая технология определяется экономической целесообразностью и требуемым качеством получаемого продукта.
В строительстве широко применяются всевозможные сплавы металлов. Комбинируя металлы сплава в определённой пропорции добиваются получения сплава с новыми свойствами, необходимыми для народного хозяйства. В результате появляются конструкции с более высокими потребительскими качествами, например: одновременно более прочные и более лёгкие по сравнению с исходными материалами. Работы по металлу производятся после ознакомления с видом конкретного сплава и с его качествами.