HomeСвойства металла › Физические свойства металлов

Физические свойства металлов

Физические свойства металловСвойства называются физическими потому, что они подчиняются общим физическим законам. Физические свойства зависят от внутреннего строения металлов и сплавов. К таким свойствам металлов и сплавов относятся: плотность, температура плавления, теплопроводность, электропроводность.

 

Плотность металла характеризуется количеством массы вещества в единице объема. Плотность обозначается греческой буквой р и измеряется в кг/м3, г/см3, т/м3. Плотность (в кг/м3) железа равна 7800, меди — 8900, чугуна — 7000, латуни — 8500.

 

По плотности металлы и сплавы делятся на две группы: легкие, плотность которых меньше 5000 кг/м3, тяжелые, плотность которых больше 5000 кг/м3. К легким металлам относятся алюминий, магний, титан и сплавы на их основе, к тяжелым — медь, никель, цинк и сплавы на их основе.

 

При производстве машин и механизмов, чтобы уменьшить их массу, используют металлы и сплавы меньшей плотности. Температура плавления — постоянная температура, при которой твердый металл или сплав переходит в жидкий расплав при нормальном давлении. Для отсчета температуры применяют две шкалы: термодинамическую, где единицей измерения температуры служит кельвин (обозначается К), и международную практическую, где единицей измерения служит градус Цельсия (обозначается °С).

 

Зависимость термодинамической и практической шкал выражается формулой:

г = 7 — 273,15 К,

где t — температура, °С; Т — температура, К. Температура плавления зависит от прочности связи между ионами в металлах и сплавах и изменяется в очень широких пределах: от — 39 (ртуть) до 3410° С (вольфрам). В тех случаях, когда требуется жаростойкий металл, используют металлы и сплавы с высокой температурой плавления. Металлы плавятся при определенных температурах, а большинство сплавов — в интервале температур.

 

Теплопроводность — способность металлов и сплавов передавать тепло от одних частей металла к другим, обусловленная разностью температур. Металлы и сплавы характеризуются большой теплопроводностью (серебро, алюминий, медь и сплавы на их основе).

 

Тепловую энергию переносят свободные электроны, находящиеся в постоянном движении. Свободные электроны все время сталкиваются с колеблющимися ионами и обмениваются с ними энергией. Колебания ионов, усиливающиеся при нагревании, передаются электронами соседним ионам, при этом происходит быстрое выравнивание температуры по всей массе металла.

 

Чем больше теплопроводность металла, тем быстрее тепло при нагревании распространяется по всему объему. Это свойство учитывают при изготовлении нагревательных приборов, двигателей, которые нагреваются во время работы, при газовой резке металлов и сплавов, при обработке металлов режущим инструментом.

 

Электропроводность — способность металлов и сплавов проводить электрический ток под действием внешнего электрического поля. Переносят электрический ток свободные электроны, поэтому тепло- и электропроводность у чистых металлов пропорциональны друг другу. Электропроводность металлов с повышением температуры уменьшается. Это объясняется тем, что при нагревании колебательные движения ионов в металле усиливаются, а это мешает движению электронов.

 

При низких температурах, когда колебательные движения ионов уменьшаются, электропроводность резко увеличивается. Высокой электропроводностью обладают серебро, алюминий, медь и сплавы на их основе, низкой — вольфрам, хром. Из металлов, хорошо проводящих электрический ток, делают электрические провода, токопрово-дящие детали электрических машин, а из металлов и сплавов, плохо проводящих электрический ток (обладающих большим электросопротивлением), изготовляют электронагревательные приборы, реостаты.

 

Тепловое (термическое) расширение — способность металлов и сплавов изменять свои размеры в процессе нагревания при постоянном давлении. Это свойство металлов учитывают при прокладке трубопроводов, рельсов железнодорожных путей. Длинные трубопроводы и паропроводы в нагретом состоянии значительно увеличивают свои размеры. Поэтому, чтобы трубопроводы могли свободно удлиняться, оставаясь невредимыми, делают специальные устройства — компенсаторы, которые воспринимают удлинение трубопроводов при тепловом расширении.

 

На мостах устанавливают подвижные опоры. У зданий и сооружений большой протяженности предусматривают термические швы. Рельсы на крановых и железнодорожных путях укладывают е небольшими промежутками для свободного термического, расширения.

Article Global Facebook Twitter Myspace Friendfeed Technorati del.icio.us Digg Google StumbleUpon Eli Pets

Comments are closed.