свойства металлов

[properties of metals] — характеристики металлов и сплавов, а также изделий (полуфабрикатов) из них, преимущественно определяется их атомно-кристаллическим строением, химическим составом, количеством и свойствами отдельных фазовых составляющих, их распределением, структурой, субструктурой и другими параметрами; различными физическими, химическими, механическими и технологическими свойствами металлов. Физические свойства металлов, которые определяют поведение металлических материалов в тепловых, гравитационных, электромагнитных и радиационных полях, в свою очередь, подразделяются на тепловые, объемные, электрические и магнитные свойства. Тепловые свойства металлов определяются тепловым колебанием атомов и зависят от их атомно-кристаллического строения. При высоких температураx свойства металлов удовлетворяют описываемыми законами классической физики, при низких — с помощью элементов квантовой статистики. Границей обычно служит температура Дебая (ϴ), параметр, связанный с наивысшей частотой колебаний атомов данного вещества. ϴ = hv_m/k, где h — постоянная Планка, k — постоянная Больцмана, ν_m — наибольшая частота колебания атомов, зависящая от массы атомов и сил межатомной связи (Смотри Тепловое расширение, Теплоемкость, Теплопроводность, Теплота фазового перехода). Объемные свойства металлов (плотность и термическое расширение) тесно связанный со структурой и атомным строением металла. Плотность определяется по формуле ρ = m/V, где m — масса; V — объем материала. Нагрев приводит к непрерывному расширению металла и соответственно к уменьшению его плотности. Общее увеличение объема в интервале от Т = О до t_пл составляет у многих металлов с ГЦК решеткой около 7 %. Объемный коэффициент расширения ρ связан с линейным а соотношением ρ ≈ За (Смотри также Термический коэффициент линейного расширения). Электрические свойства металлов связаны с движением в металле электронов. Так, в образце, помещенном в электрическое поле напряженностью Е, возникает электрический ток, плотность которого j определяется количеством коллективизированных электронов N в единице объема, добавляется скорость u, приобретенная электроном, и его зарядом e: j = Nue (Смотри также Электропроводность, Электросопротивление ). Магнитные свойства металлов характеризуются зависимостями магнитной индукции ферро- и ферастворимагнетиков В и намагниченности М от напряженности магнитного поля H, а также зависимостями удельных потерь на перемагниченный Р от магнитной индукции и частоты F. Графические зависимости В (или М) от H называются кривыми намагниченности. При циклическом перемагничивании кривая намагниченность образует петлю гистерезиса. Основными харрактеристиками петли гистерезиса являются остаточная индукция В_r, коэрцитивная сила Н_c и плотность петли, характеризующая потери на гистерезис Р_r за цикл перемагничивания. Потери на гистерезис при перемагничивании материала с частотой f(Гц) и отнесенные к единице объема вещества — удельные потери, выраженные в Вт/кг. Химические свойства металлов характеризуют способность их вступать в химические взаимодействия с другими веществами, сопротивляемость окислению, проникновению газов и химически активных веществ. Характерным примером химического взаимодействия металла и внешней среды является коррозия (Смотри также Коррозия, Жаростойкость ). Механические свойства металлов, которыми в первую очередь руководствуются при конструировании металлических изделий и сооружений, определяют сопротивление деформации или разрушению, деформацию и вязкость под действием приложенной внешней нагрузки (статической, длительной статической, циклической, динамическ и т. п.). Имеют значение также напряженное состояние и способ нагружения (растяжение, сжатие, изгиб, кручение и др.), температура нагружения и агрессивность внешней среды. Технологические свойства металлов характеризуют их способность подвергатся горячему и холодному деформированию, обработке резанием, термической обработке, и особенно сварке (Смотри Термическая обработка, Свариваемость ).
Смотри также:
— Свойства