Основные сведения о материалах

РЕФЕРАТ

ТЕМА: ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О МАТЕРИАЛАХ

План

1. Общие сведения

2. Физические свойства

3. Механические свойства

4. Химические свойства

5. Технологические испытания металлов и сплавов

6. Строение металлов, сплавов и жидких расплавов

Список литературы

1. Общие сведения

Мир по своей природе материален. Все, что нас окружает, называется материей. Атом, живая клетка, организм и т. п.— все это различные виды материи. Наблюдаемое многообразие явлений в природе представляет собой различные формы движущейся материи. Материя обладает разнообразными формами движения: жизненные процессы, химические превращения, электрический ток, нагревание и охлаждение и т. д. Материя не исчезает и не создается вновь, она только меняет свои формы. Одни формы движения материи могут переходить в другие. Например, механическое движение может переходить в тепловое, тепловое — в химическое, химическое — в электрическое, электрическое — в механическое и т. д.

Каждый отдельный вид материи, обладающий определенными составом и свойствами, называется веществом. Признаки, по которым различные вещества отличаются одно от другого, называются свойствами. Вещества различаются по цвету, агрегатному состоянию (твердое, жидкое или газообразное), плотности, температуре плавления и кипения и т. д. Чтобы охарактеризовать вещество, необходимо знать определенное количество — совокупность признаков — свойств, которыми оно обладает. Например, вещество, плотность которого равна 1000 кг/м³ , температура кипения 100 °С и температура плавления 0°С,— вода Н₂ О. Свойства материалов определяются преимущественно в лабораторных условиях по специальным методикам, предусмотренным Государственными стандартами и техническими условиями.

Вещества могут быть простыми и сложными. Простые вещества (железо, медь, кислород, углерод и др.) состоят из атомов или ионов одного элемента. Сложные вещества (вода, углекислый газ, серная кислота, сталь и др.) состоят из молекул, образованных атомами или ионами разных элементов.

Вещества могут быть чистыми или находиться в виде смесей. Чистые вещества (простые и сложные) состоятиз однородных молекул,атомов и ионов. Смеси состоят из различных простых и сложных веществ. Примером смеси является воздух, который состоит из молекул различных газов (азота, кислорода, углекислого газа и т. п.). Гранит — смесь, состоящая из кварца, слюды и полевого шпата.

Свойства материалов, применяемых в промышленном производстве, условно разделяют на физические, механические, химические, технологические и др.

2. Физические свойства

К физическим свойствам, зависящим от внутреннего строения материалов, относятся: плотность, пористость, теплопроводность, теплоемкость, электропроводность, тепловое (термическое) расширение, морозостойкость, огнеупорность, температура плавления и др.

Плотность — величина, равная отношению массы вещества к занимаемому им объему. По плотности металлы и сплавы делятся на две группы: легкие, плотность которых меньше 5000 кг/м³ , и 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.

Пористость — степень заполнения объема материала порами.

Теплопроводность, теплоемкость, морозостойкость, водопоглощение зависят от пористости материалов.

Теплопроводность—способность материала передавать через свою толщу тепловой поток, возникающий вследствие разности температур на противоположных поверхностях. Теплопроводность характеризуется количеством теплоты, проходящей в течение 1 ч через слой материала толщиной 1 м, площадью 1 м² , при разности температур на противоположных плоскопараллельных поверхностях в один градус. Теплопроводность зависит от внутреннего строения материала.

Высокая теплопроводность металлов и сплавов по сравнению с другими материалами объясняется тем, что тепловую энергию в металлах переносят свободные электроны, находящиеся в постоянном движении. Свободные электроны сталкиваются с колеблющимися ионами и обмениваются с ними энергией. Колебания ионов, усиливающиеся при нагревании, передаются электронами соседним ионам, при этом температура быстро выравнивается по всей массе металла. Чем больше теплопроводность металла, тем быстрее теплота 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.

Теплопроводность имеет большое значение при выборе материалов для теплоограждающих конструкций, теплообменных аппаратов, изоляции труб.

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 одна другой. Электропроводность металлов с повышением температуры уменьшается. Это объясняется тем, что при нагревании колебания ионов в металле усиливаются, а это мешает движению электронов. При низких температурах, когд