Ценные свойства металлов и сплавов
Из руд месторождений металлических полезных ископаемых извлекают различные металлы, обладающие многими ценными свойствами, определяющими области их применения. Важнейшие из них – ковкость, прочность, электропроводность, химическая стойкость, жаропрочность и др. Например, радиоактивность урана позволяет применять его как исключительно высококалорийное топливо; приятная окраска, повышенная химическая стойкость и лёгкость обработки—свойства золота.
Для получения веществ требуемого качества используют сплавы металлов.
Ценные свойства металлических руд и сплавов подразделяются на:
- физические – цветовая окраска и магнитные свойства, удельный вес и температура плавления, электрическая проводимость и высокая теплопроводность, расширяемость при нагревании,
- химические – антикоррозионная стойкость и восстановительная активность к окислению и растворимости,
- механические – высокая прочность и проникающая твёрдость, сохраняющаяся пластичность и деформируемая упругость, высокая вязкость,
- технологические – низкая жидкотекучесть и высокая прокаливаемость, склонность к плавлению и отличная свариваемость, относительная усадка и прекрасное резание,
Металлы
Металлами называют вещества с закономерным расположением атомов в узлах пространственной кристаллической решётки. В силу этого они обладают характерным блеском, способностью проводить тепло и электрический ток, а также отражать световые лучи.
Для металлов характерны такие свойства как:
- плотность,
- прочность,
- выносливость,
- свариваемость,
- пластичность,
- электропроводность,
- возможность создания различных сплавов.
Наличие данных свойств и характеризует, так называемое, металлическое состояние вещества. Такими свойствами обладают 75% всех элементов в периодической системе Менделеева.
Можно сказать, что металлы являются отличными проводниками электрического тока. Их свойства полностью диктует их кристаллическое строение и атомарный состав. Вследствие воздействия высокой температуры металлы частично снижают показатель своей электропроводности. В условиях же низкотемпературного режима электропроводность определённых видов металла возрастает, поэтому такие виды считаются сверхпроводниками.
В атомах металлов, прочно связанных в кристаллическую решетку, электроны могут легко передвигаться по всему объёму, а не только на внешних слоях атома.
Сплавы
Сплавами называют вещества, состоящие из двух и более металлов, которые получаются с помощью плавления простых элементов. По числу компонентов сплавы делятся на:
- двухкомпонентные (двойные),
- трехкомпонентные (тройные),
- многокомпонентные.
Компонент, которого в сплаве по содержанию больше всего, называется основным, а компонент, вводимый в сплав для наделения ему нужных свойств – легирующим.
В целом, совокупность компонентов сплава можно назвать системой. Изменяя компоненты и их пропорции, получают множество всевозможных сплавов с разнообразными физическими, механическими или химическими свойствами.
Сплавы тоже располагают всеми характерными свойствами металлов, однако качественные их характеристики обычно заметно отличаются от самородков. Так, например, сплав, содержащий 40% кадмия и 60% висмута, имеет температуру плавления 144ºС, а температура плавления составляющих его компонентов – соответственно 321ºС и 271ºС, т.е. намного выше.
Огромное преимущество сплавов заключается в том, что они превосходят чистые металлы по прочности, твёрдости, износостойкости и жаропрочности. Поэтому сплавы применяются значительно шире чистых металлов.