Урок 3. Фізичні властивості металів. Порівняння фізичних властивостей різних металів, їх значення для зварювальних з'єднань. Хімічні властивості. Здатність металів до хімічної взаємодії. Значення хімічних властивостей у різних виробничих умовах

Фізичні властивості металів

Густина - кількість речовини, що міститься в одиниці об'єму.

Плавлення - здатність металу переходити з кристалічного (твердого) стану в рідкий з поглинанням теплоти.

Теплопровідність - здатність металу з тією чи іншою швидкістю проводити теплоту при нагріванні.

Електропровідність - здатність металу проводити електричний струм.

Теплове розширення - здатність металу збільшувати свій об'єм при нагріванні.

Хімічні властивості металів

Хімічні властивості металів характеризують ставлення їх до хімічних впливів різних активних середовищ. Кожен метал має певної здатністю опиратися цим впливам. 

Основними хімічними властивостями металів є окислюваність і корозійна стійкість.

Окиснюваність - здатність металу вступати в реакцію з киснем під впливом окислювачів.

Корозійна стійкість - здатність металу чинити опір корозії.

Здатність металів до хімічної взаємодії

Характерними особливостями хімічних сполук є: 

- Кристалічна решітка відрізняється від решіток компонентів, що утворюють з'єднання (рис.1). Атоми в решітці хімічної сполуки розташовуються впорядковано, тобто атоми кожного компонента розташовані закономірно і по певних вузлів решітки. Більшість хімічних сполук мають складну кристалічну структуру;

- в з'єднанні завжди зберігається просте кратне співвідношення компонентів. Це дозволяє висловити їх складу простою формулою АnB, де А і В - відповідні елементи; n і m - прості числа. Наприклад, у CuAl2 співвідношення кількості атомів Cu і Al - 1:2; 

- Властивості з'єднання різко відрізняються від властивостей утворюють його компонентів; 

- Температура плавлення (дисоціації) постійна; 

- Утворення хімічної сполуки супроводжується значним тепловим ефектом.

Хімічні сполуки діляться на дві групи:

- Сполуки з нормальною валентністю, тобто з'єднання металів з типовими неметалами. Такими сполуками є оксиди, сульфіди, хлориди. У сплавах ці сполуки присутні у вигляді так званих неметалічних включень;

- Металеві з'єднання, які відрізняються різноманітністю типів міжатомних зв'язків (металевої, ковалентного, іонної) і завдяки цьому характеризуються металевим блиском, електропровідністю і в окремих випадках надпровідністю.

Металеві сполуки при звичайних температурах тверді та крихкі, однак при нагріванні до температур, рівних 70 ... 90 % від температури плавлення, ці сполуки дуже пластичні, що пояснюється збільшенням при нагріванні частки металевого зв'язку між атомами.

Значення хімічних властивостей у різних виробничих умовах

Під впливом кисню повітря і вологи метали зазнають корозії: 

• чавун і сталь іржавіють;

•  бронза вкривається зеленим шаром оксиду міді; 

• при нагріванні в печах верхній шар сталі окиснюється і перетворюється на окалину.

Метали і сплави, що не окислюються в умовах високих температур, називають жаростійкими. Такі сплави застосовують для виготовлення колекторів, клапанів двигунів внутрішнього згоряння, лопаток газових турбін тощо. Жаростійкі (окалиностійкі) матеріали стійкі до корозії в газових середовищах за температури понад 550°С, працюють у ненавантаженому або навантаженому стані.

Сплави, які працюють у навантаженому стані за високих температур протягом певного часу і мають при цьому достатню жаростійкість, називають жароміцними матеріалами.

Щоб забезпечити високу стійкість металів у повітрі та в агресивних середовищах, до сплавів додають титан, нікель та ін.

Урахування особливостей хімічних властивостей металів дає змогу правильно вибирати метали для виробів, які працюють у різних умовах, наприклад в агресивному середовищі (кислоти, луги тощо), в середовищах з водою і парою, високої температури.

ПЕРЕВІР СЕБЕ