Представиться системе:

Разделы


Некоторые физические свойства металлов, применяемых в литейном производстве


Некоторые физические свойства металлов, применяемых в литейном производстве

 

Плотность тела — отношение массы к его объему. По плотности металлы делят на легкие до 5 г/см3 (Мg, Al, Ti) и др., тяжелые от 5 до 10 г/см3 (Fe, Ni, Cu, Sh, Zn) и др. и очень тяжелые более 10 г/см3 (Mo, W, Аu, Pb, Ag, Pd, Ir). Для литья сплавы собраны по темпера­туре плавления (табл. 1). (В основном приведены ме­таллы, применяемые для ювелирных изделий и их сплавов.)

Таблица 1

Металл

Температура плавления, °С

Плотность, г/см3

Алюминий

660

2,7

Железо

1539

7,86

Золото

1063

19,36

Иридий

2454

22,65

Кадмий

321

8,67

Кремний

1420

2,4

Медь

1083

8,94

Никель

1452

8,85

Олово

214

7,3

Палладий

1555

11,9

Платина

1773

21,45

Родий

1966

12,42

Свинец

327

11,34

Серебро

963

10,53

Сурьма

630

6,62

Фосфор

44

1,82

Хром

1830

7,14

Цинк

419

7,13

 

С помощью рентгеновского, электронного, хими­ческого и других анализов установлено, что многие свойства вещества обусловлены совокупностью кри­сталлов, а не особенностями отдельных атомов. На­пример, самая плотная упаковка характерна гране-центрированной кубической структуре. Такое строе­ние имеют золото, серебро, платина, родий и ряд других металлов. При нагреве металла возрастают ко­лебательные движения ионов и соответственно за­трудняется движение «электронного газа». Это приводит к росту электросопротивления, что широко ис­пользуется при изготовлении нагревательных эле­ментов. (У платиноидов оно возрастает в 3 — 5 раз при температурах более 1200°С. Поэтому платино-платинородиевые термопары следует применять при изме­рении температур менее 1200 С.) (При температурах от 1200° до 1800°С применяют термопару, выполненную из двух проволочек, одна из сплава иридия (90%) и родия (10%) — другая из сплава иридия (90%) и рутения (10%).)

Теплопроводность металлов при нагревании про­порциональна их электропроводности, потому что тепло тоже передается с помощью электронов. У не­металлов, у которых тепло распространяется колеба­нием ионов и атомов кристаллической решетки, теп­лопроводность в тысячи раз ниже, чем у металлов.

Одной из важных механических характеристик является твердость. Ее определяют вдавливанием ша­рика (Измерение твердости шариком относится к благородным ме­таллам, меди и их сплавам) в исследуемую поверхность. Единицей измере­ния твердости по Бринелю является число НВ. Твер­дость — число, равное отношению силы погружения шарика в образец (кГс) к площади поверхности отпе­чатка (мм2). Приводим значение твердости некото­рых металлов, используемых в ювелирном производ­стве.

 

Таблица 2

Металл.

НВ

Серебро

25

Золото

18

Медь

35

Цинк

30

Свинец

4

Палладий

52


 

 

 

 

Следует отметить, что в ювелирном производстве применяют драгоценные, полудрагоценные и поде­лочные камни. Твердость этих камней оценивается методом царапания по шкале Мооса. Каждый юве­лир, работая в домашних условиях, должен обладать навыком определения твердости по шкале Мооса. Принцип определения достаточно прост. Кроме то­го, следует отметить, что от величины твердости за­висит износостойкость минерала, т.е. способность сопротивляться трению, и прочность, т. е. способ­ность выдерживать ударные нагрузки и не раскалы­ваться.

Твердость минерала определяется силами сцеп­ления атомов, составляющих его кристаллическую решетку. Они характеризуют то усилие, которое нужно приложить к верхним слоям атомов, чтобы разделить их или разрушить решетку. Например, царапая поверхность минерала каким-либо другим минералом. Если этот минерал тверже первого, он оставит на его поверхности царапину, свидетельст­вующую о разрушении миллиардов атомных свя­зей. Поэтому твердость минералов понимают еще и как способность сопротивляться царапанью, а все минералы могут быть расставлены в таком порядке, в каком они могут царапать друг друга. Для оценки твердости и используют шкалу Мооса. Он первый выстроил ряд из десяти общеизвестных минералов по мере увеличения их твердости. Этот ряд выгля­дит так:

1. Тальк              6. Ортоклаз

2. Гипс               7. Кварц

3. Кальцит          8. Топаз

4. Флюорит         9. Корунд

5. Апатит            10. Алмаз

  

Следует иметь в виду, что эта шкала просто указы­вает, какой из минералов тверже, и ничего не сооб­щает об истинной твердости минералов. Алмаз самый твердый минерал. Следующим по твердости стоит ко­рунд (рубин, сапфир). Разница между ними составля­ет одну единицу шкалы, хотя на самом деле алмаз во много раз тверже корунда.

К основной категории ювелирных камней отно­сятся минералы с твердостью равной или превышаю­щей твердость кварца, т. е. 7 по шкале Мооса. Такие камни являются износостойкими, но не всегда, по­скольку они одновременно могут быть и твердыми и хрупкими. Топаз имеет твердость 8, но раскалыва­ется при ударе. Алмаз тоже раскалывается при уда­рах. Поэтому небрежное хранение (резкие удары, па­дения и т.п.) может привести к образованию сколов и трещин. Естественно, для определения твердости минералов по шкале Мооса, ювелир должен иметь набор не из десяти минералов, а значительно больше, твердость которых известна. Приводим свойства ювелирных камней с указанием твердости по шкале Мооса, плотности и цвета в табл. 3.

 

Таблица 3

Минерал

Твердость

по шкале

Мооса

Плотность, г/см3

Цвет

1

2

3

4

Алмаз

10

3,5

Все цвета

Рубин

9

4,08

Ярко и темно-красный

Сапфир

9

4,06

Синий, зеленый, розо­вый, желтый, оранже­вый, пурпурный

Изумруд

7,75

2,67

Зеленый

Александрит

8,5

3,6-3,7

От густо-зеленого до ма­линово-красного

 

1

2

3

4

Шпинель

8

3,6

Голубой, розовый, крас­ный, пурпурный

Топаз

8

3,5-3,6

Голубой, розовый, крас­ный, желтый

Турмалин

7-7,5

2,9-3,3

 

Аметист

7

2,65

Интенсивно фиолетовый

Гранат

7-7,5

4,1-4,8

Темно-красный, корич­невый, зеленый

Нефрит

5,7-5,8

3

Светло-зеленый

Опал

5-6,5

1,9-2,3

Белый, черный, огнен­ный

  

http://jtech.com.ua/article/view/id/482


Информация представлена на сайте исключительно для ознакомления.
Организаторы сайта не несут ответственности за последствия использования данных, указанных на сайте. Авторские права на статьи принадлежат их авторам. Мнения авторов статей необязательно совпадают с мнением и точкой зрения организаторов сайта.