5. Алотропія металів.

Багато металів у твердому стані при зміні температури мають різну атомну будову, тобто існують в різних кристалографічних формах. Це явище називають поліморфізмом або алотропією, а процес - поліморфним або алотропним перетворенням.

Поліморфні модифікації позначають грецькими літерами , ,  і , які у вигляді індексів додають до символу, що позначає елемент (наприклад, Fе_, Fе_, Fе_.). Алотропна форма, яка існує при самій низькій температурі, позначається через (/, наступна - через  і т. д. Перетворення однієї модифікації в іншу при нагріванні чистого металу супроводжується поглинанням тепла, а при охолодженні - виділенням тепла. Поліморфні перетворення металів протікають в тому випадку, якщо при даній температурі цей метал може існувати з іншою кристалічною граткою і меншим запасом вільної енергії.

Перехід з однієї алотропної форми в іншу обумовлює зміну фізико-механічних властивостей металу. Окрім заліза і олова, поліморфні перетворення мають кобальт, марганець, телур, титан, цирконій, уран та інші метали.

Властивості металів залежать від складу, структури, наявності домішок і в значній мірі визначають їх оптимальне використання при виробництві товарів народного споживання.

6.Механічні властивості. Механічні властивості та їх показники враховуються при характеристиці та оцінці якості виробів із металів, які в процесі експлуатації або виробництва піддаються стисканню, розтягненню, згинанню та ін. Від механічних властивостей залежить призначення сплавів або металів, надійність виробів з них. Механічні властивості металів та сплавів характеризуються пружністю, плас­тичністю, твердістю, міцністю, в'язкістю, витривалістю,

Міцність. Міцністю металу називається його властивість чинити опір зовнішнім силам, не руйнуючись. Міцнісні характеристики є дуже важливими, оскільки чим вище міцність металу, тим менші розміри і маса деталей при тому ж навантажені і тим менші витрати металу на виріб. Тому перша вимога, яка висувається до металогосподарських товарів - це достатня міцність. Метали володіють більш високою міцністю у порівнянні з іншими матеріалами, тому деталі машин, механізмів і споруд, які працюють у навантаженому режимі, зазвичай виготовляються із металів і сплавів.

Твердість. Твердість - це спроможність тіла протидіяти проник­ненню в нього Іншого, більш твердого тіла. Багато виробів із металів повинні мати високу твердість (наприклад, інструментальні сталі і сплави).

Пружність. Пружністю металу є його властивість відновлювати свою форму після припинення дії зовнішніх сил, що спричинили зміну форми тіла (деформацію). Наприклад, для виготовлення ресор і пружин застосовуються спеціальні сплави і сталі, які володіють високою пружністю.

Пластичність. Пластичністю називається властивість металу деформуватися без руйнування під дією зовнішніх сил і зберігати нову форму після припинення дії сил. Пластичність - властивість, зворотна пружності.

В’язкість. В'язкістю називається спроможність металу чинити опір швидко діючим зовнішнім силам. В'язкість - властивість, зво­ротна крихкості. В'язкі метали застосовуються в тих випадках, коли деталі при роботі піддаються навантаженню.

7.Фізичні властивості.

До фізичних властивостей, які мають важлизе значення при застосуванні товарів із металів та при оцінці їх якості, належать: колір, плавкість, електропровідність, магнітні, термічні властивості та ін.

Показники маси (ваги) матеріалів і готових виробів дуже часто використовуються при характеристиці та оцінці їх якості, а для деяких товарів, наприклад спортивних, є суворо нормованим показ­ником. Так, маса гранати повинна бути 300, 500 і 750 г, диску -500, 700, 1000, 1500 і 2000 г, спису - 500, 600 і 800 г. Показник часи металевих виробів враховується при їх розробці, конструкції, упаковці, транспортуванні і зберіганні.

Вага деталей із металів часто є найважливішою їх характеристикою, наприклад у авіа-, авто- і вагонобудуванні. Питома міцність (відношення межі міцності до питомої ваги) для деяких, наприклад алюмінієвих, сплавів вище, ніж для м'якої сталі.

Плавкість використовується для отримання відливок шляхом заливання розплавленого металу в форми. Деякі складні сплави мають настільки низьку температуру плавлення, що плавляться в гарячій воді. Такі сплави застосовуються для відливки типографських матриць, в приладах, які служать для захисту від пожеж, тощо.

Показники електричних властивостей металів мають велике значення при оцінці якості електротехнічних матеріалів і виробів з них. Основним показником електричних властивостей є електропро­відність. Електропровідність характеризує реакцію металів і виробів з них на проходження через них електричного струму. Метали з високою електропровідністю використовуються в електромашино­будуванні, для влаштування ліній електропередач, а сплави з високим електроопором — для ламп накалювання, електро­нагрівальних приладів тощо.

До металів з високою електропровідністю належать срібло і мідь, а також золото, хром, алюміній, марганець, вольфрам. Порів­няно погано проводить електричний струм залізо. Найменша електропровідність у вольфрам.

Деякі метали є магнетиками, тобто мають здатність намагні­чуватися під впливом магнітного поля. Фізична величина, яка характеризує магнітні властивості речовини і показує в скільки разів індукція в магнітного поля в однорідному середовищі відрізняється за модулем від індукції в магнітного поля у вакуумі, називається магнітною проникливістю

В залежності від магнітної проникності всі метали поділяються на пара-, діа- і феромагнітні.

Парамагнетиками називаються метали, які створюють слабке магнітне поле і яке за направленням збігається із зовнішнім полем, магнітна проникність ц навіть більш сильних парамагнетиків мало відрізняється від одиниці.

Метали-діамагнетики мають магнітну проникність менше одиниці. До них належать вісмут, германій, золото, мідь.

Метали, у яких магнітна проникність набагато більша одиниці, називаються феромагнетиками. Найбільш відомими представниками цих речовин є залізо, нікель, кобальт та ін.

Магнітні властивості металів відіграють першорядну роль в електромашинобудуванні (динамо-машини, електродвигуни, тран­сформатори), для приладів зв'язку (телефонні і телеграфні апарати) і використовуються в багатьох інших видах машин і приладів.

До термічних властивостей, що характеризують поведінку металу при дії на нього теплової енергії, і які є важливими при експлуатації готових виробів, належать теплоємність, теплопро­відність, термічне розширення, термостійкість та ін.

Теплоємність — це кількість теплоти, яка необхідна для підви­щення температури металу на ГС в певному інтервалі температур від Т₁ до Т,. Розрізняють питому теплоємність (відношення теплоємності до певної кількості речовин; г, кг), масову теплоємність (відношення питомої теплоємності до одиниці маси речовини), об'ємну теплоємність (відношення питомої теплоємності до одиниці об'єму). Питома теплоємність металів неоднакова.

Теплопровідність металів і сплавів характеризує їх властивість проводити тепло при різниці температур між окремими ділянками виробів. Вона дає можливість здійснювати рівномірний нагрів металів і сплавів для обробки тиском, термічною обробкою, забезпечує можливість спаювання металів, їх зварювання тощо.

Термічне розширення металів і сплавів характеризує їх властивість змінювати розміри в залежності від змін температур. Показником термічного розширювання матеріалів є відносний температурний коефіцієнт, який залежить від виду металу або хімічного складу сплаву, присутності домішок. Розрізняють лінійний та об'ємний температурний коефіцієнти.

Деякі сплави металів мають коефіцієнт лінійного розширення, близький до нуля; такі сплави застосовуються для виготовлення точних приладів, радіоламп та ін. Властивість розширення металів необхідно враховувати при виробництві будівельних матеріалів, металевих конструкцій. Потрібно також зважати на те, що дві деталі, виготовлені з металів, які мають різні коефіцієнти розширення і скріплені між собою, при нагріванні можуть дати вигин і навіть зруйнуватися.