Общая характеристика металлов и сплавов

Металлы и сплавы

Широкий диапазон механических, физико-химических и технологических свойств металлических материалов предопределяет их широкое использование в технике, несмотря на большое количество существующих и появляющихся новых полимерных материалов и керамики. Преобладающее применение металлов и сплавов в качестве основных конструкционных материалов, очевидно, сохранится и в ближайшем будущем, что в значительной степени определяется оптимальными соотношениями «цена—качество» и «прочность— пластичность».
Металлические материалы подразделяют на две большие группы: черные металлы и цветные. К наиболее типичным черным металлам относятся железо и сплавы на его основе, большинство остальных металлов — цветные.

Виды металлов

Кроме того, металлы делятся на следующие группы:

  • ферромагнетики Fe, Co, Ni;
  • тяжелые металлы Pb, Ag, Au, Pt, Ir, Os с плотностью, превышающей 10 г/см3;
  • легкие металлы Li, Mg, Al, Be, Ti с плотностью, не превышающей 5 г/см3;
  • тугоплавкие металлы Mo, W, Та, Nb с температурой плавления существенно выше, чем у железа (более 1536 °С);
  • легкоплавкие металлы Sn, Pb, Zn с температурой плавления соответственно 232, 327, 410 °С, а также кадмий (Cd), висмут (Bi), таллий (Т1), сурьма (Sb);
  • благородные металлы Ag, Au, Pt (и металлы платиновой группы — палладий, иридий, родий, осмий, рутений) с высокой устойчивостью к коррозии;
  • урановые металлы или актиноиды, используемые в сплавах для атомной техники;
  • редкоземельные металлы (РЗМ) лантан, церий, неодим и др. — лантаноиды, применяемые для модифицирования стали в виде смешанного сплава (40…45 % Се и 45…50 % всех остальных редкоземельных элементов);
  • щелочные и щелочноземельные металлы Na, К, Li, Ca; в свободном состоянии применяются в качестве жидкометаллических теплоносителей в атомных реакторах, литий — для легирования легких алюминиевых сплавов.

Свойства металлов

Металлы при всем разнообразии свойств имеют и общие свойства:
• высокую тепло- и электропроводность;
• положительный температурный коэффициент электросопротивления; с повышением температуры электросопротивление чистых металлов возрастает; большое число металлов обладает сверхпроводимостью при температурах, близких к абсолютному нулю, электросопротивление этих металлов падает практически до нуля;
• термоэлектронную эмиссию, т. е. способность испускать электроны при нагреве;
• хорошую отражательную способность: металлы непрозрачны и обладают металлическим блеском;
• повышенную способность к пластической деформации.
Основная доля в изготавливаемых и применяемых металлических материалов приходится на сплавы железа (стали). Стали производится больше, чем всех остальных металлов вместе взятых (около 90 %). Стоимость цветных металлов и сплавов превышает стоимость сплавов на основе железа.
Все металлы и металлические сплавы тела кристаллические.