Книги по строительству и ремонту

Мастеру на все руки

Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Окружающий нас мир — люди, животные и растения, планеты и звезды — состоит из химических элементов, которые нельзя разложить химическими методами. В 1980 г. было известно 105 элементов, из которых 81 элемент стабилен, а прочие либо очень быстро распадаются, либо их можно было получить только искусственным путем. Из 81 стабильного элемента 65 — металлы. В чистом виде металлы встречаются в природе очень редко (один из примеров этого — самородное золото). Чаще всего их добывают в виде руды с различными примесями, из которой выделяют металл посредством восстановления, плавки или электролиза. При изготовлении сплавов к расплавленному чистому металлу примешивают одну или несколько добавок в виде других металлов или полуметаллов. При охлаждении и застывании (затвердении) образуется сплав, который может иметь другие свойства, чем исходный материал, например повышенную твердость. Стандартные сорта стали и алюминия, а также бронза и латунь — сплавы. Одним из способов получения металлических сплавов особой твердости является агломерация: порошкообразный карбид металла нагревают до точки плавления, а затем спекают под высоким давлением. В качестве упрочнителей здесь служат керамические добавки. Твердые металлы часто встречаются под торговой маркой Widia (Wle-DIAmant).

Каждый металл имеет особую кристаллическую структуру, которая может изменяться под действием давления и температуры, что приводит к соответствующим изменениям свойств металла. Для домашнего мастера прежде всего представляют интерес физические и технологические свойства металлов.

Прочность и предел прочности

Под этим понимают сопротив

ление, которое оказывает

материал        соответственно

деформации и разрыву при воздействии внешних сил. Высокая прочность многих металлов делает их пригодными для самых разных конструкций. Так, винты (болты) в машинах подвергаются растяжению (затягиванию), швы — усилиям разрыва, крюки и валы — испытанию на изгиб, шарики в шарикоподшипниках и опоры — деформации сжатия. В зависимости от вида прилагаемой силы можно говорить о прочности на растяжение или сдвиг, а также на изгиб, сжатие и кручение.

Твердость

Твердость тесно связана с прочностью. Под твердостью металла понимают его сопротивляемость проникновению в него другого предмета из более твердого вещества. На примере стали можно проследить, как изменяется твердость одного и того же металла и как у одного и того же металла твердость проявляется вместе с хрупкостью, а иной раз и с пластической деформацией или упругостью. Отжиг и неполный отжиг, закаливание и отпуск — вот основные процессы, которые воздействуют на твердость металла. Инструмент, с помощью которого можно разрезать или распилить металл, должен быть тверже его. По этой причине заготовку из закаленной стали сначала следует размягчить путем нагревания до светлокрасного цвета и по возможности медленно охлаждать, чтобы можно было обработать ее инструментом, который также изготовлен из закаленной стали. Если впоследствии готовой детали необходимо вернуть исходную твердость, то ее обрабатывают закаливанием, т. е. сталь вновь нагревают до светлокрасного цвета, а затем охлаждают в холодной воде или масле. При этом для предотвращения внутренних напряжений изделие погружают в холодную воду и как бы прополаскивают. Теперь сталь снова стала твердой, но в то же время приобрела и нежелательное качество — хрупкость, как у стекла. Хрупкость стали можно снять с помощью отпуска, т. е. длительного нагревания, при котором кристаллы расширяются и сталь восстанавливает свою ударную прочность. При нагревании стали проявляется так называемый цвет побежалости, который соответствует определенным температурам: холодная сталь — блестящая, свет-ложелтая — 220°С, желто-коричневая — 245°С, красно-коричневая — 265°С, красно-синяя — 285°С, серо-голубая — 310°С. Как только желаемая температура достигнута, что можно определить по соответствующему цвету, сталь быстро охлаждают.

Упругость

Под упругостью понимают способность материала принимать исходную форму после прекращения силового воздействия. Твердые металлы, как правило, являются упругими, мягкие — пластичными.

Пластическая деформация

Жесткость, ковкость, упругость

и пластичность — это свойства

каждого металла, допуска

ющего изменение формы при

изгибе, растяжении, сжатии,

прессовании, прокатывании и

ковке без разрушения. Проти

воположным свойством явля

ется хрупкость, когда металл

разрушается при небольших

деформациях. В результате

первоначальной       холодной

обработки хорошо поддающиеся ковке металлы часто становятся более твердыми и соответственно оказывают большее сопротивление дальнейшей обработке. При отжиге, т. е. нагревании заготовки и медленном ее охлаждении, снимаются внутренние напряжения, что способствует потере хрупкости, и заготовка вновь становится ковкой.

Устойчивость к коррозии

Коррозия (от латинского слова corrodere — изгрызать, истачивать) — это разрушение металла, которое происходит на наружной поверхности вследствие химических реакций. Наиболее известное явление коррозии — ржавление железа. Цветные металлы устойчивы к коррозии на воздухе, некоторые из них невосприимчивы к кислотам и щелочам. Такая коррозиеу-стойчивость чаще всего возникает потому, что на поверхности цветных металлов образуется тонкая оксидная пленка, которая служит защитным слоем от внешних воздействий.