Ахметов С.Ф., Иванов С.Н. Многоликий кремний.- М.: Знание, -1987г., с 64

Глава 3. Основы литейного производства

Кристаллизация

Технология литейного производства

Литье в песчанно-глинистые формы

Литье в оболочковые формы

Отливки по выплавляемым моделям

Литье в кокиль

Центробежное литье

Литье под давлением

Литье под низким давлением

Литье вакуумным всасыванием

Литье непрерывное и полунепрерывное

Другие виды литья

Глава 4. Основы термической обработки металлов

4.1. Общие вопросы

4.2. Отжиг и нормализация

4.2.1. Отжиг

4.2.2. Нормализация

4.3. Закалка и отпуск

4.3.1. Закалка

4.3.2. Отпуск

4.4. Термо-механическая обработка

4.5. Химико-термическая обработка

4.5.1. Цементация

4.5.2. Азотирование

4.5.3. Цианирование

4.5.4. Борирование

4.5.5. Силицирование

4.5.6. Хромирование

4.6. Защитные покрытия, полученные в условиях СВС

4.7. Особенности термической обработки легированных сталей

Глава 5. Классификация сталей

5.1 Классификация по химическому составу.. 179

5.2 Легированные конструкционные стали.. 183

5.3. Классификация по назначению

5.4. Классификация по качеству

5.5. Классификация по степени раскисления

5.6. Классификация по структуре

Литература

Глава 6. Краткая характеристика предприятий черной металлургии Украины

6.1. Предприятия горнорудного сырья и обогащения

6.1.1. Железо горно-рудные предприятия

6.1.2. Марганцевые горно- рудные предприятия

6.1.3. Предприятия и производства известняка и попутных материалов

6.2. Металлургическое производство

6.3. Производство ферросплавов

6.4. Прокатное производство

6.5. Трубное производство

6.6. Метизое производство

6.7. Коксо-химическое производство

ЛИТЕРАТУРА

Глава 7. Обзор производство черных металлов в мире и Украине

Литература

Глава 8. Металлургия цветных металлов

3.1. Металлургия титана

3.2. Металлургия алюминия

3.3. Металлургия меди

3.4. Металлургия магния

3.5. Предприятия цветной металлургии Украины

3.6. Обзор производства цветных металлов в мире и на Украине

Литература

Глава 9. Порошковая металлургия

Литература

Часть 10. Обработка металлов давлением

Литература

Часть 11. Неметаллические материалы

Литература

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Со времен глубокой древности, за тысячелетия до нашей эры, людям были известны добыча руд, выплавка металлов и изготовление из них различных изделий. Древняя металлургия была совершенно непохожей на современную по техническому уровню и масштабам. Этот процесс развивался одновременно с общим подъемом производительных сил человеческого общества. В истории первобытного общества выделяют периоды соответственно смене материалов. Около 7-6 тысяч лет до н.э. человек впервые начал использовать самородные металлы: золото,серебро, медь. В V -1V тысячелетиях до н.э. началась выплавка из руд меди, олова, свинца. Наступил медный век – медные орудия труда и оружие постепенно вытесняли каменные изделия. Примерно в 111 тысячелетии до н.э. появление и применение бронзы - сплава меди с оловом, значительно более прочного и твердого, чем другие известные в то время металлы, ознаменовало начало бронзового века. Железо сначала, вероятно, метеоритное, а затем и восстанавливаемое из руды появилось в конце II - начале I тысячелетия до н. э. В первое время железо ценилось дороже золота. В древности, средние века, и сравнительно недавно, вплоть до времени М.В. Ломоносова, считалось, что существует только семь металлов (золото, серебро, медь, олово, свинец, железо, ртуть).

В настоящее время периоди­ческая система Д. И. Менделеева (Приложение. Таблица 1) содержит 118 элементов, из них 92 известны в природе, другие получены искусственным путем.

Большинство элементов в той или иной степени связаны с отраслью техники называемой - МЕТАЛЛУРГИЯ.

Слово «металлургия» происходит от греческого:

Metalltuo - выкапываю, добываю из земли;

Metallurgeo – добываю руду, обрабатываю металлы;

Metallon – рудник, металл.

Таким образом, металлургия это область науки и техники, изучающая процессы добычи из недр руд, получения металлов и сплавов, придания им определенных свойств, с последующим использования их для нужд человечества.

Элементы подразделяются на металлы и неметаллы, табл.1.

В свою очередь они подразделяются на ряд групп и подгрупп.

В частности, неметаллы делятся на:

собственно неметаллы - водород, бор, углерод, азот, кислород, сера;

галогениды – фтор, хлор, бром, йод, астат;

инертные газы – гелий, неон, аргон, криптон, ксенон, радон.

В мировой практике исторически сложилось деление металлов на следующие группы:

черные (железо, хром, марганец и сплавы на их основе) и

цветные (72 элемента – отмечены только реально существующие в природе – трансурановые не внесены).

Черные металлы находятся в VI – VIII группах Периодической таблицы, имеют много общих свойств и практически производятся однотипными процессами.

Цветные металлы находятся в восьми группах Периодической таблицы и, следовательно, обладают самыми разнообразными свойствами, иногда существенно отличающие их друг от друга, в частности, по температурам плавления и кипения, плотностям, кристаллическому строению, электропроводности, пластичности, твердости, радиоактивности, поверхностным натяжеиием на границе фаз, химической активности и другими свойствами.

Об­щими признаками металлического состояния являются: металлический блеск и непрозрачность, высокая электро- и теплопроводность, высокая пластичность (ковкость), кри­сталлическая структура (за исключением ртути), серый цвет с оттенками от светло­серого до темно - серого (исключение составляют только два металла - красная медь и желтое золото). Кроме того, для типичных металлов общим является ха­рактер зависимости электропроводности от температуры: с повышением температуры электропроводность их умень­шается, а электрическое сопротивление возрастает. Определенная часть металлов (~ 30) обладает сверхпроводимостью (у этих металлов при температуре, близкой к абсолютному нулю, электрическое сопротивление падает скачкообразно, практически до нуля).

Многочисленность цветных металлов, различия их свойств, мето­дов получения и областей потребления определяют необхо­димость их классификации по отдельным группам. Научно обоснованной классификации металлов до сих пор не разработано.

Однако на основании общности физико-химических свойств, сход­ства методов извлечения из сырья и производства металлов, а также некоторых других признаков цветные металлы подраз­деляют на следующие группы, табл.1 и подгруппы.

Название «цветные металлы» довольно услов­но, так как фактически только золото и медь имеют ярко выраженную окраску. Все остальные металлы, включая черные, имеют серый цвет с различными оттенками - от светло – до темно - серого.

Отдельно от других элемнтов стоит кремний. Кремний (Si) – многоликий элемент. В настоящее время классифицируется как полупроводниковый элемент, фактически его можно отнести к самостоятельной группе, так как с точки зрения его использования он может быть отнесен к ферросплавам – используется для раскисления стали, образования различных сплавов, в том числе и цветных металлов (силумин - сплав алюминия и кремния), а также является материалом для получения неорганических и органических соединений (кремний органические соединения).

 

Цветные металлы условно делятся на пять групп:

1. Основные тяжелые металлы: медь, кобальт, никель, свинец, цинк и олово.

2. Малые тяжелые металлы: висмут, мышьяк, сурьма, кадмий, ртуть.

3. Легкие металлы: алюминий, магний, натрий, калий, барий, кальций, стронций.

4. Благородные металлы: золото, серебро, платина и платиноиды (палладий, родий, рутений, осмий и иридий).

5. Редкие металлы. По промышленной классификации редкие металлы подразделяются на следующие подгруппы:

5.1. тугоплавкие металлы: вольфрам, молибден, рений, титан, тантал, ниобий, цирконий, гафний и ванадий;

5.2. легкие редкие металлы: литий, бериллий, рубидий, цезий, франций;

5.3. рассеянные металлы: галлий, индий, таллий, герма­ний, селен и теллур;

5.4. редкоземельные металлы: скандий, иттрий, лантан и лантаноиды;

Лантаноиды – церий, празеодим, неодим, прометей, самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий тулий, иттербий, лютеций.

5.5 радиоактивные металлы: радий, уран, торий, актиний и трансурановые элементы.

Тяжелые цветные металлы. Свое название они получили из-за более больших масштабов производства и потребления цветных металлов, несколько большего («тяже­лого») удельного веса, чем железо (плотность металлов составляет у олова 5, 8 г/см³, цинка – 7,1; кобальта 8,84; никеля – 8,9; меди – 8,96; свинца – 11,3; температура плавления находится в достаточно широком диапазоне: 231,9 ⁰ – олово; 327 – свинец; 419,5 – цинк; 1083- медь; 1453 – никель; 1493 –кобальт; металлы весьма пластичны- твердость по Бринелю составляет: свинец 2.5 – 4 НВ; олово 3,9 – 4,2; медь 35; цинк – 40 -50; никель 60-80; кобальт - 124.

Малые тяжелые металлы являются природными спут­никами основных тяжелых металлов. Обычно их получают попутно при производстве основных тяжелых металлов.

Легкие металлы имеют самую низкую среди других металлов плотность (удельную массу: калий – 0,86 г/см³; натрий – 0,97; кальций – 1,54; магний – 1,74; алюминий – 2,6; барий – 3,76.

 

 

Таблица 1 – Подразделение элементов периодической системы

Группа	Наименование группы	Элементы
Неметаллы	Неметаллы	H, B, C, N, P, O, S
Галогениды	F, Cl, Br, I, At
Инертные газы	He, Ne, Ar, Kr, Xt, Rn
Металлы	Черные	Fe, Mn, Cr
Цветные
Тяжелые цветные	Cu, Ni, Co, Zn, Pb, Sn
Малые тяжелые цветные	Cd, Hg, As,Sb, Bi
Легкие	Na, K, Mg, Ca, Ba, Al
Благородные	Ag, Au, Ru, Os, Rh, Ir, Pd, Pt
Редкие
Тугоплавкие	W, Mo, Re, V, Nb, Ta, Ti, Zr, Hf
Легкие редкие	Li, Rb, Cs, Fr, Be, Sr
Рассеянные (полупроводниковые)	Ga, In, Tl, Ge, Se, Te, (Si)
Редкоземельные	Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu,Gd,Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu
Радиоактивные	Ra, U, Pa, Po, Ac и трансурановые
Кремний		Si

 

Благородные металлы обладают высокой стойкостью к воздействию окружающей среды и агрессивных сред.

К группе «редкие» отнесены металлы, которые по ряду причин начали использовать в технике лишь в конце XIX или в XX столетии. Это обусловлено тем, что большинство редких металлов было открыто в конце XVIII и в XIX вв., а некоторые из них – XX веке. При этом малая распространенность и рассеянность в земной коре многих редких металлов, а также трудности извлечения и получения в чистом виде некоторых из них существенно препятствовали их освоению.

И все же, если взглянуть на табл. 2 среднего химического состава земной коры, то можно отметить, что не все «редкие» металлы так уж редки.

Из изложенного следует, что группа «редкие металлы» выделена не в результате какой-либо научной классификации элементов, а в большей степени исторически.

Легкие редкие металлы. В эту группу входят редкие металлы I и II групп периодической системы (кроме радия). Они имеют малую плотность (литий 0,53, цезий 1,87 г/см³) и отличаются высокой химической активностью. Подобно легким цветным металлам (алюминию, магнию, кальцию), легкие редкие металлы получают электролизом расплавленных солей или металлотермическими способами.

Тугоплавкие редкие металлы. Все металлы этой группы относятся к переходным элементам IV, V и VI групп перио­дической системы, у которых происходит достройка элек­тронного d-уровня. Эта особенность определяет ряд физиче­ских и химических свойств металлов рассматриваемой груп­пы: тугоплавкость (температура плавления составляет от 1660 для титана до 3400 °С для вольфрама), высокую прочность, коррозионную стойкость, переменную валентность, обусловливающую многообразие химических соединений. Все тугоплавкие металлы образуют тугоплавкие и твердые карби­ды, бориды, силициды.

В связи с высокими температурами плавления в техноло­гии производства тугоплавких металлов широко используют методы дуговой и электронно-лучевой плавки, а также метод порошковой металлургии.

Для тугоплавких металлов характерна общность многих областей применения. Так, их используют как легирующие элементы в сталях и компоненты жаропрочных и твердых сплавов. Многие из них применяют в электротехнике и элек­тровакуумной технике.

Рассеянные редкие металлы. Объединяющий признак группы - рассеянность элементов в земной коре. Большей частью рассеянные элементы находятся в форме изоморфной примеси в малых концентрациях в решетках других минералов и из­влекаются попутно из отходов металлургических и химичес­ких производств. Так, галлий содержится в минералах алю­миния; индий, таллий и германий встречаются в цинковых обманках и других сульфидных минералах; германий - в ка­менных углях

Редкоземельные металлы (лантаноиды). Близость физико-химических свойств лантаноидов (от церия до лютеция) объ­ясняется одинаковым строением внешних электронных уровней их атомов, так как при переходе от одного элемента к дру­гому происходит заполнение глубоколежащего 4f-уровня. К лантаноидам примыкают по свойствам элементы третьей груп­пы - лантан, скандий и иттрий, которые вместе с лантаноидами составляют группу редкоземельных металлов.

Редкоземельные металлы (лантаноиды). Близость физико-химических свойств лантаноидов (от церия до лютеция) объ­ясняется одинаковым строением внешних электронных уровней их атомов, так как при переходе от одного элемента к дру­гому происходит заполнение глубоколежащего 4f-уровня. К лантаноидам примыкают по свойствам элементы третьей груп­пы - лантан, скандий и иттрий, которые вместе с лантаноидами составляют группу редкоземельных металлов.

.

В рудном сырье редкоземельные элементы сопутствуют друг другу и на первых стадиях технологии выделяю тся в виде смеси оксидов. Сложная задача разделения редкозе­мельных элементов успешно решена благодаря использованию методов жидкостной экстракции и ионообменной хроматографии.

Радиоактивные редкие металлы. В этой группе объединены естественные радиоактивные элементы: полоний, радий, то­рий, уран и искусственно полученные заурановые элементы -нептуний, плутоний и др.

Следует учитывать, что редкие металлы не обязательно (как иногда ошибочно представляют) относятся к элементам, мало распространенным в земной коре.

Однако в настоящее время многие из редких металлов получили широкое применение, причем без них невозможно существование ряда важных отраслей техники (производства легированных сталей, твердых и жаропрочных сплавов, изго­товления электронных приборов, атомной энергетики и мно­гих других).

На основе обобщения многочисленных анализов различных горных пород ученые - геохимики установили состав земной коры - верхней оболочки земли толщиной 16 - 20 км. Из табл. 2 видно, что для большинства металлов характерно низкое содержание в земной коре. Однако многие из них более распространены, чем давно известные человеку металлы. Например, титан стоит девятым в ряду распростра­ненности; цирконий, ванадий, литий, церий и др. более распространены, чем такие обычные металлы, как свинец, мышьяк, олово, ртуть, серебро, золото.

Следует, однако, учитывать, что некоторые металлы весьма рассеяны в земной коре, т.е. не способны или имеют очень ограниченную способность образовывать самостоятельные минералы и рудные месторождения. Например, содержание галлия в земной коре выше, чем олова, мышьяка и ртути. Однако галлий не обра­зует самостоятельных минералов и находится в рассеянном состоянии в решетках других минералов, тогда как олово, ртуть и мышьяк образуют минералы и месторождения. Поэтому они представляются более распространенными в земной коре.

 

 

Таблица 2 – Средний химический состав земной коры по А.П. Виноградову (мощность 16км без океана и атмосферы)

Декада	Содержание химических элементов, % (по массе)
I	0 47,2; Si 27,6
I I	Al 8,80; Fe 5,10; Ca 3,60; Na 2,64; К 2,60; Mg 2,10
I I I	Ti 0,60; H (0,15); С 0,10
I V	Mn 0,09; P 0,08; S 0,05; Ba 0,05; Cl 0,045; Sc 0,04; Rb 0,031; F 0,027; Zr 0,020; Сг 0,02; V 0,015; Сu 0,01; N 0,01
V	Ni 8 * 10 –3 ; Li 6,5 *10 -3; Zn 5 *10 –3 ; Се 4,5 * 10 –3 ; Sn 4 * 10 -3; Со 3 * 10 -3; Y 2,8 * 10 -3; Nd 2,5*10 -3; La 1,8*10 -3; Pb 1,6*10 -3; Ga 1,5*10 -3; Nb 1* 10-3; Cd 1* 10 –3
V I	Th 8*10 -3; Cs 7*10 -4; Pr 7*10 -4; Sm 7*10 -4: Ge 7*10 -4; Be 6*10 4; Sc 6*10 -4; As 5*10 -4; Dy 4,5*10-4; Ег 4* 10 -4; Yb3*10-4; V 3*10 -4; Т1 3* 10 -4; Мо 3* 10 -4; Hf 3,2* 10 –4; В 3*10 -4; Вг 1,8* 10 -4; Ho 1,3 * 10 -4; Eu 1,2*10 –4; W 1*10 -4; Lu 1*10 –4
V I I	Tm 8*10 –5; Se 6*10 -5; Cd 5*10 -5; Sb 4* 10 –5; I 3* 10 -5; Bi2 *10 –5; Ag 1 * 10 -5; In 1 * 10 –5
V I I I	Hg 7*10 -6; Os 5*10 -6; Pd 1*10 –6; Те 1*10 –6
I X	Ru 5*10 -7; Pt 5 * 10 –7; Аu 5*10 -7; Rh 1*10 -7; Re 1* 10 -7; Ir 1*10 -7
X	Ас 6*10 –10; Ra 1*10 -10; Pa 1 * 10 -10; Ро 2*10 –14; Рu 1* 10 -15; Rn 7*10 –16

Из наиболее ценных и важных для современной техники металлов лишь немногие содержатся в земной коре в больших количествах: алюминий (8,8%), железо (4,65%), магний (2,1%), титан (0,63%). Природные ресурсы ряда весьма важных металлов измеряются сотыми и даже тысячными долями процента. Особенно бедна природа благородными и редкими металлами.

К рудам черных металлов обычно относят месторождения железа, марганца, хрома.

К рудным месторождениям легких металлов обычно относят руды, содержащие алюминий; основной поставщик алюминия - бокситы, а также алуниты, нефелины и различные глины.

К рудным месторождениям цветных металлов относятся место­рождения меди, свинца и цинка, кобальта, никеля, сурьмы. Запасы металлов в наиболее крупных из них достигают от десятков до сотен млн. т, при обычном содержании металлов в руде - единицы процентов.

Характерными для рудных месторождений редких металлов являются месторождения олова, вольфрама, молибдена, ртути, бериллия, тантала и ниобия, титана, циркония. Наибольшие запасы в них достигают сотен тысяч тонн при содержании металла в руде обычно не выше 1%.

Таким образом, масса добываемых материалов во много раз превышает количество содержащихся в руде металлов и в по­давляющем большинстве случаев из природных руд экономиче­ски невыгодно (а часто и технически невозможно) непосред­ственно извлекать полезные компоненты. В этих случаях осуществляется обогащение руд.

Процесс обогащения обычно включает операции дробления, измельчения. Собственно обогащение осуществляется с ис­пользованием различных свойств материалов. Например, при разной плотности разделяемых минералов применяются методы гравитационного обогащения (различие в скорости движения частиц в воде или в воздухе). Различие в физико-химических свойствах поверхности лежит в основе флотаци­онных процессов. При различии магнитной восприимчивости используют метод магнитной сепарации. Иногда используют такой способ, как обжиг и т.д. В результате обогащения получают два продукта: концентрат и хвосты. Если в руде содержится ряд полезных компонентов, то из нее получают несколько концентратов (или комплексные концентраты, компоненты которых разделяются уже в металлургическом пере­деле).

Здесь же упомянем о содержании таких распространенных у металлургов терминов, как гидрометаллургия (от греческого: hydor - вода), пирометаллургия (от греческого: руг - огонь), биотехнологии (от греческого: Bios - жизнь).

Гидрометаллургия - это извлечение металлов из руд, концентратов и отходов различных производств при помощи воды и водных растворов химических реактивов (выщелачива­ние) с последующим выделением металлов из растворов (на­пример, цементацией, электролизом).

Пирометаллургия - это металлургические процессы, про­текающие при высоких температурах (обжиг, плавка и т.п.).

Биотехнологии - технологии, связанные с деятельностью живых организмов (в данном случае - микроорганизмов). Анализ имеющихся данных свидетельствует о том, что во многих странах мира идет интенсивный научный поиск по применению различных микроорганизмов к конкретным метал­лургическим объектам (биовыщелачивание, биоокисление, биосорбция, биоосаждение и очистка растворов). В част­ности, железоокисляющие бактерии уже находят применение для выщелачивания металлов из сульфидных и смешанных руд, концентратов и отходов производства, обессеривания углей и т.п. Для получения желательных (более активных) мутантных штаммов используют методы генной инженерии. К настоящему времени наибольшее применение биотехнические процессы нашли для извлечения таких цветных металлов, как медь, золото, цинк, уран, никель из сульфидного сырья. Особое значение имеет реальная возможность использования методов биотехнологии для глубокой очистки сточных вод металлургических производств.

Масштабы переработки руд в мире огромны. Достаточно сказать, что несколько лет назад на территории СССР обо­гащению ежегодно подвергалось более 1 млрд. т руды!

Получаемые в результате обогащения концентраты посту­пают на металлургические предприятия для непосредственно­го получения из них тех или иных металлов и сплавов.

*Любознательным рекомендуется ряд книг по истории производства металлов (см. Список литературы).

Литература

1. Страницы истории и научно – популярная

1.Пожуев В.И., Иващенко В.И., Червонный И.Ф., Грицвй В.П. Металлургия цветных металлов. Часть 1. Сирьевые ресурсы и призводствою Учебник. Запорожье, ЗГИА, 2008 г., с 334

2. Болдырев С.Н. Книга о металлах.- М.:- Металлургия, 1956 г.

3. Васильев М.В. Металлы и человек - М.:- 1962 г.

4. Степанов И.С. Редкие металлы и технический прогресс.-М.: Металлургия, 1963г., с 105

5. Голуб А.М. Металлы атомного века. – 1964 г.

6. Казаков Б.И. Баллада о железе. - 1966 г.

7. Смирнов А.А. Сучасні уявления про природу металів.- 1966 г.

8. Пояснительная записка к проекту развития цветной металлургии Украины на 1959- 1965. Запорожье, 1966 г.

9. Пути развития техники в СССР (1917 -1967). М.:- Наука, -1967г

10. Смирнов В.И. Страницы из истории развития металлургии цветной металлургии Советского Союза.- 1967 г.

11. Сажин Н.П. Развитие в СССР металлургии редких металлов и полупроводниковых материалов. М., Металлургия, 1967 г

12. Сажин Н.П. Редкие элементы и технический прогресс. М., Знание, 1967 г.

13. Мезенин Н.А. Занимательная металлургия.- 1967 г.

14. Пути развития техники в СССР (1917 -1967гг.) М, Наука, 1967г.

15.Коровский Ш. Я. Летающие металлы. М., Машиностроение, 1967 г.

16. Цветная металлургия СССР 1917-1967 в 2-х томах.- М., 1968 г.

17. Развитие сырьевой базы цветной металлургии за 50 лет Сов. власти. М.: 1968 г.

18. Брюланов А.И. Повелители огня.- М.:- 1969 г.

19. Цветная металлурги СССР./ Под ред. Ломако П.Ф., 1970 г.

20. Григорьян А.А. Ядерная металлургия. – М.:- 1972 г.

21. Ломако П.Ф. Наука и технический прогресс в цветной металлургии М.: Металлургия, 1972г

22. Очерки истории техники в России 1861 – 1917 гг. М.: Наука, 1973 г.

23. Горох А.В. Этюды из жизни металлов. - 1974 г.

24. Рожен А.П. Ученый, инженер и сто веков. – 1975г.

25. Запорожский индустриальный комплекс.- Днепропетровск, -1975 г.

26. Погодин С.А., Либман Э.П. Как добыли советский радий.- М.:- Атомиздат., 1977г., с 248

27. Развитие техники в СССР (1917-1977).- М., Наука. - 1978 г.

28. Николаев Г.И. Магний служит человеку.- М.: Металлургия, 1978 г., -с 184

29. Голубцов В.С. Черная металлургия в первые годы советской власти. (1917- 1928). М., 1978 г.

30. Развитие металлургии в Украинской ССР.- Киев, Наукова думка, 1980 г.

31. Венецкий С.И. О редких и рассеянных. – М.: Металлургия, 1980 г., с 184

32. Патон Б.Е., Корниенко А.Н.Огонь сшивает металл.- М.: 1980г., с 128

33. Розен Б.Я., Розен Я,Б. Металл особой ценности.- М.: Металлургия,- 1980г., с 208

34. Развитие металлургии в УССР.- Киев,- Наукова думка, -1980 г.

35. Федоров А.А. Творцы науки о металлах.- М., - Наука, -1980 г

36. История городов и сел Укр. ССР в 26 томах, 1981 г.

37. Болотников Л Е. Цветная металлургия год 1999. М., Знание. 1981 г.

38. Венецкий С.И. В мире металлов.-М.:- 1982г

39. Популярная библиотека химических элементов.- Книга первая.- Водород – Палладий.- М.: Наука, 1983г., с 575

40. Популярная библиотека химических элементов.- Книга вторая.- Серебро – нильсборий.- М.: Наука, 1983г., с 570

41. Ломако П.Ф. Цветная металлургия в годы ВОВ. М.: Металлургия, 1985 г.

42. Козловский Ф.К. Путь к титану.- 1985 г.

43. Венецкий С.И. Рассказы о металлах.- 1985 г.

44. Мезенин Н.А. Занимательно о железе. -М.: Металлургия.-1985г.,с 176

45. Скляренко Е.М. История фабрик и заводов Укр. ССР.К., Наукова думка, 1986 г., 139 с

46. Венецкий С.И. От костра до плазмы. –М.: Знание.-1986. г.-с 205

47. Григорьев В.М. Рождение и жизнь руд. М.: 1986г.

48. Очерки истории техники в России с древних времен до 60-х годов 20 века. М., Наука, 1987 г.

49. Николаев Г.И. Металл века.- М.:- Металлургия. 1987г.- с 168

Ахметов С.Ф., Иванов С.Н. Многоликий кремний.- М.: Знание, -1987г., с 64

51. Украинский советский энциклопедический словарь в 3-х томах.,т 1 1988г.

52. Жаваронков Н.М. Три проблемы элемента № 13. М., Сов. Россия 1988 г.

52. Восстановление Приднепровья (1946 - 1950). -1988 г.

53. Наука и техника СССР 1917- 1987 (Хроника).- М.: Наука, 1988 г.

54. Восстановление Приднепровья. (1946-1950)..1988 г.

55. Зубков Л.Б. Металл златоцветного камня.- М.: Наука, -1989 г.,с 160

56. Создатели новой техники в УССР.- К, Наукова думка, 1991 г.

 

 

МЕТАЛЛОВЕДЕНИЕ

 

Металловедением называется наука, устанавливающая связь между составом, строением (структурой) и свойствами металлов и сплавов и изучающая закономерности их изменения при тепловых, химических, механических, электромагнитных и радиоактивных воздействий.

Впервые существование связи между строением стали и ее свойствами было установлено П.П. Аносовым (1831 г.), который применил для исследования стали микроскоп.

Основы научного металловедения были заложены выдающимся русским металлургом Д.К. Черновым (1868 г.), которого называют отцом металлографии.

В начале ХХ века и последующие года большую роль в развитии металловедения сыграли работы Н.С. Курнакова, который применил для исследования металлов и других химических соединений физико - химический метод анализа и изобрел пирометр, названный его именем – пирометр Курнакова.

Существенный вклад в развитие науки о металлических материалах внесли Байков А.А., Бочвар А.М., Курдюмов Г.П., Гуляев А.П., Лахтин Ю.М. и их последоватеои. Среди известных зарубежных ученых следует назвать Осмонда Ф. (Франция), Таммана Г. (Германия), Бенна Э., Мейла М. (США), Юм-Розера, Мотта (Англия) и др

ОСНОВЫ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ

 

Разнообразие свойств материалов является главным фактором, предопределяющим их широкое использование в технике. Решение важнейших технических проблем связано с экономией материалов, уменьшением массы машин и приборов, повышением точности, надежности и работоспособности конструкций, механизмов, приборов.

Знание свойств металлов и их сплавов позволяет определять области рационального использования различных материалов.

Металлы обладают основными признаками:

- наличие кристаллической решетки в твердом состоянии;

- высокой тепло- и электропроводность;

- способностью к упругому и пластичному деформированию.

Косвенные признаки: металлический блеск.

Для конструкционных материалов основными свойствами являются:

- физические;

-химические;

-механические;

-технологические;

-эксплуатационные.

Физические свойства

К физическим свойствам металлов относят цвет, плотность, температура плавления, теплопроводность, тепловое расшире­ние, теплоемкость, электропроводность, магнитные свойства и др.

Цветом называют способность металлов от­ражать световое излучение с определенной дли­ной волны. Например, медь имеет розово - крас­ный цвет, алюминий – серебристо - белый.

Плотность (кг/м³, г/см³) металла характеризуется его массой, заключенной в единице объема. По плот­ности все металлы делят на легкие (менее 4500 кг/м³) и тяжелые. Плотность имеет боль­шое значение при создании различных изделий. Например, в самолето - и ракетостроении стремятся использовать более легкие металлы и сплавы (алюминиевые, магниевые, титановые), что способствует снижению массы изделий.

Температурой плавления (⁰С, К) называют температуру, при которой металл переходит из твердого состояния в жидкое. По температуре плавления различают тугоплавкие металлы (вольфрам 3395 ±15° С, тантал 3000±50°С, титан 1668±4°С. и др.), легкоплавкие (олово 232°С, свинец 327°С, цинк 419,5°С, алюминий 660°С). Темпера­тура плавления имеет большое значение при вы­боре металлов для изготовления литых изделий, сварных и паяных соединений, термоэлектриче­ских приборов и других изделий. В единицах СИ температуру плавления выражают в граду­сах Кельвина (К), более широкое – в градусах Цельсия (⁰С). Ноль градусов Цельсия соответствует 273 ⁰К.

Теплопроводностью (Вт/ (м*К)) называют, спо­собность металлов передавать тепло от более на­гретых к менее нагретым участкам тела. Серебро, медь, алюминий обладают большой теплопроводностью. Железо имеет теплопроводность примерно в три раза меньше, чем алюминий, и в пять раз меньше, чем медь. Теплопроводность имеет большое значение при выборе материала для де­талей. Например, если металл плохо проводит тепло, то при нагреве и быстром охлаждении (термическая обработка, сварка) в нем образу­ются трещины. Некоторые детали машин (порш­ни двигателей, лопатки турбин) должны быть изготовлены из материалов с хорошей тeплопpoводностью.

Тепловым расширением называют спо­собность металлов увеличиваться в размерах при нагревании и уменьшаться при охлаж­дении. Тепловое расширение характеризуется коэффициентом линейного расширения

α = (l₂ – l ₁) [l₁ (t ₂ – t ₁)],

где l ₁ и l ₂ длины тела при температурах t ₁ и t ₂.

Коэффициент объемного расширения равен 3 α.

Тепловые расширения должны учитываться при сварке, ковке и горячей объемной штамповке, изготовлении литей­ных форм, штампов, прокатных валков, калибров, выполнении точных соединений и сборке приборов, при строительстве мостовых ферм, ук­ладке железнодорожных рельс и т.д..

Теплоемкостью (Дж/(кг*К)) называют способность ме­талла при нагревании поглощать определенное количество тепла. Теплоемкость различных металлов сравнивают по величине удельной теплоемко­сти - количеству тепла, выраженному в боль­ших калориях, которое требуется для повыше­ния температуры 1 кг металла на 1°С

Способность металлов проводить электриче­ский ток оценивают двумя взаимно противопо­ложными характеристиками - электропро­водностью и электросопротивлени­ем.

Электрическая проводимость оценивается в системе СИ в сименсах (См), а удельная электро­проводность - в См/м, аналогично электросо­противление выражают в омах (Ом), а удельное электросопротивление - в Ом/м.

Хорошая элек­тропроводность необходима, например, для токоведущих проводов (медь, алюминий). При изго­товлении электронагревателей приборов и печей, где необходимы сплавы с высоким электросопротивлением (нихром, константан, манганин). С по­вышением температуры металла его электропроводность уменьшается, а с понижением - увели­чивается.

Магнитные (Гн/м) свойства характеризуются абсолютной магнитной проницаемостью или маг­нитной постоянной, т. е. способностью металлов намагничиваться.

Высокими магнитными свойствами обладают железо, ни­кель, кобальт и их сплавы, называемые ферро­магнитными. Материалы с магнитными свойства­ми применяют в электротехнической аппаратуре и для изготовления магнитов.

Химические свойства

Химические свойства характеризуют способность металлов и сплавов сопротивляться окислению или вступать в соеди­нение с различными веществами: кислородом воздуха, растворами кислот, щелочей и др. Чем легче металл вступает в соединение с другими элементами тем быстрее он разрушается. Химическое и электрохимическое разрушение металлов при действии на их поверхность внешней агрессивной среды на­зывают коррозией.

Металлы, стойкие к окислению при сильном нагреве, называют жаростойкими или окалино-стойкими. Такие металлы применяют для изготовления деталей, которые эксплуатируются в зо­не высоких температур. Сопротивление металлов коррозии, окалино-образованию и растворению определяют по из­менению массы испытуемых образцов на едини­цу поверхности за единицу времени.

Химические свойства металлов обязательно учитываются при изготовлении тех или иных изделий. Особенно это относится к изделиям или деталям, работающим в химически агрессивных средах.

Образующиеся при коррозии продукты снижают "живое" сечение детали и уменьшают прочность. Способность материалов сопротивляться коррозионному воздействию внешней среды называется коррозионной стойкостью.

Коррозионное разрушение является результатом взаимодействия металла с внешней средой, и интенсивность его зависит от свойств самого металла, а также от природы окружающей среды. Большинство металлов, будучи стойкими в одних средах, довольно легко разрушаются при взаимодействии с другими средами. Например, медные сплавы устойчивы во влажной атмосфере, но сильно корродируют, если в атмосфере присутствет даже незначительное количество аммиака. Тантал и титан при комнатных температурах весьма стойки во многих агрессивных средах, но приобретают высокую химическую активность при нагреве их выше 600°С.

Для количественной оценки коррозионных процессов часто применяют две характеристики: коррозионые потери и скорость коррозии.

Коррозионные потери определяют как отношение потери массы к площади прокорродировавшей поверхности [г/(м² * ч) или г/(м * год)].

Скорость коррозии характеризуется изменением некоторого свойства или признака вещества за время протекания коррозии.

Механические свойства

Способность металла сопротивляться воздейст­вию внешних сил характеризуется механическими свойствами. Поэтому при выборе материала для изготовления деталей машин необходимо прежде всего учитывать его механические свой­ства: прочность, упругость, пластичность, ударную вязкость, твердость и выносливость.

Эти свойства определяют по результатам механических испытаний, при которых металлы подверга­ют воздействию внешних сил (нагрузок). Внеш­ние силы могут быть статическими, динамическими или циклическими (повторно-переменными). Нагрузка вызывает в твердом теле напряжение и деформацию.

Напряжение - величина нагрузки, отне­сенная к единице площади поперечного сечения испытуемого образца.

Деформация - изме­нение формы и размеров твердого тела под влиянием приложенных внешних сил. Различают деформации растяжения (сжатия), изгиба, круче­ния, среза (рис. 1.1).

В действительности матери­ал может подвергаться одному или нескольким видам деформации одновременно.

Для определения прочности, упругости и пластичности металлы в виде образцов круглой или плоской формы испытывают на статическое растяжение. Испытания проводят на разрывных машинах.

Прочность - способность материала выдерживать нагрузки без разрушения оценивается пределом прочности и пределом текучести. Важным показателем прочности мате­риала является также удельная прочность - от­ношение предела прочности материала к его плотности.

 

Рис. 1.1. Виды деформаций:

а - сжатие, б - растяжение, в - кручение, г - срез, д - изгиб

 

Предел прочности σ_в (временное со­противление) - это условное напряжение в Па (Н/м²) соответствующее наибольшей нагруз­ке, предшествующей разрушению образца:

σ_в = Pmax / Fo,

где Рmах - наибольшая нагрузка, Н; Fo - начальная площадь поперечного сечения рабочей части образца, м².

Истинное сопротивле­ние разрыву S_к (МПа) - это напряжение, определяемое отношением нагрузки Р_к в момент разрыва к площади минимального поперечного сечения об­разца после разрыва Fк:

Sк = Рк / Fк.

Предел текучести (физический) σ _т (МПа) - это наи­меньшее напряжение, при котором об­разец деформируется (течет) без заметного увеличения нагрузки:

σ _т = Р _т / F _о,

где Р _n - нагрузка, при которой наблюдается площадка текучести.

Упругость - способность материала вос­станавливать первоначальную форму и размеры после прекращения действия нагрузки Р_уп, оце­нивают пределом пропорциональности σ _пц и пре­делом упругости σ _ун.

Предел пропорциональности σ _пц - напряжение (МПа), выше которого нарушается пропорциональность между прилагаемым напря­жением и деформацией образца

σ _пц = Р _пц / Ро.

Предел упругости (условны) σ _0,05 - это условное напряжение в МПа, соответствую­щее нагрузке, при которой остаточная деформа­ция впервые достигает 0,05 %, от расчетной длины образца l₀:

σ _0,05 = P _0,05 / F _0,

где P _0,05 -— нагрузка предела упругости, Н.

Пластичность - способность материала принимать новую форму и размеры под действием внешних сил не разрушаясь. Характери­зуется относительным удлинением и относитель­ным сужением.

Относительное удлинение (после разрыва) δ_р - это отношение приращения (l_k – l_о) расчетной длины образца после разрыва к его первоначальной расчетной длине l ₀, выраженное в процентах:

δ = [(1 _к -1 _о)/1 _о] *100 %.

Относительное сужение (после разрыва) Ψ - это отношение разности начальной и минимальной площадей (F _о – F _к) поперечного сечения образца после разрыва к начальной площади F _о поперечного сечения, выраженное в про центах:

Ψ = [(F _о – F _k) / F _о] *100 %.

Чем больше значения относительного удлине­ния и сужения для материала, тем он более пла­стичен. У хрупких материалов эти значения близ­ки к нулю. Хрупкость конструкционного матери­ала является отрицательным свойством.

Ударная вязкость, т.е. способность ма­териала сопротивляться динамическим нагруз­кам, определяется как отношение затраченной на излом образца работы W (в МДж) к площади его поперечного сечения F (в м²) в месте надре­за

KC = W / F.

Испы­тывают образец на маятниковых копрах.

Определение ударной вязкости особенно важ­но для некоторых металлов, работающих при минусовых температурах и проявляющих склонность к хладноломкости. Чем ниже порог хлад­ноломкости, т. е. температура, при которой вяз­кое разрушение материала переходит в хрупкое, и больше запас вязкости материала, тем больше ударная вязкость материала. Хладноломкость - снижение ударной вязкости при низких темпе­ратурах.

Циклическая вязкость - это способ­ность материалов поглощать энергию при пов­торно-переменных нагрузках. Материалы с высо­кой циклической вязкостью быстро гасят вибра­ции, которые часто являются причиной преждевременного разрушения. Например, чугун, имею­щий высокую циклическую вязкость, в некото­рых случаях (для станин и других корпусных деталей) является более ценным материалом, чем углеродистая сталь.

Твердостью называют способность мате­риала сопротивляться проникновению в него дру­гого, более твердого тела. Высокой твердостью должны обладать металлорежущие инструмен­ты: резцы, сверла, фрезы, а также поверхностно - упрочненные детали. Твердость металла определяют способами Бринелля, Роквелла и Виккерса (рис. 1.2).

Способ Бринелля осно­ван на том, что в плоскую поверхность металла вдавливают под постоянной нагрузкой стальной закаленный шарик. Диаметр шарика и величину нагрузки устанавливают в зависимости от твер­дости и толщины испытываемого металла. Твер­дость по Бринеллю (НВ) определяют следующим образом.

Рис. 1.2. Определение твердости металла методами Бринеллн (а),

Роквелла (б) и Виккерса (в)

 

На поверхности образ­ца, твердость которого нужно измерить, напиль­ником или абразивным кругом зачищают пло­щадку размером 3 - 5 см². Образец ставят на столик прибора и поднимают до соприкоснове­ния со стальным шариком, который укреплен в шпинделе прибора. Груз опускается и вдавлива­ет шарик в испытываемый образец. На поверхно­сти металла образуется отпечаток. Чем больше отпечаток, тем металл мягче.

Число твердости по Бринеллю подсчитывается как отношение нагрузки Р_к к площади поверхности сферического отпечатка М:

Преимущество способа Бринелля заключается в простоте испытания и точности получаемых ре­зультатов. Способом Бринелля не рекомендуется измерять твердость материалов с НВ >450, на­пример закаленной стали, так как при измерении шарик деформируется и показания искажаются, а сам шарик в дальнешем не может быть использован.

Способ Роквелла. В образец вдавливают алмазный конус (индентор) с углом при вершине 120° или стальной закаленный ша­рик диаметром 1,59мм. Твердость по Роквеллу измеряется в условных единицах. Условная ве­личина единицы твердости соответствует осевому перемещению наконечника на 0,002мм. Испыта­ние проводят на приборе ТК. Значение твердости определяется по глубине отпечатка h и отсчиты­вают по циферблату индикатора, установленно­му на приборе. Во всех случаях предваритель­ная нагрузка Ро равна 100 H.

Для метода Роквелла характерна высокая оперативность.

Для повышения универсальности существуют три шкалы:

Шкала	обозначение
А	HRA
В	HRB
С	HRC

Разным шкалам соответствуют разные рабочие усилия, что позволяет измерять материалы с разными характеристиками твердости.

При испытании металлов с высокой твердо­стью применяют, алмазный конус и общую на­грузку P = Po + P ₁= 1500 H. Твердость отсчитыва­ют по шкале «С» и обозначают HRC.

Если при испытании берется стальной шарик и общая нагрузка 1000 H, то твердость отсчиты­вается по шкале «В» и обозначается HRB.

При испытании очень твердых или тонких из­делий используют алмазный конус и общую на­грузку 600 Н. Твердость отсчитывается по шкале «А» и обозначается HRA. Пример обозначения твердости по Роквеллу: HRC 50 - твердость 50 по шкале «С».

Способ Виккерса. В качестве вдавливае­мого в материал наконечника используют четы­рехгранную алмазную пирамиду (индентор) с углом при вершине 136°. При испытаниях применяют на­грузки от 50 до 1000 Н (меньшие значения на­грузки для определения твердости тонких изде­лий и твердых, упрочненных поверхностных сло­ев металла).

Числовое значение твердости опре­деляют так: замеряют длины обеих диагоналей отпечатка после снятия нагрузки и с помощью микроскопа и по полученному среднему арифметическому значению длины диагонали находят в таблице соответствующее число твердости.

,

где D – диагональ отпечатка, k – размерный коэффициент.

Методы Бринеля и Роквелла малопроигодны для измерения твердости тонких образцов из-за высоких усилий 9,8 Н < P_раб < 1200 Н.

Недостатки метола: дополнительные измерения и расчеты.

Для оценки твердости металлов в малых объ­емах, например, на зернах металла или его структурных составляющих применяют способ определения микротвердости. Наконечник (индентор) прибора представляет собой алмаз­ную четырехгранную пирамиду (с углом при вер­шине 136^о, таким же как и у пирамиды при испы­тании по Виккерсу). Нагрузка на индентор не­велика и составляет 0,05 - 5 Н, а размер отпечат­ка 5 - 30 мкм. Испытание проводят на оптиче­ском микроскопе ПМТ-3, снабженном механиз­мом нагружения. Микротвердость оценивают по величине диагонали отпечатка.

Разработана шкала связи расчетных данных твердости, получаемые различными методами (приложение)

Усталостью называют процесс постепен­ного накопления повреждений материала под действием повторно - переменных напряжений, приводящий к образованию трещин и разруше­нию. Усталость металла обусловлена концентрацией напряжений в отдельных его объемах, в ко­торых имеются неметаллические включения, га­зовые пузыри, различные местные дефекты и т. д. Характерным является усталостный из­лом, образующийся после разрушения образца в результате многократного нагружения (рис. 1.3) и состоящий из двух разных по внешнему виду частей. Одна часть 1 излома с ровной (затертой) поверхностью образуется вследствие трения по­верхностей в области трещин, возникших от действия повторно-переменных нагрузок, другая часть 2 с зернистым изломом возникает в момент разрушения образца.

Испытания на усталость проводят на специальных машинах. Наиболее распространены машины для повторно-перемен­ного изгибания вращающегося образца, закреп­ленного одним или обоими концами, а также ма­шины для испытаний на растяжение - сжатие и на повторно-переменное кручение. В результа­те испытаний определяют предел выносливости, характеризующий сопротивление усталости.

Рис. 1.3. Устатолостный излом

Хладноломкостью называют способость некоторых металлов охрупчиваться при низких тмпературах. К хладоломким металлам млжно отнести металлы с решеткой объемноцентрированного куба, например α – Fe, и гексагональной, например цинк.

К нехладоломким металлам можно отнести металлы с решеткой гранецентрированного куба, например γ- Fe, Al, Ni и др.

Деление металлов на хладоломкие и нехладоломкие является условным, так как, например, аустенитные стали, имющие решетку гранецентрированного куба, тоже подвержены охрупчиванию, но только в меньшей степени и при более низких температурах, чем углеродистые и низколегированные стали, имющие решетку объемноцентрированного куба.

Изнашивание - это процесс разрушения и отделения материала с поверхности твердого тела и накопления его остаточной деформации при трении, проявляющейся в постепенном изменении размеров и формы тела.

Износ - это результат изнашивания, определяемый в установленных единицах (длины, объема, массы и т.д.).

Трение - явление сопротивления относительному перемещению, возникающему между двумя телами в зонах соприкосновения поверхностей по касательным к ним, сопровождающееся рассеиванием энергии. Соответственно износостойкость - свойство материала оказывать сопротивление изнашиванию оценивается величиной, обратной скорости изнашивания, или интенсивностиизнашивания.

Абразивное изнашивание - механическое изнашивание материала в результате режущего и царапающего действия твердых тел или частиц, находящихся в свободном или закрепленном состоянии. Этот вид износа типичен для многих деталей горных, буровых, строительных, дорожных, сельскохозяйственных и других машин, работающих в технологических средах, содержащих абразивные частицы (грунта, ратэуриваемых пород и т.д.).

Эрозионное изнашивание происходит в результате воздействия потока жидкости или газа на поверхность.

Усталостное изнашивание происходит в результате накопления повреждений и разрушений поверхности под влиянием циклических контактных нагрузок, вызывающих появление "ямок" выкрашивания. Усталостное изнашивание проявляется при трении, качении или (реже) качении с проскальзыванием, когда контакт деталей является сосредоточенным. Это можно наблюдать в тяжелонагруженных зубчатых и червячных передачах, подшипниках качения, рельсах и бандажах подвижного состава железнодорожного транспорта и т.д.

Наклепом называют процесс изменения внутреннего строения металла при холодной пластической деформации, приводящий к повышению прочности и твердости, сопровождающееся уменьшением пластичности. При наклепе происходит также уменьшение плотности, теплопроводности т электрической проводимости. В машиностроении наклеп используется для поверхностного упрочнения деталей.

Технологические свойства

Технологические свойства ха­рактеризуют способность металлов подвергаться обработке в холодном и горячем состояниях. Тех­нологические свойства определяют при техноло­гических пробах, которые дают качественную оценку пригодности металлов к тем или иным способам обработки. Образец, подвергнутый технологической пробе (рис. 1.4), осматривают. Признаком того, что образец выдержал испытание, является отсутствие трещин, надрывов, расслоения или излома.

К основным технологическими свойствам относят: обрабатываемость резанием, свариваемость, ковкость, литейные свойства и др.

Обрабатываемость резанием - одна из важнейших технологических свойств, потому что подавляющее большинство заготовок, а так же деталей сварных узлов и конструкций подвергается механической обработке. Одни металлы обрабатываются хорошо до получения чистой и гладкой поверхности, другие же, имеющие высокую твердость, плохо. Очень вязкие металлы с низкой твердостью также плохо обрабатываются: поверхность получается шероховатой, с задира­ми. Улучшить обрабатываемость, например, ста­ли можно термической обработкой, понижая или повышая ее твердость.

 

Рис. 1.4. Технологическиепробы:

а - изгиб на определенный угол; б - изгиб до параллельности сторон;

в - изгиб до соприкосновения сторон; г - на навивание;

д - на сплю­щивание труб; е - на осадку

Свариваемость - способность металлов образовывать сварное соединение, свойства которого близки к свойствам основного металла. Ее определяют пробой сваренного образца на загиб или растяжение.

Ковкость - способность металла обрабатываться давлением в холодном или горячем состо­янии без признаков разрушения. Ее определяют кузнечной пробой на осадку до заданной степени деформации.

Литейные свойства металлов характеризуют способность их образовывать отливки, без трещин, раковин и других дефектов. Основными литейными свойствами являются, жидкотекучесть, усадка и ликвация.

Жидкотекучесть - способность расплавленного металла хорошо заполнять полость ли­тейной формы.

Усадка при кристаллизации - это умень­шение объема металла при переходе из жидкого состояния в твердое; является, причиной образо­вания усадочных раковин и усадочной пористо­сти (см. рис. ……..) в слитках и отливках.

Ликвация - неоднородность химического состава сплавов, возникающая при их кристалли­зации, обусловлена тем, что сплавы в отличие от чистых металлов кристаллизуются не при од­ной температуре, а в интервале температур. Чем шире температурный интервал кристаллизации сплава, тем сильнее развивается ликвация, при­чем наибольшую склонность к ней проявляют те компоненты сплава, которые наиболее сильно влияют на ширину температурного интервала кристаллизации (для стали, например, сера, кис­лород, фосфор, углерод).

Эксплуатационные свойства

Эксплуатационные свойства. Эти свойства оп­ределяют в зависимости от условий работы ма­шины специальными испытаниями. Одним из важнейших эксплуатационных свойств является износостойкость.

Износостойкость - свойство материала оказывать сопротивление износу, т. е. постепен­ному изменению размеров и формы тела вслед­ствие разрушения поверхностного слоя изделия при трении. Испытание металлов на износ проводят на образцах в лабораторных условиях, а деталей — в условиях реальной эксплуатации. При испытаниях образцов моделируются условия трения, близкие к реальным. Величину износа об­разцов или деталей определяют различными способами: измерением размеров, взвешиванием об­разцов и другими методами.

К эксплуатационным свойствам следует также отнести хладостойкость, жаропрочность, анти-фрикционность и др.