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 σв (временное сопротивление) - это условное напряжение в Па (Н/м2) соответствующее наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению образца:
σв = Pmax / Fo,
где Рmах - наибольшая нагрузка, Н; Fo - начальная площадь поперечного сечения рабочей части образца, м2.
Истинное сопротивление разрыву Sк (МПа) - это напряжение, определяемое отношением нагрузки Рк 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 Руп, 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) δр - это отношение приращения (lk – lо) 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 Рк 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 < Pраб < 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 136о, 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.