Tính chất vật lý chung của kim loại và hợp kim

Tính chất vật lý chung của kim loại và hợp kim

Tính chất vật lý là một cách quan trọng để phân biệt vật liệu này với vật liệu khác. Trong nghiên cứu và ứng dụng luyện kim, tính chất vật lý thường được coi là phạm trù rộng hơn tính chất cơ học, nhưng không phải tất cả các tính chất đều trùng lặp. Các đặc tính vật lý dễ dàng được phân biệt nhất với các đặc tính cơ học bằng phương pháp thử nghiệm. Trong khi các đặc tính cơ học đòi hỏi phải tác dụng lực để đạt được phép đo thì các đặc tính vật lý có thể được đo mà không làm thay đổi vật liệu.

Điều đó nói lên rằng, các tính chất vật lý sẽ thay đổi trong các môi trường khác nhau. Ví dụ, hầu hết các kim loại có mật độ cao hơn ở nhiệt độ thấp hơn do nguyên lý giãn nở và co lại nhiệt. Màu sắc và hình thức cũng là những đặc tính vật lý, thay đổi dựa trên một số yếu tố môi trường.

Chống ăn mòn

Ăn mòn là một quá trình trong đó vật liệu bị giảm xuống trạng thái ổn định hơn thông qua phản ứng hóa học, thường liên quan đến không khí hoặc điều kiện sử dụng. Rỉ sét, hiện tượng thường thấy trên các sản phẩm không được bảo vệ làm bằng kim loại đen, là một trong những dạng ăn mòn phổ biến nhất.

Mặt khác, khả năng chống ăn mòn là khả năng của vật liệu chống lại phản ứng chuyển sang trạng thái ổn định hơn trong môi trường của nó.

Nhôm thô, silicon, titan và hợp kim của chúng có khả năng chống ăn mòn tự nhiên do có một lớp không phản ứng nhanh chóng hình thành trên bề mặt của chúng. Một hợp kim phổ biến cho nhiều ứng dụng đòi hỏi khả năng chống ăn mòn là thép không gỉ. Không giống như thép carbon, hợp kim thép không gỉ có khả năng chống ăn mòn bề mặt khi tiếp xúc với môi trường thường gây ăn mòn, bao gồm ẩm ướt, axit hoặc nhiệt độ cao.

Xem thêm: 

 

Tỉ trọng

Mật độ của một vật được xác định bằng một công thức đơn giản: khối lượng của vật (M) chia cho thể tích của nó (V). Lúc đầu, ứng dụng thực tế của mật độ là để xác định tính xác thực của vàng, như trong câu chuyện về chiếc vương miện bằng vàng. Vàng là một ứng cử viên xuất sắc để kiểm tra mật độ, vì nó là vật liệu đậm đặc hơn nhiều so với các kim loại khác, với mật độ trung bình là 1.206 lbs/mỗi foot khối.

Hợp kim được sử dụng phổ biến hơn trong sản xuất có mật độ thấp hơn. Thép trung bình khoảng 494 lbs./ foot khối, trong khi thép không gỉ thì ít hơn một chút. Titan có mật độ bằng một nửa thép và nhôm khoảng một phần ba. Trên thực tế, điều này có nghĩa là một bộ phận được làm bằng thép sẽ nặng hơn khoảng ba lần so với bộ phận được làm bằng nhôm. Tuy nhiên, thép có những ưu điểm khác như độ cứng và độ bền, do đó khối lượng hoặc độ dày của vật liệu thấp hơn có thể mang lại hiệu suất tương tự hoặc tốt hơn.

Độ nóng chảy

Điểm nóng chảy của vật liệu được định nghĩa là nhiệt độ tại đó nó chuyển từ dạng rắn sang dạng lỏng ở áp suất khí quyển. Điểm nóng chảy có thể là yếu tố chính quyết định liệu hợp kim có thể được sử dụng cho một sản phẩm cụ thể hay không. Các hợp kim khác nhau có phạm vi điểm nóng chảy khác nhau, được xác định bởi các thành phần cấu tạo hóa học của chúng. Ví dụ, một hợp kim có tỷ lệ thiếc hoặc nhôm cao sẽ nóng chảy ở nhiệt độ thấp hơn nhiều so với hợp kim làm từ chủ yếu là sắt và niken.

Điểm nóng chảy là một yếu tố quan trọng cần cân nhắc đối với các nhà sản xuất kim loại. Nhiều cơ sở đúc sử dụng các phương pháp đúc cát như đúc airset hoặc đúc khuôn vỏ vì khuôn phi kim loại có thể chịu được nhiệt độ cao hơn cần thiết để nấu chảy thép. Mặt khác, nhôm có thể được đúc bằng khuôn thép có thể tái sử dụng vì nó có điểm nóng chảy thấp hơn nhiều so với thép.

Tính chất nhiệt

Các tính chất nhiệt bao gồm nhiệt dung, độ dẫn nhiệt và độ giãn nở nhiệt. Trong sản xuất, cả ba đặc tính này đều là yếu tố quan trọng trong việc lựa chọn hợp kim phù hợp.

  • Nhiệt dung, còn được gọi là nhiệt dung riêng, là lượng năng lượng cần thiết để thay đổi nhiệt độ của vật liệu và là thành phần chính để dự đoán quá trình hóa rắn của vật đúc.
  • Độ dẫn nhiệt được định nghĩa là tốc độ truyền nhiệt qua vật liệu và một điểm chung của kim loại là độ dẫn nhiệt cao. Độ dẫn điện là một tính chất khác, nhưng tỷ lệ thuận với độ dẫn nhiệt. Các kim loại như đồng và vàng, được biết đến là chất dẫn điện tốt, cũng là chất dẫn nhiệt tốt.
  • Sự giãn nở nhiệt liên quan đến cách kim loại giãn nở khi nung nóng và co lại khi làm mát. Tính chất này đặc biệt quan trọng khi thiết kế dụng cụ để đúc kim loại. Các mẫu và khuôn phải lớn hơn phần cuối cùng để tính đến độ co ngót trong quá trình làm mát.

Tính hấp dẫn

Tính chất vật lý chung của kim loại và hợp kim

Tính chất từ ​​tính đề cập đến cách vật liệu phản ứng với từ trường bên ngoài tác dụng. Phản ứng từ này có thể được phân loại là nghịch từ, thuận từ, sắt từ, phản sắt từ hoặc sắt từ.

  • Nghịch từ – bị đẩy lùi bởi từ trường
  • Thuận từ – không có trật tự từ
  • Sắt từ – loại từ tính mạnh nhất
  • Phản sắt từ – có thể tồn tại ở nhiệt độ đủ thấp, nhưng biến mất ở/trên nhiệt độ Neel
  • Sắt từ – dạng sắt từ yếu

Sắt là một trong những kim loại có từ tính nhất, và vì vậy kim loại màu (kim loại có chứa sắt) như thép cũng thể hiện mức độ từ tính – đặc biệt là sắt từ.

Cảm ơn bạn quan tâm bài viết: “Tổng quan về tính chất vật lý của kim loại”.

Mọi thắc mắc về Tài liệu thép không gỉ hoặc nhận báo giá các mặt hàng thép không gỉ, vui lòng liên hệ:

Ban biên tập: Đại Dương

Để lại bình luận của bạn

Email của bạn sẽ được bảo mật. Dấu * là trường bắc buộc