Что такое металл и его свойства и противопоказания
Свойства металлов.
1.Основные свойства металлов.
Свойства металлов делятся на физические, химические, механические и технологические.
К физическим свойствам относятся: цвет, удельный вес, плавкость, электропроводность, магнитные свойства, теплопроводность, расширяемость при нагревании.
К химическим – окисляемость, растворимость и коррозионная стойкость.
К механическим – прочность, твердость, упругость, вязкость, пластичность.
К технологическим – прокаливаемость, жидкотекучесть, ковкость, свариемость, обрабатываемость резанием.
1. Физические и химические свойства.
Цвет. Металлы непрозрачны, т.е. не пропускают сквозь себя свет, и в этом отраженном свете каждый металл имеет свой особенный оттенок – цвет.
Из технических металлов окрашенными являются только медь (красная) и ее сплавы. Цвет остальных металлов колеблется от серо- стального до серебристо – белого. Тончайшие пленки окислов на поверхности металлических изделий придают им дополнительные окраски.
Удельный вес. Вес одного кубического сантиметра вещества, выраженный в граммах, называется удельным весом.
По величине удельного веса различают легкие металлы и тяжелые металлы. Из технических металлов легчайшим является магний ( удельный вес 1,74), наиболее тяжёлым – вольфрам (удельный вес 19,3). Удельный вес металлов в некоторой степени зависит от способа их производства и обработки.
Плавкость. Способность при нагревании переходить из твердого состояния в жидкое является важнейшим свойством металлов. При нагревании все металлы переходят из твердого состояния в жидкое, а при охлаждении расплавленного металла – из жидкого состояния в твердого. Температура плавления технических сплавов имеет не одну определённую температуру плавления, а интервал температур, иногда весьма значительный.
Электропроводность. Электропроводность заключается в переносе электричества свободными электронами. Электропроводность металлов в тысячи раз выше электропроводности неметаллических тел. При повышении температуры электропроводность металлов падет, и при понижении – возрастает. При приближении к абсолютному нулю (- 2730С) электропроводность беспредельно металлов колеблется от +2320 (олово) до 33700 (вольфрам). Большинство увеличивается (сопротивление, падает почти до нуля).
Электропроводность сплавов всегда ниже электропроводности одного из компонентов, составляющих сплавов.
Магнитные свойства. Явно магнитными (ферромагнитьными) являются только три металла: железо, никель, и кобальт, а также некоторые их сплавы. При нагревании до определённых температур эти металлы также теряют магнитные свойства. Некоторые сплавы железа и при комнатной температуре не являются ферромагнитными. Все прочие металлы разделяются на парамагнитные (притягивают магнитами) и диамагнитные (отталкиваются магнитами).
Теплопроводность. Теплопроводность называется переход тепла в теле от более нагретого места к менее нагретому без видимого перемещения частиц этого тела. Высокая теплопроводность металлов позволяет быстро и равномерно нагревать их и охлаждать.
Из технических металлов наибольшей теплопроводностью облает медь. Теплопроводность железа значительно ниже, а теплопроводность стали меняется в зависимости от содержания в ней компонентов. При повышении температуры теплопроводность уменьшается, при понижении – увеличивается.
Теплоёмкость. Теплоёмкость называется количество тепла, необходимое для повышения температуры тела на 10.
Удельной теплоемкостью вещества называется то количество тепла в килограмм – калориях, которое нужно сообщить 1кг вещества, чтобы повысить его температуру на 10.
Удельная теплоёмкость металлов в сравнении с другими веществами невелика, что позволяет относительно легко нагревать их до высоких температур.
Расширяемость при нагревании. Отношение приращения длины тела при его нагревании на 10 к первоначальной его длине называется коэффициентом линейного расширения. Для различных металлов коэффициентом линейного расширения колеблется в широких пределах. Так, например, вольфрам имеет коэффициент линейного расширения 4,0·10-6 , а свинец 29,5 ·10-6.
Коррозионная стойкость. Коррозия есть разрушение металла вследствие химического или электрохимического взаимодействия его с внешней средой. Примером коррозии является ржавление железа.
Высокая сопротивляемость коррозии (коррозионная стойкость) является важным природным свойством некоторых металлов: платины, золота и серебра, которые именно поэтому и получили название благородных. Хорошо сопротивляются коррозии также никель и другие цветные металлы. Черные металлы коррозируют сильнее и быстрее, чем цветные.
2. Механические свойства.
Прочность. Прочностью металла называют его способность сопротивляться действию внешних сил, не разрушаясь.
Твердость. Твердостью называется способность тела противостоять проникновению в него другого, более твердого тела.
Упругость. Упругостью металла называется его свойство востонавливать свою форму после прекращения действия внешних сил, вызывавших изменение формы(деформацию.)
Вязкость. Вязкость называется способность металла оказывать сопротивление быстро возрастающим (ударным) внешним силам. Вязкость – свойство, обратное хрупкости.
Пластичность. Пластичностию называется свойство металла деформироваться без разрушения под действием внешних сил и сохранять новую форму после прекращения действия сил. Пластичность – свойство, обратное упругости.
В табл. 1 приведены свойства технических металлов.
Таблица 1.
Свойства технических металлов.
3. Значение свойств металлов.
Механические свойства. Первое требование, предъявляемое ко всякому изделию, — это достаточная прочность.
Металлы обладают более высокой прочностью по сравнению с другими материалами, поэтому нагруженные детали машин, механизмов и сооружений обычно изготовляются из металлов.
Многие изделия, кроме общей прочности, должны обладать ещё особыми свойствами, характерными для работы данного изделия. Так, например, режущие инструменты должны обладать высокой твердостью. Для изготовления режущих других инструментов применяются инструментальные стали и сплавы.
Для изготовления рессор и пружин применяются специальные стали и сплавы, обладающие высокой упругостью
Вязкие металлы применяются в тех случаях, когда детали при работе подвергается ударной нагрузке.
Пластичность металлов дает возможность производить их обработку давлением (ковать, прокатывать).
Физические свойства. В авиа-, авто- и вагоностроении вес деталей часто является важнейшей характеристикой, поэтому сплавы алюминия и особенно магния являются здесь незаменимыми. Удельная прочность( отношение предела прочности к удельному весу) для некоторых, например алюминиевых, сплавов выше, чем для мягкой стали.
Плавкость используется для получения отливок путём заливки расплавленного металла в формы. Легкоплавкие металлы(например, свинец) используются в качестве закалочной среды для стали. Некоторые сложные сплавы имеют столь низкую температуру плавления, что расплавляется в горячей воде. Такие сплавы применяются для отливки типографических матриц, в приборах, служащих для предохранения от пожаров.
Металлы с высокой электропроводностью (медь, алюминий) используются в электромашиностроении, для устройства линий электропередач, а сплавы с высоким электросопротивлением – для ламп накаливания, электронагревательных приборов.
Магнитные свойства металлов играют первостепенную роль в электромашиностроении (динамомашины, мотора, трансформаторы),для приборов связи ( телефонные и телеграфные аппараты) и используются во многих других видах машин и приборов.
Теплопроводность металлов дает возможность производить их физические свойства. Теплопроводность используется также при производстве пайки и сварки металлов.
Некоторые сплавы металлов имеют коэффициент линейного расширения, близкий к нулю; такие сплавы применяются для изготовления точных приборов, радиоламп. Расширение металлов должно применяться во внимание при постройке длинных сооружений, например, мостов. Нужно также учитывать,что две детали, изготовленные из металлов с различным коэффициентом расширения и скрепленные между собой, при нагревании могут дать изгиб и даже разрушение.
Химические свойства. Коррозионная стойкость особенно важна для изделий, работающих в сильно окислительных средах (колосниковые решётки, детали химических машин и приборов). Для достижения высокой коррозионной стойкости производят специальные нержавеющие, кислостойкие и жаропрочные стали, а также применяются защитные покрытия.
Говоря о положительном влиянии металлов на здоровье человека, особо выделяют золото, серебро, платину и медь. Эти металлы при лечении некоторых заболеваний просто незаменимы: к примеру, золото используют для избавления от эпилепсии, серебро полезно для почек и печени, платина оказывает успокаивающее действие, а медь может снижать давление при гипертонии.
Положительное влияние металлов на организм человека и их польза для здоровья
Лечение металлами (металлотерапия) используется с глубокой древности. С помощью серебра обеззараживали воду, солями золота лечили проказу, медь применяли при мигрени и неврозах, олово — для лечения глазных болезней. В наше время влияние металлов на здоровье смогли объяснить с научной точки зрения (хотя в этой области еще достаточно белых пятен). Одна из существующих гипотез говорит о том, что металлы и здоровье человека напрямую взаимосвязаны, а прикладывание металлических пластин к телу изменяет течение биоэлектрических токов организма. При этом происходит рефлекторное раздражение биологически активных точек, связанных с тем или иным органом.
В прошлых веках целебными металлами считались свинец, ртуть, цинк. Но они являются токсичными для организма, и их применение даже в небольшом количестве может вызвать тяжелое отравление, поэтому в настоящее время в домашнем лечении их не применяют.
Металлы используют для лисцеления в виде пластин для аппликаций (подходят для этого монеты), оправы для камней с целебными свойствами (кольца, кулоны), браслетов. При лечении металлотерапией некоторые из них, например, серебро, применяют для очищения воды и повышения лечебных свойств настоев лекарственных растений.
Целебные металлы, влияющие на здоровье человека
Что лечат металлы и каковы полезные свойства каждого из них?
Золото — металл желтого цвета, самый мягкий и прочный из всех, оно никогда не тускнеет, легко обрабатывается. Его ценят за красоту и невосприимчивость к внешним условиям. Этот металл широко используется в промышленности, ювелирном деле и медицине.
Золото – очень полезный металл для здоровья, который обладает бактерицидными свойствами, оказывает на организм тонизирующее воздействие. Его применяют для лечения эпилепсии, при нарушениях работы сердца, упадке сил.
Противопоказано золото при заболеваниях почек, печени и сердечнососудистой системы.
Серебро — металл белого цвета. Его целебные свойства известны издавна. Еще наши предки бросали в воду серебряные монеты или украшения, чтобы обеззаразить ее. Кроме всего прочего, ионы серебра участвуют в синтезе жизненно важных ферментов в организме. Этот металл, влияющий на здоровье человека, требуется для нормальной работы желез внутренней секреции, печени, почек, мозга. С успехом этот металл используется при лечении кожных заболеваний, для ускорения сращивания костных переломов. Рекомендуется серебро и тем, у кого стойкая артериальная гипертония.
Противопоказано серебро при головокружении, беспокойном состоянии, суетливости и тревожности.
Медь — металл красного цвета. В организме человека этот микроэлемент участвует в обмене веществ, без него немыслим процесс кроветворения. Прочность нашего скелета также обеспечивается благодаря ионам меди. Положительное влияние этого металла на здоровье человека заключается и в его способности укреплять иммунитет. С лечебной целью медь применяют при болезнях желудочно-кишечного тракта, воспалительных процессах. Медные пластины, приложенные к месту ушиба, быстро снимают отек и боль. Высока польза этого металла при лечении бессонницы, психических расстройств, артериальной гипертонии и других сердечнососудистых заболеваний.
Если медная пластинка плохо удерживается на теле, значит, место аппликации выбрано неверно или металл не подходит для лечения.
При ухудшении сна, снижении настроения и появлении болей в сердце лечение следует прекратить. Противопоказаний нет.
Платина — металл серебристо-белого цвета. Полезные свойства этого металла заключаются в том, что он положительно воздействует на психическое состояние человека (успокаивает, повышает устойчивость к стрессам).
Противопоказана платина людям с выраженной неустойчивостью психики и частой сменой настроения.
Как использовать полезные свойства металлов
Наиболее популярные в народной медицине металлы — медь и серебро. Медные монеты (лучше старинные) применяют для аппликаций на больное место, прикрепляя с помощью лейкопластыря. При болях в области сердца монету приклеивают в области подключичной ямки слева на 10 дней, если это не приводит к ухудшению состояния в первые часы.
Используют влияние металлов на организм и для лечения рака. При доброкачественных опухолях матки медные монеты приклеивают к нижней части живота на 3-4 дня.
При снижении слуха одну монету прикрепляют к голове за ухом, а вторую — на лице у козелка ушной раковины на 1-2 дня.
Также воздействие металлов на организм используется при мигренях. Если у вас болит голова, нужно приложить медь к наиболее болезненному месту (лбу, вискам, затылку), и через 15-20 минут обычно наступает облегчение.
Кроме того, влияние металлов на организм человека применяют для лечения ушибов: медную монету прикрепляют лейкопластырем на 3 дня на больное место. Если она плохо держится на коже, то лечение отменяют.
Ношение браслетов из меди на руке помогает в лечении многих болезней. Они способствуют нормализации температуры тела, успокаивают нервную систему, улучшают сон, уменьшают воспалительные явления. Если от браслетов на коже не появляется покраснения, а общее состояние улучшается, значит, медь воздействует на организм положительно и лечение можно продолжить. При раздражении кожи или ухудшении самочувствия лечение прекращают.
Лечение металлами: рецепты с медной и серебряной водой
Рецепт 1
Требуется. Серебряная ложка, 800 мл воды.
Приготовление. Серебро поместить в огнеупорную емкость, залить водой и кипятить, пока ее объем не уменьшится в 2 раза.
Примечание. Использовать ежедневно для спринцеваний при кольпите. Курс лечения — 10-15 дней.
Рецепт 2
Требуется. 800 мл серебряной воды, 3 чайных ложки зеленого чая.
Приготовление. Чай залить серебряной водой, настаивать 15 минут, процедить.
Примечание. Использовать ежедневно для спринцеваний при кольпите. Курс лечения — 7-10 дней.
Рецепт 3
Требуется. 1 столовая ложка серебряной воды, 2 чайных ложки измельченной коры дуба черешчатого, 200 мл воды.
Приготовление. Кору залить водой, настаивать 6 часов, процедить и добавить серебряную воду.
Примечание. Использовать ежедневно для спринцеваний при кольпите. Курс лечения — 7-10 дней.
Рецепт 4
Требуется. 400 мл серебряной воды, 3 чайных ложки измельченных цветков ромашки аптечной.
Приготовление. Цветки залить серебряной водой, настаивать 15 минут, процедить.
Примечание. Использовать ежедневно для спринцеваний при кольпите. Курс лечения — 5-8 дней.
Рецепт 5
Требуется. 13 медных монет, по 200 мл настоя листьев крапивы двудомной (1 столовая ложка крапивы на 200 мл воды), раствора поваренной соли (1 столовая ложка на 200 мл воды).
Приготовление. Монеты положить в стакан с раствором поваренной соли на 1 час, затем обсушить.
Примечание.Болевые точки на теле при остеохондрозе смочить настоем листьев крапивы двудомной и наложить монеты. Прикрепить их полосками пластыря, оставить на 3-е суток. Через 2 дня процедуру повторить. Курс лечения -10 процедур.
Рецепт 6
Требуется. 11 серебряных монет, 200 мл настоя цветков ромашки аптечной (1 столовая ложка цветков на 200 мл воды).
Приготовление. Монеты положить на солнце на 1 час.
Примечание. Болевые точки на теле при остеохондрозе смочить отваром цветков ромашки и наложить монеты. Прикрепить их полосками пластыря и оставить на 3-е суток. Через 2 дня процедуру повторить. Курс лечения — 10 процедур.
Рецепт 7
Требуется. 4 медные монеты, 200 мл настоя цветков ромашки аптечной (1 столовая ложка цветков на 200 мл воды).
Приготовление. Монеты прокалить на сковороде 25 минут, остудить и очистить наждачной бумагой.
Примечание.Болевые точки на теле при ревматоидном артрите смочить настоем ромашки и наложить монеты. Прикрепить их полосками пластыря, оставить на 3-4 суток. Через 2-3 дня процедуру повторить. Курс лечения — 30-40 дней.
Для успешного создания декоративных изделий необходимо знать основные свойства исходного материала, а также технологию работы с ним.
В наши дни для изготовления посуды, украшений и различных предметов дизайна интерьера могут использоваться как металлы в чистом виде, так и их сплавы.
Художественное изделие — ваза из серебра
Все металлы и сплавы, созданные на их основе, делятся на две большие группы, обладающие различными свойствами:
- Черные металлы — сталь
- Цветные металлы — медь, бронза, латунь, цинк, олово, алюминий, свинец и серебро.
Именно эти виды металлов наиболее часто используются для изготовления декоративных предметов, посуды и многого другого. Поэтому давайте рассмотрим их свойства и особенности обработки металлов.
Сталь
Сталь относится к черным металлам. Для художественной обработки лучше всего подходит углеродистая сталь, которая представляет собой сплав железа с углеродом и другими элементами. Сталь обладает высокими качественными характеристиками, среди которых можно назвать следующие:
- Упругость
- Прочность
- Способность к закаливанию — кусок стали нагревается при высокой температуре докрасна, а затем опускают в воду. Благодаря этому металл приобретает различные степени твердости и упругости.
- Возможность » отпускания» посредством нагревания до красного каления и последующего медленного охлаждения.
- Способность к обработке кузнечным молотом в нагретом состоянии, так как сталь отлично куется.
- Возможность к разрезанию металла на тонкие полосы.
Мягкость стали прямо пропорциональная количеству углерода в ее составе. Чем меньше в металле углерода, тем он мягче и легче в обработке. Мягкость стали повышается при отжиге, то есть » отпускании» металла. Для этого сталь нагревают докрасна, а затем подвергают процедуре медленного охлаждения.
Сталь для изготовления различных изделий и художественной обработки производят в виде сортового материала. Для гравирования и чеканки чаще всего используют стали У8 и У10, где буквой » У» обозначено количество углерода в составе сплава.
Лезвие ножей изготовлено из нержавеющей углеродистой стали
Цветные металлы
Цветные металлы стоят намного дороже черных, потому что они обладают множеством уникальных свойств. Главным из них является отсутствие реакции с магнитом, то есть цветные металлы не притягиваются и не намагничиваются. Кроме этого, большинство из них практически не поддаются окислению, поэтому изделия характеризуются длительностью срока службы.
Выпуск цветных металлов для художественной обработки осуществляется в различных видах:
- Ленты
- Полосы
- Чушки
- Трубки
- Проволока
- Прутки
- Листы
Давайте рассмотрим характерные особенности наиболее популярных среди мастеров цветных металлов:
- Медь — достаточно мягкий металл красивого красно — оранжевого оттенка, характеризующийся повышенной способностью к ковке и обладающий большой электропроводностью и способностью проводить тепло. Обработка меди не представляет особой сложности, но мастер должен иметь в виду большую вязкость данного металла.
Медь можно паять с помощью олова и твердого припоя, Листовая медь является основным материалом для выполнения чеканки и граверных работ. Медная проволока используется для изготовления декоративных изделий и ажурных скульптур.
Медная раковина
- Бронза — это сплав меди с оловом. Количественное содержание олова влияет на цвет сплава, который может приобретать розовые, красные, желтые или серые оттенки. Если бронзовое изделие покрыть слоем патины ( декоративным налетом из оксида меди), то она приобретает благородный дымчато — зеленоватый оттенок и выглядит старинной и по — настоящему дорогой. Бронза чаще всего используется для инкрустации и литейных работ.
Листовая бронза
- Латунь — это сплав меди с цинком. Оттенок металла зависит от количества цинка. По своим качественным характеристикам латунь является более твердым сплавом, чем чистая красная медь, поэтому степень ее ковкости значительно ниже. По сравнению с медью латунь обладает некоторой хрупкостью, но вместе с тем она более упруга.
Латунь легко поддается различным видам обработки, в частности, ее можно использовать для изготовления тонких деталей в инкрустациях, а также украшений различной конфигурации. Для чеканных работ используется в листовом виде.
Чеканка на латуни
- Цинк — прекрасно подходит для литья как в чистом виде, так и в сплавах с другими металлами. Чистый цинк куется плохо, однако его легко паять, гравировать и обрабатывать различными инструментами. Температура плавления составляет 419* С.
Листовой цинк
- Олово — цветной металл, с давних пор известный своей мягкостью и пластичностью. Температура его плавления составляет всего 252* С. В качестве компонента олово входит в состав различных видов бронзы. На изломе олово издает характерный, узнаваемый хруст. Чистое олово и его сплавы идеально подходят для изготовления инкрустаций. А еще олово используется для лужения и пайки посуды как в чистом виде, так и в сплавах со свинцом. При этом продукты его окисления безвредны.
Набор оловянных солдатиков
- Алюминий — цветной металл серебристо — белого цвета, который плавится при температуре около 658* С. Характерной особенностью алюминия является его легкость и простота в обработке металла. Литой алюминий достаточно хрупкий, а в прокатном ( отожженном) виде он приобретает желаемую пластичность.
Алюминиевые изделия ремесленников Мадагаскара
- Свинец — мягкий цветной металл, имеющий синевато — серый оттенок. Он плавится при температуре 327* С, и хорошо противостоит коррозии. Однако следует отметить, что оксиды свинца являются ядовитыми. Свинец пригоден для литейных работ и изготовления формовых изделий.
Свинец ( эталон)
- Серебро — также относится к цветным, но при этом является еще и драгоценным металлом. Чистое серебро слишком мягкое, и поэтому его неудобно обрабатывать. Для изготовления изделий применяется в виде сплавов с медью. Серебряные вставки используются в инкрустациях, в гравировке, чеканке и черни.
Антикварные серебряные изделия
Свойства металлов
Рассмотрим некоторые свойства металлов, влияющие на качество выполнения художественных изделий:
- Ковкость металла — ковкие пластичные металлы требуют большей силы резания, но при этом необходимо учитывать их вязкость. Кусок меди или свинца нужно рубить до конца, а латунь, цинк или сталь можно надколоть зубилом, а после просто сломать. Более твердая латунь при обточке дает гладкую поверхность, в то время как алюминий или медь как бы тянутся за резцом.
- Хрупкость — это способность твердых материалов разрушаться вследствие механического воздействия без заметной пластической деформации. Это свойство противоположно пластичности. Сильно закаленная сталь, а также многие сорта латуни и бронзы являются очень хрупкими, и от сильных ударов раскалываются на куски. Хрупкость металла не всегда является признаком его твердости, например, отливка из цинка хрупкая, но не твердая. Закаленный стальной нож одновременно и тверд, и хрупок.
- Упругость — это свойство металлов восстанавливать свою форму и объем после прекращения действия внешних сил или нагревания, вызвавших деформацию. В большой степени этим свойством обладают специальные сорта стали.
- Плавление при нагревании — способность металла плавиться при нагревании является важным качеством, так как плавление считается одним из самых доступных и дешевых способов получения изделий из металла. Детали огромных машин и маленькие металлические скульптуры изготовляются одинаковым способом.
Если возникает необходимость закалить деталь, и при этом сохранить вязкость металла, мастера используют токи высокой частоты. При этом деталь закаляется в глубину на несколько миллиметров. Однако вся остальная масса металла внутри изделия остается без изменений. И, наконец, металлические детали можно обрабатывать без нагревания — например, способом гравировки и резьбы по металлу.
Серебряные изделия