Пластичность характеризует способность материала деформироваться, или растягиваться, под воздействием нагрузки и не разрушаться при этом. Чем более пластичен металл, тем больше он может растягиваться, прежде чем наступит разрушение. Пластичность – это важное свойство металла, поскольку от нее зависит характер разрушения металла под воздействием нагрузки, которое может происходить постепенно или внезапно. Если металл обладает высокой степенью пластичность, он, как правило, разрушается и разрывается постепенно. Прежде чем наступит разрыв, пластичный металл изгибается, и это надежный признак происходящего превышения предела текучести. Металлы с низкой пластичностью хрупки, они разрушаются внезапно, с образованием излома и без предупреждающих признаков.
Пластичность металла прямо связана с его температурой. С ростом температуры пластичность материала возрастает, а по мере снижения температуры она снижается. Металлы, проявляющие свойства пластичности при комнатной температуре, могут становиться хрупкими и разрушаться внезапно при температуре ниже нуля.
Металлы с высоким уровнем пластичности называются пластичными, а металлы с низким уровнем пластичности называются хрупкими. Перед разрушением хрупкие материалы не претерпевают заметной или вообще какой-либо деформации. Удачным примером хрупкого материала может служить стекло. Хрупким металлом, имеющим широкое распространение, можно назвать чугун, в особенности белый чугун.
Пластичность – это свойство, которое позволяет нагружать несколько элементов, имеющих некоторый разброс по длине, не перегружая ни один из них до предела разрушения. Если один из элементов несколько короче, но пластичен, его деформация может быть достаточной для равномерного распределения нагрузки по всем элементам. Практическим примером этого может служить индивидуальное натяжение стальных тросов, из которых состоят канаты подвесных мостов. Поскольку этого нельзя сделать с достаточной точностью, тросы изготовляют из пластичного металла. Когда мости нагружен, те тросы, которые кратковременно оказываются под нагрузкой, превышающей их долю, могут растянуться и, следовательно, переложить часть груза на другие тросы.
Пластичность становится еще более важным свойством для металла, который должен подвергаться дополнительным операциям формоизменения. Например, металлы, которые используются для изготовления кузова автомобиля, должны иметь достаточную пластичность, позволяющую придавать материалу нужную форму.
Особенность, которая важна в связи с характеристиками пластичности и прочности, заключается в их зависимости от соотношения между направлением приложения силы и направлением прокатки материала в процессе его производства. Прокатанные металлы обладают ярко выраженными свойствами направленности. Прокатка удлиняет кристаллы или зерна в направлении прокатки гораздо больше, чем в поперечном ей направлении. В результате прочность и пластичность прокатанного металла, например, листовой стали, наиболее велики в направлении прокатки. В поперечном направлении прочность материала может снижаться даже на 30%, а пластичность – на 50%, по сравнению с параметрами в направлении прокатки. По толщине листа прочность и пластичность еще меньше. У некоторых сталей пластичность в этом направлении очень низкая. Каждому из трех указанных выше направлений присвоено буквенное обозначение. Направление прокатки обозначается буквой «X», поперечное направление – «Y», а направление по толщине – буквой «Z».
Возможно, Вам приходилось видеть испытание на загиб стального листа во время аттестации сварщиков, когда у контрольного образца появлялся излом в основном металле. Наиболее частая причина такого разрушения – параллельность направления прокатки листа и оси шва. Хотя металл может обладать отличными характеристиками в направлении прокатки, воздействие нагрузки в любом из двух других направлений может привести к преждевременному разрушению.
Пластичность металла обычно определяется при помощи испытания на растяжение, которое проводится во время измерения предела прочности металла. Пластичность обычно выражается двумя способами: в виде относительного удлинения и относительного сужения площади сечения.
Перед тем, как выяснить, какому элементу из периодической таблицы Менделеева присвоено звание «самый пластичный металл», нужно четко понимать, что же такое пластичность. Это одно из физических свойств, связанных со строением металла.
Пластичность – это способность принимать новую форму, при этом не вызывая разрыв ионных связей. На практике результатом пластичности является хорошая ковкость, благодаря чему металлы могут использоваться в промышленности, медицине, электротехнике и хозяйстве. Из 126 элементов периодической таблицы, золото признано самым пластичным металлом. Благодаря сегодняшним технологиям его можно вытянуть в тончайшую нить, которая не будет заметна человеческому глазу.
Свойства металла
Почему специалисты по изготовлению и ремонту украшений ставят золото на первое место? В первую очередь, это связано с превосходной пластичностью: из 1 грамма металла можно вытянуть проволоку длиной до 3-х километров, слитки золота проковываются в листы, толщина которых измеряется в десятитысячных долях миллиметра. Этим золотом покрыты купола храмов, называют его сусальным. На вид оно довольно интересное: на просвет дает сине-зеленый оттенок.
Чистое золото может раствориться в «царской водке». Так называют смесь из двух концентрированных кислот: азотной и соляной. Самый пластичный металл в таблице находится под номером 79, температура плавления – 1064 °С, плотность составляет 19,32 г/см3. По теплопроводности и электрическому сопротивлению золото уступает только серебру и меди.
Золото в чистом виде слишком мягкое, поэтому ювелирные украшения делают, как правило, из сплавов. Чаще всего к золоту добавляют серебро или медь. Задумывались ли раньше, что означает «проба» на украшениях? Это содержание золота в чистом виде в тысячных долях. 999 проба считается чистым золотом.
Применение
Издавна золото использовалось в качестве объекта инвестирования, кроме того активное применение оно нашло и в ювелирной промышленности.
Во многих странах золотые монеты использовались как деньги. Несмотря на это в качестве мировой валюты его признали только в 19 веке. В 1922 году в России в обороте появились банковские билеты с золотым содержанием, получившие названия «червонцев». Один банковский билет приравнивался к 10-ти золотым рублям старой чеканки.
Золото – самый распространенный материал, который используется при изготовлении ювелирных украшений. Чем выше проба золота, тем лучшей стойкостью к коррозии будет обладать материал, прочность и различные оттенки цветов придают изделию серебро и медь.
Пластичность - это мера способности металла выдерживать растягивающее напряжение - любую силу, которая вытягивает два конца материала друг от друга. Игра перетягивания каната служит хорошим примером прочности на растяжение, применяемой к веревке. Пластичность - пластическая деформация, возникающая в результате таких деформаций. Термин «пластичный» буквально означает, что металлическое вещество способно растягиваться в тонкую проволоку и оно не становится слабее или не становится хрупким в процессе.
Металлы с высокой или низкой пластичностью
Металлы с высокой пластичностью, такие как медь, могут быть втянуты в длинные тонкие провода без разрушения. Медь исторически служила отличным проводником электричества, но этот металл может вести практически все. Металлы с низкой пластичностью, такие как висмут, вместо этого разрываются, когда они подвергаются растягивающему напряжению.
Прочность и способность к сгибанию
В отличие от этого, ковкость - это мера способности металла выдерживать сжатие, такое как удар, прокатка или прессование. Хотя эти два понятия могут показаться похожими на поверхности, металлы, которые являются пластичными, не обязательно податливы. Общим примером различий между этими двумя свойствами является свинец, который обладает высокой податливостью, но не очень пластичным из-за его кристаллической структуры. Кристаллическая структура металлов диктует, как они будут деформироваться под стрессом.
Атомные частицы, которые матирующие металлы могут деформироваться под напряжением, либо скользят друг над другом, либо растягиваются друг от друга.
Кристаллическая структура более пластичных металлов позволяет атомам металла растягиваться дальше, процесс, называемый «двойникованием». Более пластичные металлы - это те, которые более легко близки, и они также более легко деформируются в других направлениях.
Влияние температуры
Пластичность в металлах также связана с температурой.
Когда металлы нагреваются, они обычно становятся менее хрупкими, что приводит к пластической деформации. Другими словами, большинство металлов становятся более пластичными, когда их нагревают, и их легче втягивать в провода без разрушения. Свидетельство является исключением из этого правила, поскольку оно становится более хрупким, поскольку оно нагревается.
Каковы самые ковкие металлы?
Пока трудно сравнивать пластичность между металлами, золото и платина считаются самыми пластичными. Говорят, что золото можно втянуть в провода так прекрасно, что одна унция металла может достигать до пятидесяти миль.
Элемент пластичности
Прежде чем выяснять какой элемент из таблицы Менделеева соответствует званию «самый пластичный металл», следует определиться с понятием пластичности. Это физическое качество, связанное с особенностями строения вещества.
Пластичностью называют способность к деформации без разрыва связей между переместившимися ионами. Практическим результатом данного качества является высокая ковкость, что позволяет использовать металл в хозяйственной деятельности. Из всех элементов, присутствующих в таблице Менделеева, наиболее пластичным признается золото. С помощью современных технологий его легко вытягивают в тончайшие нити, невидимые человеческому глазу.
Сусальное золото
Впрочем, не имея должного оборудования, ушедшие поколения превосходно освоили способ проковки металла в «Сусальное золото», лист, достигавший в толщине всего несколько микрон. Подобный лист был полупрозрачным, играющим желтыми оттенками при достаточно ярком освещении, а при проходящем свете давал синевато-зеленоватые всполохи.
Мягкое чистое золото имеет желтый цвет. Но, в ювелирной промышленности чаще используют сплавы с добавлением меди, которая и придает им характерный красноватый оттенок. В особо тонком плетении золото способно окрашиваться в изумительную зеленоватую гамму. Это действительно невероятно красивый металл, с помощью которого мастера создают поистине восхитительные предметы.
Применение в медицине
Несмотря на свою мягкость, золото обладает достаточно высокой плотностью. Это качество существенно облегчает работу по его добыче. Используют простейшие технологии промывки, чтобы отделить вещество от прочей породы. Золото может причинить существенный вред здоровью человека, так как способно накапливаться в печени, селезенке, почках. В то же время официальная медицина использует золото для создания фармакологических органических соединений, необходимых при лечении ревматоидного артрита либо ряда аутоиммунных заболеваний.
Начало добычи
Начало системной добычи золота можно отнести ко времени расцвета шумерской цивилизации. В Египте были найдены первые известные в истории человечества золотые украшения, принадлежащие королеве Зер и помещенные в ее гробницу. В Российской империи начало золотодобывающей промышленности было официально зарегистрировано в 1745-м году, когда об открытии золотой жилы на Урале объявил Ерофей Марков. За прошедшие тысячелетия было добыто немало золота. Тем не менее, если сплавить в единую массу все 161 000 тонн добытого за историю человечества металла, получится куб, сторона которого не превышает 20-ти метров.
Храм Куриканча
Золото не только наиболее ценный пластичный металл. Ему по праву принадлежит и слава самого кровавого. Мифология многих народов упоминает о тайных кладах и забытых сокровищницах. Наиболее известным примером «золотой бойни» может до сих пор служить трагедия инков. Известно, что изначально в планы Кортеса не входило уничтожение древней цивилизации. Однако увиденное в Новом Свете вскружило завоевателю голову. Знаменитый храм Куриканча, стены которого были выполнены из пластин чистого золота, а пол из серебра, не оставил испанцев равнодушными. Считается, что в этом храме на тот момент были собраны крупнейшие запасы драгоценного металла во всем мире! Даже растения в саду были выполнены из чистого золота. Впрочем, завоевателям удалось вывезти в Севилью лишь часть обнаруженного богатства, прочее золото бесследно исчезло. Хотя, сложно назвать скромной добычу, которую перевозили в Севилью на 4-х кораблях. Инки заплатили кровью за сохранение тайны. До сих пор их секрет остается неразгаданным.
Пластичный и мягкий металл, невероятно красивый и опасный, золото постоянно внушает страстный трепет, желание обладать. С веками его ценность не становится ниже. Золото также приводит в восторг и заставляет сердца биться чаще.
Пластичностью называется способность металла принимать под действием нагрузки новую форму не разрушаясь.
Пластичность металлов определяется также при испытании на растяжение. Это свойство обнаруживается в том, что под действием нагрузки образцы разных металлов в различной степени удлиняются, а их поперечное сечение уменьшается. Чем больше способен образец удлиняться, а его пеперечное сечение сужаться, тем пластичнее металл образца.
Необходимость определения пластичности металлов вызывается тем, что пластичные металлы можно подвергать обработке давлением, т. е. ковать, штамповать или на прокатных станах превращать слитки металлов в полосы, листы, прутки, рельсы и многие другие изделия и заготовки.
В противоположность пластичным хрупкие металлы под действием нагрузки разрушаются без изменения формы. При испытании хрупкие образцы разрушаются без удлинения, внезапно. Хрупкость является отрицательным свойством. Вполне пригодным для изготовления деталей машин будет не только прочный, но и в определенной мере пластичный металл.
Для того чтобы получить представление о пластичности металла и определить величину этого свойства, существуют две единицы измерения: относительное удлинение и относительное сужение при разрыве.
Величина относительного удлинения определяется при испытании следующим образом.
Сначала вычисляется общее удлинение образца при разрыве l 1 -l 0 , т. е. из его длины в момент разрыва l 1 вычисляется первоначальная длина l 0 . Полученная разность могла бы служить показателем пластичности металлов только в том случае, если бы длина образцов для испытания была всегда одинаковой.
При различной же начальной длине образцов величина их удлинения для сравнения пластичности металлов является недостаточной, так как длинные образцы будут удлиняться при разрыве больше, чем короткие образцы из того же металла.
Поэтому, чтобы иметь возможность сравнивать пластичность различных металлов, необходимо учитывать, какова начальная длина образца и какое он получил удлинение при разрыве относительно первоначальной ее длины.
Относительное удлинение принято численно выражать в процентах по отношению к первоначальной длине образца и обозначать буквой δ n .
Пример.. Первоначальная длина образца l 0 = 200 мм; длина при разрыве оказалась равной 236 мм; удлинение образца составило 236—200 = 36 мм. Относительное удлинение
Относительное удлинение (%) при испытании некоторых металлов составляет: для цинка 20, алюминия 40, олова 40, железа 45, свинца 45, никеля 50, меди 50.
Вторую величину, характеризующую пластичность металлов,— относительное сужение при разрыве ψ определяют подобным же способом:
где F 0 — начальная площадь поперечного сечения образца до испытания, мм 2 ; F 1 — площадь поперечного сечения образца в месте разрыва, мм 2 .
Таким образом, относительное сужение представляет собой отношение величины уменьшения площади поперечного сечения образца при разрыве к первоначальной площади поперечного сечения.
