У виготовленні машин і робочих установок, найбільш вживаними стали метали і їх сплави.
Метали - це речовини, які мають високу електропровідність і теплопровідність, блиском, кування з іншими властивостями, які легко і не дуже піддаються металообробці .
У промисловості все метали і сплави ділять на дві категорії: кольорові і чорні. Так звані чорні метали - це чисте залізо і сплави на основі його матеріалу. До кольоровим - відносяться інші види металів. Для правильного вибору металу для виготовлення конструкцій механізмів з подальшим аналізом її використання, механічних та інших свойст, які впливають на надійність і працездатність машин - потрібно знати внутрішню будову, механічні, фізико-хімічні та технологічні властивості, а також яким методом проробляти обробку металу і чи потребує матеріал в різанні металу (Якщо матеріал потрібно обробити різкою, то краще це зробити за допомогою плазмового різання металу ).
У твердому стані все метали і сплави мають кристалічну будову. Молекули металів (атоми, іони) в просторі розташовуються в строго визначеному порядку і між собою утворюють кристалічну решітку.
Утворюється кристалічна решітка за допомогою обробки металу , Тобто переходу його стану з рідкого у твердий. Такий процес носить назву - кристалізація. Вперше ці процеси були вивчені вченим з Росії - Д.К. Черновим.
Процес кристалізації:
Сам процес складається з двох частин. У металу, який знаходиться в рідкому стані, атоми безперервно рухаються. Якщо знизити температуру, то швидкість пересування атомів зменшується, вони зближуються і групуються в кристали (тому для того, щоб змінити форму і структуру виробу, його піддають металообробці за допомогою нагрівання) - це перша частина, при ній утворюються центри кристалізації.
Потім йде зростання навколо центрів кристалізації - це вже друга частина процесу. На самому початку зростання кристалів протікає вільно, але потім, зростання одних - заважає зростанню іншим, в результаті формується неправильна форма групи кристалів, які називаються зернами. Розмір отриманих зерен, значно впливає на подальшу металообробку виробів. Метал, що складається з великих зерен - має низьку опірність до удару, якщо проводиться різання металу , То з'являється труднощі в отриманні низької шорсткості на поверхні такого металу. Розміри зерен залежать від умов кристалізації і властивостей самого металу.
Способи вивчення металевої структури:
Дослідження структури металів і сплавів проводиться за допомогою макро і мікро - аналізів, а також і іншими способами. За допомогою макро-аналізу вивчається будова металу, яке можна побачити неозброєним оком або за допомогою лупи. Ця структура визначається по макрошліфов або зламів. Макрошліфов - це зразок металу, одна зі сторін якого цькування кислотою і відшліфована.
При мікро-аналізі вивчається розміри і форми зерен, їх структурні складові, виявляють мікродефекти і якість термічної обробки металу . Цей аналіз проводиться по мікрошліф за допомогою мікроскопа. Мікрошліф - це якийсь зразок металу, який має плоску відполіровану поверхню, травлення слабким розчином кислоти.
Властивості металів:
Металеві властивості поділяються на фізико-хімічні, технологічні та механічні. Під механічними властивостями розуміється опірність металу до впливу на нього зовнішньої сили. До механічних властивостей відносяться в'язкість, міцність, стійкість і інші.
Міцність - це властивості металу в певних умови не руйнуватися, але сприймати вплив зовнішніх сил. Ця властивість є важливим показником при виборі методу обробки металу .
В'язкість - це опір матеріалу при ударному навантаженні.
Твердість - властивості матеріалу до опору впровадження в нього іншого матеріалу.
До основними технологічними властивостями відносяться - гнучкість, зварюваність, властивості плавлення, різанням і інші.
Гнучкість - це властивості матеріалу піддаватися металообробці куванням і іншим методам обробки тиском.
Зварюваність - властивості матеріалу створювати міцні зварні з'єднання.
Властивості плавлення - властивості матеріалу в розплавленому вигляді заповнювати ливарні форми і створювати щільні виливки з потрібною конфігурацією.
Різанням - властивості матеріалу піддаватися різанні металу для того, щоб надати деталі потрібну форму, розмір і шорсткість поверхні. Кращим методом різання металів є плазмова різка металу . Після цього процесу металу практично не потребує подальшої металообробці .
Для того, щоб отримувати якісний виріб з гарним зовнішнім і внутрішнім будовою, потрібно добре розбиратися в будові металів, адже тільки так можна отримати відмінний результат.