Металл ассоциируется с надежностью, прочностью, твердостью. Хрупкость – это атрибут стекла и подобных материалов. Однако и в металлическом сегменте есть «стекло».
Хрупкими могут стать изначально пластичные элементы.
Что представляют собой
Хрупкость – антипод пластичности. Это свойство вещества разрушаться без визуально различимых деформаций. То есть на изломе, например, цинковой проволоки цвет, блеск, структура не изменятся.
Хрупкие металлы подразделяются на две группы:
- Наделенные этим свойством от природы.
- Ставшие таковыми в результате обработки.
Ко второй группе причисляются также сплавы.
Причины уязвимости
Склонность к разрушению у металлов, других простых веществ, сплавов обусловлена следующими причинами:
- Структура. Например, у сурьмы это крупные зерна. У стали – доминирование в структуре а-фазы.
Сурьма - Температура. С понижением температуры хрупкость увеличивается. Феномен назван «хладноломкостью».
Переход металла в хрупкое состояние происходит при разных температурах.
- Скорость нагрузки. Чем быстрее возрастает нагрузка на материал, тем быстрее он разрушится. Резкие удары способны погубить даже пластичные структуры (малоуглеродистую сталь).
Сплавы становятся хрупкими из-за примесей:
- Самый «вредный» химический элемент – углерод. Он делает сплавы железа (чугун, сталь) хрупче в разы.
- Сталь с фосфором обретает хладноломкость.
- При малейшем «загрязнении» пластичный хром становится неподатливым к обработке.
«Стеклянными» сплавы делают фосфор, сера, мышьяк, сурьма, вольфрам.
Этот изъян не устранили даже создатели материалов поколения 2.0. Например, «супервещества» алюминид титана. Этот титаново-алюминиевый серебристый конгломерат термо-, коррозиестоек, но перед кувалдой бессилен.
Список
К металлам с изначальной хрупкостью относятся природные и технологичные материалы.
Природные вещества:
- Щелочноземельные – бериллий.
- Легкоплавкие – олово, висмут.
- Тяжелые элементы – цинк, марганец, хром, сурьма, кобальт.
Кобальт
В списке присутствуют уникумы:
- Вольфрам. Самый прочный на растяжение среди металлов.
- Осмий. Твердый хрупкий платиноид голубовато-серебристого цвета, второй по плотности среди простых веществ, тугоплавкий.
- Германий. Мягкий хрупкий белый металл.
Самый хрупкий металл – сурьма. Ее легко сделать порошком вручную.
Материалы, полученные в результате технологических процессов: бронза, белый чугун, сталь с высоким содержанием углерода.
Особенности обработки
Материалы, наделенные хрупкостью, разрушаются при попытке их удлинить даже на пару процентов.
Поэтому их обработка специфична:
- Перед работой материал подогревают, чтобы нейтрализовать хладноломкость.
- Исключено воздействие давлением. Например, чугун (нагретый либо холодный) после такой операции сохранит форму, но внутренне разрушится.
- Болванки из хрупких сплавов (чугунные, бронзовые) рубят от края к центру.
Неоднозначно воздействие закалки. В отличие от подогрева, при такой обработке кратно увеличивается прочность стали, других материалов, но в ущерб пластичности. То есть порог хрупкости понижается.
Хрупкие металлы легче разрушить растяжением, чем сжатием.
Где используются
Малопластичные вещества используют там, где исключено резкое механическое воздействие:
- Производство катализаторов.
- Электроника.
- Лаки, краски.
- Аптечные препараты.
- Косметические средства.
Алюминид титана задействуют в космических технологиях и медицине.
Загрузка...
