Механические свойства металлов.
Прочность. Прочностью называют свойство твердых тел сопротивляется разрушению, а также необратимыми изменениями формы. Основным показателем прочности является временное сопротивление, определяемое при разрыве цилиндрического образца, предварительно подвергнутого отжигу. По прочности металлы можно разделить на следующие группы:
непрочные (временное сопротивление не превышает 50 МПа) — олово, свинец, висмут, а также мягкие щелочные металлы;
прочные (от 50 до 500 МПа) — магний, алюминий, медь, железо, титан и другие металлы, составляющие основу важнейших конструкционных сплавов;
высокопрочные (более 500 МПа) — молибден, вольфрам, ниобий и др.
К ртути понятие прочности неприменимо, поскольку это жидкость.
Временное сопротивление металлов указано в таблице 10.
Таблица 10. Прочность металлов
| Металл | Временное сопротивление, МПа | Металл | Временное сопротивление, МПа |
| Титан | 580 | Цинк | 120-140 |
| Железо | 200-300 | Алюминий | 80-120 |
| Медь | 200-250 | Золото | 120 |
| Магний | 120-200 | Олово | 27 |
| Серебро | 150 | Свинец | 18 |
Пластичность. Пластичность — это свойство твердых тел сохранять часть деформации при снятии нагрузок, которые их вызвали. В качестве показателя пластичности выборочно относительное удлинение, определяемое при тех же испытаниях, что и временное сопротивление.
По степени пластичности металлы принято подразделять следующим образом:
высокопластичные — (относительное удлинение превосходит 40 %) — металлы, составляющие основу большинства конструкционных сплавов (алюминий, медь, железо, титан, свинец) и «легкие» металлы (натрий, калий, рубидий идр.);
пластичные — (относительное удлинение лежит в диапазоне между 3% и 40%) — магний, цинк, молибден, вольфрам, висмут и др. (наиболее обширная группа);
хрупкие — (относительное удлинение меньше 3%) — хром, марганец, кольбат, сурьма.
Высокая очистка хрупких металлов несколько повышает пластичность. Сплавы, полученные на их основе, почти не поддаются обработке давлением. Промышленные изделия из них часто получают путем литья. Относительное удлинение металлов характеризует таблица 11.
Таблица 11. Пластичность металлов.
| Металл | Относительное удлинение, % | Металл | Относительное удлинение, % |
| Золото | 65 | Титан | 50 |
| Серебро | 65 | Олово | 40 |
| Свинец | 65 | Алюминий | 30-40 |
| Медь | 50-60 | Цинк | 30 |
| Железо | 40-50 | Магний | 10-22 |
Твердость. Твердость — это характеристика материала, отражающая его прочность и пластичность, определяемая путем вдавливания шарика (метод Бринелля) или призмы (метод Виккерса). Количественный оценкой твердости является число твердости НВ, равное отношению нагружения (Н) к площади поверхности отпечатка (мм 2 ). Значения твердости металлов по Бринеллю приведена в таблице 12.
Таблица 12. Твердость металлов.
| Металл | НВ | Металл | НВ |
| Титан | 160 | Алюминий | 16-25 |
| Железо | 70-80 | Серебро | 25 |
| Магний | 30-40 | Золото | 18 |
| Медь | 40 | Олово | 5 |
| Цинк | 33 | Свинец | 4 |
Модуль продольной упругости. Модуль продольной упругости, или модуль Юнга, Е определяет жидкость металла , т.е. интенсивность увеличения напряжения по мере увеличения упругости деформации (таблица 13).
Таблица 13. Модуль Юнга металлов при 20 o С.
| Металл | Е * 10 -5 , МПа | Металл | Е * 10 -5 , МПа |
| Железо | 2,17 | Золото | 0,83 |
| Цинк | 1,30 | Алюминий | 0,72 |
| Медь | 1,25 | Олово | 0,55 |
| Титан | 1,08 | Магний | 0,45 |
| Серебро | 0,83 | Свинец | 0,18 |
| ЗАО «УЗЦМ» ©2005-2006 Связаться с вебмастером |
ЗАО «УЗЦМ» г. Уфа тел/факс +7 (347) 252-29-05, 292-56-85 uzcmufa@mail.ru |
Какой металл лучше и прочнее Медь или Алюминий?
Вообще медь! Она паяется прекрасно и проводка медная дольше служит!
Алюминий хрупок, на воздухе быстро окисляется и покрывается оксидной пленкой.. Я еще не паял Алюминий, но говорят очень трудно его паять.
ArtОракул (60694) 8 лет назад
можно подумать что медь не окисляется на открытом воздухе
Валентин Вдовин Ученик (198) свойств меди точных не знаю, но там не 1 кг слоя окисла, напильником не надо затищать.
Пропуск ПропускПрофи (625) 6 лет назад
Алюминий менее хрупок чем медь, лол.
Пропуск Пропуск Профи (625) Тьфуты, наоборот. Медь менее хрупка чем алюминий, лол.
Остальные ответы
Медь или Алюминий?
Кабель медный или алюминиевый?
Кабели из какого материала лучше подойдут для проведения электричества?
На данный момент большинство электриков отдают предпочтение медной проводке вместо алюминиевой. Почему? В чем плюсы меди и недостатки алюминия?
Со времен Советского Союза вся электро-проводка была алюминиевая, а в современном строительстве таковую уже не встретить. Но чем причина глобальных перемен?
Преимущества медной проводки над алюминиевой
1. Электропроводность
Медь превосходит алюминий по электропроводности. Удельное электрическое сопротивление меди составляет 0,017 Ом*мм2/м в то время, как у алюминия 0,028 Ом*мм2/м. То есть электропроводность алюминия составляет 65% электропроводности меди, поэтому для одной и той же нагрузки алюминиевый провод придется брать сечением на «ступень» выше меди.
Например, необходимо запитать нагрузку в 5 кВт. Для нее нужно будет взять или медный провод сечением 2,5 мм2, например, NYM 3х2,5, или алюминиевый сечением 4 мм2. Так как алюминиевый провод более объемный, то он будет занимать больше места в кабель-каналах, для него потребуется клеммы для розеточных групп крупнее по размеру, чем для медных. Учитывая это, медь удобнее использовать для проводки в доме.
2. Окисление
И медь, и алюминий окисляются в процессе эксплуатации под действием воздуха. Однако у меди окисление происходит значительно медленней, и сама по себе пленка (зеленоватый налет) довольно легко разрушается, поэтому неплохо проводит ток (хотя проходимость немного ухудшается).
У алюминия же окисление происходит гораздо быстрее, а сама оксидная пленка очень плотная и плохо проводит ток. Окисленные соединения на скрутках, сжимах или клеммах чаще всего становятся причиной горения контакта. Удалить оксидную пленку можно кварцево-вазелиновой смазкой, но найти ее в магазинах не так-то просто, да и это дополнительные расходы и время на обслуживание.
3. Механическая прочность
Медный провод более гибкий и прочный, чем алюминиевый. В процессе монтажа жилы приходится изгибать, например, для соединения в распредкоробках и розетках. Медные жилы могут выдержать многоразовое изгибание без повреждения, а вот алюминиевые лишь 5 — 10 изгибаний, а дальше ломаются.
Особые проблемы алюминиевая проводка создает, когда нужно ремонтировать соединения в распредкоробках — старый алюминий уже имеет микротрещины, поэтому при одном неверном движении жила может обломаться и придется снимать часть штукатурки, чтобы вытащить хоть немного провода.
4. Теплопроводность
Данный параметр характеризует способность проводника рассеивать тепло. Чем выше коэффициент теплопроводности, тем лучше металл рассеивает тепло. У меди коэффициент теплопроводности составляет 389,6 Вт/м* °С, а у алюминия 209,3 Вт/м* °С. То есть медь почти в два раза лучше рассеивает тепло, чем алюминий. Особенно это важно в местах соединений, где провод греется сильнее всего. При одной и той же нагрузке медь в два раза быстрее будет отводить тепло (точнее не нагреваться).
Превосходство алюминия над медью для ЛЭП
Но алюминий вовсе не отправлен на пенсию: воздушные линии электропередач по-прежнему выполняют из этого металла. Стало быть, и у него есть преимущества? Конечно!
1. Вес
Вес во многом определяется исходя из плотности металла. Чем выше плотность, тем тяжелее проводник. Плотность меди составляет 8900 кг/м3, а алюминия 2700 кг/м3. То есть при равном объеме медный провод будет весить в 3,3 раза больше алюминиевого. Для домашней проводки это не критично, так как провод лежит в штробах, а для воздушной линии электропередач это важный показатель. Именно поэтому для ВЛЭП используют алюминиевый провод.
2. Цена
Здесь алюминий явный победитель. Все минусы алюминия сказались на относительно невысокой цене, которая примерно в 4 раза ниже цены на медь, поэтому воздушные линии, а также вводы в дом выполняют исключительно алюминиевым проводом.
Медь или алюминий: что лучше всего подходит для проводки?
Сейчас подавляющее большинство электриков используют медную проводку вместо алюминиевой. Но почему? Чем медь лучше алюминия? Ответ в нашей статье.
В СССР вся проводка была алюминиевой, а в современных новостройках таких уже и не встретишь. Но чем медь лучше алюминия? Какую проводку лучше использовать для дома: медную или алюминиевую? Рассказываем, почему материал проводов так быстро и безспворотно изменился.
Превосходство меди над алюминием для проводки
1. Электропроводность
Медь превосходит алюминий по электропроводности. Удельное электрическое сопротивление меди составляет 0,017 Ом*мм 2 /м в то время, как у алюминия 0,028 Ом*мм 2 /м. То есть электропроводность алюминия составляет 65% электропроводности меди, поэтому для одной и той же нагрузки алюминиевый провод придется брать сечением на «ступень» выше меди.
И медь, и алюминий окисляются в процессе эксплуатации под действием воздуха. Однако у меди окисление происходит значительно медленней, и сама по себе пленка (зеленоватый налет) довольно легко разрушается, поэтому неплохо проводит ток (хотя проходимость немного ухудшается).
У алюминия же окисление происходит гораздо быстрее, а сама оксидная пленка очень плотная и плохо проводит ток. Окисленные соединения на скрутках, сжимах или клеммах чаще всего становятся причиной горения контакта. Удалить оксидную пленку можно кварцево-вазелиновой смазкой, но найти ее в магазинах не так-то просто, да и это дополнительные расходы и время на обслуживание.
3. Механическая прочность
Медный провод более гибкий и прочный, чем алюминиевый. В процессе монтажа жилы приходится изгибать, например, для соединения в распредкоробках и розетках. Медные жилы могут выдержать многоразовое изгибание без повреждения, а вот алюминиевые лишь 5 — 10 изгибаний, а дальше ломаются.
Особые проблемы алюминиевая проводка создает, когда нужно ремонтировать соединения в распредкоробках — старый алюминий уже имеет микротрещины, поэтому при одном неверном движении жила может обломаться и придется снимать часть штукатурки, чтобы вытащить хоть немного провода.
4. Теплопроводность
Данный параметр характеризует способность проводника рассеивать тепло. Чем выше коэффициент теплопроводности, тем лучше металл рассеивает тепло. У меди коэффициент теплопроводности составляет 389,6 Вт/м* °С, а у алюминия 209,3 Вт/м* °С. То есть медь почти в два раза лучше рассеивает тепло, чем алюминий. Особенно это важно в местах соединений, где провод греется сильнее всего. При одной и той же нагрузке медь в два раза быстрее будет отводить тепло (точнее не нагреваться).
Превосходство алюминия над медью для ЛЭП
Но алюминий вовсе не отправлен на пенсию: воздушные линии электропередач по-прежнему выполняют из этого металла. Стало быть, и у него есть преимущества? Конечно!
1. Вес
Вес во многом определяется исходя из плотности металла. Чем выше плотность, тем тяжелее проводник. Плотность меди составляет 8900 кг/м 3 , а алюминия 2700 кг/м 3 . То есть при равном объеме медный провод будет весить в 3,3 раза больше алюминиевого. Для домашней проводки это не критично, так как провод лежит в штробах, а для воздушной линии электропередач это важный показатель. Именно поэтому для ВЛЭП используют алюминиевый провод.
2. Цена
Здесь алюминий явный победитель. Все минусы алюминия сказались на относительно невысокой цене, которая примерно в 4 раза ниже цены на медь, поэтому воздушные линии, а также вводы в дом выполняют исключительно алюминиевым проводом.
Интересные факты из мира электрики:
- Чем «земля» отличается от «нуля»? Разбираемся в сложностях электрики.
- Почему в США напряжение в сетях 110 В, а в России 220 В?
Теги электропроводка
Антон Гладышев
Была ли статья интересна?
Поделиться ссылкой
Комментарии (2)
3 года назад
Красава)успокоил.а то я думал уже алюминий взрывать.Ведь только уложил
3 года назад
Замечания по пунктам:
1. При равном сопротивлении алюминиевого и медного провода отношение диаметров около 1,28, и это несущественно для клемм.
2. Коррозийная (она — не окисная) плёнка на меди настолько хуже проводит ток, что это не может считаться преимуществом. Окисная плёнка на алюминии — очень тонкая, прочная, она всегда есть, и именно из-за неё алюминиевые изделия в присутствии кислорода не превращаются очень быстро в окись алюминия (алюминий — весьма химически активный металл). «Удалить оксидную пленку можно кварцево-вазелиновой смазкой» — это неправда. Удалить плёнку окиси алюминия можно, погрузив изделие в раствор щёлочи, но тогда всё изделие прекратит своё существование. На фото показана скрутка медного и алюминиевого провода, и здесь разрушение контакта происходит из-за электрохимической реакции. Скрутки алюминиевых проводов нормально работают. То же самое произойдёт, если клемма медная, а провод — алюминиевый, поэтому клеммы, зажимы и т.п. для алюминиевых проводов должны быть стальными (у железа другой электрохимический потенциал), хромированными или лужёными, чтобы не ржавели.
3. Особых замечаний нет, но зачем гнуть несколько раз?
4. «Рассеяние» тепла не определяется теплопроводностью. Кроме того, теплопроводность провода с ОДИНАКОВЫМ сопротивлением — одинакова, потому, что отношение теплопроводности к электропроводности для чистых металлов практически — постоянная величина! Что касается рассеяния тепла, здесь решающую роль играет площадь поверхности, а она,при одинаковом сопротивлении у алюминиевого провода больше, и он лучше рассеивает тепло.
1-1. Вес провода надо сравнивать не с одинаковым объёмом, а с одинаковым сопротивлением, тогда, с учётом разного удельного сопротивления, вес (точнее — масса) медного провода будет не в 3,3 раза больше, а в 2 раза больше.
1-2. Цена медных проводов существенно определяется чистотой меди. Электропроводность меди сильно зависит от концентрации примесей, поэтому чистота меди для проводов — не менее 0,999, чаще — 0,9999. У алюминия при чистоте 0,99 удельное сопротивление практически не изменяется.