Когда речь идет о твердом и прочном металле, то в своем воображении человек сразу же рисует воина с мечом и в доспехах. Ну или с саблей, и обязательно из дамасской стали. Но сталь, хоть и прочный, но не чистый металл, ее получают путем сплава железа с углеродом и некоторыми другими металлами-добавками. И при необходимости сталь подвергают обработке, чтобы изменить ее свойства.
Легкий прочный металл серебристо-белого цвета
Каждая из добавок, будь то хром, никель или ванадий, отвечают за определенное качество. А вот для прочности добавляют титан – получаются самые твердые сплавы.По одной версии, металл получил свое название от Титанов, могучих и бесстрашных детей богини Земли Геи. Но по другой версии, серебристое вещество названо в честь королевы фей Титании.
Титан открыли немецкий и английский химики Грегор и Клапрот независимо друг от друга с разницей в шесть лет. Произошло это в конце 18-го века. Вещество тут же заняло место в периодической системе Менделеева. Спустя три десятилетия был получен первый образец металлического титана. И довольно долго металл не использовали из-за его хрупкости. Ровно до 1925 года – именно тогда, после ряда опытов, иодидным методом был получен чистый титан. Открытие стало настоящим прорывом. Титан оказался технологичным, на него тут же обратили внимание конструкторы и инженеры. И сейчас металл из руды получают, в основном, магниетермический способом, который предложили в 1940 году.
Если затрагивать физические свойства титана, то можно отметить его высокую удельную прочность, прочности при высоких температурах, маленькую плотность и коррозийную стойкость. Механическая прочность титана в два раза выше прочности железа и в шесть – алюминия. При высоких температурах, где легкие сплавы уже не работают (на основе магния и алюминия), на помощь приходят титановые сплавы. К примеру, самолет на высоте в 20 километров развивает скорость в три раза выше, чем скорость звука. И температура его корпуса при этом около 300 градусов по Цельсию. Нагрузки такие выдерживает только титановый сплав.
По распространенности в природе металл занимает десятое место. Титан добывают в ЮАР, России, Китае, Украине, Японии и Индии. И это далеко не полный перечень стран.
Титан - прочный и легкий металл в мире
Перечень возможностей применения металла вызывает уважение. Это военная промышленность, остепротезы в медицине, ювелирные и спортивные изделия, платы мобильных телефонов и многое другое. Постоянно возносят титан конструкторы ракето, авиа, кораблестроения. Даже химическая промышленность не оставила металл без внимания. Титан отличен для литья, ведь очертания при отливке точны и имеют гладкую поверхность. Расположение атомов в титане аморфное. И это гарантирует высокую прочность при растяжении, ударную вязкость, превосходные магнитные свойства.
Твердые металлы с наибольшей плотностью
Одними из самых твердых металлов, так же, являются осмий и иридий. Это вещества из платиновой группы, у них самая высокая, почти одинаковая, плотность.Иридий открыли в 1803 году. Обнаружил металл химик из Англии Смитсон Теннат, во время исследования природной платины из Южной Америки. Кстати, с древнегреческого «иридий» переводится как «радуга».
Самый твердый металл добыть довольно сложно, поскольку в природе его почти нет. И часто металл находят в метеоритах, которые упали на землю. По словам ученых, на нашей планете содержание иридия должно быть намного больше. Но из-за свойств металла – сидерофильности – он находится на самой глубине земных недр.
Иридий довольно сложно обработать и термическим, и химическим способом. Металл не вступает в реакцию с кислотами, даже сочетаниями кислот при температуре меньше 100 градусов. При этом, вещество подвержено процессам окисления в царской водке (это смесь соляной и азотной кислот).
Интерес, как к источнику электрической энергии, представляет изотоп иридия 193 m 2. Поскольку период полураспада металла составляет 241 год. Нашел широкое применение иридий в палеонтологии и промышленности. Его используют при изготовлении перьев для ручек и определение возраста разных слоев земли.
А вот осмий открыли на год позже, чем иридий. Этот твердый металл нашли в химическом составе осадка платины, которая была растворена в царской водке. И название «осмий» получилось из древнегреческого слова «запах». Металл не подвержен механическому воздействию. При этом, один литр осмия в разы тяжелее, чем десять литров воды. Впрочем, это свойство пока осталось без применения.
Осмий добывают на американских и российских рудниках. Богато его месторождение и в ЮАР. Довольно часто металл находят в железных метеоритах. Для специалистов представляет интерес осмий-187, который экспортируется только из Казахстана. С его помощью определяют возраст метеоритов. Стоит отметить, что всего один грамм изотопа стоит 10 тысяч долларов.
Ну а используют осмий в промышленности. И не в чистом виде, а в виде твердого сплава с вольфрамом. Производят из вещества лампы накаливания. Осмий является катализатором при изготовлении нашатырного спирта. Редко из металла изготавливают режущие части для нужд хирургии.
Самый твердый металл из чистых
Самый твердый из чистейших металлов на планете – хром. Он отлично поддается механической обработке. Металл голубовато-белого цвета обнаружили в 1766 году в окрестностях Екатеринбурга. Минерал тогда получил название «сибирский красный свинец». Его современное название – крокоит. Через несколько лет после открытия, а именно, в 1797 году, французский химик Воклен выделил из металла новый металл, уже тугоплавкий. Специалисты сегодня полагают, что полученное вещество – карбид хрома. 
Название этого элемента образовано от греческого «цвет», ведь сам металл славится разнообразием окраски своих соединений. Хром довольно просто встретить в природе, он распространенный. Найти металл можно в ЮАР, которая по добыче занимает первое место, а так же в Казахстане, Зимбабве, России и Мадагаскаре. Присутствуют месторождения в Турции, Армении, Индии, Бразилии и на Филиппинах. Специалисты особенно ценят некоторые соединения хрома – это хромистый железняк и крокоит.
Самый твердый металл в мире - вольфрам
Вольфрам – это химический элемент, самый твердый, если рассматривать его в ряду с другими металлами. Его температура плавления необычайно высока, выше – только у углерода, но это не металлический элемент.Но природная твердость вольфрама в то же время не лишает его гибкости и податливости, что позволяет выковывать из него любые необходимые детали. Именно его гибкость и теплоустойчивость делает вольфрам идеально подходящим материалом для выплавки мелких деталей осветительных приборов и деталей телевизоров, например.
Используется вольфрам и в более серьезных областях, например, оружестроении - для изготовления противовесов и артиллерийских снарядов. Этим вольфрам обязан высокому показателю плотности, что делает его основным веществом тяжелых сплавов. Плотность вольфрама близка по показателю к золоту – всего несколько десятых составляют разницу.
На сайте сайт можно прочитать какие же металлы являются самыми мягкими , как их используют, и что из них делают.
Подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен
Был презентован на выставке MWC 2017, вместе с моделью . Оба смартфона облачены в алюминиевый корпус, имеют схожий внешний вид, оснащены Full HD-экраном и, соответствующим бюджетному уровню, набором технических характеристик.
Испытания на прочность Moto G5
Знаменитый своими безжалостными экспериментами, JerryRigEverything уже провел серию опытов с Moto G5. Традиционно, внимание было уделено надежности устройства, его устойчивости к царапинам, воздействию огнем и сгибанию при механическом воздействии. Два первых опыта аппарат прошел без особых последствий, а в результате сгибания, возникли некоторые проблемы. В результате тестов, автор определил, что вставки на задней панели выполнены из пластика. Из пластика выполнены, также, кнопки блокировки и регулирования громкости, что, впрочем, соответствует статусу демократичного аппарата.
В качестве бонуса, разберем практичный Moto G4
Кроме того, специалист снял видео с разборкой и сборкой прошлогоднего смартфона . Автор демонстрирует простоту сервисного обслуживания девайа. Оказалось, что детали этой, довольно простой конструкции закреплены 19 шурупами, после снятия которых, достаточно легко снять дисплей, в случае его замены. После сборки, девайс продолжил полноценно работать.
С раннего средневековья до наших дней солдаты противоборствующих сторон для защиты своей головы в бою использовали металлические шлемы различной формы и прочности. Со временем они эволюционировали в каски, обязательные к ношению солдатами во время боевых действий. При этом массовое производство данных головных уборов в нашей стране началось лишь в период Великой Отечественной войны. Возникает вопрос, насколько были прочны советские каски и способны защитить воина в бою?
Боевая задача работникам тыла
По данным статистики за время Великой Отечественной войны в Советском Союзе было произведено более десяти миллионов металлических касок. Впрочем, не так важно было количество, как качество данных головных уборов. Как показала война, оно было на высоте. Дело в том, что будто предчувствуя надвигающуюся трагедию, Советское правительство еще в 1932 году, почти за десять лет до начала войны поручило Лысьвенскому металлургическому заводу, ведущего свою историю с 1785 года разработать новую металлическую каску для солдат пехоты. Задача оказалась практически не выполнимой. Каска должна была надежно защищать голову солдата от выстрела винтовки, автомата, осколков артиллерийских снарядов и шрапнели. Мало того, заказчик в лице Министерства Обороны СССР хотел, чтобы головной убор имел удобную форму, и весил не более 800 грамм для самого большого пятого размера головы. Отказаться от сложного заказа руководство предприятия не могло, и его специалисты принялись за дело. При этом необходимо отметить, что Лысьвенский металлургический завод был выбран для производства касок не случайно. В царской армии подобных металлических касок, предназначенных для защиты солдат от пулевых и осколочных ранений, не изготовлялось. В стране выпускались лишь каски для пожарных. Причем их производство осуществлялось как раз на Лысьвенском металлургическом заводе. Не удивительно, что заказ на создание касок для солдат поступило именно на это предприятие, которое располагалось на Урале вдали от театра военных действий.
Первый вариант советской каски появился в 1936 году, но он абсолютно не соответствовал требованиям заказчика. Впоследствии было выпущено еще несколько модификаций касок, но, ни одна из них не дотягивала до высоких стандартов установленных Министерством Обороны СССР. Только в 1940-м году, наконец, появился СШ-40 (стальной шлем образца 1940 года), соответствующий всем предъявленным требованиям. Предыдущие модели каски отличало низкое качество стали и практически полное отсутствие пулестойкости. К тому же каски более ранних модификаций нельзя было одевать на теплые головные уборы, что в условиях русских морозов являлось существенным недостатком. В каске 1940-года было усовершенствовано подтулейное устройство, а также механизм амортизации. Но главным оказалась разработка углеродистой кремний-марганцево-никелевой стали, получившей уловное обозначение И-1. Именно ее применение позволило добиться необходимой пулеустойчивости.
Испытания
Сразу после появления первых опытных образцов каски начались ее испытания на соответствие требованиям заказчика. Оказалось, что каска, выполненная из броневой стали И-1 толщиной 1,2 миллиметра являлась надежным средством защиты от пуль и осколков артиллерийских снарядов. Данные характеристики стального шлема были подтверждены с помощью отстрела из 3-х линейной винтовки, а также пистолетов марки «Наган» и «ТТ». В ходе первых испытаний в тире завода в стальной шлем стреляли с расстояния 10 метров из винтовки Мосина, рассчитанной на дальность стрельбы от 800 до 1000 метров, а также из «нагана». Испытания новая каска с честью выдержала. Затем на полигоне стальной шлем расстреляли из автомата ППШ с дистанции 115 метров, результат также оказался удовлетворительным. Данные испытаний аккуратно заносились в соответствующие журналы и сохранились до наших дней. Одновременно, новую советскую каску сравнили с аналогичными стальными шлемами, стоящими на вооружении армий Германии, Швеции и Италии. При этом отметить, что к началу войны у немцев было несколько модификаций стальных шлемов, но как показали натурные испытания, все они существенно проигрывали СШ-40 в пулестойкости, а также легкости и возможности использования в зимних условиях. Самое интересное, что во время войны сталь для каски, как и ее форму неоднократно пытались усовершенствовать, но добиться характеристик лучших, чем у стали И-1 и более оптимальной формы, чем у СШ-40 так и не смогли. Данный факт был зафиксирован после войны специальной комиссией Министерства Обороны СССР.
Как известно на сварочный шов возлагаются большие надежды. При сварке различных конструкций, изделий рассчитывают нагрузку на шов и проводят тесты перед серийным выпуском. Тестируют на излом, сжатие, растяжение и усталость металла в различных температурных режимах. Создают условия в которых будет эксплуатация деталей конструкций. Что касается ремонта в различных погодных условиях то проводить различные опыты довольно затруднительно за отсутствие специального оборудования.
В таких случаях наша надежда опирается на умение варить и определенные знания в области электродов и свариваемых металлов. В различных справочниках по сварке можно найти информацию о швах. Так же существует ГОСТ 5264-80 где можно найти нужный нам стык. Это касается простых конструкций из стали, железоникелевых и никелевых сплавов. Трубы свариваются швом совсем по другому ГОСТ 16037-80.
Рассмотрим пример по конструкционной стали. Варить будем электродом МР-3 арсенал.
Максимальное допустимое значение нагрузки 430 МПа. При условии если правильно сварим. Металл возьмем из паспорта Ст3. Его характеристики.
Как видим максимальное значение 490 МПа нагрузки. Толщину возьмем 3мм и будем варить шов как на рисунке.
Теперь рассмотрим само соединение Т6.
Видим что катет превосходит толщину металла примерно на оду третью. Тем самым мы уравниваем максимальное значение нагрузки на шов . В данном примере 490МПа. На видео проведен тест такого соединения.
Практика показывает что сварка выдерживает куда более сильные нагрузки чем сама сталь. Бывает что перегревают свариваемое место и происходит ослабление структуры что приводит к излому. Так как пластичность шва берет на себя часть внутреннего напряжения, то старайтесь варить с отрывом на тонком металле. Сам лично не раз прожигал. Особенно когда кроме диаметра тройки нет ни чего. А варить приходилось сталь 1,5мм в толщину и то в труднодоступных местах.
Что касается трубопровода самое главное отсутствие дефектов в наплавленном металле. Иначе малейшая трещина со временем приводит к аварии. Техника проварки шва ведется непрерывно за исключением смены электродов. Бывают не поворотные стыки и приходится работать с зеркалом. Если трубы под давлением то нагрузка распространяется на стенки трубопровода. Так как структура металла в зоне свари не однородна. Такие места подвергаются растяжению (раздуваются). К примеру зимой часто происходят аварии на трубопроводе по водоснабжению и отоплению.
По этому на вопрос, сколько может выдержать сварочный шов после сварки электродами, мы разобрали на одном примере. Если хотим достичь хороших результатов и не боятся что сварка лопнет по шву то пользуйтесь ГОСТами. Несколько из них я упомянул ранее. Что же касается качества сварки в зимний период это отдельная тема и более сложные требования к техпроцессу.
Справочник сварщика стр 353 расчет сварочных соединений на прочность.
Скачать книгу spravochnik_svarsh.djvu
Скачать программу (Оф сайт).
Это достаточно распространенный вопрос среди новичков, "лучший тип" зависит от типа меча и от того, в каких целях его собираются использовать...
Нужно упомянуть, что присутствует ряд более важных факторов, чем сталь, из которой сделан меч (например, качество ковки важнее чем тип стали, из которой сделан меч - меч из хорошо закаленного куска самой дешевой нелегированной углеродистой стали гораздо лучше, чем плохо закаленный меч из стали L6.
Но давайте не будем все усложнять!
Так-что вместо этого давайте спросим "какие типы стали в основном используются для ковки мечей - и какие у них сильные и слабые стороны"(конечно, когда они закалены как надо!)?
Нержавеющая сталь
Раньше почти каждый меч был сделан из нержавеющей стали. Теперь она используется только для дешевых декоративных мечей - и не просто так!
Мечи из нержавеющей стали(или любые другие мечи в длину свыше 12") считаются слишком хрупкими для применения и ломаются очень легко (как было продемонстрировано на печально известном видео home shopping video ниже.
Как объяснить это с технической точки зрения - нержавеющая сталь "не ржавеет" из-за того что в ней содержится высокий процент хрома (более 11%), и когда клинок достигает в длину 12"(меч), связь между хромом и сталью ослабевает. Так-что место мечей из нержавеющей стали - на стенке.
Примечание: Есть исключения из этого правила. Мечи из нержавеющей стали могут быть использованы для практики бесконтактных форм.
нелегированная углеродистая сталь
Для хорошего меча (естественно, закаленного как надо) нелегированная углеродистая сталь подходит лучше всего! Но что это значит?
Когда углеродистая сталь используется для ковки мечей, которая обозначается несколькими цифрами: первые две - 10, потом идут цифры от 1 до 99 (каждая цифра обозначает содержание 0.1% углерода в стали.
Чаще всего для ковки мечей используются 3 типа углеродистой стали: 1045, 1060 и 1095. Эксперты утверждают, что идеальное содержание углерода в стали, пригодной для хорошего и прочного меча - от 0.5 до 0.7 %, однако сталь 1045,самая недорогая, также используется.
Углеродистая сталь 1045
Мечи из этого типа стали сделать легко и недорого (как при ручной ковке, так и при прессинге и на станке). Эта сталь может быть закалена, и требует минимум затрат стали.
Когда меч такой стали хорошо закален, он достаточно крепок. И если вы найдете недорогой меч, который помечен как "сделанный из высшей углеродистой стали", это скорее всего сталь 1045, и меч, сделанный на станке.
Углеродистая сталь 1060
Мечи из этой стали - это идеальной баланс между прочностью и гибкостью. Они так-же известны своей прочностью. Мечи COLD STEEL сделанны из стали 1060.
Мечи из 1060 стали очень популярны несмотря на то, что их сложнее ковать.
VIDEO: Cold Steel Demo
Пример того на сколько прочны мечи из 1060 стали.
1095 углеродистая сталь
Эта сталь очень жесткая, и если мечи из 1095 стали закалены не должным образом, могут возникнуть проблемы при контакте с ещё более жесткой поверхностью (например например при попадании по деревянному стенду).
Итак, сталь с высоким содержанием углерода позволяет создавать особенно острые мечи. Но в этом случае острота может стоить мечу прочности.
Конечно, это не значит, что мечи из 1095 стали - хрупкие! Но определенные преимущества в прочности у мечей, сделанных из стали с низким содержанием углерода, есть.
Мечи из 1095 стали имеют репутацию "относительно" хрупких, и ключевое слово здесь - относительно. Все зависит от того, для чего вам нужен меч.
Пружинная сталь
Существуют два нужных нам типа пружинной стали - 5160 и 9260.Так-же как и в углеродистой стали, в них содержится 0.60% углерода (идеальный баланс между прочностью и гибкостью). Когда такая сталь закалена как надо, после определенного воздействии (например, искривления) она может возвращаться в свою исходную форму.
5160 пружинная сталь
В ней содержится 7% хрома - не достаточно, чтобы получить нержавеющую сталь (где нужно минимум 13%). Выкованный из такой стали, получается очень прочным.
5160 сталь так-же использовалась знаменитым Nepalese Khurki. Он создал невероятно острый и прочный меч, с помощью которого одним ударом отрубили голову буйволу.
Опять же, все зависит от закалки. Плохо закаленный меч из стали отличного качества может оказаться бесполезным.
VIDEO: Flex Test
На видео меч возвращается в исходную форму, будучи изогнутым на 90 градусов!
Мечи из 9260 стали почти в два раза прочнее мечей из 5160 стали (как пишет efunda.com)
Тем не менее такие мечи так-же могут ломаться.
VIDEO: 9260 Sword Breaking
На видео показано, как меч ломается при плохом ударе о толстую кость (толще, чем любая человеческая кость).
Мораль - любой меч может сломаться...
Инструментальная сталь
В последнее время эта сталь достаточно популярна - из нее получаются прочные острые мечи. На рынке существуют несколько типов данной стали. Мы поговорим о двух из них: T10 и L6 Bainite
Инструментальная сталь T10
В этой стали из вольфрамового сплава содержится высокий процент углерода (1%). Обычно это сталь называют "высокоскоростной".
T10 - очень твердая сталь (HRC60), и мечи, правильно закаленные, очень прочны. Благодаря вольфраму мечи из Т10 устойчивее к царапинам, чем другие мечи с таким-же содержанием углерода. Они так-же сравнительно тяжелее.
VIDEO: Destructive Testing of a T10 Tool Steel Sword
На видео показано, что мечи из Т10 очень прочны.
Это так-же инструментальная сталь, (используется для изготавления пил для разрезания гипсовой повязки) где L - низколегированный сплав.
Когда закалены как следует, такие мечи считаются самыми крепкими. Такая репутация появилась у мечей из L6 благодаря работе Howard Clark из Bugei Trading company, который в поздних 90х производил мечи ручной работы из L6.
Такой меч трудно закалить (из-за жесткости стали), и так-же нужно постоянно поддерживать в хорошем состоянии, не давая ему заржаветь. Мечи из L6 - самые дорогие (от 1000$ США)
Дамаская сталь
Катана из дамаской стали
у многих людей возникает вопрос о дамаской стали, и многие считают её лучшей для мечей.
Но даже зная это, у многих людей создается впечатление, что такая сталь прочнее других, и лезвия мечей, сделанные из такой стали, острее.
Это не правда.
Что касается японских мечей, - исторически такая технология применялась к японской железной руде (не очень хорошего качества) чтобы улучшить ее свойства. С качеством руды на сегодняшний день такие меры не обязательны.
