Свойства металлов делятся на физические, химические, механические и технологические. К физическим свойствам относят: цвет, удельный вес (плотность), плавкость, электропроводность, теплопроводность, магнитные свойства, теплоемкость, расширяемость при нагревании. К химическим свойствам — окисляемость, растворимость, стойкость против коррозии (окисления). К механическим — прочность, твердость, упругость, вязкость, пластичность. К технологическим— прокаливаемость, жидкотекучесть, ковкость, свариваемость, обработку резанием. В машиностроении — да и в технике вообще — первостепенное значение придается прочности и долговечности изделия. Именно поэтому при выборе материала для своей конструкции инженер прежде всего обращает внимание на его механические свойства. Для того же, чтобы определить, соответствуют ли свойства материала требованиям, предъявляемым к готовому изделию, инженер подвергает материал испытаниям — в первую очередь механическим испытаниям. Наиболее точные, полные и всесторонние испытания материала инженер проводит в лаборатории на испытательных машинах и приборах. Металл вначале испытывают на прочность — выясняют его способность сопротивляться действию внешних сил без разрушения. Из двух одинаковых по форме и размерам кусков тот, который выдержит большую нагрузку, и будет считаться более прочным. Затем стальным закаленным шариком металлы испытывают на твердость: чем глубже вдавливается шарик в испытываемый образец, тем металл мягче — ведь нагрузка на шарик каждый раз берется одна и та же. Потом специальным ножом — гильотиной,— пускаемым с размаху с определенной высоты, испытываемые образцы металлов подвергают разрушению. Тот металл, который потребует больших усилий ножа, признается более вязким, а разрушающийся легко и быстро называют хрупким. Ну и, наконец, металлы испытывают на упругость или пластичность — два противоположных свойства. Упругий металл легко восстанавливает форму после снятия нагрузки, пластичный — легко формуется под действием этой нагрузки. Все результаты испытаний заносят в таблицы и графики. Инженеру в дальнейшем уже не придется испытывать металл заново: ему достаточно убедиться в том, что взятый им для изготовления детали металл соответствует (по составу, по «характеру», по сорту) тому, который уже испы-тывался в лаборатории, и, заглянув в таблицу, узнать его механические свойства. Точно так же поступают и с другими характеристиками металлов: проведя испытания, заносят полученные данные в таблицы, которыми и пользуется инженер в процессе конструирования и изготовления деталей и машин. Правда, порою инженеру по какой-либо причине бывает неизвестен вид металла, взятого для изготовления детали. Тогда уж приходится поневоле испытывать образцы этого неведомого металла. Это отнимает много времени, но зато служит гарантией надежной, безопасной и точной работы будущего изделия. Юные техники нередко тоже оказываются в затруднительном положении. У них под рукой не оказывается того металла, который им нужен, или же они работают с металлом, свойства которого им почти неизвестны. Машин и приборов для всесторонних испытаний металла у юных техников нет, а если даже и есть, стоит ли тратить время на эти нудные процедуры, думают они. В результате оказывается, что использованный в конкретной конструкции материал непригоден для этой конструкции. Но обнаруживается это тогда, когда на конструкцию уже затрачено много времени, труда и сил. Конструкция получается неработоспособной. При применении неизвестного металла для ответственных деталей модели необходимо провести хотя бы технологические пробы металла, позволяющие определить его пригодность для использования в конкретной конструкции. Технологические пробы не могут дать полного представления обо всех свойствах испытываемого металла, но они позволяют избегнуть хотя бы грубых ошибок. Проба на внешний вид всегда важна при работе с незнакомым металлом. По цвету образца, по виду его на изломе, по форме и размерам микрокристалликов нужно не торопясь определить вид металла и его сорт. Сталь это или чугун? Олово или алюминий? Опытный инженер умеет по первому взгляду безошибочно отгадывать даже, к какому классу относится образец стали — мягкая она или твердая, закаленная или нет. А это немаловажно в некоторых случаях. Проба на искру должна проводиться только под наблюдением старших. Она позволяет с помощью простейшего шлифовального круга определить путем обтачивания образца не только ви
Чугун имеет более низкую температуру плавления и лучшие литейные свойства, чем сталь. Из него можно отливать детали сложной формы. Поэтому отливки из чугуна очень широко применяются в машиностроении. Посмотрим на станок в школьной мастерской: его станины, суппорты, столы и траверзы, патроны, ручки, ограждения, шкивы и многие другие, наиболее крупные и сложные детали, изготовлены из чугуна. Вес чугунных деталей составляет около 3/4 общего веса станков. Из чугуна изготовлены слесарные тиски, поверочные и разметочные плиты. С изделиями из чугуна мы встречаемся и дома: это сковороды, утюги, канализационные трубы, ванны и др. Марки чугуна и их химический состав установлены ГОСТом: Сч — серый чугун, Кч — ковкий чугун и Мч — модифицированный (видоизмененный) чугун. Две первые цифры после букв означают предел прочности на растяжение, две последние — предел прочности при изгибе в кг/мм2. Например, марка Сч15-32 обозначает серый чугун, имеющий прочность на растяжение 15 кг, а на изгиб 32 кг/мм2. Серый чугун применяется исключительно для изготовления отливок, и поэтому он называется литейным чугуном. Это чугун вторичный. Его получают путем переплавки в печах — вагранках — чугунных чушек, отлитых из первичного чугуна доменных печей. Вагранки имеются на всех машиностроительных заводах, где в литейных цехах изготавливают всевозможные детали, часто имеющие такую сложную форму, которую очень трудно, а то и просто невозможно получить при помощи ручной или механической обработки. Механическая прочность серого чугуна невелика, и потому из него отливают детали, которые не испытывают больших нагрузок. Ковким чугуном условно называют мягкий и вязкий чугун (но деталей из него не куют). Он обладает хорошими механическими свойствами и высокой стойкостью против коррозии. Ковкий чугун значительно прочнее серого. Он широко применяется’в сельскохозяйственном машиностроении для изготовления зубчатых колес, звеньев, цепей и т. д., в вагоностроении делают из него детали автосцепки, части тормозов и другие ответственные детали. Ковкий чугун часто применяется для замены цветных металлов и сплавов. Высокопрочные чугуны, обладающие, помимо прочности, еще и высокой пластичностью и ударной вязкостью, получают путем модификации — введения в жидкий чугун, вытекающий из вагранки, мелких порошков алюминия, магния, кальция, кремния. Высокопрочные чугуны получают также путем воздействия на расплавленный чугун ультразвуком. По своим механическим характеристикам высокопрочные чугуны, в особенности легированные, не уступают стали и с успехом заменяют ее в таких ответственных деталях, как зубчатые колеса, муфты, задние мосты автомобиля, картеры и даже коленчатые валы автомобильных двигателей, валы и шпиндели токарных станков и многое, многое другое.
В технике все металлические материалы подразделяют на простые металлы — элементы, имеющие небольшое количество примесей, и сложные металлы (сплавы), которые представляют собой сочетание какого-либо простого металла с другими элементами. Из простых металлов в технике применяются только медь и алюминий для линий электропередач. Остальные металлы используются в основном в виде сплавов. В состав сплава вводят элементы, которые придают ему свойства, каких нет у основного металла, но какие должны быть у готового изделия. Например, нож, изготовленный из чистого железа, будет гнуться и тупиться даже при резанье хлеба, потому что железо — металл очень мягкий. Добавка углерода в сплав повысит упругость и твердость железа, а марганец увеличит его сопротивление истиранию. Инструмент из такого сплава будет резать уже не только хлеб, но даже и само железо. То же самое происходит и с цветными металлами: добавлением к мягкой меди или олову цинка получают сплавы прочные, пластичные и твердые; золото упрочняют добавками серебра и т. д. Металлы и сплавы, в свою очередь, разделяют на черные и цветные. К черным относят железо и его сплавы (с углеродом и другими элементами) — стали, чугуны и ферросплавы. Все остальные металлы и их сплавы относятся к цветным металлам. И в технике, и в народном хозяйстве вообще наибольшее распространение получили черные металлы. К сталям относят железоуглеродистые сплавы, содержащие до 2,0% углерода, к чугунам — 2,5-7-4,0% углерода. По своему химическому составу стали разделяют на углеродистые и легированные, в эти последние вводят химические элементы, придающие стали особые свойства. Легированные стали применяют для изготовления наиболее ответственных деталей. Углеродистые стали по назначению бывают конструкционные и инструментальные, при этом конструкционные— обыкновенного качества и качественные. По ГОСТу конструкционные углеродистые стали обыкновенного качества обозначают буквами Ст и цифрой от 0 до 7, обозначающей примерное содержание углерода в десятых долях процента. Например, сталь Ст1 содержит примерно 0,1% углерода, сталь Ст2 — около 0,2% и т. д. Чем выше номер стали, тем она тверже и прочнее. Стали с малым содержанием углерода более пластичны и мягки, их легче гнуть в холодном состоянии. Термической обработки низкоуглеродистые стали не воспринимают. Из сталей Ст4 и Ст5 изготавливают болты, оси, рычаги, шестерни (зубчатые колеса), шпонки, ключи и другие детали, из Стб и Ст7 — рессоры, валы, бандажи для колес и т. д. Качественные конструкционные углеродистые стали более однородны по составу и содержат меньше (чем стали обыкновенного качества) вредных примесей. По ГОСТу они маркируются так: стали 0,8, 10, 15, 20 и т. д. до 85, где число обозначает содержание углерода в сотых долях процента. Из конструкционных сталей изготовляют мосты, строительные конструкции, перекрытия зданий, крепежные детали (болты, гайки, шайбы, гвозди и т. п.) и др. Инструментальная углеродистая сталь разделяется на сталь качественную, которая обозначается буквой У и цифрой или числом, показывающим содержание углерода в десятых долях процента: У7, У8 и так до У13, и высококачественную сталь. Высококачественная инструментальная сталь обозначается так же, как качественная, но с добавлением буквы А (У7А — У13А). Из инструментальных углеродистых сталей изготавливают молотки, отвертки, зубила, бородки и другие инструменты и ответственные приспособления. Существенным недостатком всех углеродистых сталей является отсутствие у них нужных coweTaHrfft механических свойств. Например, сталь с большим содержанием углерода прочнее и тверже, но зато она имеет меньшую пластичность и вязкость, а это существенный недостаток. Резцы и сверла из углеродистой стали теряют свои режущие свойства уже при температуре 180°С, прокаливаемость (твердость по сечению после закалки) углеродистых сталей невелика и т.д. По этим причинам углеродистые стали не отвечают высоким требованиям ответственного машиностроения и инструментального производства, и поэтому там применяются стали легированные. Легированной сталью называют такой сплав, в котором, кроме железа и углерода, содержатся другие, специально введенные химические элементы, придающие стали особые свойства: упругость, твердость, износоустойчивость, жаропрочность и т. д. По названию элементов, входящих в состав легированных сталей, они так же и называются: ванадиевые, хромистые, хромомолибденовые и другие стали. Легирующие элементы по ГОСТу обозначаются заглавными буквами русского алфави
та: X — хром; Н — никель; Г— марганец, Ф — ванадий; К — кобальт; Т — титан; Ю — алюминий; Д — медь. Содержание химических элементов в стали указывается цифрами и буквами: первые две цифры перед буквами показывают содержание углерода в сотых долях процента; сами буквы — наличие соответствующего лигирующего элемента; цифры после букв — содержание этого элемента в целых процентах. Если имеется буква, но цифра после нее не стоит, то значит данного элемента содержится в сплаве около одного процента. Например, легированная сталь марки 35Х — это сталь хромистая, содержащая 0,35% углерода и хрома примерно 1 %. Сталь 45Г2 содержит 0,45% углерода и марганца 2%. Сталь ЗОХНЗ — 0,30% углерода, хрома 1% и никеля 3%. Если сталь высококачественная, то к ее обозначению в конце добавляется буква А. Например, высококачественная хро-момарганцевокремнистая сталь, содержащая 0,30% угле рода, хрома —1%, марганца—1% и кремния—1%, будет иметь марку ЗОХГСА. Некоторые стали с особыми свойствами имеют и особую маркировку: Ш — шарикоподшипниковая, Р — быстрорежущая, Ж — хрг/мовая нержавеющая, Я — хромоникелевая нержавеющая, Е —"электротехническая. Легированные конструкционные стали имеют более высокие механические характеристики, чем простая углеродистая сталь, поэтому детали, изготовленные из легированных сталей, могут иметь меньшее сечение, а следовательно, и меньший вес, чем такие же детали, изготовленные из обычной стали. А это значит, что замена деталей из обычных сталей легированными позволяет значительно снизить вес машин, увеличить их надежность и долговечность. Широкое применение черных металлов в народном хозяйстве облегчается тем, что металлургическая промышленность выпускает металл в виде стандартных профилей определенной формы и размеров (рис. 27). Конструируя машину или сооружение, инженер обязан при расчете подбирать и указывать в чертеже только тот профиль, который имеется в стандарте. Это упрощает и ускоряет конструирование, облегчает выполнение чертежей, на которых нет нужды вычерчивать весь сложный профиль со многими размерами, а достаточно указать только название Рис. 27. Профили стали, выпускаемые для народного хозяйства: / — круглый; 2 — квадратный; 3 — полосовой; 4 — угловой; 5 — тавровый; 6 — двутавровый; 7 — корытный (швеллер); 8 — рельсовый; 9 — зетовый. 
профиля и его номер. Например, балка двутавровая № 20; или: швеллер № 12 и т. д.
Древесина является материалом, который очень широко применяется в народном хозяйстве. Широко используют ее и юные техники для изготовления авиа-, судо- и автомоделей и самых разнообразных поделок. Природные недостатки древесины — способность к гниению, воспламенению и другие — можно в значительной мере исправить при помощи сушки и пропитки ее различными химическими веществами. Все работы, связанные с применением древесины, разделяются на плотницкие, при которых используются бревна, брусья и доски, и столярные, при которых применяются пиленые лесоматериалы. При плотницких работах деревянные детали соединяют в основном на врубках, гвоздях, болтах и клею, а при столярных — в основном на клею, а также на шурупах или — реже — на гвоздях. Дефекты, которые имеет древесина, снижающие ее качество и ограничивающие ее применение для изготовления изделий, называют пороками. К ним относят: сучки, трещины, неправильность формы ствола и строения, ненормальную окраску, гниль и повреждение насекомыми. Для изготовления изделий нужно брать древесину только доброкачественную, но юные техники, в особенности младшие, это правило соблюдают далеко не всегда, в особенности если они работают самостоятельно. В результате из недоброкачественного материала получаются и недоброкачественные изделия, а труда на их изготовление часто затрачивается больше. Древесина обладает способностью терять и поглощать влагу. По влажности древесину различают: сырую, полусухую, воздушно-сухую, комнатно-сухую и абсолютно сухую (такую можно получить только в лаборатории). Изменение влажности вызывает усушку, разбухание, коробление и растрескивание заготовок и изделий: при усушке (высыхании) древесина уменьшается в размерах (становится короче, тоньше, уже). Усушка в различных направлениях неодинакова. Так, например, доска уменьшается вдоль волокон, то есть по длине всего до 0,1%, по толщине до 5%, а по ширине до 10%. Для изготовления столярных изделий и различных поделок следует применять только комнатно-сухую древесину. Изделия из нее практически не усыхают и не деформируются, в особенности если их изготавливать из узких досок. Для изготовления столярных изделии и различных поделок следует применять только комнатно-сухую древесину. Изделия из нее практически не усыхают и не деформируются, в особенности если их изготавливать из узких досок. 
Если сухая древесина подвергается воздействию влаги, то она разбухает и увеличивается в объеме. Например, окно или дверь, намокшие во время дождя, нельзя закрыть, так как они не входят в рамы. Разбухание древесины используется и как положительное ее свойство, например, при постройке лодок, при изготовлении деревянных труб, бочек и тому подобных изделий. После разбухания отдельные детали плотнее примыкают друг к другу и не пропускают воду. Коробление вызывается тем, что части древесины, расположенные ближе к сердцевине ствола, высыхают быстрее. Выпуклость покоробившейся доски всегда бывает обращена в сторону сердцевины (рис. 28). Это нужно учитывать при соединении досок в щиты и располагать доски 
так, чтобы их сердцевинные части были обращены в разные стороны. Тогда коробление одних досок будет препятствовать короблению других досок (рис. 29). Растрескивание происходит в результате различной скорости высыхания наружных и внутренних слоев дерева. При медленном высыхании древесина не растрескивается. Для замедления сушки при длительном хранении древесины торцы бревен, брусьев и досок оклеивают бумагой, покрывают известью или каменноугольной смолой. К механическим свойствам древесины относятся: прочность, упругость, вязкость, хрупкость, раскалываемость и гвоздимость. Прочность древесины вдоль и поперек волокон различна. Например, сопротивление растяжению и сжатию поперек волокон в 20 раз меньше, чем вдоль их. Сопротивление древесины изгибу зависит от ее влажности, плотности, породы дерева и других причин. Влажность и пороки (особенно сучья и трещины) значительно снижают прочность древесины при изгибе. Наибольшую прочность имеет дуб, бук, ясень, наименьшую — сосна, ель, ольха, липа. Твердость древесины зависит от ее породы, плотности и степени влажности, а упругость — от влажности, плотности и возраста. Вязкостью (пластичностью) древесины называется ее способность изменять свою форму (например, гнуться) и сохранять приданную форму после прекращения действия силы, вызывающей деформацию. Пластичность древ
