Все металлы и сплавы подразделяются на две группы: черные металлы и цветные.
Черные металлы представляют собой сплав железа с небольшим количеством углерода. Наряду с углеродом черные металлы могут содержать кремний, марганец, фосфор, серу и другие химические элементы, попадающие в металлы из руд или добавляемые в них в процессе плавки. Для улучшения качества или придания специфических свойств в состав черных металлов вводят легирующие добавки — медь, никель, хром, кремний.
В зависимости от содержания углерода черные металлы подразделяются на чугуны и стали.
Цветные металлы представляют собой сплавы на основе алюминия, магния, меди, никеля, цинка, олова, свинца.
Металлы состоят из зерен, тесно прилегающих друг к другу. Эти зерна можно заметить на свежем изломе металлического стержня невооруженным глазом. Более четко структура металла видна под микроскопом при сильном увеличении.
В зависимости от химического состава структурные составляющие железоуглеродистых сплавов носят следующие наименования:
аустенит — твердый раствор углерода в гамма-железе (гамма-железо— одна из форм кристаллов чистого железа); предельная концентрация углерода в аустените 1,7%; аустенит немагнитен, характеризуется большой вязкостью, хорошей сопротивляемостью истиранию и химической стойкостью;
феррит — технически чистое железо, которое характеризуется малой твердостью, небольшой прочностью и высокой пластичностью; феррит магнитен; свойства феррита в значительной степени зависят от размера его зерна; в структуре стали феррит располагается в виде отдельных светлых зерен, перемежающихся с темными участками перлита, или в виде светлых окаймлений вокруг зёрен перлита;
цементит — химическое соединение железа с углеродом; обладает высокой твердостью, но в то же время хрупок; форма цементита в стали оказывает влияние на ее механические свойства, особенно на ударную вязкость;
перлит — смесь цементита и феррита; содержание углерода в перлите 0,83 %', чем мельче зерна перлита в металле, тем выше его механические свойства.
Химический состав и структура металла предопределяет его физические и механические свойства: прочность, твердость, плотность. Механические свойства в значительной степени позволяют определить, насколько хорошо будет работать деталь в эксплуатационных условиях.
