GLOBAL-MetMaster33

Виды металлов Металлы- это значительная группа из более 90 элементов в периодической таблице Менделеева, в природе очень редко можно найти эти вещества в чистом виде, поэтому, добываются они, как правило, из руды. Для получения чистого металла руда обычно подвергается выплавлению. При необходимости проводят легирование и другую обработку металлов. Содержание статьи Характеристика металлов Немного химии Классификация Черные металлы Цветные металлы Сплавы Чугуны Стали Сферы применения Характеристика металлов Металлы- это значительная группа из более 90 элементов в периодической таблице Менделеева, в природе очень редко можно найти эти вещества в чистом виде, поэтому, добываются они, как правило, из руды. Для получения чистого металла руда обычно подвергается выплавлению. При необходимости проводят легирование и другую обработку металлов. Основную часть всех металлов добывают из земной коры, металлы там расположены в виде соединений. Металлы часто извлекают из земли с использованием современной горной промышленности, добытые руды в самородном карьере служат относительно богатым источником необходимых элементов. Изучением металлов занимается металлургия. Металлы имеют разные характерные свойства и в зависимости от них их разделяют на на разные группы. Все металлы хорошо проводят электрический ток; это обусловлено наличием в их кристаллических решетках подвижных электронов, перемещающихся под действием электрического поля. Список характеристик, по которым разделяют металлы: - Твердость. Сопротивление к проникновению в материал другого, более твердого тела. Из-за легкой отдачи электронов есть риск окисления металлов, что в свою очередь приводит к коррозии и дальнейшему разрушению. - Прочность. Стойкость к разрушительному воздействию. - Упругость. Изменение формы материала под воздействием внешних сил и восстановление его. - Пластичность. Возможность изменения формы. - Вязкость. Возможность вытягиваться. - Износостойкость. Хороший внешний вид и свойств после сильного трения. - Жароустойчивость. Способность сопротивляться окислению при нагревании до высоких температур. - Усталость. Способность металла выдерживать нагрузки. Также всем металлам присущи магнитные свойства, поскольку они являются магнетиками веществами Отличить металл от каменной породы становится возможным в результате наличия у него блеска (так как гладкая поверхность металлов отражает большой процент света). Такие свойства, как пластичность, электропроводность и теплопроводность, а также сопротивление коррозии у чистых металлов имеют более высокие значения. Структура и свойства их изменяются в зависимости от содержания легирующих элементов (примесей). Цвет у большинства металлов примерно одинаковый светло-серый с голубоватым оттенком. Золото, медь и цезий соответственно желтого, красного и светло-желтого цвета. Самые часто встречаемые в природе: олово, свинец, железо и ртуть. Распространение металлов в коре Земли можно представить примерно таким соотношением (масс. процентов): алюминий 8,45; железо 4,4; кальций 3,3; натрий 2,6; калий 2,5; магний 2,1; титан 0,61. Все металлы (кроме ртути и, условно, франция) при нормальных условиях находятся в твердом состоянии, однако обладают различной твердостью. Немного химии Во всех реакциях с другими веществами простые металлы проявляют только восстановительные свойства. Металлы обычно отличаются и по физическим и химическим свойства. Металлы взаимодействуют также и с неметаллами, образуя бинарные реакции. Взаимодействуя с кислотами, они образуют окислительно- восстановительное соединение При взаимодействии металлов с кислородом образуются оксиды, из-за чего вес металла увеличивается. Можно сказать, что металлы являются отличными проводниками электрического тока. Их свойства полностью диктует их кристаллическое строение и атомарный состав. Существует несколько разных классификаций металлов, о которых расскажем ниже. Классификация Есть несколько методов разделения металлов: - По природному происхождению: черные и цветные. - По стандарту качества: стали, чугуны и сплавы. Черные металлы Классификация по природному происхождению ЧЕРНЫЕ МЕТАЛЛЫ Основные особенности: - высокая температура плавления без деформации - темная окраска - большая плотность Они обладают отличными рабочими свойствами, поэтому на рынке черные металлы всегда востребованы. Добывают материалы напрямую из железной руды при помощи доменной печи, где при температуре близко к 2000 градусов протекает процесс плавления руд, из которых сразу и получают железо. Черные металлы делятся на пять основных видов: 1. Урановые металлы Данные металлы используются исключительно в отрасли атомной энергетики. В эту группу входят такие материалы как уран, калифорний и другие радиоактивные металлы. 2. Щелочноземельные металлы. В чистом виде они нигде не применяются, кроме как в атомных реакторах. Интересно, что все они природой окрашены в серо-асфальтовый цвет. В данный вид входят кальций, магний, бериллий, радий и другие. 3. Редкоземельные металлы. Как правило, используются в атомной энергетике и машиностроении (напр., стекла, которые не пропускают УФ лучи). Все металлы этой группы имеют одинаковые химические свойства, в том числе цвет - серебристый оттенок. В этой классификации можно найти неодим, лантан и празеодим. 4. Железные металлы. Они, как правило, используются, в качестве примесей (легирующих компонентов)- добавок к железу для получения более прочной стали. Из них изготавливаются предметы быта, например, ножи. К этому виду относится марганец, никель и кобальт. 5. Тугоплавкие металлы. Из этого вида металлов изготавливают нити для накаливания и технику для лампочек. К последней группе черных металлов относятся вольфрам, ниобий, молибден, хром и рений. Цветные металлы Эта группа отличилась от всех остальных своим цветом, за счет этого свойства и получила название. В мире они ценятся больше, так как из них изготавливают автомобили и технику, строят дома. Эту большую группу также делят на три подвида: Благородные (драгоценные) металлы. Их стоимость самая нестабильная, постоянно меняется. Широко применяются в ювелирном деле: кольца, цепочки, сережки… . Самыми дорогими они считаются также за счет сложности добычи и внешней привлекательности. К ним относятся: платина, золото, серебро, осмий, родий, рутений, палладий. Интересно, что в первое время образование сплавов из образцов меди и цинка, получался золотой цвет и ученые считали это уже золотом. Легкие металлы. Эти металлы широко применяются, в том числе в строении самолетов и автомобилей, изготовлении фотоаппаратов и двигателей, космических ракет.. К этой группе можно отнести: алюминий, титан, магний, бериллий, стронций, кальций, литий, барий, калий, натрий, цезий и рубидий. Тяжелые металлы. Данные металлы также широко распространяются: изготавливают проволоки, подшипники, активно используется в электронике. Данные металлы не боятся погодных условий и повреждений. К этой классификации относятся бронза (дала название целой эпохе развития человечества – бронзовому веку), медь, цинк, свинец, медь, олово, никель, ртуть. и латунь. Медь хорошо прокатывается в тонкие листы и ленту, и таким способом из нее получают тонкую проволоку. Также их разделяют на тугоплавкие, рассеянные и радиоактивные: - Тугоплавкие цветные металлы: вольфрам и ванадий, молибден и тантал, хром и ниобий, цирконий и марганец. - Легкоплавкие металлы: олово, свинец, цинк, кадмий, висмут. - Рассеянные цветные металлы: индий, таллий, германий, рений, селен, гафний и теллур. - Радиоактивные цветные металлы: уран, торий, радий, нептуний, актиний, америций, протактиний, плутоний, эйнштейний, калифорний, фермий, нобелий, менделевий и лоуренсий. Итак, металлы классифицируют по природным специфическим признакам и в соответствии ГОСТ. Сплавы Классификация по ГОСТ Сплавы- это материалы, состоящие более чем из двух видов металла. В основном, сплавы состоят из основы (из нескольких металлов) и примесей, которые добавляются для придания металлу эластичности, мягкости и других свойств. Изменяя компоненты и их пропорции, получают множество всевозможных сплавов с разнообразными физическими, механическими или химическими свойствами. Всего существует более 5000 вариаций сплавов, однако, довольно большой популярностью и распространенностью в промышленности пользуется смесь из железа и алюминия. В отдельных случаях металлы не растворяются друг в друге и не могут образовывать сплавы, например железо и свинец. Сплавы также делятся на 2 вида: - Литые сплавы. Такие получают путем смешивания расплавленных компонентов. - Порошковые сплавы. Чтобы получить их, прессуют порошки нескольких металлов и соединяют под воздействием высоких температур. Менее распространенный вид сплава. Также их делят на: - Конструкционные сплавы (предназначены для изготовления деталей автомобилей, техники и оборудования). - Инструментальные (из них изготавливаются ножи, молотки). В качестве инструментальных материалов применяются также алмаз, нитрид бора, керамика. - Специальные сплавы (используются для изготовления деталей специального назначения например, для предотвращения трения). На данный момент в сплавах используют практически все металлы, кроме искусственных. В промышленности и технической работе применяются в основном медные, титановые, бронзовые и алюминиевые типы сплавов. Изредка сложные полиметаллические типы руд для выделения сложных сплавов подвергают восстановлению без предварительного разделения. Чугуны Чугун - особо прочный металлический материал, который активно используют в любой области, например, для изготовления профильной трубы. Железо составляет основу чугуна. Чугуном называется сплав железа с 24 % углерода. Чугуны также делятся на несколько групп: - Белый. - Отбеленный. - Графитизированный. У каждой группы также есть свои типы и подтипы, однако наибольший интерес представляет именно графитизированный чугун, так как он делится еще на четыре группы: - серый; - вермикулярный; - ковкий; - высокопрочный. Механические признаки серого чугуна определяются в основном количеством, формой и размерами графитовых структур, получают его при медленном охлаждении жидкого чугуна. Чугун и сталь между собой очень похожи, за исключением количества содержащегося углерода. Кроме углерода в чугунах и сталях содержатся другие компоненты, такие как кремний, марганец, сера, фосфор. Стали Каждая группа сталей делится на подгруппы: - углеродистая (увеличение содержания углерода повышает порог хладноломкости и снижает ударную вязкость, ухудшает литейные свойства, - обрабатываемость давлением и резанием); - легированная; - специальная. С ростом содержания углерода в структуре стали увеличивается количество цементита. Наличие примесей в стали объясняется технологической особенностью ее производства и невозможностью от их полного удаления. Подробнее о стали мы рассказали здесь - https://www.spirit-bear.ru/articles/vidy-stali/ Интересно, что строительные стали с повышенной прочностью содержат небольшое количество ванадия или ниобия. Сферы применения Металлургия дала человеку множество дополнительных возможностей, в промышленной сфере и быту. Уровень людской жизни на планете достаточно быстро вырос из-за нахождения источника такого полезного материала. Металлы присутствуют в жизни человека и по сей день и еще долго не уйдут. Сферы применения металла разнообразны. Металлы используются как в качестве хороших проводников электричества (медь, алюминий), так и в качестве материалов с повышенным сопротивлением для резисторов и электронагревательных элементов. Чаще всего их применяют в строительстве, машиностроении и авиастроении. В ракетостроении применяют стали, чтобы получить нержавеющую сталь, в состав смеси вводят хром. Также некоторые виды металла используют для производства инструментов, строения станков и различных металлических систем и конструкций и бытовых изделий. Из металлов производят и такую продукцию как посуда, как правило, из меди и алюминия. или, например, способность меди растворяться в азотной кислоте используется в промышленности для определения ее наличия в сплавах. В сфере строительства они нужны для изготовления всевозможных арматур. В современной технике применяют около 30 000 сплавов легкоплавких и тугоплавких, очень твердых и пластичных. Качество металла и его пригодность для каждого вида работ определяют по содержанию в нем углерода. Данный критерий является одним из самых важных при выборе материала для определенной цели.