Металлов типы – Сталь, металл, лист стальной, труба квадратная, профильная труба, гнутый профиль, лист стальной

Содержание

Типы и виды металлов / Полезная информация

Металлы — это один из самых широко используемых материалов на протяжении всей истории цивилизованного человечества. Металлы дали возможность приходу новой эры технологий и промышленности.

Металлы характеризуются высокой пластичностью, ковкостью и прочностью, обладают высокой теплопроводностью, электропроводностью, которая увеличивается с понижением температуры. Металлы — это типичные проводники электрического тока. Их свойства полностью диктует их кристаллическое строение и атомарный состав. Дело в том, что в атомах металлов, прочно связанных в кристаллическую решетку, электроны могут свободно двигаться по всему объему металла, а не только на внешних слоях атома.

Металлы активно могут сплавляться друг с другом. Сплавы — это вещества, состоящие из двух и более металлов, или металла и неметалла. Сплавы получают плавлением простых веществ.

Все металлы можно разделить на две большие группы, обуславливающие не только их схожесть по свойствам, но и по промышленному применению. Такими группами являются черные металлы и цветные металлы. Черные металлы получили свое название также из-за цвета, который меняется от темно-серого до белого. Им свойственна большая плотность, высокая температура плавления, твердость. Самым распространенным и часто применяемым в промышленности представителем черных металлов является железо. Цветные металлы также названы благодаря цвету простых веществ. Их цвет может быть красным, желтым, белым. Цветным металлам свойственны также уникальные физические и химические свойства. Они пластичны, мягки и легкоплавки по сравнению с черными металлами.

Применение металлов началось с изобретения способов добычи и выплавки меди, серебра и золота. Эти металлы часто находят в земле в чистом виде, поэтому для человека еще не знавшего металлургию, находка таких металлов в земле в самородном виде подстегнула интерес к их добыче и применению. К 19 веку большинство металлов было уже открыто, как и способы их восстановления из руд.

Воспользуйтесь услугами резкии и гибки металлов различных видов Компании Новый Проект.

www.new-laser.ru

Кристаллизация металлов, типы структур, дефекты кристаллов

Подробности
Категория: Строительные материалы

Металлыпростые вещества, обладающие в обычных условиях характерными свойствами: высокой электропроводностью и теплопроводностью, пластичностью. Металлы в твёрдом состоянии имеют кристаллическое строение.

 

Сплавы – это макроскопические однородные системы, состоящие из двух или более элементов (металлов, реже – металлов и неметаллов) с характерными металлическими свойствами.

 

Металлы обладают рядом ценных для строительства свойств: большая прочность, пластичность, свариваемость, способность упрочняться при термомеханических и химических воздействиях. Этим обуславливается их широкое применение в строительстве. В чистом виде металлы применяются редко, они используются в виде сплавов.

 

Железо и его сплавы (сталь С2,14%) называются черными металлами,

 

остальные (Be, Mg, Al, Ti, Cr, Mn, Ni, Cu, Zn и др.) и их сплавы называются цветными.

 

Наибольшее применение в строительстве имеют черные металлы, их стоимость ниже цветных, но цветные металлы более прочны, пластичны, стойки против коррозии.

 

Сырьем для получения черных металлов служат руды железа: магнетит(FeFe2O4), гематит(Fe2O3), хромит(Fe Cr 2O4). Для производства цветных металлов используются бокситы, руды меди, цинка и др. Процесс восстановления руды выражается уравнением: Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2

 

Сталь выплавляют в основном в трех агрегатах: 1)Конвекторах 2)Мартеновских печах 3)Электрических печах.

 

В процессе продувки воздухом жидкого чугуна в конвекторе выгорают кремний, марганец, углерод и частично железо.

 

В мартеновском процессе (в отличие от конвертерных) тепла, выделяющегося в результате химических реакций окисления примесей, недостаточно для плавки. Поэтому в печь дополнительно подаётся тепло, получаемое в результате сжигания топлива.

 

Для выплавки стали используют электрические печи двух типов: дуговые и индукционные (высокочастотные). Металлы и сплавы в твердом состоянии – кристаллические тела. Атомы в них расположены закономерно в узлах кристаллической решетки и колеблются с частотой порядка 1013Гц. Связь электростатическая, обусловленная силами притяжения и отталкивания между положительно заряженными ионами и электронами проводимости.

 

Большинство металлов имеет пространственные решетки в виде простых геометрических фигур. Взаимное расположение зерен отдельных элементов и сплавов определяет структуру металлов и их свойства. Кристаллическая решетка металлов и сплавов далека от идеального строения. В ней имеются дефекты – вакансии и дислокации. Процесс кристаллизации начинается с образования кристаллических зародышей и продолжается при их росте. В зависимости от условий кристаллизации образуются кристаллы разных размеров неправильной формы.

 

Стали являются многокомпонентными сплавами. Кроме основы – железа (от 97,0 до 99,5% Fe) и углерода (до 2,14%), имеются ряд примесей: Mn, Si, S, P, O, N, H и др.

 

Наличие Mn, Si обусловлено технологическими особенностями производства.

 

Наличие P, S, O, N, H обусловлено невозможностью полного удаления их из металла при выплавке.

 

Случайные примеси Ni, Cr, Cu и др. – попадают из легированного металлического лома.

 

Влияние углерода на свойства сталиТвердость линейно повышается с увеличением углерода, предел прочности до 0,8-0,9% С растёт линейно, при дальнейшем увеличении углерода снижается предел прочности. Ударная вязкость по мере увеличения содержания углерода до 0,6% резко снижается

 

Влияние кремния и марганца. Кремний и марганец раскисляют сталь, т.е. соединяясь с кислородом закиси железа FeO, в виде окислов переходят в шлак: 2FeO + Si = 2Fe + SiO; FeO + Mn = Fe + MnO.

 

Удаляя О2 Si и Mn повышают плотность металла.

 

Si – сильно повышает предел текучести, снижает пластичность.

 

Mn – заметно повышает прочность, не снижая пластичности.

 

Влияние серы Сера (S) является вредной примесью. Попадает в сталь из чугуна (из золы и руды). Содержание серы: S – 0,035-0,06%.Выводят серу из стали с помощью марганца. Марганец образует соединение MnS: FeS + Mn → MnS + Fe. Сера и её соединения при комнатных и пониженных температурах способствует снижению ударной вязкости стали. Также сера снижает пластичность.

 

Влияние фосфора (Р) является вредной примесью. Содержится в пределах0,025–0,045% . Попадает в сталь в процессе производства из руды, топлива. Растворяясь в железе, фосфор сильно искажает решетку и увеличивает пределы прочности и текучести, но уменьшаетпластичность и вязкость. Фосфор – усиливает ковалентную (хрупкую) связь и ослабляет металлическую. С понижением температуры хрупкость металла увеличивается, облегчает обрабатываемость стали режущим инструментом.

 

Влияние азота, кислорода и водорода Кислород (О2): образует неметаллические включения оксиды – FeO, MnO, Al2O3, SiO2. Азот (N2): образует нитриды – Fe4N, Fe2N, AlN. Кислород и азот в свободном виде располагаются в трещинах и др. Эти включения значительно уменьшают ударную вязкость, повышают порог хладноломкости и уменьшают пластичность, при этом повышается прочность стали.

 

Водород (Н2): при затвердевании часть водорода в атомарном состоянии остаётся в стали, способствуя сильномуохрупчиванию стали.

 

Примеси цветных металлов Примеси: Cu, Pb, Zn, Sb, Sn и др. попадают в сталь в процессе переплавки лома. Их содержание невелико и оказывают незначительное влияние на механические свойства.

eksdan.ru

Классификация металла и сплавов

В современной промышленности используется огромное количество материалов. Пластик и композиты, графит и прочие вещества… Но металл всегда остается актуальным. Из него делают гигантские строительные конструкции, он используется для создания разнообразных машин и прочей техники.

А потому классификация металла играет в промышленности и науке немаловажную роль, поскольку, зная ее, можно подобрать наиболее подходящий тип материала для той или мной цели. Именно этой теме и посвящена данная статья.

Общее определение

Металлами называются простые вещества, которые в обычных условиях характеризуются наличием нескольких отличительных признаков: высокой теплопроводностью и проводимостью электрического тока, а также ковкостью. Пластичны. В твердом состоянии характеризуются кристаллическим строением на атомарном уровне, а потому имеют высокие прочностные показатели. Но есть еще и сплавы, являющиеся их производными. Что это такое?

Так называются материалы, полученные из двух и более веществ путем их нагревания свыше температуры плавления. Учтите, что бывают сплавы металлические и неметаллические. В первом случае в составе должно присутствовать не менее 50 % металла.

Впрочем, не будем отвлекаться от тематики статьи. Итак, какая же бывает классификация металла? В общем-то, делить его довольно просто:

  1. Черные металлы.
  2. Цветные металлы.

К первой категории относится железо и все сплавы на его основе. Все прочие металлы являются цветными, впрочем, как и их соединения. Необходимо рассмотреть каждую категорию более подробно: несмотря на крайне скучную общую классификацию, на самом деле все куда сложнее. А если вспомнить, что существуют еще драгметаллы… И они тоже бывают разными. Впрочем, классификация драгоценных металлов еще проще. Всего их насчитывается восемь штук: золото и серебро, платина, палладий, рутений, осмий, а также родий и иридий. Наиболее ценными являются платиноиды.

Собственно, классификация благородных металлов и того скучнее. Так называются (в ювелирном деле) все те же серебро, золото и платина. Впрочем, довольно о «высоких материях». Пора поговорить о более распространенных и ходовых материалах.

Начнем мы с обзора разных сортов стали, которая как раз таки является производным самого ходового черного металла – железа.

Что такое сталь?

Это сплав железа и некоторых присадок, в котором содержится не более 2,14 % атомарного углерода. Классификация этих материалов крайне обширна, причем она учитывает: химический состав и способы производства, наличие или же отсутствие вредных примесей, а также структуру. Впрочем, наиболее важным признаком является химический состав, так как он влияет на марку и название стали.

Углеродистые разновидности

В этих материалах вообще нет легирующих добавок, но при этом технология их изготовления допускает некоторое количество прочих примесей (как правило, марганца). Так как содержание этих веществ колеблется в пределах 0,8-1 %, какого-то влияния на прочностные, механические и химические свойства стали они не оказывают. Используется эта категория в строительстве и производстве различного инструмента. Разумеется, классификация металла на этом далеко не закончена.

Конструкционные углеродистые стали

Чаще всего используются для возведения различных конструкций промышленного, военного или бытового назначения, но нередко их применяют для выпуска инструментов и механизмов. В этом случае содержание углерода ни в коем случае не должно превышать 0,5-0,6 %. Они должны иметь предельно высокую прочность, которая определяется целой когортой сертифицированных международными агентствами испытаний (σВ, σ0,2, δ, ψ, KCU, HB, HRC). Бывают двух видов:

  • Обыкновенные.
  • Качественные.

Как несложно догадаться, первые идут на строительство различных инженерных конструкций. Качественная же конструкционная сталь используется исключительно для выпуска надежных инструментов, применяемых в машиностроении и прочих отраслях промышленности и производства.

Что касается этих материалов, то на их поверхности допускается коррозия металла. Классификация же сталей прочих типов предусматривает наличие куда более жестких к ним требований.

Инструментальные углеродистые стали

Их сфера — точное машиностроение, изготовление инструментов для научной сферы и медицины, а также прочих промышленных отраслей, в которых требуется повышенная прочность и точность. В них содержание углерода может колебаться от 0,7 до 1,5 %. Такой материал обязан обладать очень высокой прочностью, быть устойчивым к факторам износа и предельно высоким температурам.

Легированные стали

Так называют материалы, в которых, помимо естественных примесей, содержится значительное количество искусственно добавляемых легирующих присадок. К ним относится хром, никель, молибден. Помимо этого, в легированных сталях также может быть марганец и кремний, содержание которых чаще всего не превышает 0,8-1,2 %.

В этом случае классификация металла подразумевает их деление на два типа:

  • Стали с низким содержанием присадок. В сумме их бывает не более 2,5 %.
  • Легированные. В них добавок может быть от 2,5 до 10 %.
  • Материалы с высоким содержанием добавок (более 10 %).

Эти типы также подразделяются на подвиды, как и в предыдущем случае.

Легированная конструкционная сталь

Как и все прочие разновидности, активно используются в машиностроении, возведении зданий и прочих сооружений, а также в промышленности. Если сравнивать их с углеродистыми разновидностями, то такие материалы выигрывают по соотношению прочностных характеристик, пластичности и вязкости. Кроме того, они обладают высокой устойчивостью к воздействию экстремально низких температур. Из них делают мосты, самолеты, ракеты, инструменты для высокоточной промышленности.

Легированные инструментальные стали

В принципе, по характеристикам очень схожи с рассмотренным выше типом. Могут быть использованы в следующих целях:

  • Производство режущих, а также высокоточных измерительных приборов и инструментов. В частности, производят из этого материала токарные резцы по металлу, классификация которых напрямую зависит от стали: ее марка обязательно отпечатывается на изделии.
  • Из них же делают штампы для холодного и горячего проката.

Легированные стали специального назначения

Как можно понять из названия, эти материалы обладают какими-то специфическими характеристиками. К примеру, встречаются жаропрочные и жаростойкие виды, а также всем известная нержавеющая сталь. Соответственно, сфера их применения включает в себя производство машин и инструментов, которые будут работать в особо сложных условиях: турбины для двигателей, печи для выплавки металла и др.

Строительные стали

Стали со средним содержанием углерода. Применяются для выпуска широчайшей номенклатуры различных строительных материалов. В частности, именно из них делают профили (фасонный и листовой), трубы, уголки и т. д. Очевидно, что при выборе определенной категории металла особое внимание обращают на прочностные характеристики стали.

Кроме того, еще задолго до строительства все характеристики многократно просчитываются на примере математических моделей, так что в большинстве случаев тот или иной вид проката может быть изготовлен по индивидуальным требованиям заказчика.

Арматурные стали

Как вы наверняка догадались, сфера их применения — армирование блоков и готовых конструкций из железобетона. Выпускают их в виде стержней или проволоки с большим диаметром. Материалом служит или углеродистая, или сталь с низким содержанием легирующих присадок. Бывает двух видов:

  • Горячекатаная.
  • Термически и механически упрочненная.

Котельные стали

Используются для выпуска котлов и цилиндров, а также прочих сосудов и арматуры, которым предстоит работать в условиях повышенного давления при различных температурных режимах. Толщина деталей в этом случае может варьироваться от 4 до 160 мм.

Автоматные стали

Так называются материалы, которые хорошо поддаются обработке путем их разрезания. Обладают также высокой обрабатываемостью. Все это делает такую сталь идеальным материалом для автоматизированных линий производств, которых с каждым годом становится все больше и больше.

Подшипниковые стали

Эти виды по своему типу относятся к конструкционным разновидностям, но их состав роднит их с инструментальным. Отличаются высокими прочностными характеристиками и огромной устойчивостью к износу (истиранию).

Нами были рассмотрены основные свойства и классификация металлов этого класса. На очереди – еще более распространенный и известный чугун.

Чугуны: классификация и свойства

Так называется материал, представляющий собой сплав железа и углерода (а также некоторых прочих присадок), причем содержание С колеблется от 2,14 до 6,67 %. Чугун, как и сталь, различают по химическому составу, способам производства и по количественному объему содержащегося в нем углерода, а также по сферам применения в повседневной жизни и промышленности. Если в чугуне нет присадок, его называют нелегированным. В противном случае — легированным.

Классификация по назначению

  1. Бывают предельными, которые практически всегда используются для последующей переработки в сталь.
  2. Литейные разновидности, используемые для отливки изделий самой разной конфигурации и сложности.
  3. Специальные, по аналогии со сталями.

Классификация по типам химических добавок

Так как содержание углерода в различных типах этого материала сильно варьируется, различают также сразу несколько его разновидностей:

  • Белый чугун. Характеризуется тем, что углерод в его структуре связан практически полностью, находясь там в составе различных карбидов. Его очень легко отличить: на изломе он белый и блестящий, характеризуется высочайшей твердостью, но при этом крайне хрупок, с огромным трудом поддается механической обработке.
  • Половинчатый отбеленный. В верхних слоях отливки от неотличим от белого чугуна, в то время как сердцевина ее — серая, содержащая в своей структуре большое количество свободного графита. В общем-то, сочетает в себе признаки обоих типов. Довольно прочен, но в то же время куда легче поддается обработке, да и с хрупкостью дела обстоят значительно лучше.
  • Серый. Содержит в своем составе много графита. Прочный, достаточно износостойкий, хорошо поддается обработке.

Мы не случайно делаем упор на графит. Дело в том, что от его содержания и пространственной структуры зависит классификация металлов и сплавов в конкретном случае. В зависимости от этих характеристик они делятся на перлитные, феррито-перлитные и ферритные.

Сам графит в каждом из этих видов чугуна может присутствовать в четырех различных формах:

  • Если он представлен пластинками и «лепестками», то относится к пластинчатой разновидности.
  • Если в материале есть включения, которые по своему внешнему виду напоминают червяков, то речь идет о вермикулярном графите.
  • Соответственно, различные плоские, неравномерные включения говорят о том, что перед вами — хлопьевидная разновидность.
  • Сферические, полусферические элементы характеризуют шаровидную форму.

Но и в этом случае классификация металлов и сплавов еще неполная! Дело в том, что эти примеси, каким бы странным это ни показалось, напрямую влияют на прочность материала. Итак, в зависимости от формы и пространственного положения включений, чугуны подразделяются на следующие категории:

  • Если в материале имеются вкрапления пластинчатого графита, то это обычный серый чугун (СЧ).
  • По аналогии с названием «присадки», наличие вермикулярных частиц характеризует вермикулярный материал (ЧВГ).
  • Хлопьевидные включения содержит ковкий чугун (КЧ).
  • Шаровидный «наполнитель» характеризует высокопрочный чугун (ВЧ).

Вашему вниманию была представлена краткая классификация и свойства металлов, которые относятся к «черной» категории. Как видите, несмотря на повсеместно распространенное заблуждение, они весьма разнообразны, сильно различаются по своей структуре и физическим свойствам. Казалось бы, чугун — обыденный и распространенный материал, но… Даже он имеет несколько совершенно разных видов, и некоторые из них так же не похожи друг на друга, как сам чугун и листовая сталь!

Отходы — в доходы!

А имеется ли какая-то классификация лома черных металлов? Ведь ежегодно в отвал уходят миллионы тонн самых разнообразных материалов. Неужели они скопом отправляются на переплавку, не пройдя никакой отбраковки и сортировки? Разумеется, нет. Всего различают девять категорий:

  • 3А. Стандартные отходы черного металла, в том числе и габаритные, особо крупные куски. Вес каждого фрагмента — не менее килограмма. Как правило, толщина кусков не превышает шести миллиметров.
  • 5А. В этом случае лом негабаритный. Толщина кусков — более шести миллиметров.
  • 12А. Данная категория подразумевает смесь двух вышеописанных разновидностей.
  • 17А. Лом чугунный, габаритный. Вес каждого куска – не менее полукилограмма, но не более 20 кг.
  • 19А. Аналогичен предыдущему классу, но отходы негабаритные. Кроме того, допускается некоторое содержание фосфора в материале.
  • 20А. Чугунный лом, наиболее негабаритная категория. Допускаются куски по пять тонн весом. Как правило, сюда входит демонтированное, списанное промышленное и военное оборудование. Как видите, классификация и свойства металлов в этой категории довольно-таки однотипны.
  • 22А. И снова негабаритный чугунный лом. Отличие заключается в том, что в этом случае к категории отходов относится отслужившее и списанное сантехническое оборудование.
  • Микс. Смешанный лом. Важно! Не допускается содержимое следующего типа: канаты стальные и проволока металлическая, а также оцинкованные детали.
  • Оцинковка. Как понятно из названия, сюда входит весь лом, в составе которого имеются оцинкованные фрагменты.

Такова была классификация черных металлов. А сейчас мы обсудим их цветных «коллег», которые играют громадную роль во всей современной промышленности и производстве.

Цветные металлы

Так называют все прочие элементы, которые имеют металлическое атомарное строение, но при том не относятся к железу и его производным. В англоязычной литературе можно встретить термин “нежелезный металл”, который является синонимичным понятием. Какая имеется классификация цветных металлов?

Бывают следующие группы, разделение которых идет сразу по нескольким признакам: легкие и тяжелые, благородные, рассеянные и тугоплавкие, радиоактивные и редкоземельные разновидности. Многие из цветных металлов вообще относятся к категории редких, так как их общее количество на нашей планете сравнительно невелико.

Применяются они для производства деталей и приборов, которые должны работать в условиях агрессивной среды, трения, или при необходимости (датчики, к примеру) обладать высокой степенью теплопроводности или проводимости электрического тока. Кроме того, они востребованы в военной, космической и авиационной отраслях, где требуется максимальная прочность при сравнительно небольшой массе.

Заметим, что особняком стоит классификация тяжелых металлов. Впрочем, как таковой ее нет, но в состав этой группы входит медь, никель, кобальт, а также цинк, кадмий, ртуть и свинец. Из них в промышленных масштабах используется только Cu и Zn, о которых мы упомянем в дальнейшем.

Алюминий и сплавы на его основе

Алюминий, «крылатый металл». Различают три его вида (в зависимости от степени химической чистоты):

  • Высшая проба (особая чистота) (99,999 %).
  • Высокая чистота.
  • Техническая проба.

Последний вид присутствует на рынке в виде листов, разнообразного профиля и проволоки с разным сечением. Обозначается в торговле как АД0 и АД1. Учтите, что даже в алюминии высокой пробы нередко присутствуют вкрапления Fe, Si, Gu, Mn, Zn.

Сплавы

Что представляет собой классификация цветных металлов в этом случае? В принципе, ничего сложного. Существуют:

  • Дюралюмины.
  • Авиали.

Дюралюминами называются сплавы, в которые добавляют медь и магний. Кроме того, бывают материалы, где в качестве присадок используется медь и магний. Авиалями также называются сплавы, но они содержат намного больше добавок. Основными являются магний и кремний, а также железо, медь и даже титан.

В принципе, данный вопрос куда подробнее рассматривает материаловедение. Классификация металлов же на алюминии и его видах не заканчивается.

Медь

На сегодняшний день различают медь бескислородную (содержание чистого вещества 97,97 %) и особо чистую, вакуумную (99,99 %). В отличие от других цветных металлов, на механические и химические качества меди чрезвычайно сильно влияют даже мельчайшие примеси каких-то присадок.

Сплавы

Делятся на две большие группы. Материалы эти, к слову, известны человечеству уже не одну тысячу лет:

  • Латунь. Так называется соединение меди и цинка.
  • Бронза. Медный сплав, в состав которого входит уже не цинк, а олово. Впрочем, бывают и такие бронзы, в которых насчитывается до десяти присадок.

Титан

Металл этот редкий и весьма дорогой. Отличается низким весом, невероятной прочностью, малой вязкостью. Заметим, что подразделяется на несколько видов: ВТ1-00 (в этом материале количество примесей ≤ 0,10 %), ВТ1-0 (объем присадок ≤ 0,30 %). Если общая сумма посторонних примесей ≤ 0,093 %, то такой материал в производстве называют иодидным титаном.

Титановые сплавы

Сплавы этого материала делятся на два вида: деформируемые и линейные. Кроме того, различают особые их подвиды: жаростойкие, повышенной пластичности. Бывают еще упрочняемые и не упрочняемые разновидности (зависит от термической обработки).

Собственно, нами была полностью рассмотрена классификация цветных металлов и сплавов. Надеемся, что статья была вам полезна.

fb.ru

Что такое металл? Свойства и особенности металлов

Что такое металл? Природой этого вещества интересовались ещё в древности. Сейчас открыто около 96 видов металлов. Об их характеристиках и свойствах и поговорим в статье.

Что такое металл?

Наибольшее число элементов в таблице Менделеева относится к металлам. В настоящее время человеку известно только 96 их видов. Каждый из них обладает своими особенностями, многие из которых ещё не изучены.

Что такое металл? Это простое вещество, для которого характерны большие электро- и теплопроводность, положительный температурный коэффициент проводимости. Большинство металлов обладает высокой прочностью, пластичностью и поддаются ковке. Одной из отличительных особенностей является наличие металлического блеска.

Значение слова «металл» связано с греческим métallion, где оно означает «выкапывать из земли», а также «рудник, копи». В русскую терминологию оно пришло в период правления Петра I из немецкого языка (нем. Metall), в который слово перебралось с латинского.

Физические свойства

Элементы металлы обычно обладают хорошей пластичностью, исключение составляют олово, цинк, марганец. По плотности они разделяются на легкие (алюминий, литий) и тяжелые (осмий, вольфрам). Большинство имеет высокую температуру плавления, общий диапазон колеблется от – 39 у ртути до 3410 градусов по Цельсию у вольфрама.

В нормальных условиях все металлы, кроме ртути и франция, являются твердыми. Степень их твердости определяют в баллах по шкале Мосса, где максимумом считается 10 баллов. Так, самыми твердыми являются вольфрам и уран (6.0), наиболее мягким является цезий (0.2). Многие металлы обладают серебристым, голубоватым и серым оттенками, только некоторым свойственны желтый и красноватый цвета.

В их кристаллических решетках находятся подвижные электроны, благодаря чему они отлично проводят электрический ток и тепло. Лучше всего с этим справляется серебро и медь. Наименьшую теплопроводность имеет ртуть.

Химические свойства

По химическим свойствам металлы разделяются на множество групп. Среди них щелочные, щелочноземельные, легкие, актиний и актиноиды, лантан и лантаноиды, полуметаллы. Отдельно находятся магний и бериллий.

Как правило, металлы выступают в качестве восстановителей для неметаллов. Они обладают различной активностью, поэтому реакции на вещества неодинаковы. Наиболее активными являются щелочные металлы, они легко взаимодействуют с водородом, водой.

При определенных условиях почти всегда происходит взаимодействие металлов с кислородом. Реакция на него отсутствует только у золота и платины. Они также не реагируют на серу и хлор, в отличие от других металлов. Щелочная группа окисляется в обыкновенной среде, остальные при воздействии высоких температур.

Нахождение в природе

В природе металлы встречаются в основном в рудах или соединениях, например, оксидах, солях, карбонатах. Перед использованием они проходят длительные этапы очистки. Многие металлы сопровождают месторождения минералов. Так, кадмий входит в состав цинковых руд, скандий и тантал соседствуют с оловом.

Сразу в чистом виде встречаются только инертные, то есть неактивные металлы. Из-за слабой подверженности к окислениям и коррозиям они завоевали звание благородных. К ним относят золото, платину, серебро, рутений, осмий, палладий и т. д. Благородные металлы очень пластичны и обладают характерным ярким блеском в готовых изделиях.

Металлы окружают нас повсюду. В больших количествах они находятся в земной коре. Самыми распространенными являются алюминий, железо, натрий, магний, кальций, титан и калий. Они содержатся в морской воде (натрий, магний), являются частью живых организмов. В теле человека металлы присутствуют в костях (кальций), в крови (железо), нервной системе (магний), мышцах (магний) и других органах.

Изучение и использование

Что такое металл знали ещё древние цивилизации. Среди египетских археологических находок, датируемых 3-4 тысячелетиями до нашей эры, были найдены изделия из благородных металлов. Первыми человек открыл золото, медь, серебро, свинец, железо, олово, ртуть. Они служили для изготовления украшений, орудий труда, ритуальных предметов и оружия.

В эпоху Средневековья были обнаружены сурьма, мышьяк, висмут, цинк. Им нередко придавали магические свойства, связывали с космосом, движением планет. Алхимики проводили многочисленные опыты в надежде превратить ртуть в воду или золото. Постепенно число открытий возрастало, и к XXI веку были открыты все известные на сегодняшний день металлы.

Сейчас их применяют практически во всех сферах жизни. Металлы используют для изготовления украшений, техники, кораблей, автомобилей. Из них делают каркасы для строительства зданий, изготовляют мебель, различные мелкие детали.

Отличная электропроводность сделала металл незаменимым для изготовления проводов, именно благодаря ему, мы пользуемся электрическим током.

fb.ru

Металл – тип – Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Металл – тип

Cтраница 1

Металлы типа кадмия, свинца, цинка, ртути, марганца, никеля и хрома могут выделяться из печи в виде пыли, дыма или пара или адсорбироваться макрочастицами. Последствия этого для здоровья человека, описанные в других разделах данной Энциклопедии, зависят от уровня и продолжительности воздействия.
 [1]

Аустенитный высокомарганцевый металл типа С рекомендуется для наплавки деталей, испытывающих абразивный износ в сочетании с сильными ударами.
 [2]

Комплексы металлов типа dw ( см. табл. 27.1), например, Ni ( 0), Pd ( 0), Pt ( 0) или Cu ( l), Ag ( l), Au ( l) приобретают 18-электронную валеитную оболочку вокруг металла путем присоединения только четырех лигандов. Четырехлигандные комплексы МЬб могут образовывать не только металлы типа d, но также металлы с незавершенной d – оболочкой.
 [3]

Соединения металла типа MeR ( группа 2) не могут экстрагироваться в отсутствие соответствующих анионов, нейтрализующих заряд ( образование ионной пары), и образуют продукт, более растворимый в органической, чем в водной фазе. Иногда эффективны анионы большого размера, так как в соединении с такими же катионами они образуют соли с ограниченной растворимостью в воде. Co ( NCS) J может экстрагироваться амиловым спиртом и аналогичными растворителями. Очевидно, эта кислота может экстрагироваться даже в виде аммониевой соли ( ср. Маловероятно, что такие кислоты растворимы в бескислородных растворителях; вместо них рекомендуются спирты, простые и сложные эфиры, кетоны.
 [4]

Гидроксиды металлов типа NaOH и Ва ( ОН) 2, представляющие собой ионные кристаллы, являются сильными электролитами, а гидрат аммиака ( ковалентное соединение) – это слабое основание.
 [5]

Ряд металлов типа палладия способен абсорбировать водород. В таких системах возможна поверхностная диффузия реагента. Был рассчитан диффузионный режим генерации тока с учетом переноса реагентов через твердую фазу.
 [6]

Разрушение металлов типа коррозионного растрескивания часто наблюдается на практике при эксплуатации сооружений и машин, подвергающихся разнообразным, подчас сложным напряжениям. Большая опасность коррозионного растрескивания заключается в том, что нередко при отсутствии видимых изменений детали она может внезапно разрушиться.
 [7]

Разрушение металлов типа коррозионного растрескивания асто наблюдается на практике при эксплуатации сооружений и машин, подвергающихся оазнообразным, часто весьма сложным напряжениям. Большая опасность коррозионного растрескивания заключается в том, что зачастую при отсутствии видимых изменений детали она может внезапно разрушиться.
 [8]

В металле типа № пластическая деформация приводит к образованию дислокаций и точечных дефектов, обусловливающих повышение энергии кристалла, которое связано с перераспределением электронной плотности в дефектах. В Fe пластическая или циклическая деформация инициируют полиморфное превращение, и поэтому снижение энергии кристалла может сопровождаться другим перераспределением электронной плотности в дефектах, связанным с образованием зародышей новой фазы, обусловливающей специфический характер взаимодействия с термализованными позитронами. В результате параметр А / при циклической деформации практически постоянный, a Sp / Sg изменяется.
 [9]

Связующее и металлы типа алюминия являются горючей основой топлива. Наличие металлических присадок в ТРТ обусловливает повышение теплопроизводительности топлива по двум причинам: вследствие высоких тепловых эффектов экзотермической реакции окисления металла, а также благодаря увеличению содержания водорода в продуктах сгорания и отсутствию водяного пара в выхлопной струе, что снижает соответствующие потери энергии. Однако практическое применение металлосо-держащих топлив связано с определенными проблемами, заключающимися в том, что образующиеся при расширении потока в сопле РДТТ твердые окислы металлов медленнее отдают тепло потоку ( термическое запаздывание) и ускоряются не так быстро ( скоростное запаздывание), как газообразные продукты сгорания, что приводит к потерям удельного импульса. Связующее представляет собой высокоэластичное вяжущее вещество, которое наполняют окислителем и частицами металлического горючего. Связующее в ТРТ выполняет несколько функций. Являясь важным источником горючей основы топлива, оно, кроме того, должно скреплять между собой дисперсные частицы окислителя и металла, образуя пластичную каучукообразную массу, способную выдерживать большие деформации, возникающие под действием термических и механических напряжений.
 [11]

Связующее и металлы типа алюминия являются горючей основой топлива. Наличие металлических присадок в ТРТ обусловливает повышение теплопроизводительности топлива по двум причинам: вследствие высоких тепловых эффектов экзотермической реакции окисления металла, а также благодаря увеличению содержания водорода в продуктах сгорания и отсутствию водяного пара в выхлопной струе, что снижает соответствующие потери энергии. Однако практическое применение металлосо-держащих топлив связано с определенными проблемами, заключающимися в том, что образующиеся при расширении потока в сопле РДТТ твердые окислы металлов медленнее отдают тепло потоку ( термическое запаздывание) и ускоряются не так быстро ( скоростное запаздывание), как газообразные продукты сгорания, что приводит к потерям удельного импульса. Связующее представляет собой высокоэластичное вяжущее вещество, которое наполняют окислителем и частицами металлического горючего. Связующее в ТРТ выполняет несколько функций. Являясь важным источником горючей основы топлива, оно, кроме того, должно скреплять между собой дисперсные частицы окислителя и металла, образуя пластичную каучукообразную массу, способную выдерживать большие деформации, возникающие под действием термических и механических напряжений.
 [13]

В карбонилах металлов типа Fe ( CO) r, Cr ( CO) B, аммиакатах типа [ Pt ( NHs) 4 ] da и других отсутствует классическое валентное взаимодействие, так как у атомов С и N в молекулах СО и МНз нет неспаренных электронов, а связь осуществляется за счет координационных валентностей металла и молекул лигандов.
 [14]

В случае хороших металлов типа, например, меди для д-г получается величина порядка 1 А, как указано в основном тексте.
 [15]

Страницы:  

   1

   2

   3

   4




www.ngpedia.ru

Кристаллическое строение металлов. Кристаллическая решетка металлов

Одним из самых распространенных материалов, с которым всегда предпочитали работать люди, был металл. В каждую эпоху предпочтение отдавалось разным видам этих удивительных веществ. Так, IV-III тысячелетия до нашей эры считаются веком хальколита, или медным. Позже его сменяет бронзовый, а затем в силу вступает тот, что и по сей день является актуальным – железный.

Сегодня вообще сложно представить, что когда-то можно было обходиться без металлических изделий, ведь практически все, начиная от предметов быта, медицинских инструментов и заканчивая тяжелой и легкой техникой, состоит из этого материала или включает в свой состав отдельные части из него. Почему же металлы сумели завоевать такую популярность? В чем проявляются особенности и как это заложено в их строении, попробуем разобраться далее.

Общее понятие о металлах

“Химия. 9 класс” – это учебник, по которому проходят обучение школьники. Именно в нем подробно изучаются металлы. Рассмотрению их физических и химических свойств отведена большая глава, ведь разнообразие их чрезвычайно велико.

Именно с этого возраста рекомендуют давать детям представление о данных атомах и их свойствах, ведь подростки уже вполне могут оценить значение подобных знаний. Они прекрасно видят, что окружающее их разнообразие предметов, машин и прочих вещей имеет в своей основе как раз металлическую природу.

Что же такое металл? С точки зрения химии, к данным атомам принято относить те, что имеют:

  • малое число электронов на внешнем уровне;
  • проявляют сильные восстановительные свойства;
  • имеют большой атомный радиус;
  • как простые вещества обладают рядом специфических физических свойств.

Основу знаний об этих веществах можно получить, если рассмотреть атомно-кристаллическое строение металлов. Именно оно объясняет все особенности и свойства данных соединений.

В периодической системе для металлов отводится большая часть всей таблицы, ведь они образуют все побочные подгруппы и главные с первой по третью группу. Поэтому их численное превосходство очевидно. Самыми распространенными являются:

  • кальций;
  • натрий;
  • титан;
  • железо;
  • магний;
  • алюминий;
  • калий.

Все металлы имеют ряд свойств, которые позволяют объединять их в одну большую группу веществ. В свою очередь, эти свойства объясняет именно кристаллическое строение металлов.

Свойства металлов

К специфическим свойствам рассматриваемых веществ относят следующие.

  1. Металлический блеск. Все представители простых веществ им обладают, причем большинство одинаковым серебристо-белым цветом. Лишь некоторые (золото, медь, сплавы) отличаются.
  2. Ковкость и пластичность – способность деформироваться и восстанавливаться достаточно легко. У разных представителей выражена в неодинаковой мере.
  3. Электропроводность и теплопроводность – одно из основных свойств, которое определяет области применения металла и его сплавов.

Кристаллическое строение металлов и сплавов объясняет причину каждого из обозначенных свойств и говорит о выраженности их у каждого конкретного представителя. Если знать особенности такого строения, то можно влиять на свойства образца и подстраивать его под нужные параметры, что и делают люди уже многие десятилетия.

Атомно-кристаллическое строение металлов

В чем же заключается такое строение, чем характеризуется? Само название говорит о том, что все металлы представляют собой кристаллы в твердом состоянии, то есть при обычных условиях (кроме ртути, которая является жидкостью). А что такое кристалл?

Это условное графическое изображение, построенное путем пересечения воображаемых линий через атомы, которые выстраивают тело. Другими словами, каждый металл состоит из атомов. Они располагаются в нем не хаотично, а очень правильно и последовательно. Так вот, если мысленно соединить все эти частицы в одну структуру, то получится красивое изображение в виде правильного геометрического тела какой-либо формы.

Это и принято называть кристаллической решеткой металла. Она очень сложная и пространственно объемная, поэтому для упрощения показывают не всю ее, а лишь часть, элементарную ячейку. Совокупность таких ячеек, собранная вместе и отраженная в трехмерном пространстве, и образует кристаллические решетки. Химия, физика и металловедение – это науки, которые занимаются изучением особенностей строения таких структур.

Сама элементарная ячейка – это набор атомов, которые располагаются на определенном расстоянии друг от друга и координируют вокруг себя строго фиксированное число других частиц. Она характеризуется плотностью упаковки, расстоянием между составными структурами, координационным числом. В целом все эти параметры являются характеристикой и всего кристалла, а значит, отражают и проявляемые металлом свойства.

Существует несколько разновидностей кристаллических решеток. Объединяет их все одна особенность – в узлах находятся атомы, а внутри располагается облако электронного газа, которое формируется путем свободного передвижения электронов внутри кристалла.

Типы кристаллических решеток

Четырнадцать вариантов строения решетки принято объединять в три основных типа. Они следующие:

  1. Объемно-центрированная кубическая.
  2. Гексагональная плотноупакованная.
  3. Гранецентрированная кубическая.

Кристаллическое строение металлов было изучено только благодаря электронной микроскопии, когда стало возможным получать большие увеличения изображений. А классификацию типов решеток впервые привел французский ученый Браве, по фамилии которого их иногда называют.

Объемно-центрированная решетка

Строение кристаллической решетки металлов данного типа представляет собой следующую структуру. Это куб, в узлах которого находится восемь атомов. Еще один располагается в центре свободного внутреннего пространства ячейки, что и объясняет название “объемно-центрированная”.

Это один из вариантов наиболее простого строения элементарной ячейки, а значит, и всей решетки в целом. Такой тип имеют следующие металлы:

  • молибден;
  • ванадий;
  • хром;
  • марганец;
  • альфа-железо;
  • бетта-железо и другие.

Основные свойства таких представителей – высокая степень ковкости и пластичности, твердость и прочность.

Гранецентрированная решетка

Кристаллическое строение металлов, имеющих гранецентрированную кубическую решетку, представляет собой следующую структуру. Это куб, который включает в свой состав четырнадцать атомов. Восемь из них формируют узлы решетки, а еще шесть расположены по одному на каждой грани.

Подобную структуру имеют:

  • алюминий;
  • никель;
  • свинец;
  • гамма-железо;
  • медь.

Основные отличительные свойства – блеск разного цвета, легкость, прочность, ковкость, повышенная устойчивость к коррозии.

Гексагональная решетка

Кристаллическое строение металлов, обладающих данным типом решетки, следующее. В основе элементарной ячейки лежит шестигранная призма. В ее узлах располагается 12 атомов, еще два по основаниям и три атома свободно лежат внутри пространства в центре структуры. Всего семнадцать атомов.

Подобную сложную конфигурацию имеют такие металлы, как:

  • альфа-титан;
  • магний;
  • альфа-кобальт;
  • цинк.

Основные свойства – высокая степень прочности, сильный серебристый блеск.

Дефекты кристаллического строения металлов

Однако все рассмотренные типы ячеек могут иметь и естественные недостатки, или так называемые дефекты. Это может быть связано с разными причинами: посторонними атомами и примесями в металлах, внешними воздействиями и прочим.

Поэтому существует классификация, отражающая дефекты, которые могут иметь кристаллические решетки. Химия как наука изучает каждый из них с целью выявления причины и способа устранения, чтобы свойства материала не были изменены. Итак, дефекты следующие.

  1. Точечные. Они бывают трех основных видов: вакансии, примеси или дислоцированные атомы. Приводят к ухудшению магнитных свойств металла, электро- и теплопроводности его.
  2. Линейные, или дислокационные. Выделяют краевые и винтовые. Ухудшают прочность и качество материала.
  3. Поверхностные дефекты. Влияют на внешний вид и структуру металлов.

В настоящее время разработаны методики устранения дефектов и получения чистых кристаллов. Однако совсем искоренить их не удается, идеальной кристаллической решетки не существует.

Значение знаний о кристаллическом строении металлов

Из вышеизложенного материала очевидно, что знания о тонкой структуре и строении позволяют спрогнозировать свойства материала и повлиять на них. И это позволяет делать наука химия. 9 класс общеобразовательной школы делает в процессе обучения упор на то, чтобы сформировать у учащихся четкое понятие о важном значении основополагающей логической цепочки: состав – строение – свойства – применение.

Сведения о кристаллическом строении металлов очень четко иллюстрирует эту зависимость и позволяет учителю наглядно объяснить и показать детям, насколько важно знать тонкую структуру, чтобы правильно и грамотно использовать все свойства.

fb.ru

Классификация металлов | Мир сварки

 Классификация металлов

Металлы делятся на две группы:

Черные – металлы, которые имеют темно-серый цвет, большую плотность (кроме щелочноземельных), высокую температуру плавления, относительно высокую твердость и во многих случаях обладают полиморфизмом. Наиболее типичным металлом этой группы является железо.

Цветные – металлы, которые чаще всего имеют характерную окраску: красную, желтую, белую. Обладают большой пластичностью, малой твердостью, относительно низкой температурой плавления, для них характерно отсутствие полиморфизма. Наиболее типичным металлом этой группы является медь.

 Классификация черных металлов

Черные металлы можно подразделить следующим образом:

Железные металлы – железо, кобальт, никель (так называемые ферромагнетики) и близкий к ним по свойствам марганец. Кобальт, никель и марганец часто применяют как добавки к сплавам железа, а также в качестве основы для соответствующих сплавов, похожих по своим свойствам на высоколегированные стали.

Тугоплавкие металлы, температура плавления которых выше, чем железа (т.е. 1539 °С). Применяют как добавки к легированным сталям, а также в качестве основы для соответствующих сплавов.

Урановые металлы – актиниды, имеющие преимущественное применение в сплавах для атомной энергетики.

Редкоземельные металлы (РЗМ) – лантан, церий, неодим, празеодим и др., объединяемые под названием лантаноидов и сходные с ними по свойствам иттрий и скандий. Эти металлы обладают весьма близкими химическими свойствами, но довольно различными физическими (температура плавления и др.). Их применяют как присадки к сплавам других элементов. В природных условиях они встречаются вместе и вследствие трудностей разделения на отдельные элементы для присадки обычно применяют «смешанный сплав», так называемый мишметалл, содержащий 40-45% Се и 45-50% всех других редкоземельных элементов. К таким смешанным сплавам РЗМ относят ферроцерий (сплав церия и железа с заметными количествами других РЗМ), дидим (сплав неодима и празеодима преимущественно) и др.

Щелочноземельные металлы в свободном металлическом состоянии не применяются, за исключением особых случаев.

 Классификация цветных металлов

Цветные металлы по разным признакам делятся на подгруппы:

Легкие металлы, имеющие плотность до 5000 кг/м3 (литий, натрий, магний, калий, алюминий и др.).

Тяжелые металлы, имеющие плотность более 5000 кг/м3 (цинк, медь, олово, свинец, серебро, золото и др.).

Легкоплавкие металлы – цинк, кадмий, ртуть, олово, свинец, висмут, таллий, сурьма и элементы с ослабленными металлическими свойствами – галлий, германий.

Тугоплавкие металлы, температура плавления которых выше, чем у железа (ниобий, молибден, вольфрам и др.).

Благородные металлы – серебро, золото, металлы платиновой группы (платина, палладий, иридий, родий, осмий, рутений). К ним может быть отнесена и «полублагородная» медь. Обладают высокой устойчивостью против коррозии.

По строению электронных оболочек металлы принято разделять на нормальные и переходные. У нормальных металлов внутренние электронные оболочки (уровни) полностью заполнены. К таким металлам относят Na, Cu, Mg, Al, Pb и др. У переходных металлов внутренние p и d оболочки недостроены. Наиболее характерные представители переходных металлов Fe, Pd, Pt и им подобные.

 Литература

  1. Материаловедение / Ю.Т. Чумаченко, Г.В. Чумаченко. – Ростов н/Д: Феникс, 2005. – 320 с.
  2. Металловедение / А.П. Гуляев. М.: Металлургия, 1986. 544 с.
  3. Материаловедение / А.М. Адаскин, В.М. Зуев. – М.: ПрофОбрИздат, 2001. – 240 с.

weldworld.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о