40 интересных фактов о металлах
Большинство элементов в периодической таблице это металлы, плюс есть многочисленные сплавы, состоящие из смесей металлов. Итак, неплохо было бы узнать, что такое металлы и кое-что о них. Вот 40 интересных и полезных фактов об этих важных материалах:
Самый чистый металл — Германий
Германий, очищенный по технологии зонального синтеза с чистотой «тринадцать девять» (99,999999999%).
Самый распространенный металл – Алюминий
Около 8 процентов земной коры состоит из Алюминия. Соединения алюминия встречаются по всему миру. Обычная почва также содержит много алюминатов.
Хотите больше узнать про алюминий? Тогда мы советуем прочитать в нашем блоге статью: «Как обрабатывать алюминий: Все, что вам нужно знать!».
Трехводный боксит представляет собой минерал гидроксида алюминия и является основным компонентом в месторождении бокситов.
Самый редкий металл – Полоний
Очень небольшое количество в коре.
Самый легкий металл – Литий
В два раза меньше веса воды, он может плавать не только на воде, но и в керосине.
Первой найденной литиевой рудой был пертит.
Самый тугоплавкий металл — Вольфрам
Температура плавления составляет 3410 ℃, температура кипения — 5700 ℃. Вольфрам используется в лампах накаливания. При включенной лампе, температура накала нити выше 3000 ℃, только вольфрам может выдержать такую высокую температуру. Китай является крупнейшей в мире страной по хранению вольфрама, в основном шеелита и вольфрамита.
Шеелит
Металл с самой низкой температурой плавления — Ртуть
Киноварь является основным минеральным сырьем для рафинирования ртути. Кристалл может быть использован в качестве важного материала для лазерной технологии.
Самый производимый металл — железо
Железо является металлом с самым высоким годовым объемом производства. В 2017 году мировое производство нерафинированной стали достигло 1,6912 млрд тонн.
Железо также является вторым по распространенности металлическим элементом в земной коре.
Гематит широко распространен в природе, является важным сырьем для получения железа, а также может использоваться в качестве красного пигмента.
Металл, который лучше всего поглощают газ — Палладий
Один объем металлического палладия при комнатной температуре может поглотить 900-2 800 объемов водорода.
Платино-палладиевый рудник
Самый податливый металл – Золото
1 грамм золота может быть вытянут в нить длиной 4000 метров; если сплющивать золото, то толщина может достигать 5x10e-4 мм.
Самый ковкий металл — Платина
Диаметр самой тонкой платиновой проволоки составляет всего 1/5000 мм.
Самородная платина
Самый проводящий металл — Серебро
Серебро в 59 раз более электропроводна, чем ртуть
Самородное серебро
Самые распространенный металл в организме человека — Кальций
Кальций является самым распространенным металлическим элементом в организме человека, составляя примерно 1,4% человеческого тела.
Переходный металл высшего класса — Скандий
Порошок скандия является легковоспламеняющимся веществом. Есть предположения, что скандий будет основой нового ракетного топлива, которое сможет обеспечить передвижение кораблей между планетами.
Самый дорогой металл – Калифорний
В 1975 году считалось, что в мире всего около грамма калифорния, а грамм стоил около 1 миллиарда долларов.
Самый простой в использовании сверхпроводящий элемент — Ниобий
Когда он охлаждается до температуры -263,9℃, он превращается в сверхпроводник, который практически не имеет сопротивления.
Pyrochlore. A mineral containing niobium
Самый тяжелый металл — Осмий
Иридий весит 22,59 грамма на кубический сантиметр, его плотность примерно в два раза выше свинца и в три раза выше железа.
Наименее твердый металл — Натрий
Натрий: имеет твердость по шкале Мооса 0,4 и может быть разрезан ножом при комнатной температуре.
Sodium chloride
Самый твердый металл — Хром
Хром (Cr), известный как «твердая кость», — это серебристо-белый металл, чрезвычайно твердый и хрупкий. По шкале Мооса — 9, уступает только алмазам.
Хромово-свинцовая руда является первым искусственным минералом, который был открыт.
Самый ранний из используемых металлов — Медь
Согласно исследованиям, история самых ранних бронзовых изделий Китая насчитывает более 4000 лет.
Chalcopyrite. Chinese Shang Dynasty already used chalcopyrite to refine copper
Металл с наибольшим количеством жидкости — Галлий
Его температура плавления составляет 29,78 ℃, температура кипения — 2205 ℃.
Галлий является побочным продуктом промышленной переработки сфалерита, пирита, бокситов и германия. На рисунке изображен чистый галлий.
Металл, который с наибольшей вероятностью создаст электрический ток при воздействии света — Цезий
Его основное применение — производство различных фотоэлементов.
Цезиевый цеолит, ранее известный как креманит
Самый активный элемент щелочноземельных металлов — Барий
Химическая активность бария очень велика, он является самым активным среди щелочноземельных металлов. Он был введен в качестве металлического элемента в 1808 году.
Наиболее распространенным минералом в природе является барит.
Металл, который больше всех боится холода — Олово
Когда температура ниже 13,2 ℃, олово начинает разрушаться; когда температура ниже -30 ~ -40 ℃, оно немедленно превращается в порошок, это явление часто называют «оловянной чумой».
«Оловянная чума»
Наиболее токсичный металл для человека – Плутоний
Он в 486 миллионов раз смертоноснее мышьяка и является самым мощным канцерогеном, а 1х10-6 граммов плутония способны вызвать рак.
Самый крупный самородок золота
Находка была сделана 19 октября 1872 года на золотом руднике «Звезда надежды» в районе Хиллендер в Австралии, вес находки 214,3 килограмма.
Самое большое природное золото было сфотографировано вместе с его первооткрывателем в 1872 году.
Самое крупное натуральное серебро
Найденный в мексиканском регионе Сонора, самородок из натурального серебра весил 1026,5 килограмма.
Самородное серебро
Крупнейший самородок меди
Весом 26 тонн, он был обнаружен в 1977 году на шахте Хортон Куинси в американском штате Мичиган.
Самые большие запасы радиоактивных элементов в море — Уран
Уран — самый распространенный радиоактивный элемент в морской воде, его количество оценивается в 4 миллиарда тонн, что в 1544 раза больше, чем на суше.
Урановая руда
Самые распространенные элементы в морской воде — калий
Калий присутствует в морской воде в виде ионов калия, его содержание составляет около 0,38 г/кг, это элемент с самым высоким содержанием в морской воде.
Нитрат может быть непосредственно произведен путем добычи и обогащения
Металл с наибольшим атомным номером среди стабильных элементов — свинец
Свинец имеет самый высокий атомный номер среди всех стабильных химических элементов.
В природе существует четыре стабильных изотопа: свинец 204, 206, 207 и 208.
Свинцовая руда
Самый распространенный аллергенный металл для человека — Никель
Никель является наиболее распространенным сенсибилизирующим металлом, и около 20 процентов людей имеют аллергию на ионы никеля.
Nickel mine, also known as “red nickel mine”
Самый важный металл в аэрокосмической промышленности — Титан
Титан — это серый переходный металл, характеризующийся легкостью, высокой прочностью и хорошей коррозионной стойкостью, который называют «космическим металлом».
Титановая руда
Самый кислотный металл — Тантал
Как в холодных, так и в жарких условиях он не вступает в реакцию с соляной кислотой, концентрированной азотной кислотой и “хлороазотической кислотой”. Даже при помещении в концентрированную серную кислоту при температуре 175 ℃ в течение года толщина коррозии составляет всего 0,0004 мм.
Танталовая руда
Металл с наименьшим атомным радиусом — Бериллий
Его атомный радиус составляет 89pm
Самый коррозионностойкий металл — Иридий
Иридиевая кислота очень химически стабильна, нерастворима в кислотах, и только губчатый иридий медленно растворяется в горячей водной среде.
Иридий естественным образом присутствует в платиновом руднике
Самый отличительный по цвету металл — Медь
Чистая металлическая медь окрашена в розовато-лиловый цвет.
Медный порошок
Металл с наибольшим количеством изотопов — Олово
Существует 10 стабильных изотопов.
Самый тяжелый щелочной металл — Франций
Образуется при распаде актинидов, является радиоактивным металлом. Это самый тяжелый металл в ряду щелочных металлов. Атомная масса — 223.
Последний металл, найденный человеком — Рений
Суперметалл рений — действительно редкий элемент, к тому же он не образует фиксированных минералов, обычно связанных с другими металлами. Это делает его последним элементом, найденным в природе.
Металл Рений содержится в молибдене
Самые особенный металл при комнатной температуре — Ртуть
При комнатной температуре металлы обычно находятся в твердом состоянии, но ртуть является самым необычным металлом, и единственная находится в жидком состоянии при комнатной температуре.
Жидкая ртуть, также известная как «меркурий»
Основные типы металлов в производстве трубопроводной арматуры
Рынок трубопроводной арматуры в настоящее время охватывает практически все отрасли промышленности, и для каждой из производственных сфер разрабатываются различные по конструкции и материалам краны с учётом технических параметров, климатических зон использования, а также видов рабочей среды. Основным материалом, применяющимся при производстве шаровых кранов, является металл.
Приведём обзор некоторых наиболее распространенных материалов, использующихся в трубопроводной арматуре: сталь, чугун и легированная сталь, обеспечивающая повышенную стойкость к коррозии.
Чугун является сплавом железа с углеродом (не менее 2,14%) и другими примесями (Si, Mn, S, P). Возможные вариации чугуна — белый, серый, ковкий и высокопрочный. Первые два типа чугуна являются более хрупкими, а при ударе материал может дать трещину, у следующих типов данного металла возрастает вязкость и прочность.
Рассматриваемый материал отличается хорошими антикоррозийными и литейными свойствами, невысокой стоимостью, что и объясняет его распространённость в различных сферах промышленности.
Наиболее популярным материалом в отрасли трубопроводной арматуры можно считать различные марки стали. Этот материал широко применяется для конструирования корпусов шаровых кранов, различных деталей и элементов, запорного органа за счёт своих прекрасных механических и физико-химических свойств.
Сталь также является сплавом железа с углеродом, однако с меньшим содержанием последнего — не более 2,14%. В отличие от чугуна сталь менее хрупкая и легче подвергается технологической обработке, а при повышении количества углерода в составе стали может снижаться её пластичность и, в то же время, повышаться твердость и прочность.
Характеристика стали:
Удельный вес стали 20: 7,85 г/см3;
Твердость материала: HB 10 -1 = 163 МПа;
Температура критических точек: Ac1 = 735, Ac3(Acm) = 850, Ar3(Arcm) = 835, Ar1 = 680;
Температура ковки, °С: начала 1280, конца 750, охлаждение на воздухе;
Обрабатываемость резанием: в горячекатанном состоянии при HB 126-131 и δB=450-490 МПа, К υ тв.
спл=1,7 и Кυ б.ст=1,6;
Свариваемость материала: без ограничений, кроме деталей после химико-термической обработки;
Способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, КТС.
Склонность к отпускной хрупкости: не склонна. Путём добавления различных примесей возможно изменение свойств данного металла. Например, марганец, фосфор и кремний повышают прочность материала, однако несколько снижая пластичность. Специальные примеси (легирующие элементы — хром, марганец, титан, молибден, ванадий, кобальт, никель, свинец, кремний) повышают стойкость к коррозии и увеличивают температурный диапазон применения. Легированная сталь подразделяется на низколегированную, среднелегированную и высоколегированную. Маркировка легированных сталей включает буквы и цифры, указывающие на состав сплава, табл. 1.
Повышенной стойкостью к электрохимической коррозии обладают нержавеющие стали. Подобные качества достигаются путём введения в состав стали элементов, создающих плотную плёнку на поверхности корпуса изделия, защищающую от контактов с агрессивной средой.
Однако самыми распространёнными в трубопроводной отрасли марками стали можно считать сталь 20 и нержавеющую сталь 12Х18Н10Т.
Конструкционная сталь 20 является прочной и пластичной одновременно за счёт сбалансированного содержания углеродов. Данная марка обладает прекрасными технологическими характеристиками, подходит для различных способов обработки: отливка, холодный или горячий прокат, волочение. Широко распространена в России; за рубежом, как правило, используются различные аналоги, указанные в таблице 3.
Нержавеющая сталь 12Х18Н10Т — конструкционная коррозионностойкая сталь, применяется в изделиях трубопроводной арматуры, работающих в контакте со средами окислительного характера. Металл обладает хорошей технологичностью и высокой стойкостью к межкристаллитной коррозии.
Malleability and Ductility of Metals
Share on Facebook
Share on Twitter
Share on Reddit
Share on LinkedIn
Share via Email
Print
Чтобы легко понять два замечательных свойства ковкости и пластичности, которые теперь так хорошо используются почти во всех отраслях механики, будет удобно подумать о ковких или пластичных металлах, таких как свинец, олово, медь, кованое железо и сталь как субстанции, которые можно двигать, как тесто, которые можно раскатывать, как валиком, которые можно удлинять, вытягивая руками, которые можно выдавливать через отверстие под давлением, как макарон, или даже то, что тесто можно снова собрать или собрать в его первоначальную массу теста, то есть, если используются надлежащие средства для аккуратного выполнения операции, и т.
Текучесть действия, происходящего при чеканке соверена или другого койла, очень очевидна. Этот процесс не является простой штамповкой, как его обычно считают, но частицы золота действительно должны течь таким же образом, как жидкость, из одной части штампа в другую, чтобы заполнить более глубокие слои. углубления штампа из неглубокой части пространства, и таким образом образуют совершенную монету из проникающего повсюду прилива золота. Однако, поскольку золото не является одним из самых распространенных металлов прикладной механики, его присутствие в мастерской встречается реже, чем некоторые другие, уже перечисленные bsen.
Металлы свинец и олово одновременно ковкие и ковкие, но их ковкость, или свойство растекания, намного больше, чем их пластичность, или свойство волочения; и оба, будучи мягкими и обладая свойством текучести в исключительной степени, таким образом, они могут быть разбрызганы или свернуты в любую форму или в любую форму трубы или листа, так что недостаток пластичности едва ощущается,
Диаграмма (рис.
1) поясняет природу устройства, используемого для распыления этих металлов в твердом состоянии. Представляет собой мощный шприц, наполненный твердым металлом, с давлением o;]. поршень варьируется в зависимости от размеров; в некоторых требуется сила две тысячи тун. В более ранних машинах устройство было точно таким же, как и в обычном шприце, как показано на рис. 1, но было обнаружено, что жидкость создавала давление металла внутри шприца. такое чрезмерное трение о внутреннюю поверхность, что несколько частей быстро изнашиваются; но благодаря небольшой модификации, более соответствующей здравым принципам, недостаток был устранен.
В устройстве, показанном на рис. 2, поршень содержит отверстие и, прижимаясь к верхней поверхности металла, заставляет его оставаться в состоянии покоя внутри сосуда; но так как давление жидкости одинаково во всех направлениях, твердое тело находит отверстие как точку с меньшим сопротивлением, следовательно, оно течет наружу непрерывным потоком, тем самым избегая трения твердого свинца внутри цилиндра.
Таким образом, можно заметить, что свинцовый или оловянный стержень можно выдавливать любой формы и размеров в зависимости от матрицы или отверстия. В Королевском арсенале можно увидеть свинец, разбрызгиваемый таким образом в непрерывный стержень, а затем намотанный на катушки, как пряжа. снова разматываться и превращаться в пули с помощью самодействующей прессующей машины; но все несколько процессов полностью обусловлены свойством текучести. Мужской механизм очень подчинен, может. варьироваться в любой степени, как того могут потребовать обстоятельства,
Трубы изготавливаются с той же легкостью, что и стержни, простой вставкой стального штифта с размером требуемого отверстия, помещаемого на дно цилиндра точно по центру отверстия, таким образом образуя кольцевое пространство, через которое металл течет наружу непрерывной трубой; или, сделав эту трубу достаточно большого диаметра, а затем разрезав ее стационарным ножом, когда она выходит из машины, труба превращается в лист свинца, который с помощью подходящих роликов можно наматывать на катушку в виде длинной ленты.
полотно листового свинца, или листовой свинец можно раскатывать роликами. В обоих случаях приходится совершать одну и ту же механическую работу; соответствующее трение является спорным моментом.
Весьма необычный результат был получен при попытке сковать латунные трубы, которые широко используются в качестве труб паровых котлов и для целей газоснабжения. Эта латунь состояла из 60 частей меди и 40 частей цинка, а также из различных других пропорций, но, как ни странно, трубы, которые таким образом распылялись, были из цинка, а не из латуни; большая часть меди осталась в сосуде и отказывалась течь. Из этого мы не должны заключать, что медь не будет течь, а скорее, что соединение между цинком и медью было меньше, чем давление, необходимое для того, чтобы заставить медь течь; смесь могла быть скорее механической, чем химической, или температура могла быть такой, что цинк находился слишком близко к температуре плавления. Каким бы ни было объяснение, предмет стоит дальнейшего эксперимента. В любой такой операции чем ближе свинец или другой металл к жидкому состоянию, тем легче ее выполнить; но он должен быть твердым.
Свинец или олово могут быть раскатаны до любой степени, либо по отдельности, либо вместе, либо с тонким покрытием из олова или другого металла на одной или обеих сторонах свинца, чтобы иметь мертвое вещество, но все же покрытое оловом. поверхность, возможно, не толще, если такова, как лист, называемый фольгой, таким образом сочетая экономию, почти без каких-либо недостатков, для многих целей.
Красивой иллюстрацией текучести олова является изготовление немецкой капсулы, в которой краска для художников изготавливается для продажи и использования. Оловянная пуговица, как на рис. 3, кладется в углубление штампа с сильным нажатием; затем соответствующий пуансон или штамп, немного меньшего размера, ударяют по нему резким ударом, оставляя, таким образом, из-за разницы размеров, кольцевого пространства между ними, когда металл сразу брызжет вверх, как вода, но со скоростью, намного превышающей скорость, которую может уследить глаз, превращая таким образом его в совершенную капсулу Форма пуансона и штампа зависит на этом изделии, но во всех случаях должен быть обеспечен доступ атмосферы при удалении из штампов.
Из этих замечаний он увидит, что, поняв некоторые естественные свойства этих металлов, насколько полностью они находятся под контролем человека, и зная простые законы, он может модифицировать аппарат тысячами различных способов. способами, чтобы произвести все, что может потребоваться.Эта статья была первоначально опубликована под названием «ковкость и пластичность металлов» в журнале Scientific American 21, 22, 341 (ноябрь 1869 г.)
doi:10.1038/scientificamerican11271869-341
ОБ АВТОРЕ В Обществе 9003 of Arts, London
Почему металлы податливы? | Наука, стоящая за этим
Когда Вселенная возникла около 14 миллиардов лет назад, потребовалось 380 000 лет, прежде чем все стало достаточно прохладным для образования первых атомов. Железо не появилось на сцене до 150 миллионов лет спустя, образовавшись в сердцах звезд, а затем катапультировавшись через вселенную в результате драматических звездных взрывов, некоторые из которых врезались в землю.
Каждый элемент в нашей вселенной определяется его атомами.
Они определяют все его характеристики, включая форму, цвет, проводимость, температуру плавления, прочность и пластичность.
Металлы — одни из самых податливых материалов во Вселенной. Но почему именно металлы податливы? Что такого особенного в их атомной структуре, что делает ими так легко манипулировать?
Ответ кроется в их электронах — тех маленьких электронно заряженных частицах, которые вращаются вокруг своего атома. Многие металлы имеют атомную структуру с общими валентными электронами, которые располагаются вокруг внешней оболочки атома и могут легко образовывать химические связи. Когда в металле есть такие электроны — например, в железе, алюминии и меди — они очень податливы при нагревании, потому что атомы могут легко скользить друг по другу 2 , что позволяет нам придавать им полезную форму.
С самого начала бронзового века наш вид использовал металлы для создания оружия, украшений, монет, автомобилей, поездов, кораблей, лодок, небоскребов, телевизоров, балюстрад, ворот из кованого железа и многого другого исключительно из-за атомные структуры некоторых металлов.
Какие металлы ковкие?
Во Вселенной известно 95 металлов, составляющих 78% элементов периодической таблицы, и не все из них податливы.
К наиболее часто используемым ковким металлам относятся:
Железо
Железо — изначальный металл Вселенной. Он образует большую часть внешнего и внутреннего ядра Земли, что делает его самым распространенным элементом на нашей планете. Он также составляет около 0,005% нашего тела, находится в нашей крови и позволяет нашему сердцу распределять кислород по нашим органам.
В литейной промышленности признаются три типа ковкого чугуна: ковкий чугун с черной сердцевиной, ковкий чугун с белой сердцевиной и ковкий чугун с перлитной структурой, полученные с помощью различных методов обработки.
Чугун — это не чистое железо, а сплав железа с углеродом с содержанием углерода 2% и более. Чугун является популярным материалом из-за его низкой температуры плавления, текучести, литейных свойств, обрабатываемости и устойчивости к деформации и износу 4 .
Алюминий
Алюминий — еще один распространенный элемент на Земле, составляющий около 8% ее земной коры. Этот материал узнаваем благодаря серебристо-белому цвету и блестящей поверхности. Невероятная легкость алюминия и его способность противостоять коррозии сделали его предпочтительным материалом для огромного спектра применений, включая самолеты, космические челноки, высокоскоростные поезда, строительные компоненты, линии электропередач, смартфоны, ноутбуки и многое другое 5 .
Алюминий — невероятно пластичный материал, который можно растянуть на 50–70 % длины, прежде чем он сломается. Он также очень податлив и имеет более низкую температуру плавления 660°C, что позволяет легко манипулировать им 6 .
Медь
Как и железо и алюминий, медь является широко распространенным элементом на Земле, причем большие концентрации обнаружены в ее земной коре. Этот материал является отличным проводником тепла и электричества, что делает его популярным выбором для электропроводки.
Он также широко используется в строительных материалах, морском оборудовании, монетах и т. д. и является третьим наиболее используемым металлом в мире (после железа и алюминия).
Медь была первым металлом, обработанным людьми. Первое ее применение было обнаружено в топоре с медным наконечником, который использовал пятитысячелетний Отци Ледяной человек, обнаруженный в Эцтальских Альпах на границе Австрии и Италии. В волосах Отци были обнаружены токсичные уровни мышьяка, что позволяет предположить, что он подвергался воздействию этого элемента во время выплавки меди для своего топора 7 .
Золото
Золото — самый ковкий металл во вселенной. Если в старости вы наберете несколько килограммов и ваше золотое обручальное кольцо начнет ограничивать приток крови к пальцу, стоимость изменения размера остается низкой из-за податливости материала (но не слишком низкой из-за его редкости). Подсчитано, что около 19Было добыто 0000 тонн золота, что в совокупности составило бы куб шириной 21,3 метра.
Ковкость золота ошеломляет. Его можно растянуть в проволоку толщиной с один атом, а затем растянуть еще больше, прежде чем он порвется. Из одного грамма золота можно выбить лист площадью один квадратный метр, а золотой лист можно выбить достаточно тонко, чтобы он стал полупрозрачным 8 .
Другие распространенные ковкие металлы включают серебро, свинец и цинк, которые широко используются в промышленности и торговле.
Пластичность и ковкость
Пластичность и ковкость — два сходных свойства, которые часто путают. В металлургии ковкий материал — это материал, который можно легко сформировать путем ковки, прокатки или прессования. Материал считается податливым, потому что им можно манипулировать под сжимающим напряжением. В отличие от этого, пластичность — это способность материала манипулировать под напряжением растяжения , то есть насколько легко он может быть растянут. Материал, который можно легко растянуть в проволоку, считается пластичным 3 .