Klasyfikacja metali. Charakterystyka metali i zastosowań

Kilka dyscyplin naukowych (nauki o materiałach i metalach, fizyka, chemia) bada własności i cechy metali. Istnieje ich ogólnie akceptowana klasyfikacja. Jednak każda z dyscyplin w swoich badaniach opiera się na specjalnych specjalistycznych parametrach, które leżą w sferze jej zainteresowań. Z drugiej strony, wszystkie nauki, które badają metale i stopy, są zgodne z tym samym poglądem, że istnieją dwie główne grupy: żelazne i nieżelazne.

Znaki metali

Wyróżnia się następujące podstawowe właściwości mechaniczne:

• Twardość - określa zdolność jednego materiału do przeciwdziałania przenikaniu innego, bardziej stałego.
• Zmęczenie to zarówno ilość, jak i czas cyklicznych efektów, które materiał może wytrzymać bez zmiany jego integralności.
• Siła. Jest to następujące: jeśli dołączasz dynamiczny, statyczny lub obciążenie zmienne, nie doprowadzi do zmiany kształtu, struktury i rozmiaru, co stanowi naruszenie wewnętrznej i zewnętrznej integralności metalu.
• Plastyczność to zdolność zachowania integralności i wynikającego z tego kształtu podczas deformacji.
• Elastyczność jest deformacją bez naruszenia integralności pod wpływem określonych sił, a także po zwolnieniu z obciążenia, możliwością powrotu do pierwotnego kształtu.
• Odporność na pęknięcia - pod wpływem sił zewnętrznych w materiale nie są formowane, a integralność zewnętrzna jest zachowana.
• Odporność na ścieranie - zdolność do zachowania integralności zewnętrznej i wewnętrznej przy długotrwałym tarciu.
• Lepkość - zachowanie integralności wraz ze wzrostem efektów fizycznych.
• Odporność na ciepło - odporność na zmiany wielkości, kształtu i zniszczenia w przypadku narażenia na działanie wysokich temperatur.

Klasyfikacja metali

Metale obejmują materiały o kombinacji właściwości mechanicznych, technologicznych, operacyjnych, fizycznych i chemicznych:

• mechaniczne potwierdzają zdolność do wytrzymania odkształceń i pęknięć;
• dowody technologiczne na zdolność do różnych rodzajów przetwarzania;
• operacyjne odzwierciedlają charakter zmiany podczas działania;
• związki chemiczne wykazują interakcje z różnymi substancjami;
• fizyczne wskazują, jak materiał zachowuje się w różnych dziedzinach - termicznej, elektromagnetycznej, grawitacyjnej.

Zgodnie z systemem klasyfikacji metali wszystkie istniejące materiały są podzielone na dwie grupy objętości: czarną i kolorową. Właściwości technologiczne i mechaniczne są również ściśle powiązane. Na przykład wytrzymałość metalu może być wynikiem właściwego przetwarzania. Do tych celów należy stosować tak zwane gaszenie i "starzenie".

Właściwości chemiczne, fizyczne i mechaniczne są ze sobą ściśle powiązane, ponieważ skład materiału określa wszystkie pozostałe parametry. Na przykład metale ogniotrwałe są najbardziej trwałe. Właściwości, które przejawiają się w stanie spoczynku, nazywane są fizycznymi, a pod wpływem zewnętrznym - mechanicznym. Istnieją również tabele dla klasyfikacji metali według gęstości - główny składnik, technologia produkcji, temperatura topnienia i inne.

Metale żelazne

Materiały należące do tej grupy mają te same właściwości: imponującą gęstość, wysoką temperaturę topnienia i ciemnoszary kolor. Do pierwszej dużej grupy metali żelaznych należą:

1. Żelazo - kobalt, mangan, nikiel, żelazo. Używany jako baza lub dodatek do stopów.
2. Ogniotrwałe - chrom, wolfram, molibden, tytan. Wszystkie mają temperaturę topnienia przekraczającą poziom, przy którym żelazo ulega stopieniu. Używany jako baza lub dodatek do otrzymywania stali stopowych.
3. Uran - aktynowce i metale uzyskane w wyniku syntezy. Wielkie wykorzystanie znajduje się w energii jądrowej.
4. Rzadka ziemia - neodym, cer, lantan. Wszystkie metale mają powiązane właściwości chemiczne, ale o zupełnie innych parametrach fizycznych. Znajdź ich zastosowanie jako dodatki do stopów.
5. Alkal-ziemia - wapń, sód, lit. W darmowej formie praktycznego zastosowania nie ma.

Metale nieżelazne

Druga co do wielkości grupa ma niską gęstość, dobrą ciągliwość, niską temperaturę topnienia, dominujące kolory (biały, żółty, czerwony) i składa się z następujących metali:

• Płuca - magnez, stront, cez, wapń. W naturze, spotykany tylko w silnych związkach. Używany do produkcji stopów lekkich do różnych celów.
• Szlachetny. Przykłady metali: platyna, złoto, srebro. Są bardzo odporne na korozję.
• Topliwy - kadm, rtęć, cyna, cynk. Mają niską temperaturę topnienia, są zaangażowane w produkcję różnych stopów.

Niska wytrzymałość metali nieżelaznych nie pozwala na ich stosowanie w czystej postaci, dlatego są one stosowane w przemyśle jako stopy.

Miedź i stopy miedzi

W swojej czystej postaci ma kolor różowo-czerwony, mały rezystywność mała gęstość, dobra przewodność cieplna, doskonała ciągliwość, jest odporna na korozję. Jest szeroko stosowany jako przewodnik prądu elektrycznego. Do potrzeb technicznych stosowane są dwa rodzaje stopów miedzi: mosiądz (miedź z cynkiem) i brąz (miedź z aluminium, cyna, nikiel i inne metale). Mosiądz stosowany jest do produkcji arkuszy, taśm, rur, drutów, kształtek, tulei, łożysk. Płaskie i okrągłe sprężyny, membrany, różne kształtki i pary ślimaków wykonane są z brązu.

Aluminium i stopy

Ten bardzo lekki metal o srebrzystobiałej barwie ma wysoką odporność na korozję. Ma dobrą przewodność elektryczną i plastyczność. Ze względu na swoją charakterystykę znalazł zastosowanie w przemyśle spożywczym, oświetleniowym i elektrycznym, a także w budowie statków powietrznych. Stopy aluminium są bardzo często stosowane w inżynierii mechanicznej do produkcji części krytycznych.

Magnez, tytan i ich stopy

Magnez nie jest odporny na korozję, ale nie ma lżejszego metalu wykorzystywanego do potrzeb technicznych. Zasadniczo jest on dodawany do stopów z innymi materiałami: cynkiem, manganem, aluminium, które są pięknie cięte i są dość trwałe. Stopy z lekkim metalem magnezowym służą do produkcji futerałów na aparaty, różnych instrumentów i silników. Titanium znalazł zastosowanie w przemyśle rakietowym, a także w inżynierii chemicznej. Stopy tytanu mają niską gęstość, doskonałe właściwości mechaniczne i odporność na korozję. Dobrze reagują na leczenie ciśnieniem.

Stopy antyfrykcyjne

Stopy takie definiuje się, aby wydłużyć żywotność powierzchni, które ulegają tarciu. Łączą one następujące cechy metalu - dobre przewodnictwo cieplne, niska temperatura topnienia, mikroporowatość, słaby współczynnik tarcia. Stopy antyfrykcyjne obejmują podstawę, ołów, aluminium, miedź lub cynę. Najważniejsze z nich to:

• babbitt Wykonany jest na bazie ołowiu i cyny. Wykorzystywane do produkcji wkładek do łożysk pracujących przy dużych prędkościach i obciążeniach udarowych;
• stopy aluminium;
• brąz;
• materiały metalowo-ceramiczne;
• żeliwo

Metale miękkie

Zgodnie z systemem klasyfikacji ją metali złoto, miedź, srebro, aluminium, ale wśród najdelikatniejszych emitują cez, sód, potas, rubid i inne. Złoto ma charakter wysoce rozproszony. Jest w wodzie morskiej, w ludzkim ciele, a także w prawie każdym fragmencie granitu. W swojej czystej postaci złoto ma kolor żółty z nutą czerwonego koloru, ponieważ metal jest miękki - można go zadrapać nawet paznokciem. Pod wpływem środowiska złoto szybko upada. Ten metal jest niezbędny do styków elektrycznych. Pomimo tego, że srebro jest dwadzieścia razy więcej niż złoto, jest również rzadkie. Używany do produkcji zastawy stołowej, biżuterii. Lekki metaliczny sód jest również szeroko rozpowszechniony, dostępny praktycznie we wszystkich gałęziach przemysłu, w tym w przemyśle chemicznym, do produkcji nawozów i środków antyseptycznych.

Metal jest rtęcią, chociaż jest w stanie ciekłym, dlatego uważany jest za jeden z najcichszych na świecie. Materiał ten jest wykorzystywany w przemyśle obronnym i chemicznym, rolnictwie i inżynierii elektrycznej.

Metale stałe

W przyrodzie praktycznie nie ma większości metali litych, więc bardzo trudno jest je zdobyć. W większości przypadków znajdują się one w upadłych meteorytach. Chrom należy do metali ogniotrwałych i jest najtrudniejszy z najczystszych na naszej planecie, poza tym jest łatwy do obrabiania. Wolfram jest pierwiastkiem chemicznym. Jest uważany za najtrudniejszy w porównaniu z innymi metalami. Ma wyjątkowo wysoką temperaturę topnienia. Pomimo twardości możliwe jest wykucie wszelkich niezbędnych szczegółów. Ze względu na swoją stabilność termiczną i elastyczność jest najodpowiedniejszym materiałem do wytapiania małych elementów stosowanych w oprawach oświetleniowych. Ogniotrwałe wolfram metalowy jest główną substancją ciężkich stopów.

Metale w energetyce

Metale zawierające wolne elektrony i jony dodatnie uważane są za dobre przewodniki. Jest to dość wymagający materiał, charakteryzujący się plastycznością, wysoką przewodnością elektryczną i zdolnością do łatwego oddawania elektronów. Są one wykonane z mocy, częstotliwości radiowych i specjalnych przewodów, części do instalacji elektrycznych, maszyn, urządzeń domowych. Liderami w użyciu metali do produkcji wyrobów z kabli są:

• ołów - dla większej odporności na korozję;
• miedź - dla wysokiej przewodności elektrycznej, łatwości obróbki, odporności na korozję i wystarczającej wytrzymałości mechanicznej;
• aluminium - dla niskiej wagi, odporności na wibracje, wytrzymałości i temperatury topnienia.

Kategorie żelaznych metali wtórnych

Do odpadów metali żelaznych narzucają pewne wymagania. Aby wysłać stopy do pieców do wytapiania stali, wymagane będą pewne operacje przetwarzania. Przed złożeniem wniosku o transport odpadów, należy zapoznać się z GOST metali żelaznych w celu ustalenia jego wartości. Czarny złom dzieli się na stal i żeliwo. Jeżeli kompozycja zawiera domieszki, wówczas jest klasyfikowana jako "B". W kategorii "A" zawarte węgiel: stal, żeliwo, prisad.

Hutnicy i kółka ze względu na ograniczoną podstawową bazę zasobów wykazują aktywne zainteresowanie surowcami wtórnymi. Wykorzystanie złomu żelaznego zamiast rudy metalu jest zasobem, a także energooszczędnym rozwiązaniem. Wtórny metal żelazny jest stosowany jako chłodnica topikowa konwertora.

Zakres zastosowania metali jest niesamowicie szeroki. Kolor czarny i kolor są używane w nieskończoność w przemyśle budowlanym i maszynowym. Nie obyło się bez metali nieżelaznych i przemysłu energetycznego. Rzadkie i cenne idą do produkcji biżuterii. Zarówno metale nieżelazne, jak i żelazne są używane w sztuce i medycynie. Bez nich nie można sobie wyobrazić ludzkiego życia, poczynając od akcesoriów domowych po unikalne urządzenia i urządzenia.