Виды металла: классификация и сферы применения

Металлы – обобщенное название химических элементов, объеденных по ряду признаков. В периодической таблице они занимают большую часть, однако до сих пор не существует документа, позволяющего разделить их на классы.

Отличаются металлы в первую очередь своими качественными характеристиками. Какие-то имеют высокую теплопроводимость, другие выдерживают высокие нагрузки на разрыв и растяжение. В зависимости от этих качеств определяется и сфера применения, но металлы в природном виде, даже очищенные, не обладают необходимыми показателями в достаточном виде, поэтому применяется технология сплавов, то есть соединения нескольких элементов в одну молекулярную решетку. Это позволяет существенно улучшить характеристики, и придать сплаву необходимые качества.

Простой пример: возьмем распространенный в промышленности сплав бронзу. Это соединение, где основным элементом выступает медь. В качестве легирующего, то есть улучшающего качество, компонента используется олово. В результате соединения получается новый металл, более твердый и упругий по сравнению с чистой медью, который часто используют для изготовления крепежа.

Основные виды классификации металлов

Существует несколько видов классификации металлов. Начнем с основного типа – деления на две большие группы: черные и цветные. Черные металлы отличает высокая температура плавления, плотность и повышенная твердость. Цветные металлы, в большинстве случаев, плавятся при более низких температурах и обладают повышенной электро и теплопроводимостью.

Такое разделение обусловлено распространением элементов в природе. На добычу черных элементов приходится более 90 процентов от всей массы добываемых металлов, в то время как на цветную группу приходится не более 5-10 процентов. Необходимо отметить, что виды классификации являются условными, и используются в зависимости от назначения конечного продукта, который производят из этих металлов. Так, для изготовления крепежа используется классификация по техническим характеристикам, а для изготовления сложных сплавов химическая и кристаллическая. Рассмотрим эти виды подробнее.

Химическая классификация металлов

Все элементы в периодической таблице делятся на четыре основных группы, маркируемые латинскими буквами:

• S. Отмечены розовым цветом.
• P. Желтые элементы.
• D. Бирюзовый цвет.
• F. Зеленые элементы в таблице.

Каждая группа содержит в себе металлы. Элементы из первых двух категорий (S и P) называют простым видом, а элементы из групп D и F переходным. Также каждая группа делится еще на несколько категорий. В группу S входят щелочные и щелочеземеленые металлы, а в группы D и F платиновые, урановые и редкоземельные. При этом в каждой группе существуют исключения, из чего можно сделать вывод, что деление металлов по химическим группам является условностью, и редко применяется в практических сферах. Такое деление интересно только для научных изысканий, и практически не применимо в промышленности и производстве. Например, изготовление крепежа отталкивается от технических аспектов, и лишь в малой степени от химических.

Классификация металлов по кристаллической решетке

Все элементы имеют, так называемую, кристаллическую решетку. Абстрактная структура, определяющая расположение атомов и электронов, а также их привязку к ядру. В аморфных материалах, таких как стекло, атомы расположены хаотично, и не имеют строгой конструкции. В отличие от металлов, которые в твердом виде обладают строго структурированной решеткой, с четким построением молекулярных элементов. Всего разделяют 4 вида кристаллических решеток, которые проще представить в виде таблицы:

Это наиболее распространенные типы кристаллических решеток, часто встречающиеся у металлов. В общей сложности система классификации насчитывает 14 конфигураций, но у металлов они или встречаются крайне редко, или не встречаются вообще. Также следует отметить, что правильное построение решетки возможно только при естественном затвердевании металла, без искусственных ускорений. Если процесс остывания был ускорен, форма решетки изменится. В производстве это называют закаливанием, в результате которого меняется не только молекулярная структура, но и технические свойства.

Также, при нарушении норм производства металлического проката, может наблюдаться замена в кристаллической решетке. Это ведет к полному изменению качеств готового изделия. Чтобы условия производства соблюдались, были разработаны нормы стандартизации, гарантирующие четкое соответствие готового проката техническому описанию его свойств.

Техническая классификация металлов

Наиболее полную систему классификации предложил профессор Гуляев, хотя современные ученые и не согласны с некоторыми ее аспектами, ничего нового пока предложено не было. Итак, черные металлы делят на 5 основных подгрупп:

1. Железные металлы. Сюда входят марганец, кобальт, никель, и конечно, железо. Наиболее распространенная в природе группа, используемая в сплавах как основной компонент.
2. Тугоплавкие. Элементы, имеющие высокую температуру расплавления. В качестве эталона принята мера в 1539 градусов по Цельсию.
3. Редкоземельные. Дорогостоящие в плане добычи и обработки элементы, к которым относят неодим, европий, самарий и другие металлы, используемые в качестве присадок к основному сплаву. Способны даже при небольшом проценте вмешательства существенно повысить или полностью изменить характеристики сплава.
4. Щелочные. Особая группа, практически не применяемая в чистом виде. Чаще всего используются в атомной энергетике. Сюда относят: литий, барий, радий и другие.
5. Урановые. Торий, уран, плутоний. Применяются исключительно в атомной энергетике.

Цветные металлы также делят на несколько подгрупп. Их три:

1. Легкие. Алюминий, магний, бериллий. Обладают низким удельным весом и часто применяются в авиастроении и прочих сферах, где необходим твердый, но в то же время легкий материал.
2. Легкоплавкие. Металлы с наиболее низкой температурой плавления: цинк, олово, свинец. Используются как в чистом виде, в качестве припоя и соединительного элемента, и как легирующие добавки, повышающие или изменяющие характеристики сплава.
3. Благородные или драгоценные металлы. Наиболее редкие элементы, к которым относят: золото, серебро, палладий, платину. Обладают максимальной устойчивостью к коррозии и окислению, благодаря чему получают широкое распространение в различных промышленных сферах.

Практически все металлы из двух групп поддаются смешению, то есть производству из них сплавов с необходимыми техническими характеристиками.

Классификатор металлов по ГОСТ

Если рассматривать метлы с точки зрения геологии и распространения в природе, их делят на две большие группы: черные и цветные. Об этом мы уже говорили выше. В химии деление происходит по 4 направлениям, но чтобы привести виды металлов к общему знаменателю, необходимо более точное разделение. Начнем с основного типа классификации: металлы и сплавы. Металлы – это материалы, используемые в чистом, или практически чистом виде. Здесь допускаются примеси, но в незначительной степени, то есть те, которые не способны оказать влияния и изменить технические характеристики. Сплавами называют соединения, с высоким содержанием двух и более элементов.

Для того чтобы сплав получил маркировку, в его составе должно быть не менее 50 процентов основного компонента. То есть, если мы берем бронзу, то понимаем, что в ее составе больше половины занимает медь, а остальное делится между другими металлическими компонентами. Чистые металлы, в свою очередь, делятся на стали и чугуны. Эти металлы имеют в составе углерод. Если его содержание не превышает 2,14 %, его называют сталью. Свыше этого значения уже чугун.

Классификация металлов

Чтобы привести все виды металлов к единому стандарту качества, необходимо разделить их на группы. Таких групп 3:

1. Стали,
2. Чугуны,
3. Сплавы на основе цветных металлов.

Каждая группа имеет деление на подгруппы. У стали это:

• углеродистая,
• легированная,
• специальная.

Углеродистая сталь не имеют легирующих, то есть изменяющих структуру элементов. Допускаются примеси, но в незначительном количестве. Углеродистая сталь в свою очередь делится на инструментальную и конструкционную. Кардинальные различия заключаются в процентах содержания в составе углерода. Конструкционная сталь содержит не более 0,6%, а инструментальная от 0,7 до 1,5%. Далее конструкционная сталь делится на обычное качество и высокое. В обычном качестве допускаются примеси серы и фосфора, но в количестве, не превышающем 0,3 процента. Соответственно высококачественная сталь не предусматривает наличия этих элементов в составе, или их количество должно быть меньше установленной нормы.

Далее легированная сталь, то есть материал, имеющий в составе компонент, влияющий на качественные характеристики сплава. Список легирующих элементов довольно большой, и здесь его приводить не имеет смысла. Содержание легирующего элемента начинается от 2,5%. Такая сталь называется низколегированной. Если в составе от 2,5 до 10 процентов, это уже среднелегированная марка, а при содержании свыше 10 процентов, получается высоколегированная сталь.

Помимо этого легированные стали делятся по назначению. Здесь три группы:

1. инструментальная,
2. конструкционная,
3. специальная

В стандартизации каждый элемент имеет буквенное обозначение, а для причисления легированной стали к тому или иному классу используется отдельный список. Все легированные стали обозначаются сочетанием букв и цифр. Для примера рассмотрим такое соединение: 10Г2СД.

Первая цифра здесь – это количество углерода в сотых долях процента. Далее буква Г, в классификаторе означающая марганец. Следующая за буквой Г цифра 2 говорит нам о том, что марганец в этом составе присутствует в двухпроцентной доле. И последние две буквы – это дополнительные элементы, процентная доля которых менее 1,5%. В данном случае сюда добавлены медь и кремний.

Последний вид стали – специальный. Он делится на несколько групп:

• строительная,
• подшипниковая,
• арматурная,
• котельная,
• автоматная.

Соответственно для каждой группы имеются свои стандарты.

Далее идут чугуны, делящиеся на три группы:

1. белый,
2. отбеленный,
3. и графитизированный.

У каждой группы также имеется свое разделения, но наибольший интерес представляет графитизированный чугун, который делится на:

• серый,
• вермикулярный,
• ковкий
• и высокопрочный.

Отношение к какой-либо группе определяется процентным соотношением углерода к металлу в составе, а также наличию примесей, допустимых стандартами, то есть ГОСТами.

И, наконец, последняя крупная группа – сплавы на основе цветных металлов. Здесь очень много разделений и видов классификации, поэтому остановимся на трех основных категориях, и представим их в виде таблиц:

Алюминиевые сплавы:

Медные сплавы:

Поиск сплава в классификаторе ГОСТ

Государственные стандарты четко определяют не только виды металлов и сплавов, но и качество производства заготовок для дальнейшей обработки и производства металлоизделий. Реестр очень большой, и первый пункт, который нам нужен – металлы и металлические изделия.

Далее переходим в необходимый раздел. Углеродистая и качественная сталь имеет маркировку В2 и В3 соответственно, а цветные металлы и их сплавы находятся в разделе В5. Также имеет смысл поискать в разделе В8, где перечислены стандарты литейных отливок.

Если мы говорим про изготовление крепежа, наибольший интерес представляет раздел В5, а внутри него подраздел В51.

Перед нами открывается список всех ГОСТов, связанных с этими определениями.

Он довольно большой, и не зная конкретного номера найти необходимую статью довольно сложно. Если же номер известен изначально, то на сайте ГосСтандарта есть готовый поиск, куда необходимо внести свой номер, чтобы сразу получить доступ к необходимому элементу.

Сферы применения основных металлов

Рассматривать радиоактивные и редкоземельные металлы не имеет смысла, так как в производстве крепежа они практически не принимают участия, как и в других сферах, не связанных с атомной энергетикой и некоторыми редкими видами промышленности. Нас интересуют основные металлы и сплавы рассмотренные выше.

Сферы их применения очень разнообразны:

• строительство,
• авиастроение,
• машиностроение,
• производство инструментов,
• металлоконструкции,
• станкостроение.

И так далее. Изготовление крепежа можно отнести нескольким категориям, но по сути, это металлоконструкции, называемые в народе Метизы. Для производства метизов используются десятки различных металлов и сплавов, от конструкционной стали и чугуна, до сложных сплавов на основе титана и меди.

Коротко по каждому виду, применяемому для изготовления крепежей

Перед тем как перейти к описанию конкретных видов металлов и сплавов, необходимо определиться, какие основные технические требования предъявляются к продуктам, попадающим под категорию «крепеж». Их несколько:

• прочность учитывается прочность на разрыв и излом.
• Пружинистость. Возможность металла возвращать изначальную форму после сжатия.
• Устойчивость к коррозии и окислению. Актуально для всех видов крепежа.

И многое друге. Теперь поговорим о конкретных металлах и сплавах. Их список выглядит следующим образом:

1. Алюминий и сплавы на его основе,
2. Медь,
3. Латунь,
4. Бронза,
5. Инструментальная сталь,
6. Легированная сталь,
7. Ковкий чугун,
8. Сталь нержавеющая.

Начнем по порядку: первый пункт – это алюминий и сплавы на его основе. Он применяется при изготовлении клепок и различных зажимов. Также в клепках может быть использована медь для повышения качества метиза. Помимо этого из меди изготавливают гайки специального назначения. Они используются, в частности, при судостроении, так как медь при контакте с другими металлами не создает искру.

Латунь и бронза отличаются повышенной, по сравнению с медью, прочностью, поэтому из них изготавливают различные шпонки, элементы анкеров, а также болты, шурупы и винты. Еще одна особенность этих сплавов заключается в отсутствии скипания. То есть при электрическом замыкании, сталь сплавляется, а медь остается цельной и не разрушается.

Из легированной и конструкционной стали изготавливаются барашковые гайки, струбцины и прочие удерживающие элементы. Это обусловлено высокой прочностью этих марок. Нержавеющая сталь, в свою очередь применяется там, где необходима максимальная устойчивость к коррозии. Что касается чугуна, то он чаще всего применяется при производстве запорной арматуры, то есть вентилей и запоров.

Вернуться обратно

ОПУБЛИКОВАТЬ В СОЦ.СЕТЯХ

1. Классификация и свойства металлов и сплавов

Металлами
называют непрозрачные кристаллические
вещества, обладающие прочностью,
пластичностью, тепло- и электропроводностью,
блеском и другими характерными свойствами,
которые обусловлены наличием в их
кристаллической решетке большого числа
свободных электронов. В нормальных
условиях они являются твердыми веществами,
исключая ртуть, температура плавления
которой минус 39 С.

Чистые металлы в
большинстве случаев не обеспечивают
необходимого комплекса свойств и поэтому
применяются редко. В большинстве случаев
в технике используют сплавы, количество
которых превышает 10 тысяч наименований.

Металлические
сплавы –
материалы, состоящие из двух или более
компонентов и обладающие свойствами,
характерными для металлов. Сплавы
создаются в результате расплавления,
спекания исходных компонентов и другими
методами.

Механические
свойства металлов и сплавов

Прочность
– это способность материала сопротивляться
воздействию внешних сил, не разрушаясь.
Прочность оценивается величиной предела
прочности при растяжении:

,
где

P
– сила в ньютонах (Н), при которой образец
материала разрушается;

F
– площадь поперечного сечения испытуемого
стандартного образца (м²).
Значение предела прочности определяется
в Па или МПа.

Твердость
– это способность материала сопротивляться
царапанию или вдавливанию в него
какого-либо тела. Существуют обоснованные
методы определения твердости для
металлов: метод Бринелля (вдавливанием
стального шарика) и метод Роквелла
(вдавливанием конусообразной алмазной
пирамиды). Число твердости определяют
по специальным таблицам и обозначают
соответственно HB
и HRC.
Твердость по Бринеллю определяется как
частное от деления нагрузки (Р) при
вдавливании на площадь сферического
отпечатка (f),
диаметр которого измеряется после
снятия нагрузки:

Чем меньше диаметр
отпечатка, тем тверже металл.

Упругость –
это способность материала изменять
свою форму под действием внешних сил и
восстанавливать ее после прекращения
действия этих сил. Отношение нагрузки,
при которой у образца появляются
остаточные удлинения, к площади его
поперечного сечения называется пределом
упругости.
Предел упругости измеряется в МПа.
Сталь имеет предел упругости около 30
МПа, а свинец, почти не обладающий
упругостью, всего 0,25 МПа.

Ударная вязкость
– это
способность материала сопротивляться
динамическим нагрузкам. Определяется
как отношение затраченной на излом
образца работы W
(МДж) к площади его поперечного сечения
F (м²)
в месте надреза. Для испытания изготавливают
специальные стандартные образцы, имеющие
форму квадратных брусочков с разрезом.
Испытывают образец на маятниковых
копрах. Свободно падающий маятник копра
ударяет по образцу со стороны,
противоположной надрезу. При этом
фиксируется работа, затрачиваемая на
излом.

Пластичность
– это
способность материала, не разрушаясь,
изменять под действием внешних сил свою
форму и сохранять измененную форму
после прекращения действия сил. Свинец,
например, является одним из наиболее
пластичных металлов. Мерой пластичности
может служить относительное удлинение.
Эта величина измеряется в процентах от
первоначальной длины образца при
испытании на растяжение.

Хрупкость
– это способность материала под действием
внешних сил не изменять или почти не
изменять своей формы, но быстро
разрушаться.

Химические
свойства металлов определяются
способностью их
атомов легко отдавать валентные электроны
и переходить в состояние
положительно заряженных ионов. Указанное
свойство определяет особенности
химического взаимодействия металлов
и сплавов с агрессивными
средами.
Химические свойства металлов и сплавов
определяются их химическим составом.
Так, например, определенный процент
содержания хрома в стали делает ее
нержавеющей.

К
технологическим
свойствам
металлов и сплавов относится их
способность к формоизменению (ковкость,
свариваемость и т. д.). Важное значение
имеет жидкотекучесть — свойство
расплавленного металла заполнять и
точно воспроизводить литейную форму.

Функциональные
или эксплуатационные свойства включают
в
себя хладостойкость, жаропрочность,
жаростойкость, антифрикционность
и другие характеристики материалов,
определяемые услови­ями
их работы.

Металлы периодической
системы химических элементов делят на
черные (железо и сплавы на его основе)
и цветные, или точнее, нежелезные (все
остальные металлы)

Черные металлы
имеют: темно-серый цвет; большую плотность
(кроме щелочно-земельных металлов;)
высокую температуру плавления;
относительно высокую твердость; обладают
полиморфизмом (способностью существовать
в различном кристаллическом состоянии).

К черным металлам
относят железо и сплавы на его основе
– чугуны и стали. На их долю приходится
95 % производимой в мире металлопродукции,
а на цветные – только 5 %.

Цветные металлы
имеют:
характерную окраску (красную, желтую,
белую; обладают пластичностью; малой
плотностью; относительно низкой
температурой плавления; характерно
отсутствие полиморфизма.

Наиболее типичным
металлом этой группы является медь.

металлов. Общие свойства. Добыча и классификация металлов

Когда сформировалась земля, расплавленная масса содержала множество различных металлов, которые сегодня мы извлекаем и используем в огромных количествах. Большинство металлов при расплавлении соединяются с горными породами, образуя металлические руды. Наиболее распространенными из них являются бокситы, из которых добывают алюминий, и железные руды, из которых добывают железо. Сегодня в обрабатывающей промышленности добывается и используется более семидесяти различных металлов. Некоторые из них, например, медь и свинец, можно использовать в чистом виде, чтобы воспользоваться их природными свойствами. Но часто мы комбинируем разные металлы или металл с другими материалами для образования сплавов. Создавая сплавы, мы можем изменять свойства металла в соответствии с нашими конкретными потребностями.

Металлы и сплавы можно использовать по-разному. Они важны для транспорта, телекоммуникаций, машиностроения, строительства и обрабатывающей промышленности.

  Общие свойства всех металлов

Физические свойства :

Металлы твердые, неклейкие, холодные и гладкие, очень часто блестящие и прочные. Они также пластичны и податливы, не ломаются легко. Металлы являются очень хорошими проводниками электричества, звука и тепла. При повышении температуры они расширяются, а при понижении всегда сжимаются. Их можно легко сваривать с другими металлами.

Химические свойства :

Металлы реагируют с кислородом в воде и воздухе. Это называется окислением или ржавлением и представляет собой красновато- или желтовато-коричневое чешуйчатое покрытие оксида железа, которое образуется на железе или стали, особенно в присутствии влаги.

Экологические свойства :

Большинство металлов подлежат вторичной переработке, а некоторые металлы, такие как свинец или ртуть, токсичны и представляют опасность для человека и окружающей среды.

Добыча металлов

Существует два типа шахт для добычи металлов:

• Открытая добыча, которая используется, когда минерал находится близко к поверхности.
• Подземная добыча, которая используется, когда минерал находится глубоко под поверхностью.

Для извлечения полезных ископаемых из горных пород используются экскаваторы, буры, взрывчатые вещества. Полезные ископаемые разделяются на руду и пустую породу.

Классификация металлов

  Металлы можно разделить на две основные группы: черные металлы, содержащие железо, и цветные металлы, не содержащие железа.

Черные металлы

Чистое железо малопригодно в качестве конструкционного материала, поскольку оно слишком мягкое и пластичное. Когда железо остывает и переходит из жидкого состояния в твердое, большинство атомов в металле упаковываются плотно друг к другу в упорядоченные слои. Некоторые, однако. смещаются, создавая слабые места, называемые дислокациями. Когда кусок железа подвергается нагрузке, слои атомов в этих областях скользят друг по другу, и металл деформируется. Это начинает объяснять пластичность мягкого железа. Однако, добавляя углерод к железу, мы можем производить целый ряд сплавов с совершенно разными свойствами. Мы называем эти углеродистые стали. Сплав   представляет собой смесь двух или более химических элементов, а основным элементом является металл.

Углеродистые стали: их свойства и применение

Мягкая сталь: содержание углерода от 0,1% до 0,3%. Свойства : менее пластичен, но тверже и прочнее железа, серого цвета, легко подвергается коррозии. Использование : балки или балки, винты, гайки и болты, гвозди, строительные леса, кузова автомобилей, складские помещения, бочки для масла.

Среднеуглеродистая сталь содержит от 0,3% до 0,7% углерода. Свойства : более твердый и менее пластичный, чем мягкая сталь, прочный и обладает высокой прочностью на растяжение. Использование : используется для производства изделий, которые должны быть прочными и износостойкими, таких как шестерни, инструменты, ключи и т. д.

Высокоуглеродистая сталь содержит от 0,7% до 1,3% углерода. Свойства : Очень твердый и хрупкий материал. Использование : Используется для режущих инструментов и изделий, которые должны выдерживать износ, таких как гильотина, пружины и т. д.

Нержавеющая сталь – это сплавы железа и хрома. Доступен широкий ассортимент сталей с содержанием хрома от 13% до 27%. Свойства : Хром предотвращает ржавление благодаря оксидной пленке. Пластичность, твердость и прочность на растяжение. Это также блестящий привлекательный металл. Использование : Столовые приборы, раковины, трубы, детали автомобилей и т. д.

Серый чугун представляет собой сплав железа (94%), углерода (3%), кремния (2%) и некоторых следов магния, серы и фосфора. Свойства: хрупкий, но чрезвычайно твердый и стойкий, корродирует из-за ржавчины. Использование: поршни, детали машин, уличные фонари, сливные крышки, инструменты.

Другие химические элементы могут быть добавлены в сталь для улучшения или достижения определенных свойств. Вот несколько примеров:

• Кремний делает сплав магнитным и повышает эластичность.
• Марганец делает сплав более твердым и жаростойким. Он используется для изготовления нержавеющей стали.
• Никель повышает прочность и предотвращает коррозию.
• Вольфрам делает сталь более твердой, жаростойкой и предотвращает коррозию.
• Хром делает сплав более твердым и прочным, а также более стойким к ржавчине.

Цветные металлы

Это металлы, не содержащие железа. У них много применений, но они часто дороги, потому что их труднее извлечь.

Алюминий

Это самый распространенный металл в земной коре, после стали он является наиболее широко используемым из всех металлов сегодня. Свойства : Серебристо-белый цвет, легкий, очень устойчивый к коррозии, мягкий, ковкий и пластичный, низкой плотности, хороший проводник как электричества, так и тепла. Использование : высоковольтные линии электропередач, самолеты, автомобили, велосипеды, изделия из легких металлов. кровельные и оконно-дверные блоки, отделка, кухонный инвентарь и банки для питья.

Медь

Это чистый металл, который является третьим по важности металлом в мире с точки зрения объема потребления. Свойства : красновато-коричневый металл, пластичный и умеренно прочный, очень хороший проводник электричества и тепла, очень легко подвергается коррозии. Использование : электрические провода, телефонные линии, цилиндр и трубы для горячей воды для бытовых нужд, сердцевина автомобильного радиатора, украшения, архитектура.

Латунь

Этот термин « латунь » охватывает широкий спектр медно-цинковых сплавов. Свойства : Золотого цвета. Обладает очень хорошими антикоррозионными свойствами и устойчив к износу. Использование : Изделия кустарного промысла, ювелирные изделия, сантехника, конденсаторы и турбины.

Магний

Он блестящий и серебристо-белый. Свойства : Очень легкий, мягкий и податливый, но не очень пластичный. Очень сильно реагирует с кислородом. Использование : Фейерверки, аэрокосмическая промышленность, автомобильная промышленность.

Олово

Это блестящий белый металл. Свойства : Не окисляется при комнатной температуре, очень мягкий. Использование : Мягкая пайка, оловянная фольга и жесть.

Свинец

Серебристо-серый металл. Свойства : Мягкий и податливый. Он токсичен при вдыхании его паров. Использование : Батареи, используется в качестве добавки к стеклу для придания твердости и веса.

Бронза

Это сплав меди и олова. Свойства : Высокая устойчивость к износу и коррозии. Использование : Лодочные гребные винты, фильтры, церковные колокола, скульптуры, подшипники и шестерни.

Цинк

Голубовато-серый блестящий металл. Свойства : Антикоррозийный, не очень твердый, слабый при низких температурах. Использование : Кровля, сантехника, потому что останавливает коррозию.

Испанские термины

Свинец — PLOMO

Цинк — CINC

TIN — Estaño

Медный — Cobre

Bronze — Bronce

— Латун

ALUMININERIINIINIINERIINIINERIINE

2

. Сталь – acero

Железо – hierro

расплавленное – fundido

ORE — Минерал/MENA

сплав — Aleación

Gangue — Ganga

Ferrous — Ferrrosos

Cool — Enfriar

Слабость — Debilidad

Corrodes — Corroer

. — DEBILIDAD

— Corroer

. нержавеющая сталь — неокисляемая

прочность на растяжение — tracción

столовые приборы — cuberteria

труба — tuberia

мойка — fregadero

слив — drenaje

подшипники и винтики — rodamientos y

Гребные винты для лодок — helices de barco

блестящие — блестящие

Типы металлов и их применение | Классификация металлов

Металлы и достижения в производственных процессах дали нам промышленную революцию. Это привело к экспоненциальному росту человеческой цивилизации и привело нас туда, где мы находимся сегодня. Сегодня различные виды металлов окружают нас повсюду. С компьютера, который вы используете для считывания этой информации, на зажимы в вашей сантехнике. Сегодня находят применение более восьмидесяти различных типов металлов.

Типы металлов и их классификация

В природе существует большое количество металлов. Их можно классифицировать различными способами в зависимости от того, какое свойство или характеристику вы используете в качестве критерия.

Классификация по содержанию железа

Наиболее распространенный способ классификации – по содержанию железа.

Металл, содержащий железо, называется черным металлом. Железо придает материалу магнитные свойства, а также делает его подверженным коррозии. Металлы, не содержащие железа, относятся к цветным металлам. Эти металлы не обладают никакими магнитными свойствами. Примеры включают, но не ограничиваются ими, алюминий, свинец, латунь, медь и цинк.

Периодическая таблица

Классификация по атомной структуре

Их также можно классифицировать на основе их атомной структуры в соответствии с периодической таблицей. Когда это сделано, металл может быть известен как щелочной, щелочноземельный или переходный металл. Металлы, принадлежащие к одной группе, ведут себя одинаково при взаимодействии с другими элементами. Таким образом, они имеют схожие химические свойства.

Магнитные и немагнитные металлы

Еще один способ отличить металлы — посмотреть, как они взаимодействуют с магнитами. По этому признаку можно разделить металлы на магнитные и немагнитные.

В то время как ферромагнитные металлы сильно притягиваются к магнитам, парамагнитные демонстрируют только слабое взаимодействие. Наконец, есть группа диамагнитных металлов, которые довольно слабо отталкиваются от магнитов.

Железо, его сплавы и их свойства

Все металлы имеют сходные механические свойства материалов. Но при внимательном рассмотрении один металл будет иметь небольшое преимущество перед другим по определенным свойствам. Можно настроить свойства при создании сплавов путем смешивания чистых элементов.

При выборе металла для конкретного применения необходимо учитывать несколько факторов, чтобы найти наиболее подходящий вариант. Эти факторы включают температуру плавления, стоимость, простоту обработки, достаточный коэффициент безопасности, доступное пространство, температурный коэффициент, тепло- и электропроводность, плотность и т. д. Давайте рассмотрим некоторые из популярных металлов и почему они выбраны для их применения. .

Железо

Эйфелева башня сделана из кованого железа

Не будет преувеличением назвать железо жизненной силой нашей цивилизации. Примерно 5 процентов земной коры состоит из железа. Таким образом, найти этот металл невероятно легко. Однако чистое железо — нестабильный элемент. При первой же возможности он вступает в реакцию с кислородом воздуха, образуя оксид железа.

Для извлечения железа из руд используется доменная печь. Чугун получают на первой ступени доменной печи, который может быть дополнительно очищен для получения чистого железа. Это железо часто попадает в стали и другие сплавы. Почти 90 процентов производимых металлов составляют черные металлы.

Сталь, например, представляет собой черный металл, который находит множество применений. Мы не можем понять истинный потенциал железа, не узнав о стали.

Сталь

Чистое железо прочнее других металлов, но оставляет желать лучшего. Во-первых, чистое железо не устойчиво к коррозии. Чтобы уберечь железо от коррозии, нужно тратить много денег и энергии. Во-вторых, он также чрезвычайно тяжел из-за своей высокой плотности. Эти недостатки могут затруднить строительство и обслуживание конструкций.

Добавление углерода к железу в определенной степени смягчает эти недостатки. Эта смесь железа и углерода до определенных пределов известна как углеродистая сталь. Добавление углерода к железу делает железо намного прочнее, а также придает ему другие замечательные характеристики.

Другие элементы могут быть добавлены в следовых количествах для включения их свойств. Давайте посмотрим, как классифицировать сталь и на что она способна.

Какие бывают виды стали и их применение?

Сталь является популярным строительным материалом благодаря своим превосходным свойствам. На сегодняшний день доступно более 3500 марок стали. Обладает высокой прочностью на растяжение и высоким соотношением прочности к весу. Это означает большую прочность на единицу массы стали. Это позволяет использовать стальные детали и компоненты небольшого размера, но при этом прочные.

Сталь также очень прочная. Это означает, что стальная конструкция может служить дольше и противостоять внешним факторам лучше, чем другие альтернативы. Он также пластичен и может принимать требуемые формы без ущерба для своих свойств. В зависимости от содержания железа сталь подразделяют на три категории.

Углеродистая сталь, классификация AISI

Арматура из низкоуглеродистой стали

• Низкоуглеродистая сталь. До 0,25% углерода в железе дает нам низкоуглеродистую сталь, также известную как мягкая сталь. Он используется для труб в приложениях среднего давления. Арматурный прокат и в двутаврах в строительстве обычно из малоуглеродистой стали. Любые приложения, которые требуют большого количества стали без особого формования или гибки, также подходят для него. Например, корпус корабля.
• Среднеуглеродистая сталь. Содержит 0,25…0,6 % углерода. Применение среднеуглеродистой стали включает те, которые требуют высокой прочности на растяжение и пластичности. Они находят применение в зубчатых передачах и валах, железнодорожных колесах и рельсах, стальных балках в зданиях и мостах и ​​т. Д. Другое применение — сосуды под давлением, за исключением случаев, когда они содержат холодные газы или жидкости из-за их склонности к холодному растрескиванию.
• Высокоуглеродистая сталь. Сталь, содержащая более 0,6% углерода, является высокоуглеродистой сталью. Эта сталь более твердая и хрупкая, чем две предыдущие. Он находит применение в изготовлении стамесок и режущих инструментов. Отличные качества включают твердость и хорошую устойчивость материала к износу. Его также можно использовать в прессах и для изготовления сверл.

Хотя все вышеупомянутые стали обычно называют углеродистыми сталями, они содержат другие элементы для улучшения определенных свойств. Например, хром для коррозионной стойкости или марганец для улучшения прокаливаемости и прочности на растяжение.

Легированные стали

Этот тип металла содержит несколько элементов для улучшения различных свойств. Такие металлы, как марганец, титан, медь, никель, кремний и алюминий, могут быть добавлены в различных пропорциях.

Улучшает прокаливаемость стали, свариваемость, коррозионную стойкость, пластичность и формуемость. Легированные стали применяются в электродвигателях, подшипниках, нагревательных элементах, пружинах, шестернях и трубопроводах.

• Нержавеющая сталь : Нержавеющая сталь содержит большое количество хрома. Вот почему он имеет в 200 раз более высокую коррозионную стойкость, чем низкоуглеродистая сталь. Это делает его идеальным кандидатом для производства кухонной утвари, трубопроводов, хирургического и стоматологического оборудования. Кроме того, поскольку покрытие не требуется, вы можете получить желаемый металлический вид с правильной обработкой поверхности.

• Инструментальная сталь: Инструментальные стали используются для изготовления режущих и сверлильных инструментов. Их высокая твердость делает их идеальным выбором для этих применений. Они содержат молибден, ванадий, кобальт и вольфрам в качестве составных металлов.

Ударопрочная инструментальная сталь в использовании

Инструментальная сталь — это тип металла, который также находит применение в производстве рельсов, проволоки, труб, валов и клапанов. Инструментальная сталь в основном используется в автомобильной, судостроительной, строительной и упаковочной отраслях.

Различные виды металлов

Помимо черных металлов, у нас есть большой выбор цветных металлов. Каждый из них обладает определенными качествами, которые делают их полезными в разных отраслях.

Алюминий

Алюминий получают главным образом из руды бокситов. Он легкий, прочный и функциональный. Это самый распространенный металл на Земле, и его применение повсеместно.

Это связано с такими свойствами, как долговечность, малый вес, коррозионная стойкость (узнайте больше о типах коррозии алюминия здесь), электропроводность и способность образовывать сплавы с большинством металлов. Он также не намагничивается и легко обрабатывается.

Медь

Говоря о различных типах металлов, нельзя не упомянуть медь и ее сплавы. Он имеет долгую историю, потому что его легко формировать. Даже сегодня это важный металл в промышленности. В чистом виде в природе не встречается. Таким образом, плавка и извлечение из руды необходимы.

Металлы являются хорошими проводниками, и медь выделяется среди других. Благодаря отличной электропроводности он находит применение в электрических цепях в качестве проводника. Его проводимость уступает только серебру. Он также обладает отличной теплопроводностью. Вот почему многие кухонные принадлежности сделаны из меди.

Латунь

Латунь представляет собой сплав меди и цинка. Количество каждого из металлов может варьироваться в зависимости от требуемых электрических и механических свойств металла. Он также содержит следовые количества других металлических элементов, таких как алюминий, свинец и марганец. Латунь является отличным кандидатом для изделий с низким коэффициентом трения, таких как замки, подшипники, сантехника, музыкальные инструменты, инструменты и фурнитура. Это необходимо в искробезопасных приложениях для предотвращения искрения и позволяет использовать в легковоспламеняющихся средах.

Бронза

Бронза также является сплавом меди. Но вместо цинка бронза содержит олово. Добавление других элементов, таких как фосфор, марганец, кремний и алюминий, может улучшить его свойства и пригодность для конкретного применения. Бронза хрупкая, твердая и хорошо сопротивляется усталости. Он также обладает хорошей электро- и теплопроводностью и коррозионной стойкостью. Бронза находит применение в производстве зеркал и отражателей. Он используется для электрических разъемов. Благодаря своей коррозионной стойкости он находит применение в деталях, находящихся под водой, и в судовой арматуре.

Титан

Титан является важным инженерным металлом благодаря своей прочности и легкости. Он также обладает высокой термической стабильностью даже при температурах до 480 градусов Цельсия. Благодаря этим свойствам он находит применение в аэрокосмической промышленности. Военная техника — один из вариантов использования этого металла. Поскольку титан также устойчив к коррозии, его также используют в медицинских целях. Титан также используется в химической и спортивной промышленности.

Цинк

Оцинкованная сталь

Цинк — широко распространенный металл, который находит широкое применение в медицине и промышленности.