Черные металлы, их свойства, особенности и то что стоит знать

Металлы разделяются на цветные и черные. Черные металлы, по сути – это железо, имеющее в себе различное количество углерода, а также отличающиеся кристаллической решетки. К черным металлам относят стали и чугуны, которые в свою очередь имеют достаточно большое количество основных классов. При производстве чугунов и сталей различных типов, используют именно черные металлы, добываемые из металлических руд. В экономике металлов черные металлы составляют более 90%, а это указывает на их широкое распространение. От процентного содержания углерода зависит, какие свойства приобретет материал — чугунов или сталей. Для повышения качества черного металла, используются легирующие добавки (другие металлы и сплавы, а также химические элементы), которые улучшают свойства сплавов и придают им нужный оттенок характеристик в зависимости от его применения. Распространенными легирующими добавками являются:

• медь;
• кремний;
• хром;
• никель.

Классификация черных металлов

В большинстве случаев, классификация черных металлов построена на основании разделения элементов по их химическому составу и свойствам. Содержание легирующих элементов определяет железо и его сплав. В свою очередь, определенное процентное содержание углерода в сплаве указывает что это — чугун или сталь. Так чугуны содержат более 1,7% углерода, а стали от 0,2 до 1,7% углерода. Классификация черных металлов подразумевает разделение на следующие классы:

• железные металлы;
• тугоплавкие;
• урановые;
• щелочноземельные;
• редкоземельные.

Также классификация черных металлов подразумевает отделение сталей легированных и нелегированных, которые еще называют углеродистыми. К углеродистым сталям относятся стали, в которых углерод является основным компонентом, при этом примеси на свойства металла не оказывают особого значения. Легированные имеют в наличие один или несколько легируемых элементов, которые оказывают огромное влияние на свойства стали. /Легированные стали очень широко применяется для изготовления ответственных деталей, несущих большую нагрузку, испытывающих разный температурный режим, сильное фрикционное воздействие. Применение такой стали распространенно в машиностроении, тракторостроении, тяжелой промышленности и в других областях.

Виды черных металлов

Виды черных металлов из стали имеют большое применение. Однако все виды стали по себе разные и имеют свое предназначение, и область применения. Также различные виды черных металлов, в частности стали, пройдя термообработку, приобретают отличительные свойства. Многие сплавы хорошо поддаются прокатке, прессованию, успешно льются. Другие достаточно мягкие и их можно обработать вручную. Такие виды черных металлов как нержавеющая сталь, обладая нужными легирующими элементами, имеют очень высокую стойкость к коррозии, большую твердость и прочность. Данный вид стали успешно применяют в пищевой промышленности, медицине, для изготовления бытовых предметов, для производства турбин и др. Еще одним видом черного металла является чугун. Чугун – это сплав железа с углеродом и его содержание больше чем в стали. Так как чугун имеет хорошие литейные свойства, то его в основном используют для литых деталей. Чугун подразделяется на виды:

• Чугун литейный;
• Чугун передельный;
• Чугун антифрикционный;
• Ковкий чугун;
• Чугун низколегированный;
• Чугун высоколегированный;
• Чугун с шаровидным графитом;
• Чугун с вермикулярным графитом для отливок.

Литейный чугун используют для литья, этому хорошо способствует пластинчатый графит. Ковкий — обладает замечательной пластичностью, хорошо поддается ковке, откуда и взято название. Отдельные виды черного металла, к примеру, чугун шаровидным графитом, благодаря своей структуре шаровидного состояния, применяют в изготовлении деталей, имеющие очень высокое качество.

Черные металлы. Виды и свойства проката из черного металла

Какие металлы относятся к черным?

Что такое черные металлы хорошо знают как в частном, так и в промышленном строительстве зданий монолитно-каркасного типа. Ними армируется бетон, из них производят приборы и детали любой сложности. Данный прокат незаменим при сооружении мостов, сборке транспорта и прокладке линий связи.

Черные металлы это – это сплавы железа, чугун, а также стали с высоким содержанием углерода. Кроме того, для их производства применяются ферросплавы с добавкой цинка, меди, хрома, марганца, молибдена и прочих элементов. Изготавливают данную продукцию способами горячего или холодного прокатывания на специальных станах.

Черный металлургический прокат значительно выносливее к повышенным нагрузкам и прочнее, в сравнении цветным, существенно легче поддается обработке, чем нержавеющая сталь. По этим причинам он завоевал широкую популярность во множестве сфер народного хозяйства.

Разновидности черных металлов

Рассмотрим подробнее, что относится к черным металлам:

1. Стали. Углеродистые, разного состава и обыкновенного качества.
2. Ферросплавы. Это соединения железа с легирующими химическими элементами.
3. Чугун. Есть несколько сортов, среди которых серый, высокопрочный и ковкий.

По форме поперечного сечения бывает: сортовой, фасонный, трубный, листовой и специальный металлопрокат.

Сортовой.

Наиболее распространенная и многочисленная категория чернометаллических изделий, включающая в себя:

• гладкую и рифленую арматуру;
• поковки;
• круги;
• квадраты;
• дробь;
• стружку.

Фасонный.

Среди видов этой группы:

• балки и двутавры;
• уголки;
• швеллеры.

Больше всего задействуются при строительстве различного рода перекрытий.

Трубный.

Характеризуется диаметром в диапазоне 3…128 см при длине 3…12 м. Используется в целях транспортировки газообразных и жидких сред и бывает: электросварным или бесшовным; круглым либо профильным.

Листовой.

Плоский тонкий прокат прямоугольного поперечного сечения. Может обладать цинковым покрытием для лучшей защиты от коррозии. Выпускается в виде:

• листов;
• рулонов;
• полос;
• профнастила.

Его толщина, как правило, находится в пределах 4…160 мм. Благодаря своим универсальным размерам, этот вид незаменим в строительстве, машиностроении, кузнечном деле и прочих отраслях промышленности.

Нестандартный.

Сюда относятся всевозможные художественные изделия для оформления домов и ограждений участков (выгнутые прутья, подковы, шары, колеса и пр.).

Компания «АНЭП-Металл» предлагает черный металлопрокат по ценам производителя. В каталоге нашей компании можно найти все основные группы черного проката:

• листы;
• проволока;
• стальные сетки;
• трубы;
• арматура;
• прутки;
• полосы;
• поковки;
• балки двутавровые;
• швеллеры;
• уголки.

Полный сортамент черных металлов представлен по этой ссылке.

Какие металлы относятся к черным? (Полное руководство)

Чтобы понять, какие металлы относятся к черным, важно знать разницу между черными и цветными металлами.

Проще говоря, черные металлы содержат железо, а цветные – нет, хотя у каждого из этих типов металлов есть свои свойства, которые определяют, для каких применений они лучше всего подходят.

Цветные металлы были впервые использованы примерно в 5000 г. до н.э., когда открытие меди ознаменовало конец каменного века и начало медного века, который позже перешел в бронзовый век с изобретением бронзы (сплав меди). и жесть). Черные металлы не использовались примерно до 1200 г. до н.э., когда началось производство железа, а затем и железный век.

Слово «черный» происходит от латинского слова «ferrum», что означает «железо». К черным металлам относятся сталь, чугун, а также сплавы железа с другими металлами (например, с нержавеющей сталью).

Содержание

Нажмите на ссылки ниже, чтобы перейти к разделу руководства:

• Свойства
• Примеры и использование
• Заключение

Черные металлы обладают некоторыми общими свойствами, включая склонность к ржавчине и магнитные свойства. Список общих свойств черных металлов включает:

• Прочный
• Хорошая прочность на растяжение
• Хорошая электропроводность
• Низкая коррозионная стойкость
• Цвет серебристый
• Перерабатываемый
• Обычно магнитный

Черные металлы могут включать широкий спектр различных легирующих элементов, включая хром, никель, марганец, молибден и ванадий, марганец. Эти легирующие элементы придают железным материалам различные свойства, которые позволяют использовать их в различных инженерных и других областях, включая инструменты, трубопроводы, контейнеры, столовые приборы и более крупные конструкции, такие как небоскребы.

Из-за различных свойств черных металлов они имеют множество применений, которые различаются в зависимости от используемого металла:

Нелегированные стали

Также известные как углеродистые стали, нелегированные стали используют углерод в качестве легирующего элемента . Эти стали содержат другие элементы, такие как марганец, кремний, сера и фосфор, но содержание этих элементов настолько мало, что они не влияют на свойства материала. Нелегированные стали классифицируются как имеющие низкое, среднее или высокое содержание углерода, и каждая из них имеет различные характеристики и методы обработки:

1. Низкоуглеродистая сталь

Низкоуглеродистые стали, также называемые мягкими сталями, содержат всего 0,05–0,25% углерода. Недорогие и ковкие, эти стали широко используются для таких изделий, как гайки и болты или поковки. Поверхностная твердость этих сталей может быть увеличена науглероживанием.

2. Среднеуглеродистая сталь

Среднеуглеродистые стали содержат 0,25–0,6% углерода. Это более высокое содержание углерода обеспечивает увеличение прочности и твердости по сравнению с низкоуглеродистыми сталями. Однако эти стали имеют пониженную пластичность по сравнению с низкоуглеродистыми сталями. Повышенное содержание углерода и марганца в среднеуглеродистых сталях означает, что их можно подвергать отпуску и закалке. Эти стали широко используются для изготовления компонентов автомобильной промышленности, таких как шестерни, оси и валы, но также подходят для использования на железной дороге.

3. Высокоуглеродистая сталь

Высокоуглеродистые стали содержат 0,6–1 % углерода и являются самыми прочными из нелегированных сталей. Эта прочность делает их идеальными для применений, требующих устойчивости к механическому износу, в то же время они хорошо сохраняют свою форму. С другой стороны, эти стали уступают низкоуглеродистым сталям по свариваемости, пластичности и ударной вязкости. Высокоуглеродистая сталь используется для изготовления пружин, лезвий, рельсовой стали, проволочных канатов, износостойких пластин, инструментов и многого другого.

Легированные стали и легирующие элементы

Легированные стали составляют еще одну подгруппу черных металлов, где каждый легирующий элемент оказывает свое влияние на свойства материала. Эти легирующие элементы включают хром, медь, никель и кремний, но их можно комбинировать для обеспечения ряда свойств. Вот свойства наиболее распространенных из этих легирующих элементов:

1. Хром

Хром используется для изготовления нержавеющей стали, при этом содержание хрома более 11% делает металлы устойчивыми к коррозии. Слой окисленного хрома поверх металла предотвращает контакт нижележащего металла с кислородом, тем самым значительно снижая вероятность коррозии. Хром также увеличивает твердость, прочность на растяжение, ударную вязкость и износостойкость металла.

2. Марганец

Марганец можно использовать в качестве легирующего элемента для предотвращения образования сульфидов железа, а также для повышения прочности при высоких температурах, улучшения пластичности и износостойкости. Марганец также может улучшить прокаливаемость за счет закалки, уменьшая опасность образования дефектов и делая металл более стабильным.

3. Никель

Никель при использовании с другими элементами может повысить пластичность и коррозионную стойкость. Например, смесь 18% хрома и 8% никеля создает чрезвычайно прочные нержавеющие стали.

4. Кремний

Кремний можно использовать для улучшения магнитных свойств металла, а также для повышения прочности и обеспечения эластичности в таких устройствах, как пружины.

5. Ванадий

Карбиды ванадия также ограничивают размер зерна металла, повышая пластичность легированного материала. Ванадий также улучшает прочность, твердость, износостойкость и ударопрочность. Однако при использовании в слишком больших количествах это может отрицательно сказаться на свойствах материала.

6. Молибден

Молибден хорошо влияет на стальные сплавы, работающие при высоких температурах. Он не только улучшает механические свойства, но и обеспечивает более высокую устойчивость к ржавчине и коррозии, а также усиливает действие других легирующих элементов.

7. Чугун

Чугун получают, когда содержание углерода 1,5-4% легируют железом. Другие элементы, включая кремний, марганец, серу и фосфор, будут присутствовать, но только в небольших количествах. Чугун хрупок, но обладает хорошей износостойкостью благодаря своей твердости. Его также легко отливать, он относительно дешев, имеет высокую прочность на сжатие и низкую температуру плавления.

Черные металлы, такие как литье и кованое железо или углеродистая сталь, известны своей прочностью на растяжение и долговечностью. В результате такие материалы, как углеродистая сталь, широко используются в строительной отрасли для возведения конструкций мостов и небоскребов.

Черные металлы также содержатся в транспортных контейнерах, трубопроводах, автомобилях, железных дорогах и ряде коммерческих и бытовых инструментов.

Высокое содержание углерода в черных металлах означает, что они подвержены ржавчине при воздействии влаги и поэтому обычно не подходят для таких применений, как водопроводные трубы. Кованое железо является исключением из этого правила, поскольку его чистота означает, что оно устойчиво к ржавчине, в то время как легирующие элементы, такие как хром в нержавеющей стали, также могут использоваться для предотвращения ржавчины.

Поскольку большинство черных металлов являются магнитными, они часто используются в электротехнике и двигателях, а также в других менее очевидных местах, например, на дверце холодильника, так что вы можете использовать магнит, чтобы прикрепить к ней список покупок!

Черные металлы используются уже тысячи лет и имеют широкий спектр различных применений, от самых больших конструкций до самых маленьких гаек и болтов.

Связанные часто задаваемые вопросы (FAQ)

Черные и цветные металлы | Примеры и списки металлов

В чем разница между черными и цветными металлами? В случае черных (феррум=железо) металлов основным металлом является железо. Они составляют большую часть металлов, используемых сегодня. Это стало возможным благодаря их свойствам, которые подходят для многих различных отраслей и вариантов использования.

Цветные металлы, с другой стороны, не включают железо. Это различие сделано потому, что оно влечет за собой определенные характерные изменения, которых нет у цветных металлов.

Свойства черных металлов

Черные металлы могут включать множество различных легирующих элементов. Некоторыми примерами являются хром, никель, молибден, ванадий, марганец. Они придают железным сталям свойства материала, которые делают их широко используемыми в машиностроении.

Список свойств черных металлов:

• Прочный
• Высокая прочность на растяжение
• Обычно магнитный
• Низкая коррозионная стойкость
• Серебристый цвет
• Перерабатываемый
• Хорошие проводники электричества

Эти качества делают их пригодными для строительства долговечных небоскребов. Кроме того, они используются при изготовлении инструментов, автомобильных двигателей, трубопроводов, контейнеров, автомобилей, столовых приборов и т. д.

Примеры черных металлов

Все они имеют разные спецификации, что приводит к разнообразию применений. Чтобы дать лучший обзор, мы составили список черных металлов:

Нелегированные стали

Нелегированные стали также известны как углеродистые стали, потому что углерод является легирующим элементом. Да, название немного сбивает с толку, но именно так часто бывает в мире металлов. Хотя присутствуют и другие элементы, их содержание достаточно низкое, чтобы не влиять на свойства материала. Этими элементами являются сера, фосфор, кремний и марганец. Сера и фосфор действительно могут оказывать негативное влияние на качество стали, но опять же, не при таком низком содержании.

Хотя термин «нелегированные стали» редко упоминается в типичной машиностроительной компании как таковой, наши любимые конструкционные стали, такие как S235, S355 и т. д., принадлежат к этой группе.

Нелегированные стали классифицируются по содержанию углерода как низко-, средне- и высокоуглеродистые стали. Каждый из них имеет свое собственное использование, и характеристики различаются. Кроме того, различные методы лечения доступны соответственно.

Низкоуглеродистая сталь

Низкоуглеродистая или мягкая сталь содержит 0,05…0,25% углерода. Они довольно дешевы и очень хорошо подходят для операций гибки. Поверхностная твердость может быть увеличена за счет науглероживания.

Широко используются низкоуглеродистые стали с низкой стоимостью и пластичностью. Некоторые примеры включают болты и гайки, поковки, детали со средней нагрузкой и т. д.

Примеры низкоуглеродистых сталей: C10E/1.1121, C15E/1.1141

Среднеуглеродистая сталь

Среднеуглеродистые стали содержат 0,25…0,6% углерода. Более высокое содержание углерода увеличивает их прочность и твердость по сравнению с низкоуглеродистыми сталями. При этом снижается пластичность. Увеличение содержания углерода и марганца позволяет осуществлять отпуск и закалку.

Шестерни, валы и оси – все черные металлы

Среднеуглеродистые стали в основном используются для изготовления различных компонентов автомобильной промышленности, таких как шестерни, оси, валы, а также болты, гайки, винты и т. д. Стали с содержанием от 0,4 до 0,6% также подходят для всего. связанных с локомотивами и рельсами.

Примеры среднеуглеродистых сталей: C40E/1.1186, C60E/1.1221

Высокоуглеродистая сталь

Цифры содержания углерода для высокоуглеродистых сталей различаются в зависимости от различных источников. У некоторых есть больше подгрупп, в то время как другие останавливаются на высокоуглеродистых сталях, которые начинаются с содержания углерода 0,6% и заканчиваются примерно 1%. Мы пойдем со второй интерпретацией.

Это самые прочные материалы в этой группе, что делает их пригодными для применений, где требуется устойчивость к механическому износу материала. Еще одним качеством высокоуглеродистых сталей является их способность сохранять форму. Вот почему инструментальные стали имеют множество различных применений в области машиностроения.

Как недостаток, свариваемость, пластичность и ударная вязкость хуже, чем у сталей с меньшим содержанием углерода.

Стали также классифицируются по использованию. Инструментальные стали и высокоуглеродистые стали перекрывают друг друга.

Способность сохранять форму позволяет использовать их в качестве пружин. Другие варианты использования включают лезвия, рельсовую сталь, проволочные канаты, износостойкие пластины, все виды инструментов и т. д. стали составляют другую подгруппу черных металлов. Легирующими элементами стали являются хром, никель, кремний, медь, титан и т. д. Каждый из них по-своему влияет на свойства материала. Конечно, их обычно комбинируют, поэтому в конечных продуктах всего понемногу. Мы обсуждаем, как наиболее распространенные элементы влияют на результат.

Хром

Хром — элемент, ответственный за создание нержавеющей стали. Присутствие хрома на уровне выше 11% делает металл устойчивым к коррозии. Как обсуждалось в статье об износе материала, защита осуществляется за счет создания слоя окисленного хрома поверх металла. Это означает, что основной металл не вступает в контакт с кислородом, и опасность коррозии значительно снижается.

Таким образом, он готов к использованию без какого-либо защитного покрытия. Вы можете добиться отличного эстетического результата, выбрав правильную отделку поверхности из нержавеющей стали для своего применения.

Кроме того, хром также повышает прочность на растяжение, твердость, ударную вязкость, износостойкость и т. д.

Марганец

Марганец улучшает пластичность, износостойкость и прокаливаемость. Последнее осуществляется путем закалки, где значительное влияние оказывает марганец. Это уменьшает опасность образования дефектов во время процесса, делая его более стабильным.

Также устраняет образование вредных сульфидов железа, повышая прочность при высоких температурах.

Никель

Столовые приборы из нержавеющей стали помогают нам избежать привкуса ржавчины

Его основное назначение – повышение пластичности и коррозионной стойкости в сочетании с другими элементами, а именно с хромом. Когда содержание хрома составляет около 18%, а никеля — 8%, мы получаем чрезвычайно прочную нержавеющую сталь.

Силикон

Повышает прочность и обеспечивает эластичность пружин. Другим значительным эффектом является увеличение магнитных свойств металла.

Титан

Повышает прочность и коррозионную стойкость, ограничивает размер аустенитного зерна.

Ванадий

Образование карбидов ванадия ограничивает размер зерна. Это влияет на повышение пластичности материала.

Также повышает прочность, твердость, износостойкость и ударопрочность. Из-за его эффективности суммы должны быть низкими. В противном случае это может негативно сказаться на свойствах материала.

Молибден

Молибден оказывает большое влияние на стальные сплавы при высоких температурах. Он улучшает механические свойства, а также устойчивость к коррозии и действует как усилитель действия других легирующих элементов.

Чугун

Чугун представляет собой сплав железа и углерода с содержанием углерода от 1,5 до 4 процентов. Присутствуют и другие элементы, а именно кремний, марганец, сера и фосфор.

Все мы знаем тяжелую чугунную сковороду 40-летней давности на бабушкиной кухне.

Несмотря на то, что она хрупкая, ее твердость делает ее устойчивой к износу. Окончательная форма изделия из чугуна получается путем литья. Для этого процесса требуется лишь незначительная последующая обработка, позволяющая сформировать необходимую форму.

Свойства чугуна:

• Отличная литейность
• Относительно дешевый
• Высокая прочность на сжатие
• Хорошая износостойкость
• Низкая температура плавления

Что такое цветной металл?

Цветные металлы не содержат железа. Они более мягкие и поэтому более податливые. Они используются как в промышленности, так и в эстетических целях — драгоценные металлы, такие как золото и серебро, являются цветными. На самом деле все формы чистых металлов, кроме чистого железа, являются цветными.

Свойства цветных металлов

Преимущества цветных металлов позволяют использовать их во многих областях вместо железа и стали.

Свойства цветных металлов:

• Высокая коррозионная стойкость
• Простота изготовления – обрабатываемость, литье, сварка и т. д.
• Отличная теплопроводность
• Отличная электропроводность
• Низкая плотность (меньшая масса)
• Красочный
• Немагнитный

Список цветных металлов

Опять же, мы собираемся предоставить некоторую информацию о каждом металле и его свойствах. Примеры цветных металлов:

Медь

При окислении медь зеленеет

Медь довольно широко распространена в промышленности. Добавьте сплавы латуни (медь и цинк) и бронзы (медь и олово), и вы уже увидите множество применений меди. Если нет, мы можем вам помочь. Для инженеров-механиков наиболее известными вариантами использования могут быть подшипники скольжения и втулки.

Тем не менее, свойства меди и медных сплавов допускают большее количество применений:

• Высокая теплопроводность – теплообменники, нагревательные сосуды и приборы и т. д.
• Высокая электропроводность – используется в качестве электрического проводника в электропроводке и двигателях
• Хорошая коррозионная стойкость – красивая, но дорогая кровля
• Высокая пластичность – делает материал очень легко формуемым и подходящим для изготовления статуй

Алюминий

С инженерной точки зрения, очень особенный и важный металл. Может быть не так полезен в повседневном применении из-за цены, но его сочетание малого веса и отличной обрабатываемости делает его популярным металлом в яхтах, самолетах и ​​многих автомобильных деталях.

Алюминий также является основным металлом во многих сплавах. Наиболее известными марками алюминия, вероятно, являются дюралюминий, Y-сплав и магналий.

Алюминий обладает следующими свойствами:

• Устойчивость к коррозии
• Хороший проводник тепла и электричества (но хуже, чем у меди) – в сочетании с пластичностью и ковкостью в некоторых случаях заменяет медь
• Высокая пластичность и малый вес
• Становится твердым после холодной обработки, поэтому требуется отжиг

Лазерная резка алюминия требует опыта и подходящего оборудования. Поэтому тщательно выбирайте субподрядчика для производства.

Свинец

Свойства свинца

Для обычного человека свинец может звонить в колокол, связанный с пулями (теперь они без свинца) и газом (имеющим пометку «неэтилированный»). Хотя сначала его добавляли в топливо для уменьшения детонации двигателя, при испарении в атмосферу оно оказалось очень вредным для здоровья.