Черные металлы. Хром черный или цветной металл
Список цветных металлов: характеристики, применение
Развитие цивилизации не смогло бы произойти столь стремительно, если бы человек не нашел способ добывать и обрабатывать разные металлы. И если поначалу этому способствовали удачные находки природных самородков, лежащих прямо на поверхности грунта, то в скором времени список цветных металлов, которые людям удалось «приручить», стал существенно расширяться. Первые опыты и более детальное изучение свойств новых элементов продемонстрировали, что все вещества обладают разными свойствами, и их применение для одних и тех же целей невозможно. Кроме того, ограниченные запасы, сложности добычи стали теми факторами, которые и сделали цветные металлы более ценными и дорогостоящими, чем черные.
Что такое цветные металлы?
Некоторые люди считают, что цветные металлы – это исключительно драгоценное золото, серебро и платина, однако такая точка зрения ошибочна. Прежде всего, в вышеперечисленный список цветных металлов вообще нельзя вписывать все эти металлы, потому что они состоят в разных группах как по свойствам, методам и способам добычи, распространенности, так и по применению (если не считать сугубо ювелирную промышленность). Цветными металлами можно считать все, которые не содержат в своем составе Fe, то есть железо.
В природе насчитывается огромное количество таких веществ, каждое из которых обладает уникальными свойствами и полностью оправдывает их добычу. Среди наиболее известных: медь, алюминий, титан, магний, никель, олово, свинец, хром, цирконий и еще не один десяток материалов, которые используются в узкопрофильных отраслях промышленности. Аналогов им найти не то чтобы невозможно, но и искусственное создание в условиях высоконаучных лабораторий является непосильным трудом и мечтой ученых со всего мира и во все века. Достаточно вспомнить алхимические труды и опыты, описанные как в научных трудах древних лет, так и в исторических работах, литературе и множестве легенд, не имеющих под собой достоверных доказательств.
Огонь, воду и медные трубы
Так в чем же преимущество металлов, не относящихся к более распространенному и дешевому железу? Почему их добывают часто в очень затруднительных условиях, и огромное количество предпринимателей разного калибра не гнушается собирать по крупицам лом цветных металлов? Дело в том, что эти материалы обладают уникальными физическими и химическими свойствами. Преимущественно они отличаются повышенной мягкостью и пластичностью, отличной энергопроводимостью, и хотя металлов, которые люди умеют добывать, довольно большое количество, каждый из них используется в абсолютно разных целях.
Собственно говоря, не каждый материал может применяться в чистом, неразбавленном виде, список цветных металлов, подлежащих так называемому легированию, очень велик. Они смешиваются между собой, образуя новые соединения, которые можно использовать в космической промышленности, медицине и множестве других сфер жизни человека. Иногда бывает достаточно не делать определенную деталь или элемент прибора из дорогостоящего и уникального цветного металла, а лишь сделать напыление. Физических и химических свойств такого тончайшего покрытия будет достаточно для достижения требуемых целей.
Не все то золото, что блестит
Золото – металл, наиболее известный среди цветных. В этом нет ничего удивительного, его популярность столь высока, что долгое время им рассчитывались за товары, оно было основой для разнообразных ювелирных украшений и по большому счету стало неким мерилом благосостояния людей. Несколько десятилетий назад расчеты между странами происходили именно в золотом эквиваленте, да и сейчас золотовалютный запас бюджета любого государства является индикатором уровня экономики в целом и богатства населения в частности.
Корме того, золото – металл редкий, но простой в обработке. Основным его достоинством яляется великолепная ковкость, благодаря которой ювелиры создают прекрасные украшения и изделия из желтого материала. Однако в природе мало чистого золота, да и добывать его очень трудно, в связи с этим в него часто добавляют разные добавки, которые несколько меняют цвет и мягкость золота в конечном результате. Список цветных металлов разнообразен, и каждая добавка применяется в разных целях, основными материалами являются:
Каждый из этих металлов меняет исходный цвет получившегося материала, которые может быть с зеленоватым, розовым, белым отливом. Значение также имеет прочность смешанного металла, ведь само по себе золото настолько мягкое, что его можно с легкость поцарапать, разрезать ножом при должном усилии, надкусить зубом. Все эти методы – простой и доступный каждому способ испытать изделие на подлинность.
Кроме ювелирной промышленности, золото применяют в химической отрасли, электронике, космическом и авиастроительстве, при добыче нефти.
Драгметаллы
Среди наиболее дорогостоящих металлов вышеуказанный отнюдь не самый дорогой, он находится лишь на четвертой позиции рейтинга. Список цветных металлов по их стоимости гласит следующее (биржевые цены за 1 грамм):
калифорний – от 500 тысяч долларов;
осмий-187– от 200 тысяч долларов;
родий – 225 долларов;
платина – 77 долларов;
золото – 30 долларов;
осмий – 19 долларов;
иридий –16 долларов;
рутений – 15 долларов;
палладий – 14 долларов;
серебро – 0,6 доллара.
Редко какой из этих химических элементов используется в чистом виде, и далеко не каждый применяют для создания шедевров ювелирного искусства. Зачастую предполагается высокоточное производство отдельных составляющих сложных деталей, подвергающихся воздействию высоких или низких температур, агрессивных химикатов и т. д. Лом цветных металлов из этой группы – это высокоточное, сложное, но прибыльное занятие, которое происходит на государственном уровне или через монополистические организации. В военной промышленности разбирается специализированная техника, ракеты, где по крупицам собирают куски деталей для последующей переработки.
Применение
Многие могут задаться вопросом, почему же эти материалы столь дороги. А заполучив грамм драгоценного металла, что с ним можно сделать на практике? Ответ прост: без определенных навыков и оборудования – ничего.
Так, палладий применяют для чеканки сувенирных и коллекционных момент, которые являются средством вложения капитала. Но в более практичных целях он используется для создания медицинского оборудования. Рутений полезен как один из элементов для очистки воды, а иридий упрочняет сплавы для изделий, которые будут подвержены невероятно высоким температурам.
Многие из цветных металлов используются в качестве средства заработка и сохранения капиталов, участвуя в рыночных торгах как на вполне официальных биржах, так и являясь одним из средств для теневых сделок и взаиморасчетов.
Медные сплавы
Медь – один из наиболее популярных материалов в производстве электропроводки, водопроводных труб, в электронике. Она очень тугоплавкая, хорошо проводит тепло и электричество, при этом недостаточно прочна и плохо поддается литью. Чтобы устранить этот недостаток, к чистому металлу добавляют различные примеси, которые делают более прочной саму медь. Олово, которое получается в результате, не подвержено коррозии и изнашиванию, благодаря таким свойствам сфера его применения невероятно широка.
Еще одной распространенной добавкой является цинк, определенный процент этого металла дает возможность получить латунь. В таком составе очень важно содержание легирующего вещества, чем выше процент содержания добавки, тем тверже металл, но и более подвержен коррозийным разрушениям.
А вот сплав медь-никель часто используют при изготовлении бижутерии, добавка придает более приятный цвет и прочность изделиям.
Алюминиевые сплавы
Алюминий – один из лидеров среди цветных металлов. Такая популярность обусловлена дешевизной добычи, простотой переработки, относительной легкостью металла, возможностью применения вторсырья.
Как и к другим металлам, в чистый алюминий при сплавке добавляют различные добавки, кроме того, сами сплавы могут иметь различную технологию изготовления, подразделяясь на те, которые упрочнены для термообработки, не упрочнены, и есть также отдельная, третья категория, позволяющая литье необходимых деталей и изделий.
Прокат цветных металлов предполагает, что материал после обработки обретает форму прутьев, проволоки разного сечения и предназначения, листков, труб, чушек и втулок.
Несколько слов об особенностях чёрных металлов
Когда говорят про особенности черных металлов, обычно подразумевают их отличия от цветных в плане их физических свойств. И действительно, разделение металлов на чёрные и цветные понятно не всем, хотя многие знают, что, например, медь или алюминий относят к цветным металлам, а сталь и чугун — к чёрным. Но на самом деле различие это достаточно прозрачное и понятное. Дело в том, что чёрные металлы — это, как мы уже говорили, ферросплавы, то есть сплавы железа, к которым собственно и относятся и чугун, и сталь. Цветные металлы, напротив, не содержат в своём составе железа. Если говорить о том, почему чёрные металлы названы чёрными, то здесь также всё достаточно понятно — их цвет темнее, чем у цветных, которые в плане цвета отличаются куда большим разнообразием.
Интересно также, что цветные металлы, на самом деле, очень сильно различаются по химическому составу и свойствам, а вот что касается чёрных, то здесь всё гораздо проще. Любой чёрный металл по большей части состоит из железа, на определённый процент из углерода, а далее следуют различные добавки (цветные металлы). Кстати, именно за счёт процентного содержания углерода определяется, какой ферросплав перед нами — сталь или чугун. И здесь есть очень чёткое деление: если в сплаве содержится менее 2,14% углерода — это сталь, больше — чугун. Некоторые пишут про 2%, однако это не совсем точно, и правильная цифра — 2,14%. Число это взято, опять же, не случайно — именно при таком содержании углерода в железе последнее начинает достаточно заметно менять свои свойства — становится менее уязвимым к коррозии, однако приобретает большую хрупкость и становится менее прочным.
Что касается других добавок, то это прежде всего хром и никель (последний значительно уменьшает коррозионные процессы в железе, поэтому сталь с достаточным содержанием никеля является нержавеющей). Именно от содержания различных цветных металлов в ферросплаве зависит определение марки стали, и по стоимости сталь разных марок может различаться весьма значительно, у чугуна такое разделение тоже есть — например, ковкий чугун по своим свойствам значительно превосходит серый и, соответственно, дороже — точно так же, как нержавейка дороже обычной стали.
Черные металлы
В нашем обиходе есть много вещей, которые стали настолько привычные, что жизнь без них становится невозможной. Конечно, в древние времена люди не пользовались ложкой или колесом, но сегодня такой вариант вряд ли кого-то устроит. Среди востребованных вещей, множество являются металлическими. Именно металл используется на производстве, строительстве и быту и никогда не потеряет свое значение для человека. Итак, рассмотрим, какие металлы относятся к черным, и что они из себя представляют.
К черным металлам относят металлы, в основу которых входит железо, а именно: сталь, чугун, ферросплавы и само железо.
Основным металлом, которым чаще всего пользуется человек – это железо. Около 95 процентов металлургической промышленности производят железо и его сплавы. Сегодня железо добывают в основном из железной руды доменным процессом.
Железо имеет серебристо-белый цвет и высокую реакционную способность. Благодаря своим свойствам этот черный материал применяется очень широко. Например, железо входит в состав стали и чугуна. Магнитная окись железа входит в состав современных компьютеров. Также этот металл широко используется в машиностроительстве, садоводстве. Хотя железо применяют во многих областях, но чаще всего используют сталь и чугун.
Сталь является одним из самых востребованных черных металлов. В состав стали входит сплав железа и углерода. Данный металл имеет множество характеристик, и подразделяются на множество видов и подвидов. Соответственно все виды применяются в разных областях. Отличаются разные виды стали друг от друга механическими и химическими свойствами, которые зависят от термообработки. Большая часть стали способна принимать разную форму в результате прокатки, прессования или литья. Есть и такие виды стали, которые очень мягкие и поддаются ручной обработке. Но и есть и такие - которые легко разрезают стекло.
Самый распространенный вид стали – это нержавеющая сталь, в состав которого входит никель, хром и марганец. Главной особенностью этого черного металла является высокая антикоризийность. Нержавеющую сталь применяют во многих видах промышленности. Например, этот металл используется для производства турбин, пружин, бытовых предметов.
Еще одной разновидностью черного металла, является чугун. Чугуном называют сплав железа с углеводом, содержание углевода в котором немножко больше чем в стали. Главным свойством чугуна считается его текучесть в раскаленном виде. Литейные формы легко заполняются сплавом, поэтому его чаще используют для изготовления литых деталей.
В состав чугуна может, входит углевод в виде цементита и графина. Именно от их соотношения чугун разделяют на белый, серый, ковкий и высокопрочный чугун.
Белый чугун имеет высокую электросопротивляемость, так как в состав входит углевод в виде цементита.
Серый чугун используется для литья, потому что в состав входит углевод в виде пластинчатого графита.
Ковкий чугун получается с белого чугуна после термической обработки. Этот вид чугуна имеет высокую пластичность.
В высокопрочном чугуне углевод находится в шаровидном состоянии. Его используют для изготовления высокопрочных деталей.
Чугун также используют во многих отраслях. Так, например этот черный металл, применяется для изготовления люков и решеток для канализации, предметов домашнего обихода (ванна, разная посуда, радиаторы).
Следовательно, черные металлы не такие уж и простые, как кажутся изначально. В современном мире существует множество технологий по изготовлению черных металлов и множество их нюансов. Существует очень много видов и подвидов черных металлов, каждый из которых имеет индивидуальные свойства и особенности. Именно от этих свойств эти металлы используют в различных сферах жизни человека.
metresspb.ru
