• 08.03.1970

Олово черный или цветной металл: Что относится к черным металлам

Содержание

Урок 13. сплавы металлов — Химия — 11 класс

Химия, 11 класс

Урок № 13. Сплавы металлов

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме: урок посвящён изучению сплавов чёрных и цветных металлов, роли легирующих добавок, зависимости свойств сплавов от состава.

Глоссарий

Бронза – сплав на основе меди; оловянная бронза содержит до 8,5% олова. Может содержать также алюминий, кремний, свинец. Используется для изготовления деталей машин, инструментов, при ударе не образующих искр.

Баббиты – сплавы на основе олова и свинца. Применяются для изготовления подшипников, так как отличаются высокой устойчивостью к истиранию.

Дюралюминий – высокопрочные сплавы на основе алюминия с добавками меди, магния и марганца. Основной конструкционный материал в авиа- и ракетостроении.

Константан – сплав на основе меди, никеля и марганца, используется для изготовления электроизмерительных приборов.

Латунь – сплав меди и цинка, с небольшими добавками никеля, олова, свинца, марганца. Используется для изготовления деталей машин и запорной аппаратуры.

Легированная сталь – сталь, в состав которой включены легирующие добавки, повышающие прочность, коррозионную устойчивость, жаропрочность и другие свойства сплава.

Легирующие добавки – вещества, вводимые в сплав в определённых количествах, для придания сплаву необходимых свойств.

Мельхиор – медно-никелевый сплав с добавлением железа, используется для изготовления монет, инструментов, столовых приборов.

Нейзильбер – трёхкомпонентный сплав на основе меди, цинка и никеля.

Силумин – сплав алюминия с кремнием. Применяется для литья деталей в авто- моторостроении.

Сплав — материал с металлическими свойствами, состоящий из двух или более компонентов, один из которых обязательно металл.

Сплав Вуда – легкоплавкий сплав на основе висмута, свинца, олова и кадмия. Используется для изготовления металлических моделей, заливки образцов, пайки некоторых сплавов.

Сталь – сплав железа с углеродом, причем доля углерода не превышает 2,14%.

Цветные металлы – алюминий, медь, никель, цинк, олово, свинец и другие металлы, не относящиеся к чёрным.

Цементит – карбид железа Fe3C, образуется в виде отдельной фазы в чугуне с высоким содержанием углерода.

Чёрные металлы – железо, марганец, иногда к чёрным металлам относят хром.

Чугун – сплав железа с углеродом, содержание углерода в пределах от 2,14 до 4,3%.

Электрон – сплав на основе магния и алюминия с добавлением цинка, и марганца. Используется в авиа- и ракетостроении.

Основная литература: Рудзитис, Г. Е., Фельдман, Ф. Г. Химия. 10 класс. Базовый уровень; учебник/ Г. Е. Рудзитис, Ф. Г, Фельдман – М.: Просвещение, 2018. – 224 с.

Дополнительная литература:

1. Рябов, М.А. Сборник задач, упражнений и тестов по химии. К учебникам Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман «Химия. 10 класс» и «Химия. 11 класс»: учебное пособие / М.А. Рябов. – М.: Экзамен. – 2013. – 256 с.

2. Рудзитис, Г.Е. Химия. 10 класс: учебное пособие для общеобразовательных организаций. Углублённый уровень / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М.: Просвещение. – 2018. – 352 с.

Открытые электронные ресурсы:

  • Единое окно доступа к информационным ресурсам [Электронный ресурс]. М. 2005 – 2018. URL: http://window.edu.ru/ (дата обращения: 01.06.2018).

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ

Сплавы металлов и их классификация

Одним из первых металлов, который человек стал применять для своих нужд, была медь. Но ещё в III тысячелетии люди обнаружили, что медь, сплавленная с оловом, позволяет делать более прочное оружие, долговечную посуду. Материал, полученный при сплавлении меди с оловом, получил название «бронза». Это был первый сплав, изготовленный человеком.

Сплавом называют искусственный материал с металлическими свойствами, состоящий из двух или более компонентов, из которых, по крайней мере, один является металлом.

В зависимости от количества компонентов различают двойные (бинарные), тройные и многокомпонентные сплавы. Сплавы могут иметь однородную структуру (гомогенные сплавы), а также состоять из нескольких фаз (гетерогенные сплавы). В зависимости от своих свойств сплавы подразделяются на легкоплавкие, тугоплавкие, жаропрочные, высокопрочные, твердые, коррозионно-устойчивые. По предполагаемой технологии обработки различают литейные (изделия производят путём литья) и деформируемые (обрабатывают путём ковки, проката, штамповки, прессования) сплавы.

Чёрные металлы и сплавы на их основе

В зависимости от природы металла, составляющего основу сплава, различают чёрные и цветные сплавы. В чёрных сплавах основным металлом является железо. Самыми распространенными из чёрных сплавов являются сталь и чугун. К чёрным металлам относятся железо, а также марганец и хром, которые входят в состав чёрных сплавов.

Чугун

Чугун – сплав на основе железа, содержание углерода в котором превышает точку предельной растворимости углерода в расплаве железа (2,14%). При остывании сплава, углерод кристаллизуется в виде отдельных включений цементита и графита. Углерод придает чугуну твердость, но снижает пластичность сплава, поэтому чугун хрупкий. Чугун применяют для изготовления литых деталей (коленчатых валов, колёс, труб, радиаторов отопления, ванн, решеток ограждения), кухонной посуды (сковородок, чугунков, казанов).

Сталь

В стали содержание углерода значительно меньше. В низкоуглеродистых сталях количество углерода не превышает 0,25%, в высокоуглеродистой стали содержание углерода может достигать 2%. Самые первые стальные изделия появились 4000 лет назад. В настоящее время выплавляют стальные сплавы с различными свойствами. Это конструкционные, нержавеющие, инструментальные, жаропрочные стали.

Легирующие добавки

Для придания стали особых свойств в процессе её изготовления, вводят легирующие добавки. Легирующими добавками называют вещества, которые добавляют в сплав в определенном количестве для изменения механических и физических свойств материала.

Легированные стали

В зависимости от количества легирующих добавок различают низколегированную, среднелегированную и высоколегированную сталь. Марка стали обозначается с помощью букв и цифр. Буква указывает на химическую природу легирующей добавки, а цифра, стоящая после буквы – на примерное содержание этой добавки в сплаве. Если содержание добавки меньше 1%, то цифру не ставят. Цифры впереди букв показывают содержание углерода в сотых долях процента. Например, в стали марки 18ХГТ содержится 0,18 % С, 1 % Сr, 1 % Мn, около 0,1 % Тi.

Стали применяют для изготовления армирующих железнодорожных рельсов, дробильных установок, конструкций, турбин электростанций и двигателей самолётов, инструментов (пилы, сверла, резцы, зубила, фрезы), химической аппаратуры, деталей автомобилей, тракторов, дорожных машин, труб и много другого.

Цветные металлы и сплавы на их основе

К цветным металлам относят алюминий, цинк, медь, никель, олово, свинец и др. Сплавы на основе цветных металлов называют цветными. Это бронза, латунь, силумин, дюралюминий, баббиты и многие другие. В авиации широкое применение нашли легкие и прочные сплавы на основе алюминия и титана. Изделия из медных сплавов: бронзы и латуни, применяются в химической промышленности, для изготовления запорной аппаратуры: кранов, вентилей. Сплавы на основе олова и свинца используют для изготовления подшипников. Из мельхиора и нейзильбера – сплавов меди и никеля, изготовляют столовые наборы, монеты.

ПРИМЕРЫ И РАЗБОР РЕШЕНИЙ ЗАДАЧ ТРЕНИРОВОЧНОГО МОДУЛЯ

1. Расчет массовой доли металла в сплаве

Условие задачи: Кусочек нейзильбера массой 2,00 г поместили в раствор гидроксида натрия. В ходе реакции выделилось 0,14 л водорода (н.у.). Вычислите массовую долю цинка в сплаве. Ответ запишите в процентах с точностью до десятых долей.

Шаг первый: запишем уравнение реакции цинка с раствором гидроксида натрия:

Zn + 2NaOH → Na2ZnO2 + H2↑.

Один моль цинка вытесняет из щёлочи один моль водорода.

Шаг второй: найдём количество цинка, которое вытеснило 0,14 л водорода.

Для этого найдём в периодической таблице элементов Д.И. Менделеева молярную массу цинка: М(Zn) = 65 г/моль. При нормальных условиях 1 моль любого газа занимает объём, равный 22,4 л. Составим пропорцию:

65 г цинка вытесняет 22,4 л водорода;

х г цинка вытесняет 0,14 л водорода.

65 : х = 22,4 : 0,14, откуда х = (65·0,14) : 22,4 = 0,41 (г) – масса цинка в сплаве.

Шаг третий: найдём массовую долю цинка в сплаве:

ω = (0,41 : 2,00)*100 = 20,5 (%).

Ответ: 20,5

2. Расчёт массы легирующей добавки

Условие задачи: Для придания стали противокоррозионных свойств в сплав добавляют хром. Сталь марки С1 должна содержать 12% хрома, 1% кремния, 1,5% марганца и 0,2% углерода. Сколько хрома необходимо добавить к железному лому (посторонними примесями пренебрегаем) массой 500 кг, чтобы получить нержавеющую сталь требуемой марки? Ответ записать в килограммах с точностью до десятых долей.

Шаг первый: найдём массовую долю железа в стали марки С1:

Для этого от 100% отнимем массовые доли остальных элементов:

100 – 12 – 1 – 1,5 – 0,2 = 85,3 (%).

Шаг второй: найдём массу одного процента сплава.

Для этого массу железного лома разделим на массовую долю железа:

500 : 85,3 = 5,9 (кг).

Шаг третий: найдём необходимую массу хрома. Для этого массу одного процента сплава умножим на массовую долю хрома в сплаве:

5,9*12 = 70,8 (кг).

Ответ: 70,8

Олово

Олово

Олово — химический элемент таблицы Менделеева под номером 14. Он относится к разряду легких цветных металлов. В твердом (естественном) состоянии он представляет собой вещество бело-серого цвета. Олово имеет небольшую массу, хорошо поддается пайке, плавлению, ковке и другим методам механической обработки. Оно может преобладать в различных аллотропических состояниях. Всего их четыре вида — α-Sn чаще всего встречается при температуре не более +13,2 градуса. β-олово получается если температурный показатель превышает +13,2 градуса. При высоких давлениях во внешней среде можно наблюдать образование y и γ-олова.

История

Впервые олово обнаружили еще около четырех тысяч лет назад. В давние времена серебристый металл был довольно редким материалом и стоил очень дорого. В основном его использовали как составляющую бронзовых сплавов. Как известно в те времена бронза была основным техническим материалом, из которого изготавливали различные вещи — посуду, инструменты, оружие, доспехи, украшения и другие предметы быта. Олово, присутствующее в составе бронзовых изделий ценилось на протяжении многих веков, сравнительно с другими металлами, которые тогда добывались.

Характеристика и физические свойства олова

Олово наделено множественными свойствами и вступает в реакцию со многими металлами, неметаллами и другими элементами периодической таблицы Менделеева. Поэтому рассмотрим общие характеристики вещества:

  • Олово способно преобладать в твердом или жидком состоянии, поэтому значения плотности в различных вариантах отличаются — в первом случае показатель приравнивается к 7. 3 г/куб. см, во втором — 6,98 7.3 г/куб. см.
  • Что касается влиянию высоких температур, то стоит отметить, что олово начинает плавиться при 232 0С, а при температуре 2620 градусов оно начинает закипать.
  • Емкость теплоотдачи олова в затвердевшей форме составляет 226 Дж/(кг*К), а в жидком, эта цифра доходит до 268 Дж/(кг*К).
  • Молярная емкость теплоотдачи при стабильном давлении составляет: для белого олова — 27,11 Дж/(моль*К), для серого — 25,79 Дж/(моль*К).
  • Теплоотдача при плавлении олова — 7,19 кДж/моль, а при испарении — 296 кДж/моль.
  • Теплопроводность при оптимальной температуре (около 20 0С) приравнивается 65,26 Вт/(м*К).
  • Сопротивление электротока колеблется в пределах 0,115 мк Ом*м.
  • Удельная электрическая проводимость при 20 0С равняется 8,69 МСм/м.
  • Тугость металла твердой формы варьируется в рамках от 55 ГПа до 48 ГПа при условии температур от 0 до 100 0С.
  • Сопротивление при разрыве твердого олова равно 20 МПа.
  • Удлинение — до 40%.
  • Твердость серого олова достигает 62 МПа, белого — до 152 МПа.
  • Оптимальная температура для литья колеблется от 260 до 300 градусов.
  • При нагревании до + 170С олово приобретает хрупкую структуру.

Белое и серое олово: в чем различие?

Олово — это элемент, относящийся к классу полиморфических металлов. В быту многие сталкиваются с его бета-модификацией. Это белое олово со стойкостью к температурам от 14 и выше градусов по Цельсию. Внешне оно представляет собой пластичный и мягкий материал белого цвета. Его структура представлена в виде кристаллической решетки, построенной по типу тетрагональной сингонии. Его атомное строение обуславливается окружением октаэдров, что дает олову плотность до 7,2 г/куб. м. Если зажать кусок олова в тиски и прислушаться, можно наблюдать своеобразный хруст, исходящий от трущихся кристаллов.

При воздействии низкой температуры на белое олово, структура металла начинает меняться, постепенно переходя в альфа-версию, приобретая серый оттенок. Это обуславливается тем, что при падении температуры ниже 0 градусов, кристаллы формируют новую структуру, как у алмаза. При этом, увеличивается объем металла, и он постепенно начинает распадаться, пока окончательно не превратиться в оловянный порошок.

Переход с одной модификации в другую, обуславливается воздействием низкой температуры. В естественных условиях окружающей среды, этот переход проходит немного быстрее, а максимально быстрый распад достигается при температуре — 33 градуса. Однако образование порошкообразного вещества может происходить не только под влиянием низких температур. Ионное излучение также может вызвать распад металла и его переход в состояние порошка. Существует возможность изменить структуру олова до гелиевого состояния, если достичь необходимого охлаждения в определенных условиях.

Электрофизические характеристики олова обуславливаются его структурой, поэтому каждой модификации присущи свои показатели. Например, бета-олово считается металлом, а версия альфа является полупроводником, который используется при пайке. При воздействии внешних факторов, альфа-олово (ниже 3,72 К) преобразуется в модификацию сверхпроводника. При этом атомы кристаллической решетки бета-модификации образуют s2p2, а форма альфа обращается в состояние sp3. При воздействии магнитного поля олово может проявлять себя по-разному. В одном случае оно парамагнитно, но при определенных обстоятельствам может стать диамагнитным.

Если представить, что различные модификации будут взаимодействовать между собой, то бета-олово может быстро трансформироваться в альфа-олово. Это происходит потому, что структура олова не постоянна. Такой процесс перехода можно сравнить с заражением. Такое поведение металла было замечено еще в 1870 году, и названо уже в 1911 году «оловянной чумой».

В ходе экспериментов и химических опытов было установлено, что заражение можно предотвратить и даже остановить. Для этого необходимо использовать химический элемент — висмут. Ученые даже нашли способ, чтобы ускорить процесс перехода с бета до альфа-версии. Этому способствует химическая реакция олова с хлор станнатом аммония.

Залежи олова

Олово способно локализоваться, как в открытых источниках, так и глубоко под землей. По наблюдениям ученых, процент содержания зарегистрированных источников ничтожно мал. А вот в олово-рудных ресурсах объем минерала значительно увеличивается. В последнее время большую часть находят в воде. Это обуславливается разложением нестабильных минералов, в окисленных зонах.

Олово как природный минерал

В природе олово встречается очень редко. Если сравнить его распространенность с другими металлами, то в этой категории оно занимает 47 место по всей земле. Запасы элемента в земном массиве варьируются в пределах от 2*10-4 до 8*10-3 %, без учета ресурсов в океанских и морских глубинах. Преобладающим минералом, из которого получают олово, считается касситерит. Он содержит в себе порядка 79% металла.

Первые месторождения олова

Самые большие запасы олова находятся в южных континентах — Китае и Японии. Помимо этого, немалые залежи оловянной руды найдены в Южной Америке. Россия также является месторождением данного минерала.

Кислотно-щелочные свойства

Учитывая, что олово является амфотерным веществом, то помимо основных свойств, оно может проявлять кислотные и щелочные характеристики. Благодаря им, появляется вероятность выявления олова во внешней среде. Элемент по некоторым свойствам похож на кварц, что дает возможность определять связь минерала как оксид с соединениями кислот. Большое содержание олова в ископаемых источниках может формировать кварцево-касситеритовые руды. Его щелочные свойства можно заметить в различных сульфитах.

Преобладающие формы

Олово часто встречается в составе горных образований, наполняющих земную кору. Реже его можно встретить в результате образования вулканических пород и других минеральных соединений. Самые большие запасы элемента преобладают в окисной форме.

Олово при низких температурах

Оловянная чума стала причиной трагических событий 1912, во время экспедиции Скотта на Южный полюс. Его путешествие закончилось преждевременно, а виной тому стали оловянные крышки на бачках с горючим. Находясь в холодных климатических условиях, температура достигла той отметки, когда олово преобразовалось в порошок, и все топливные запасы были потеряны.

Изотопы

Олово имеет постоянное количество нуклидов. Количество протонов у него приравнивается к 50-ти. Они равномерно насыщают зону вокруг ядра, что прибавляет больше энергетики. Поэтому, их число считают магическим, а сам элемент располагает максимальным объемом неизменных изотопов, по сравнению с другими элементами. В металле содержаться два изотопа, которые при выпадении из бета-олова становятся радиоактивными.

Твердые минеральные источники

В условиях внешней среды олово может преобладать в трех основных видах:

Рассеянный класс. Неопределенность названия говорит о том, что неизвестно в какой конкретной форме находится элемент. Обычно олово наблюдается в изоморфной рассеянной форме вместе с другими сопутствующими веществами. К ним относятся вольфрам, ниобий и тантал, которые образуют кислотные соединения. Цезий, Таллий и Ванадий способствуют формированию кислых и сульфидных связей. Если олово преобладает в обычном состоянии, то реагенты замещаются в различном изоморфном порядке.

Минеральный тип. Данный тип обуславливает наличием олова в различных минералах. Чаще всего ими являются гранаты, магнетиты, турмалины и другие образования. Обычно их взаимодействие влияет только на преобразование химического состава элемента, не нарушая его структуру. Максимальной накаляемостью в оловоносных минералах наблюдается соединение с гранатами, эпитодами и другими минералами.

Источники сульфидов содержат высокий процент олова как изоморфного компонента. В приморском регионе России найдены новые месторождения сфалеритов, халькопиритов, пиритов и других минералов. Учитывая ограничение изоморфных структур, то при этом случается разложение образца с выпадением филлита.

Формирование и виды осадочных пород

Как природный материал, олово может встречаться не только в различных минералах, породных образованиях, но и других источниках в виде различных соединений.

Природные соединения и сплавы олова

Олово способно формироваться в совокупности с иными химическими веществами в геологических условиях, которые можно классифицировать следующим образом:

Образование руд происходят по сей день. Причиной вполне могут служить океанические осадки с Тихого океана, гидротермальной камчатской зоны или продукты выбросов Тол Бачинского вулкана.

Эффузивные или интрузивные магматические залежи траппов и пикритов на сибирской площадке, а также габброиды, гипербазит и магматические породы, локализующиеся на Камчатке.

Преобразование пород при гидротермическом и метасоматическом влиянии. К таковым стоит отнести золотоносные или медно-никелиевые залегания на территории России и Узбекистана.

Касситерит

Наиболее встречающимся оловянным ресурсом считается касситерит (SnO2). Он представлен в виде окисного соединения олова с кислородом. Учитывая, что этот образец является наиболее встречающимся минералом, содержащим большой процент олова, то первым делом нужно обращать внимание на его структуру. Если детально осмотреть образец породы, то можно наблюдать отдельные кристаллы олова. Они могут достигать до 3-4 мм в диаметре, а в некоторых случаях и больше.

Гидроокисные оловянные источники

На основе достоверной информации, подобные источники белого или серого металла занимают не лидирующие позиции. Они представлены в форме солей поли оловянных кислот. К таким можно отнести варламовит, сукулаит или отвердевшую примесь олова в магнетите. Чаще всего это полу аморфные соединения элемента. Помимо этого, олово содержится в оксидных соединениях — CuSn(OH)6, 3SnO·h3O и других оксидах.

Силикаты

Еще одним распространенным минералом, содержащим олово, является малахит. Он принадлежит к классу силикатов, которые способны формировать огромные залежи металла.

Шпинелиды

Шпинелиды являются еще одним источником окисных соединений, которые содержат оловянные примеси. Основным веществом считается нигерит.

Сульфидные соединения олова

Данный класс обуславливается соединением олова с серными породами. В производственной сфере они занимают вторую позицию. Основным материалом добычи олова является станнин. Помимо этого, к этой группе можно отнести и другие соединение на основе цветных металлов: Cu, Pb или Ag. Такие руды могут содержать различный процент олова, в зависимости от климатических условий.

Минерал Станнин

Оловянный колчедан — это второе название данного минерала, относящегося к сульфидному классу. Он является самым распределенным источником олова, залегающим на территории России. Процентное содержания искомого металла составляет от 10 до 40%. При увеличении этой доли можно наблюдать признаки разложения станина, сопровождающиеся выделением касситерита.

Коллоидная форма олова

С геохимической точки зрения, олово является сложным элементом, поэтому изучено оно не до конца. В природе можно наблюдать олово-кремнистые соединения, относящиеся к группе коллоидов. В основном, олово образуется в результате изменения структуры кристаллической решетки многих соединений и элементов. Благодаря этому и коломорфным связям, металл может изменять свое физическое состояние, образуя гелеобразные смеси.

В ходе множественных экспериментов, ученые выяснили, что при взаимодействии металла с хром-кремневым соединением, олово видоизменяется. При этом его коллоидная форма используется как вспомогательное звено.

Чтобы понять, как изменяется форма и химические свойства олова, необходимо рассмотреть несколько примеров перехода металла в жидкое состояние.

Учитывая, что его геохимические свойства являются наиболее неизученным разделом, то предоставленная информация, это не результаты проведенных опытов или исследований, а всего лишь теоретические выводы ученых. Основываясь на этих фактах, можно разделить локализацию олова в смесях на следующие классы:

  • Ионные связи.
  • Гидроксильные соединения.
  • Сульфидные связи.
  • Комплексные соединения.

Все наблюдения по поводу реакций или структуры ионных соединений, строятся на геохимических и валентных предположениях. Они делятся на две основные группы:

Простые ионы, которые наблюдались в примесях с малой долей рН и продуктах магматического разложения. Однако конкретных форм при условии газового или жидкого состояния металла выявлены небыли.

Галогениды — вещества, содержащие фтор и воздействующие на металл в процессе разложения и перехода в иное состояние.

Минеральные формы гидроксильных соединений в щелочной среде часто образуют двух, трех и четырехвалентные оловянные кислоты (h3SnO). Они могут формироваться естественным образом или иметь искусственное происхождение. Результаты проведенных исследований показали, что олово в составе кислот проявляется очень слабо и способна формировать химические комбинации по подобию варламовита.

Сульфидные связи в кислотной сфере крайне неустойчивы.

Комплексная связь была обнаружена в результате опытов, методом воздействия фторовых соединений на касситерит. Анализы показали, фторовые и хлоридные растворы при воздействии на минералы проявляют идентичные свойства. В ходе исследований было проделано несколько опытов с различными реактивами. В результате получились совокупные соединения модели Na2[Sn(OH)2F4]. И это только один из множественных образцов, которые были получены.

Олова-кремневые и коллоидные образования формируются при наличии касситерита, который наблюдается практически во всех оловянных месторождениях.

Особенности производства

Производственный процесс по изготовлению олова состоит из нескольких этапов. Сначала приготовленную руду помещают в специальные дробилки и мельницы, где минерал приобретает мелкую фракцию (кусочки не более 10 мм в диаметре). Затем гравитационно-вибрационным методом извлекаются частицы касситерита. Наряду с этим применяется флотационный метод обогащения минерала, после которого касситерит приобретает концентрат олова до 70%.

В ходе последующей переработки сырья, осуществляется удаление мышьяка и серы. После этого, полученный продукт отправляют в печь для выплавки. Там минерал послойно смешивается с древесными углями, для освобождения его от ненужных веществ. Здесь же добавляется Zn, Pb или Cu. Для очищенного олова используется метод плавки.

Сфера использования

Благодаря свои антикоррозийным свойствам, олово широко применяется при литье различных сплавов. Оно является одним из основных компонентов бронзы, изготовления белой жести и других материалов. Его успешно используют в электротехнической сфере для пайки контактов и микросхем. Олово также необходимо при производстве посуды, которая выполняется и специального оловянного сплава — пьютера.

Во всех вышеперечисленных случаях, элемент используется в малых долях. Большая часть олова приходится на плавление с медью, цинком, свинцом и сурьмой. Также возможно сочетание некоторых элементов: медь с цинком, медь с сурьмой и другие. Благодаря своей экологичности и проводимости, олово используют для изготовления кабелей с большой электропроводностью.

Также олово применяется для изготовления лакокрасочных материалов, которые имитирую золотистое покрытие. Цинко-оловянные соединения используют для легирования стали и нержавеющих сплавов из черного металла.

Помимо этого, оловянные изомеры, полученные искусственным путем являются источниками гамма-излучения, поэтому их успешно применяют в спектроскопии.

Благодаря своим свойствам, олово участвует в производстве анода и различного рода химических испытаниях. На основе свинцово-оловянных сплавов делают аккумуляторные батареи. Они превосходят обычные АКБ по качеству, емкости и сроку службы. Их энергетическая плотность в 5 раз превышает энергию обычных свинцовых аккумуляторов, имея при этом наименьшее сопротивление.

 

Черные и цветные металлы — в чём отличие?

Применение металлов для изготовления различного вида изделий для промышленности, сельского хозяйства, медицины и многих других отраслей, а так же для бытовых целей в наше время не вызывает удивления. Но, возможно, не все знают, чем отличаются такие группы металлов, как чёрные и цветные, друг от друга.

Попробуем в этом разобраться.

Чёрные металлы

Чёрными называются те металлы, которые содержат сталь и железо. Из чёрных металлов изготавливают рельсы для железной дороги, трубы для транспортировки нефти и газа, металлические строительные леса, якоря для плавательных средств, гвозди, иглы, пружины и многое другое. Нержавеющая сталь, углеродистая сталь, чугун, низкоуглеродистая сталь, кованое железо являются примерами железосодержащих металлов. Кованое железо почти на 100% состоит из железа. Нержавеющая сталь, например, состоит не только из железа и стали, а еще из хрома и никеля.

Чёрные металлы, содержащие железо, очень долговечны и прочны. Так же они сохраняют магнитные свойства. Их применяют для изготовления изделий и конструкций, которые должны быть стабильно прочными и обладать антикоррозийными свойствами. Чёрные металлы используются при изготовлении практически всего, начиная от многоэтажных зданий, автомобилей, двигателей и заканчивая маленьким шурупом.

Цветные металлы

Цветные металлы не содержат стали и железа. К данной группе металлов относятся: алюминий и медь, никель и свинец, цинк и олово, латунь и золото, серебро и платина, а так же многие другие, не содержащие железо.

Такие металлы более универсальны в использовании. Они значительно устойчивее к коррозии, чем чёрные металлы и более податливые.

Электропроводка, самолёты, ювелирные изделия, профили оконных рам, батареи, дорожные знаки, кровельные материалы и миллионы других изделий, предметов и конструкций сделаны из цветных металлов и их соединений.

Существует очень простой и доступный каждому способ определения содержания в исследуемом материале примесей железа. Достаточно только поднести к нему магнит. Если материал не притягивается к магниту, то он полностью или с высоким процентом состоит из цветных металлов. Если же материал притягивается к магниту – то, однозначно, он содержит большой процент железа.

Добыча металлов: прошлое, настоящее, будущее

Современная классификация металлов и руд, способы получения металлов, тренды современной металлургии и металлургии будущего.


Все металлы состоят из частиц и делятся на черные и цветные. Они различаются не только по цвету, но и по составу частиц, которые определяют их химические свойства. Например, черные металлы являются более прочными и твердыми, цветные, напротив, более пластичны и податливы. Отличаются металлы и по тому, как их добывают и обрабатывают, и как их в дальнейшем используют.


Черные и цветные


Черные металлы – это железо и его сплавы. Черные металлы используются в промышленности гораздо больше, чем цветные. Из них изготавливают чугун и сталь, причем, для производства используются различные составы сплавов железа и углерода. 

Цветные металлы – медь, алюминий, никель, свинец, и др., то есть все нежелезные металлы. Они более трудоемки по добыче, их меньше в целом в природе, используются они также более точечно. К примеру, добавляются к некоторым железным сплавам, для повышения стойкости производимой из них продукции. 


Цветные металлы, в свою очередь, делятся на легкие и тяжелые. При этом производство тяжелых металлов требует больше затрат энергии, чем легких.  


Легкие металлы – это, например, титан, алюминий, магний. Металлы очень ценные, к примеру, легкий алюминий – один из ключевых материалов для проводников, а из тугоплавких титановых сплавов производят детали и двигатели самых современных самолетов и химическое оборудование.  Тяжелые металлы – медь, олово, никель, свинец, цинк. Стойкий к действию воздуха  и воды никель позволяет увеличить прочность, износостойкость, коррозионную стойкость, повышает тепло- и электропроводность, улучшает магнитные и каталитические свойства, его используют практически во всех отраслях промышленности. А, скажем, из долговечного и прочного свинца изготавливают батареи и аккумуляторы. Есть также так называемые малые тяжелые металлы – ртуть, кадмий, кобальт – и легирующие – молибден, вольфрам, кремний. Легирование — это их введение в состав сталей и сплавов для придания сплавам необходимых физических, химических или механических свойств. Например, молибден повышает прокаливаемость стали. 


Добыча руды


Россия является лидером по запасам железной руды, в нашей стране огромное количество месторождений руды – например, Курская аномалия, Карельское и Костомукшское месторождения, гора Магнитная (Челябинская область), Кузбасс, Красноярский край, и др. На этих территориях, в основном, добывают ископаемые для развития черной металлургии, в данных регионах базируются металлургические предприятия черных металлургов. 


Ископаемые для цветной металлургии добывают преимущественно на Урале, Северном Кавказе, в Западной и Восточной Сибири, на Дальнем Востоке. Базы по переработке «цветных» ископаемых находятся чаще всего рядом с каждым месторождением. 

Ранее руды добывались исключительно путем проведения подземных горных работ, сегодня для того, чтобы их найти, используются несколько способов добычи, в том числе, шахтовый, его еще называют подземным, и открытый, или так называемый карьерный. Некоторые предприятия используют комбинированный подход. 


Карьерные работы ведутся прямо на поверхности земли – с помощью экскаваторов, то есть под открытым небом. Сначала горные породы готовят к выемке – проводят вскрышные работы, отделяют эти породы от массивов, рыхлят, затем происходит непосредственно процесс добычи. Если руды надо получить из скал, производят бурильно-взрывные работы. После того, как руда получена, ее транспортируют, а «отработанную» землю рекультивируют. 


Подземные работы проводятся в недрах земли, в шахтах. При применении подземного подхода месторождение сначала вскрывают, затем готовят ископаемые к выемке, затем добывают их – валовым или селективным методом (когда ископаемые сразу отделяют друг от друга).


Безусловно, сегодня, помимо людских ресурсов и тяжелой бурильной техники, для добычи руд используется современное оборудование и компьютерные технологии, которые позволяют максимально эффективно планировать и проектировать все работы по добыче ископаемых. 


Как получается металл


Чтобы получился тот или иной металл, нужен различный тип руды. Можно выделить, например, руды:




•    медная. Руда, позволяющая произвести черновую и рафинированную медь, а также редкие металлы, если в руде есть их примеси, серную кислоту, и др.;

•    оловянная;

•    медно-никелевая;

•    железная. Из это руды сегодня добывается не только железо, но и другие металлы, так как в ней могут содержатся их примеси; 

•    свинцово-цинковая; 

•    вольфрамо-молибденовая – очень ценная руда, дающая возможность создавать вольфрамовые и молибденовые концентраты;

•    сурьмяно-ртутная;

•    золотосодержащая. Из такой руды можно получать редкие металлов и полупроводниковые материалы, а также интерметаллические соединения из них.


Это далеко не все виды руд в природе. 


При этом, цветные металлы получают из обогащенной руды – так называемого рудного концентрата. В цветной металлургии есть термин «обогащение», который означает искусственное повышение содержания металлов в сырье. По сути, это способ разделения образований на металлы и минералы. Именно обогащение и позволяет повысить содержание нужного, ценного металла в разы! Для этого используются различные технологии – руду дробят, измельчают, сортируют, перерабатывают путем обезвоживания, и др. Когда металл получен из руды, далее он обрабатывается и шлифуется. 


Все процессы с ископаемыми и металлами производятся на металлургических комбинатах, как правило, в различных по специализации цехах. Например, есть основные заводы, а также филиалы, которые непосредственно занимаются обработкой металлов или их прессованием. Есть также цеха, которые проверяют металл на прочность, испытывают его характеристики – растяжение, пластичность, и др.


После всех этих действий и проверок металл отправляется в другие цеха или на другие предприятия для того, чтобы из него изготавливалась продукция – трубы, станки, машины, и многое другое.


Прошлое vs настоящее


Несмотря на то, что сегодня технологии шагнули вперед, шахтовый способ руды по-прежнему остается ключевым способом нахождения ископаемых. В то же время, на металлургических предприятиях все большее распространение получают ИТ-решения, позволяющие спроектировать процесс перед тем, как провести непосредственно добывающую работу.


Карьерный способ чаще всего применяется при разработке золотых, платиновых, оловянных, вольфрамовых и других месторождений, а подземный используют для добычи глубоко залегающих руд – вплоть до глубины 1700 м. Причем для разработки небольших месторождения иногда достаточно одной шахты, в крупных же функционирует целая система шахт (до 100-150).


При этом сегодня признано, что открытый способ имеет преимущества — лучшие санитарно-гигиенические условия труда, применение более технологичного оборудования, а в результате – более эффективный бизнес-результат. По подсчетам экспертов, при открытом способе добычи ископаемых производительность труда рабочих в 5 раз выше, чем в шахте, а себестоимость добытой руды в 3 раза ниже. 


Также российские предприятия часто применяют смешанный способ, в котором проводятся и подземные (шахтовые) работы, и карьерные. ИТ-технологии позволяют просчитать, где лучше применить то или иное оборудование, что позволяет металлургам экономить там, где можно обойтись без шахтовой добычи ископаемых.

Плотность металлов































Фторопласты.
Ф-4 ГОСТ 10007-80 Е 2100
Фторопласт — 1 ГОСТ 13744-87 1400
Фторопласт — 2 ГОСТ 13744-87 1700
Фторопласт — 3 ГОСТ 13744-87 2710
Фторопласт — 4Д ГОСТ 14906-77 2150
Термопласты
Дакрил-2М ТУ 2216-265-057 57 593-2000 1190
Полиметилметакрилат ЛПТ ТУ 6-05-952-74 1180
Полиметилметакрилат суспензионный ЛСОМ ОСТ 6-01-67-72 1190
Винипласт УВ-10 ТУ 6-01-737-72 1450
Поливинилхлоридный пластикат ГОСТ 5960-72 1400
Полиамид ПА6 блочный Б ТУ 6-05-988-87 1150
Полиамид ПА66 литьевой ОСТ 6-06-369-74 1140
Капролон В ТУ 6-05-988 1150
Капролон ТУ 6-06-309-70 1130
Поликарбонат 1200
Полипропилен ГОСТ 26996-86 900
Полиэтилен СД 960
Лавсан литьевой ТУ 6-05-830-76 1320
Лавсан ЛС-1 ТУ 6-05-830-76 1530
Стиролпласт АБС 0809Т ТУ 2214-019-002 03521-96 1050
Полистирол блочный ГОСТ 20282-86 1050
Сополимер стирола МСН ГОСТ 12271-76 1060
Полистирол ударопрочный УПС-0505 ГОСТ 28250-89 1060
Стеклопластик ВПС-8 1900
Стеклотекстолит конструкционный КАСТ-В ГОСТ 10292-74 1850
Винилискожа-НТ ГОСТ 10438-78 1440
Резина 6Ж ТУ 38-005-1166-98 1050
Резина ВР-10 ТР 18-962 1800
Стекло листовое ГОСТ 111-2001 2500
Стекло органическое техническое ТОСН ГОСТ 17622-72 1180

Цветной и черный металлы

Все металлы и сплавы подразделяются на цветной и черный металл. Черный металл — это сплав железа с углеродом, в который могут быть включены кремний, марганец, фосфор, сера, а также другие химические элементы, добавляемые в процессе плавки для улучшения качества металла. Чтобы придать черному металлу специфические свойства в его состав вводят легирующие добавки — медь, никель, хром, кремний. Цветной металл — это тоже сплав — алюминия, магния, меди, никеля, цинка, олова, свинца. Как видите, цветной и черный металлы отличаются по своему составу: в черном металле есть железо, в цветном металле оно отсутствует.

Цветной и черный металлы различны по своей структуре, которая хорошо видна под микроскопом. Зерна металлов тесно прилегают друг к другу, что особенно заметно на изломе металлического стрежня. И хотя различия, как говорится налицо, порой, даже профессионалу трудно определить принадлежность к группе цветного и черного металлов невооруженным глазом. Цветной и черный металлы потребляются во всем мире, благодаря чему развивается металлургия и промышленность. Продукция — чугун, сталь, кованное железо из черного металла занимает около 90% от общего объема металлопроизводства.

  • Чугун — железоуглеродистый сплав, с содержанием углерода более 2,14% — 3,8% используется в промышленности. Он обладает хорошими литейными свойствами, хрупкостью. Но у чугуна плохая свариваемость, а также низкая способность к пластической деформации, чего нельзя не учитывать. Чугунная продукция изготавливается, в основном, литьем, после чего обрабатывается путем резки или прокаткой чугуна. Современные производственные технологии рассчитаны на производство изделий из чугуна любого уровня сложности и модификаций. Это и лифтовые грузы, и шары, и барабаны, и фланцы и т.д.
  • Сталь — это сплав железа с содержанием углерода от 0,02 до 2,14%. Обладает твердостью, высокой прочностью, пластичностью, вязкостью, хорошей свариваемостью, что и определило сферу ее использования. Мягкая сталь, углеродистая сталь, нержавеющая сталь незаменимы в машиностроении и производстве, в том числе в строительном. Для улучшения механических, прочностных, физических и химических в расплав стали добавляются хром, молибден, никель, вольфрам, титан или ванадий. Таким образом сталь легируют, после чего обрабатывают — резкой, прессованием и отливкой. Готовая сталь подразделяется на марки, с учетом процента содержания углерода, после чего используются по своему прямому назначению — в производстве металлических конструкций, элементов и деталей, таких как шайбы, прокладки, приборы, змеевики, втулки, шатуны, коленвалы и маховики.
  • Кованое железо — это сплав железа, отличающийся гибкостью и долговечностью. Этот вид металла редко используется в структурных и коммерческих отраслях, так у него очень темный внешний вид. Кованое железо используют для заборов, уличных перил и мебели. При использовании вне помещений, продукция из кованного железа окрашивается в черный цвет, что, в общем-то, не только улучшает внешний изделий, но и защищает их от ржавчины.

Цветной и черный металлы самостоятельно сопротивляются окислению. Если вы увидите ржавчину на металле, не сомневайтесь, перед вами черные металлы. Большинство черных металлов отличают магнитные свойства, полезные при создании крупных двигателей и электрических приборов. Черные металлы хорошо перерабатываются, не теряя своих свойств прочности. Из-за прочности на разрыв, благодаря чему становятся устойчивыми даже самые высокие небоскребы и самые длинные мосты в мире, черные металлы стали популярны в разных видах строительства. Сталь успешно зарекомендовала себя в промышленных контейнерах, крупномасштабных трубопроводах, автомобилях, инструментах крепежа. Цветной и черный металлы имеют разный вес. Цветные металлы более легкие, что сделало их незаменимыми в авиационной и консервной промышленности. Как мы уже говорили, цветные металлы не содержат железо, поэтому имеют более высокую устойчивость к коррозии и ржавчине, чем черные металлы. Цветные металлы используются для желобов, водопроводов, кровли и дорожных знаков. Благодаря своей «немагнитности», цветной металл стал идеальным материалом в электронике и электрике.

В своем производстве мы используем черный металл, из которого изготавливаем в собственном цеху легкие металлические конструкции, которые часто называют сокращенно — ЛМК. Быстровозводимые здания и сооружения из ЛМК используются в разных отраслях деятельности, хозяйства и производства. Если вы хотите сэкономить на строительстве, воспользуйтесь нашим коммерческим предложением — услуга «под ключ», о которой можете узнать в рубрике «Спецпредложения». По всем вопросам производства, строительства, проектирования и монтажа звоните по телефону 209-09-40! Будем рады вас слышать! 

Удельный вес металла. Таблица плотности металлов и сплавов

Таблицы плотности металлов и сплавов

Все металлы обладают определенными физико-механическими свойствами, которые, собственно говоря, и определяют их удельный вес. Чтобы определить, насколько тот или иной сплав черной или нержавеющий стали подходит для производства рассчитывается удельный вес металлопроката. Все металлические изделия, имеющие одинаковый объем, но произведенные из различных металлов, к примеру, из железа, латуни или алюминия, имеют различную массу, которая находится в прямой зависимости от его объема. Иными словами, отношение объема сплава к его массе — удельная плотность (кг/м3), является постоянной величиной, которая будет характерной для данного вещества. Плотность сплава рассчитывается по специальной формуле и имеет прямое отношение к расчету удельного веса металла.

Удельным весом металла называется отношение веса однородного тела из этого вещества к объему металла, т.е. это плотность, в справочниках измеряется в кг/м3 или г/см3. Отсюда можно вычислить формулу как узнать вес металла. Чтобы это найти нужно умножить справочное значение плотности на объем.

В таблице даны плотности металлов цветных и черного железа. Таблица разделена на группы металлов и сплавов, где под каждым наименованием обозначена марка по ГОСТ и соответствующая ей плотность в г/см3 в зависимости от температуры плавления. Для определения физического значения удельной плотности в кг/м3 нужно табличную величину в г/см3 умножить на 1000. Например, так можно узнать какова плотность железа — 7850 кг/м3.

Наиболее типичным черным металлом является железо. Значение плотности — 7,85 г/см3 можно считать удельным весом черного металла на основе железа. К черным металлам в таблице относятся железо, марганец, титан, никель, хром, ваннадий, вольфрам, молибден, и черные сплавы на их основе, например, нержавеющие стали (плотность 7,7-8,0 г/см3), черные стали (плотность 7,85 г/см3) в основном используют производители металлоконструкций в Украине, чугун (плотность 7,0-7,3 г/см3). Остальные металлы считаются цветными, а также сплавы на их основе. К цветным металлам в таблице относятся следующие виды:

− легкие — магний, алюминий;

− благородные металлы (драгоценные) — платина, золото, серебро и полублагородная медь;

− легкоплавкие металлы – цинк, олово, свинец.

Удельный вес цветных металлов




















Таблица. Удельный вес металлов, свойства, обозначения металлов, температура плавления

Наименование металла, обозначение Атомный вес Температура плавления, °C Удельный вес, г/куб.см
Цинк Zn (Zinc) 65,37 419,5 7,13
Алюминий Al (Aluminium) 26,9815 659 2,69808
Свинец Pb (Lead) 207,19 327,4 11,337
Олово Sn (Tin) 118,69 231,9 7,29
Медь Cu (Сopper) 63,54 1083 8,96
Титан Ti (Titanium) 47,90 1668 4,505
Никель Ni (Nickel) 58,71 1455 8,91
Магний Mg (Magnesium) 24 650 1,74
Ванадий V (Vanadium) 6 1900 6,11
Вольфрам W (Wolframium) 184 3422 19,3
Хром Cr (Chromium) 51,996 1765 7,19
Молибден Mo (Molybdaenum) 92 2622 10,22
Серебро Ag (Argentum) 107,9 1000 10,5
Тантал Ta (Tantal) 180 3269 16,65
Железо Fe (Iron) 55,85 1535 7,85
Золото Au (Aurum) 197 1095 19,32
Платина Pt (Platina) 194,8 1760 21,45

При прокате заготовок из цветных металлов необходимо еще точно знать их химический состав, поскольку от него зависят их физические свойства.
Например, если в алюминии присутствуют примеси (хотя бы и в пределах 1%) кремния или железа, то пластические характеристики у такого металла будут гораздо хуже.
Другое требование к горячему прокату цветных металлов – это предельно точная выдержка температуры металла. К примеру, цинк требует при прокатке температуры строго 180 градусов — если она будет чуть выше или чуть ниже, капризный металл резко утратит пластичность.
Медь более «лояльна» к температуре (ее можно прокатывать при 850 – 900 градусах), но зато требует, чтобы в плавильной печи непременно была окислительная (с повышенным содержанием кислорода) атмосфера — иначе она становится хрупкой.

Таблица удельного веса сплавов металлов

Удельный вес металлов определяют чаще всего в лабораторных условиях, но в чистом виде они весьма редко применяются в строительстве. Значительно чаще находится применение сплавам цветных металлов и сплавам черных металлов, которые по удельному весу подразделяют на легкие и тяжелые.

Легкие сплавы активно используются современной промышленностью, из-за их высокой прочности и хороших высокотемпературных механических свойств. Основными металлами подобных сплавов выступают титан, алюминий, магний и бериллий. Но сплавы, созданные на основе магния и алюминия, не могут использоваться в агрессивных средах и в условиях высокой температуры.

В основе тяжелых сплавов лежит медь, олово, цинк, свинец. Среди тяжелых сплавов во многих сферах промышленности применяют бронзу (сплав меди с алюминием, сплав меди с оловом, марганцем или железом) и латунь (сплав цинка и меди). Из этих марок сплавов производятся архитектурные детали и санитарно-техническая арматура.

Ниже в справочной таблице приведены основные качественные характеристики и удельный вес наиболее распространенных сплавов металлов. В перечне представлены данные по плотности основных сплавов металлов при температуре среды 20°C.






























Список сплавов металлов

Плотность сплавов (кг/м 3 )

Адмиралтейская латунь — Admiralty Brass (30% цинка, и 1% олова)

8525

Алюминиевая бронза — Aluminum Bronze (3-10% алюминия)

7700 — 8700

Баббит — Antifriction metal

9130 -10600

Бериллиевая бронза (бериллиевая медь) — Beryllium Copper

8100 — 8250

Дельта металл — Delta metal

8600

Желтая латунь — Yellow Brass

8470

Фосфористые бронзы — Bronze — phosphorous

8780 — 8920

Обычные бронзы — Bronze (8-14% Sn)

7400 — 8900

Инконель — Inconel

8497

Инкалой — Incoloy

8027

Ковкий чугун — Wrought Iron

7750

Красная латунь (мало цинка) — Red Brass

8746

Латунь, литье — Brass — casting

8400 — 8700

Латунь, прокат — Brass — rolled and drawn

8430 — 8730

Легкие сплавы алюминия — Light alloy based on Al

2560 — 2800

Легкие сплавы магния — Light alloy based on Mg

1760 — 1870

Марганцовистая бронза — Manganese Bronze

8359

Мельхиор — Cupronickel

8940

Монель — Monel

8360 — 8840

Нержавеющая сталь — Stainless Steel

7480 — 8000

Нейзильбер — Nickel silver

8400 — 8900

Припой 50% олово/ 50% свинец — Solder 50/50 Sn Pb

8885

Светлый антифрикционный сплав для заливки подшипников =штейн с содержанием 72-78% Cu — White metal

7100

Свинцовые бронзы, Bronze — lead

7700 — 8700

Углеродистая сталь — Steel

7850

Хастелой — Hastelloy

9245

Чугуны — Cast iron

6800 — 7800

Электрум (сплав золота с серебром, 20% Au) — Electrum

8400 — 8900

Представленная в таблице плотность металлов и сплавов поможет вам самостоятельно посчитать вес изделия. Методика вычисления массы детали заключается в вычислении ее объема, который затем умножается на плотность материала, из которого она изготовлена. Плотность — это масса одного кубического сантиметра или кубического метра металла или сплава.

Однако, этот расчет массы через плотность и объем можно автоматизировать. Рассчет на онлайн калькуляторе массы металла может отличаться от реальной массы на несколько процентов. Это не потому, что формулы не точные или калькулятор врет, а потому, что в жизни всё чуть сложнее, чем в математике: прямые углы — не совсем прямые, круг и сфера — не идеальные, деформация заготовки при гибке, чеканке и выколотке приводит к неравномерности ее толщины, и можно перечислить еще кучу отклонений от идеала. Последний удар по нашему стремлению к точности наносят шлифовка и полировка, которые приводят к плохо предсказуемым потерям массы изделия. Поэтому к полученным значениям веса металла на калькуляторе следует относиться как к ориентировочным.

Цветных и черных металлов: в чем разница и почему это важно?

Попросите среднего американца дать определение металлу, и вы можете услышать слова «сталь», «магнитный» и «прочный». Но если вы не разговариваете с кем-то, кто работает в сфере переработки или обрабатывающей промышленности, вы, вероятно, не услышите слов «черные металлы» или «цветные металлы». Это потому, что многие люди не осознают, что все металлы попадают в одну из этих двух категорий. Их названия происходят от латинского слова ferrum, обозначающего железо.От того, является ли металл черным, зависит его способность к вторичной переработке, поэтому различие важно.

Различия между металлами

Как нетрудно догадаться, черные металлы содержат железо. Это свойство делает большинство этих металлов магнитными. Некоторые из наиболее распространенных и широко известных черных металлов — это сталь, легкий чугун, чугун и кованое железо, хотя они могут быть покрыты цветными металлами. Утилизированные автомобили являются основным источником черных металлов.

Цветные металлы не являются металлическими, потому что они не содержат значительного количества железа.Алюминий, свинец, медь, олово, цинк и латунь (сплав меди и цинка) — все это цветные металлы. Драгоценные металлы, такие как золото и серебро, также попадают в эту категорию.

Эти два вида металла различаются по цене. Хотя черные металлы перерабатываются в гораздо больших количествах, цветные металлы стоят больше денег. Особенно ценны медь, олово и драгоценные металлы. Черные металлы настолько легко доступны, что они не имеют такой высокой цены ни в нетронутом виде, ни в виде лома.

Вторичная переработка и металлы

Одним из недостатков черных металлов, по крайней мере, с точки зрения вторичной переработки, является то, что они подвержены коррозии и не всегда подлежат утилизации. Не все черные металлы подвергаются риску; Корродирует ли данный тип металла, зависит от того, с какими элементами он смешан. Черный сплав обычно более устойчив к ржавчине и образованию пятен, чем, скажем, углеродистая сталь.

В отличие от них, цветные металлы невероятно долговечны и не разрушаются со временем.То же самое верно только для некоторых черных металлов.

Оба типа металлов можно обрабатывать и перерабатывать примерно одинаково. Мощные магниты отделяют магнитные металлы от цветных металлов. Металлы можно дополнительно отсортировать, а затем измельчить или разрезать на более мелкие кусочки. Больше магнитов отделяют более мелкие куски черных металлов. Оттуда куски можно расплавить и придать им новые формы или прессовать в большие блоки.

Только некоторые из этих этапов мы выполняем в компании Miller Recycling.

Некоторые из наших клиентов удивлены, узнав, что мы отправляем некоторые из наших перерабатываемых материалов, включая металлы, в другие страны для обработки. Хотя металлы тяжелые, их транспортировка на большие расстояния на контейнеровозах на самом деле дешевле, чем на грузовиках, что позволяет нам предлагать конкурентоспособные цены на металлолом. Это позволяет нам продолжать работать и на местном уровне.

Мы закупаем лом черных и цветных металлов в Miller Recycling. Свяжитесь с нами, чтобы обсудить детали.

Черные и цветные металлы: в чем разница?

В учебнике разница между черными и цветными металлами заключается в наличии железа; Черные металлы — это металлы, изготовленные из железа или из него, а цветные металлы — это металлы, не содержащие железа. . Слово «железный» происходит от латинского ferrum , что означает «железо», и, как медь и бронза, это слово не только обозначает металл, широко используемый сегодня в промышленных и коммерческих масштабах, но и эпоху человечества, со всеми тремя отметками. приход цивилизации.Открытие меди и ее применение 7000 лет назад положили конец каменному веку и положили начало медному веку. Со временем соединение меди и олова привело к открытию того, что такое сплав, и последовал бронзовый век. Около 1200 г. до н.э. производство железной руды стало широко распространенным, и мы вошли в железный век.

Сегодня использование этих и других металлов является обычным явлением, но использование и применение черных и цветных металлов четко определено.

Что такое черные металлы?

Черные металлы — это просто те металлы, которые содержат железо.Наиболее распространенными черными металлами являются чугун / кованое железо, углеродистая сталь, легированная сталь и нержавеющая сталь. Железо на сотни лет старше стали. Сталь — это сплав, который был изобретен путем добавления железа и углерода вместе. Эластичное, пластичное, прочное и прочное железо — это тяжелый, но мягкий материал с высокой теплопроводностью. Однако по большей части с точки зрения использования железо было заменено его потомком, сталью, которая является гораздо более твердым металлом.

В мировом масштабе конструкционная сталь, возможно, является наиболее широко используемым материалом инженерами и строителями.Он используется для строительства самых высоких небоскребов, самых больших кораблей и охватывает самые длинные невесты. Черные металлы используются в производстве автомобилей, поездов и железнодорожных путей, по которым они катятся, сковородок, деталей для товаров длительного пользования, транспортных контейнеров, промышленных трубопроводов, ограждений, гвоздей, инструментов и оснастки, и многих других. За исключением кованого железа из-за его чистоты и нержавеющей стали, поскольку в нем не менее 10% хрома, слабыми сторонами черных металлов являются ржавчина и коррозия при воздействии элементов.Он должен быть анодирован, если он должен подвергаться воздействию элементов. С другой стороны, черный металл обладает магнитными свойствами, что делает его не только идеальным для сортировки и переработки лома, но и для прикрепления открыток и списков продуктов к дверцам холодильников.

Плюсы черных металлов

  • Высокая прочность на разрыв
  • прочный
  • Пластичный

Минусы черных металлов

  • Легко ржавеет
  • Легко корродирует
  • Магнитный
  • Может образовывать искру

Что такое цветные металлы?

И наоборот, цветные металлы — это металлы, не содержащие железа.Яркими примерами являются медь, алюминий, никель, цинк, олово, а также драгоценные металлы, такие как золото, серебро, платина и палладий. Основным преимуществом использования цветных металлов перед черными металлами является их меньший вес и пластичность. При очень небольшом содержании железа или его отсутствии цветные металлы обладают более высокой устойчивостью к ржавчине и коррозии. Благодаря своим немагнитным свойствам они идеально подходят для проводки и любых мыслимых электронных устройств, а также для всех других типов проводящих устройств. Они также используются в легковоспламеняющихся и взрывоопасных средах, поскольку не могут генерировать искру.

Например, алюминий легкий, его можно легко лить, ковать, обрабатывать и сваривать. Самолеты изготавливаются из алюминиевого литья, как и крылья, рамы, поршни, радиаторы и подобные детали, используемые в автомобилях, грузовиках, лодках и мотоциклах. Медь пластична и пластична, ее используют в кровельных покрытиях, подшипниках, трубах и статуях. Его высокая проводимость делает его основным металлом, используемым в электрических отливках в виде проволоки и других проводников. Цинк наиболее широко используется для гальванизации защитного покрытия железа или стали для предотвращения ржавчины.

Профи цветной металлургии

  • Коррозионностойкий
  • Нержавеющая сталь
  • Легкий
  • Ковкий (лучше для точного литья)
  • Немагнитный
  • Искры не образуются

Цветные металлы Минусы

  • Дороже для очень больших отливок
  • Более низкая прочность на разрыв

Patriot Foundry является лидером в отрасли цветного литья, предлагая широкий спектр услуг от литья в песчаные формы до литья прототипов и многого другого.

Что такое цветной металл? | MetalTek

Цветные металлы или сплавы — это материалы, не содержащие железа, в отличие от их черных аналогов. Черные металлы содержат железо, что делает большинство их металлов магнитными. Цветные металлы встречаются на Земле в виде химических соединений. Наиболее важными цветными металлами являются оксиды или сульфиды. Одной из наиболее распространенных групп цветных металлов являются сплавы на основе меди, такие как бронза и латунь.Хотя принято использовать латунь и бронзу как взаимозаменяемые, есть разница.

Латунь — это сплав на основе меди, в котором цинк является основным легирующим элементом. В некоторых случаях также могут присутствовать небольшие количества никеля, алюминия, железа или кремния. Хорошим примером является C85500 (также известный как «желтая латунь 60-40»). Этот сплав содержит до 63% меди, 0,8% алюминия и около 40% цинка. Поскольку содержание цинка велико, материал классифицируется как латунь.

Латунь — это сплав на основе меди, в котором цинк является основным легирующим элементом.В некоторых случаях также могут присутствовать небольшие количества никеля, алюминия, железа или кремния. Хорошим примером является C85500 (также известный как «желтая латунь 60-40»). Этот сплав содержит до 63% меди, 0,8% алюминия и около 40% цинка. Поскольку содержание цинка велико, материал классифицируется как латунь.

ронза — это сплавы на основе меди, в которых основным легирующим элементом не является цинк или никель. Термин «бронза» используется с предшествующим модификатором, который описывает тип бронзы, указывая на основной легирующий элемент (ы).Например, MTEK 83-7-7-3 / C93200 — это бронза с высоким содержанием свинца, поскольку она содержит 7% олова и 7% свинца в дополнение к 83% меди и 3% цинка. Кроме того, MTEK 175 / C95400 называется алюминиевой бронзой, потому что он состоит из 11% алюминия, а также 85% меди и 4% железа.

Обычные семейства или группы сплавов бронзы:

Сплавы на основе меди указаны за их способность удовлетворять такие потребности, как устойчивость к ржавчине, устойчивость к коррозии, хорошая механическая прочность, фрикционные и износостойкие свойства, сопротивление биологическому обрастанию, а также высокая электрическая и теплопроводность.

Мы прошли долгий путь за 5000 лет с начала бронзового века, но уникальное сочетание свойств и ценностей делает сплавы на основе меди важным семейством материалов и по сей день.

Чтобы узнать больше о конкретных типах бронзы, ознакомьтесь с нашей статьей здесь .

Цветные металлы — обзор

23.3.2 Процесс обжига сульфидной руды в псевдоожиженном слое

Большинство цветных металлов, таких как медь, свинец, цинк или кобальт, залегают в земной коре, в основном в виде сульфидов (Ullmann, 1996b ).Сульфидные руды цинка являются сырьем для производства 90% цинка.

Основной целью процесса обжига является превращение встречающихся в природе сульфидов металлов (MeS) в его оксидную форму (MeO) и удаление серы в виде диоксида серы в соответствии с реакцией [23.7].

[23,7] 2MeS + 3O2 → 2MeO + 2SO2ΔH <0

В процессе обжига сульфиды преобразуются в оксид в результате реакции горения, но удаление пустотного материала не происходит. В следующем разделе в качестве примера процесса описывается применение технологии кипящего слоя для обжига с использованием сульфида цинка.Цинк представляет собой 24-й по частоте элемент в земной коре. Годовое производство цинка на рудниках в 2011 году составило около 12,4 млн тонн; ведущим производителем цинка является Китай, за ним следуют Австралия и Перу (Геологическая служба США, без даты). Добыча цинка занимает четвертое место в мире по добыче металлов. Как упоминалось ранее, цинк считается халькофильным элементом и в основном встречается в виде сфалерита, известного как ZnS, смешанный с цинком. Типичные цинковые руды содержат 10–20% цинка, во многих случаях в сочетании с железом, свинцом, кадмием, марганцем или медью, а также следы мышьяка, ртути, серебра или золота.

На рис. 23.8 показан современный стандартный способ получения первичного цинка из сульфидной руды гидрометаллургическим производством, при котором производство металла происходит в условиях низких температур. В гидрометаллургических процессах используются растворимость и смачиваемость элементов. Этот производственный маршрут обычно состоит из следующих участков: обогащение руды, обжиг, выщелачивание, разделение, электролиз и плавление, а также литье.

23,8. Упрощенная блок-схема расположения стадии обжига в псевдоожиженном слое во всем процессе.

Для увеличения содержания цинка в горнодобывающей руде с 10% до диапазона 40–60% необходимы предварительные процессы обогащения руды. Обычно это включает процессы измельчения в сочетании с установками разделения по плотности и флотации с целью удаления пустых пород, таких как галенит и пирит. Впоследствии цинковый концентрат, который все еще присутствует в виде сульфида, должен быть преобразован в оксидную форму, поскольку следующие стадии требуют оксидов в качестве исходного материала.Поэтому с 1940-х годов обжиг стал важной частью металлургической промышленности. Основы основаны на знаниях о псевдоожижениях, которые были разработаны в нефтяной промышленности несколько лет назад. За последние несколько десятилетий было разработано большое количество процессов обжига, и сегодня обжиг в псевдоожиженном слое и агломерат часто используются в промышленности. Из-за мелкодисперсного материала на выходе ростеры с псевдоожиженным слоем предпочтительны для гидрометаллургического производства. Для выщелачивания требуется мелкозернистое сырье для повышения производительности.Напротив, обжиг агломерата более подходит для последующих пирометаллургических процессов из-за способности процесса получать пористый материал. Обжиговая печь с псевдоожиженным слоем имеет явные преимущества перед агломерационной лентой или многоподовой обжиговой установкой, такие как высокая производительность при низких площадях установки реактора и большая гибкость процесса в зависимости от содержания влаги. Из-за низкого расхода избыточного воздуха из-за тесного контакта газа с твердыми частицами содержание серы в обжиговом газе составляет около 10%.По этой причине возможно образование серной кислоты (Enghag, 2004). Кроме того, этот процесс имеет практические преимущества в высокой доступности обжарочного агрегата, поскольку в нем не установлены движущиеся части. Его также легко контролировать и стабилизировать (Ullmann, 1996b). Обжиг в псевдоожиженном слое также имеет более высокую производительность, чем альтернативные реакторы (Kunii & Levenspiel, 1991). Компания Outotec предлагает ростеры с размером решетки до 123 м 2 с годовой производительностью по цинку 300 000 т. Ростер с псевдоожиженным слоем показан на рис.23.9 в схематической детали.

23.9. Принципиальная схема обжиговой печи с псевдоожиженным слоем.

Размеры ростера с псевдоожиженным слоем для промышленного использования составляют до 20 м в высоту (Baerns et al ., 2006), около 12,5 м в диаметре, а ростер работает при скоростях газа в диапазоне 1–3 м / с (Йейтс, 1983). В реакторе с псевдоожиженным слоем концентраты цинка превращаются в присутствии воздуха в оксид цинка, который также известен как кальцин, а также диоксид серы, в соответствии с реакцией [23.8]:

[23,8] 2ZnS + 3O2 → 2ZnO + 2SO2ΔH <0

Это происходит в диапазоне температур 800–1000 ° C. Характерный размер частиц исходного материала составляет менее 6 × 10 -3 м в диаметре, а в качестве псевдоожижающего агента используется воздух. Для запуска жаровни необходима установка дополнительной системы нагрева (обычно газовой горелки), чтобы поднять температуру жаровни до желаемого диапазона, чтобы достичь автономного режима работы процесса. Температура воспламенения составляет от 550 до 650 ° C в зависимости от размера частиц (Winnacker-Küchler, 2006).Как только реакция начинается, выделяется энергия в виде тепла. Чтобы поддерживать температуру в реакторе на постоянном оптимальном уровне, части этого тепла реакции необходимо охлаждать за счет генерации пара с помощью погружных охлаждающих змеевиков. Летучие соединения сырья, такие как кадмий, свинец и ртуть, в значительной степени обогащены газообразным дымовым газом и должны обрабатываться на другой стадии процесса. Практически все современные процессы обжига, используемые сегодня, представляют собой установку очистки газа с установкой регенерации SO 2 и последующим производством кислой серы.Пыль обжигового газа должна осаждаться при температуре выше 350–400 ° C. Это гарантирует предотвращение конденсации H 2 SO 4 . Осаждение пыли происходит в циклоне или электрофильтре (Baerns et al ., 2006). Оксидный выходной материал обжиговой печи направляется в секцию выщелачивания. В последующей установке сепарации удаляются такие примеси, как медь, кобальт и кадмий. Для дальнейшего электролиза необходимо удалить металлы, менее электроотрицательные, чем цинк.Наконец, продукты электролиза (катодный цинк) плавятся и отливаются для получения слитков цинка. Сегодня около 80% от общего объема производства металлического цинка получают электрохимическим способом.

Черные и цветные металлы | Примеры и списки металлов

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

Цветные металлы, с другой стороны, не включают железо. Это различие сделано потому, что оно приводит к определенному характерному изменению, которого не могут обеспечить цветные металлы.

Свойства черных металлов

Черные металлы могут содержать множество различных легирующих элементов. Некоторые примеры — хром, никель, молибден, ванадий, марганец. Они придают черным сталям свойства материала, которые делают их широко используемыми в машиностроении.

Перечень свойств черных металлов:

  • прочный
  • Высокая прочность на разрыв
  • Обычно магнитный
  • Низкая устойчивость к коррозии
  • Серебристый цвет
  • Вторичная переработка
  • Хорошие проводники электричества

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

Образцы черных металлов

Все они имеют разные спецификации, что позволяет использовать их в самых разных областях. Для лучшего обзора мы составили список черных металлов:

Нелегированные стали

Нелегированные стали также известны как углеродистые стали, потому что углерод является легирующим элементом. Да, это немного сбивает с толку, поскольку название предполагает одно, но именно так часто бывает в мире металлов.Хотя присутствуют и другие элементы, их содержание достаточно низкое, чтобы не повлиять на свойства материала. Эти элементы — сера, фосфор, кремний и марганец. Сера и фосфор могут отрицательно сказаться на качестве стали, но, опять же, не с таким низким содержанием.

Хотя термин «нелегированные стали» не часто упоминается в типичной машиностроительной компании как таковой, наши любимые конструкционные стали, такие как S235, S355 и т. Д., Относятся к этой группе.

Нелегированные стали классифицируются по содержанию углерода на стали с низким, средним и высоким содержанием углерода. Каждый из них имеет собственное применение и характеристики различаются. Также доступны разные методы лечения.

Низкоуглеродистая сталь

Низкоуглеродистая или мягкая сталь содержит 0,05… 0,25% углерода. Они довольно дешевы и очень хорошо подходят для операций гибки. Поверхностную твердость можно повысить за счет науглероживания.

Широко используются недорогие и ковкие низкоуглеродистые стали.Некоторые примеры включают болты и гайки, поковки, детали средней нагрузки 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 производить 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 от 0,4… 0,6% также подходят для всего, что связано с локомотивами и рельсами.

Примеры среднеуглеродистых сталей: C40E / 1.1186, C60E / 1.1221

Высокоуглеродистая сталь

Цифры содержания углерода для высокоуглеродистых сталей варьируются в зависимости от различных источников. Некоторые из них имеют больше подгрупп, в то время как другие останавливаются на высокоуглеродистых сталях, которые начинаются с 0,6% содержания углерода и заканчиваются около 1%. Мы будем придерживаться второй интерпретации.

Это самые прочные из этой группы, что делает их пригодными для применений, где требуется устойчивость к механическому износу материала.Еще одно качество высокоуглеродистых сталей — их способность сохранять форму. Вот почему инструментальная сталь находит множество различных применений в области машиностроения.

С другой стороны, свариваемость, пластичность и ударная вязкость хуже, чем у сталей с меньшим содержанием углерода.

Стали также классифицируются по использованию. Инструментальные стали и высокоуглеродистые стали перекрываются.

Сохранение формы делает их полезными в качестве пружин. Другие варианты использования включают лезвия, рельсовые стали, трос, износостойкие пластины, всевозможные инструменты и т. Д.

Примеры высокоуглеродистых сталей: C70U / 1.1520, C105U / 1.1545

Легированные стали и легирующие элементы

Легированные стали составляют еще одну подгруппу черных металлов. Легирующие элементы стали : хром, никель, кремний, медь, титан и т. Д. . Каждый из них по-своему влияет на свойства материала. Конечно, их обычно совмещают, поэтому в конечных продуктах есть всего понемногу. Мы обсуждаем, как наиболее распространенные элементы влияют на результат.

Хром

Хром — это элемент, отвечающий за создание нержавеющей стали.Содержание хрома в количестве более 11% делает металл устойчивым к коррозии. Как обсуждалось в статье о материалах износа, защита осуществляется за счет создания слоя окисленного хрома поверх металла. Это означает, что основной металл не контактирует с кислородом, и опасность коррозии значительно снижается.

Таким образом, он готов к использованию без какого-либо защитного покрытия. Вы можете добиться великолепного эстетического результата, выбрав подходящую для вашего применения поверхность из нержавеющей стали.

Кроме того, хром также увеличивает прочность на разрыв, твердость, ударную вязкость, износостойкость и т. Д.

Марганец

Марганец улучшает пластичность, износостойкость и закаливаемость. Последнее осуществляется путем закалки, при которой марганец оказывает значительное влияние. Это снижает опасность образования дефектов во время процесса, делая его более стабильным.

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

Никель

Столовые приборы из нержавеющей стали помогают нам избежать вкуса ржавчины.

Его основная цель — повысить пластичность и устойчивость к коррозии в сочетании с другими элементами, а именно с хромом. Когда содержание хрома составляет около 18%, а никеля — 8%, мы получаем чрезвычайно прочные нержавеющие стали.

Кремний

Повышает прочность и эластичность пружин. Еще один значительный эффект — повышение магнитных свойств металла.

Титан

Повышает прочность и коррозионную стойкость, ограничивает размер зерна аустенита.

Ванадий

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

Он также увеличивает 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 для эффектов других легирующих элементов.

Чугун

Чугун — это сплав железа и углерода с содержанием углерода от 1,5 до 4 процентов. Также присутствуют другие элементы, а именно кремний, марганец, сера и фосфор.

Все мы знаем тяжелые чугунные сковороды 40-летней давности на бабушкиной кухне

Несмотря на то, что они хрупкие, их твердость делает их устойчивыми к износу. Окончательная форма изделия из чугуна достигается путем литья. Этот процесс требует лишь незначительной обработки после обработки, чтобы можно было сформировать необходимую форму.

Свойства чугуна:

  • Отличная литье
  • Сравнительно дешево
  • Высокая прочность на сжатие
  • Хорошая износостойкость
  • Низкая температура плавления

Что такое цветной металл?

Цветные металлы не содержат железа. Они более мягкие и, следовательно, более податливые. Они используются как в промышленности, так и в эстетических целях — драгоценные металлы, такие как золото и серебро, являются цветными. Фактически, все формы чистого металла, 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 (без массы)
  • Цветной
  • Немагнитный

Список цветных металлов

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

Медь

При окислении медь приобретает зеленый цвет.

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

Тем не менее, свойства меди и медных сплавов позволяют использовать больше:

  • Высокая теплопроводность — теплообменники, нагревательные сосуды, приборы и т. Д.
  • Высокая электрическая проводимость — 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

В инженерном отношении очень особенный и важный металл.Может быть не так полезен в повседневном применении из-за цены, но его сочетание небольшого веса и отличной обрабатываемости делает его основным металлом на яхтах, самолетах и ​​многих автомобильных запчастях.

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

Свойства алюминия включают:

  • Коррозионностойкий
  • Хороший проводник тепла и электричества (но меньше, чем у меди) — в сочетании с пластичностью и ковкостью заменяет медь в некоторых случаях
  • Высокая пластичность и легкий вес
  • Становится твердым после холодной обработки, поэтому требует отжига

Лазерная резка алюминия — это то, что требует опыта и правильного оборудования.Поэтому внимательно выбирайте субподрядчика для производства.

Свинец

Свойства свинца

Для обычного человека свинец может вызвать тревогу, связанную с пулями (которые теперь не содержат свинца) и газом (имеющим знак «неэтилированный»). Хотя сначала его добавляли в топливо для уменьшения детонации двигателя, оказалось, что он очень вреден для здоровья при испарении в атмосферу.

То же самое и с патронами и с работниками стрельбища, у которых возникли проблемы со здоровьем.Но зачем вообще это добавлять? Потому что свинец — самый тяжелый из обычных металлов. Поскольку он не вступает в реакцию с другими веществами, они по-прежнему используются в батареях и силовых кабелях, резервуарах для кислоты и водопроводных трубах.

Свойства свинца:

  • Очень тяжелый
  • Устойчив к коррозии — не вступает в реакцию со многими химическими веществами
  • Мягкий и податливый

Цинк

Цинк сам по себе не имеет большого значения для обычного человека. С другой стороны, как легирующий элемент он имеет широкий спектр применения.Он в основном используется для цинкования стали во всех областях. Цинкование делает материал более устойчивым к коррозии.

Черные или цветные металлы, Fractory позаботится о ваших работах по изготовлению листового металла.

Черные и цветные металлы | Блог по литью металла

Просмотреть эту страницу на французском языке
на испанском языке

Характеристики металла и состав для конструкции отливки

Список черных металлов содержит железо и его сплавы, включая все стали.

Отливать можно любой твердый металл, который можно расплавить. Литейные заводы — это заводы, которые выполняют эти литейные работы, развивают опыт работы с несколькими металлами и методами, а также разрабатывают стандартные продукты, чтобы максимизировать ценность и эффективность производства.

Металлы и методы литья влияют друг на друга: лучший выбор литья для продукта зависит от того, как его металл будет вести себя в расплавленном, охлаждающем и твердом состояниях. Для этих зависимостей особенности литейного производства являются частью определения того, какой тип продукции они производят.Литейный цех по производству детских игрушек под давлением, как правило, отличается от литейного цеха, производящего высококачественные детали двигателей.

Черные металлы определяются как металлы, содержащие железо. Цветных металлов нет.

Одно из основных различий в специализации заключается в том, работают ли литейные предприятия с черными металлами, с цветными металлами или с обоими. Определение черного металла — это любой металл, содержащий железо; цветные металлы нет. Черная металлургия составляет примерно 90% мирового производства металла.Серый чугун — самый распространенный металл в литейном производстве. За пределами литейного производства сталь — это сплав черных металлов, который чаще всего используется в промышленности, строительстве и на транспорте.

Литейные заводы, специализирующиеся на распространенных методах литья, таких как литье в песчаные формы, обычно работают с металлами, выбранными по особым качествам, таким как простота плавления и разливки, фиксация деталей внутри формы, предсказуемое поведение при охлаждении и готовность к механической обработке или чистовой обработке.

Черные металлы и их свойства

Характерные черты железа

заключаются в том, что он плотный, прочный в смеси с углеродом, обильный и легко поддающийся обработке, очень подверженный коррозии и магнитный.Легирование железа другими элементами в различных соотношениях может смягчить или устранить один или несколько из этих факторов.

Известны сотни сплавов черных металлов. Они определяются пропорциями каждого элемента в их макияже, а также указаниями по их плавлению и отделке. Ферросплавы с углеродом обычно называют железом или сталью и могут содержать любое количество других элементов, от алюминия до ванадия, в зависимости от их спецификации. Эти металлы обычно выбирают из-за их механических свойств.Инженеры и проектировщики могут быть заинтересованы в их пределе текучести, ударной вязкости, пластичности, свариваемости, эластичности, сдвиге и тепловом расширении, которые описывают, как материал будет вести себя при определенных стрессорных воздействиях.

Эти отличительные черты железа могут быть изменены в сплавах, в которых железо смешивается с другими элементами. Хорошим примером является нержавеющая сталь, причем некоторые сплавы нержавеющей стали немагнитны и не вызывают коррозии. Обычный способ определить, является ли металл сталью, — это приложить к нему магнит, поскольку железо в сплаве заставляет магнит прилипать; однако люди, которые пытались приклеить магниты к своему холодильнику из нержавеющей стали, знают, что это не надежный тест.Хотя железо все еще присутствует в этом железном сплаве, высокий процент никеля изменяет микроструктуру стали в достаточной степени, чтобы предотвратить магнитную реакцию. Нержавеющая сталь может ржаветь, хотя она намного более устойчива к коррозии, чем другие типы сплавов железа. Это связано с добавлением хрома. Хром защищает от ржавчины посредством процесса, называемого пассивацией, при котором верхние молекулы металла окисляются, но остаются прочно связанными с металлом внизу, образуя непроницаемую оболочку.

Из черных металлов наиболее распространенными литейными материалами являются чугун и сталь.

Утюг

Чугун — это категория сплавов железа с содержанием углерода более 2%. Это относительно недорогие, плотные утюги. Когда они нагреваются и отливаются, они имеют гораздо более высокую текучесть при более низких температурах, чем сталь, а это означает, что они могут течь и заполнять детали сложной формы с большей эффективностью. Чугун также дает усадку в два раза меньше, чем сталь при охлаждении.

Обычные чугуны обладают хорошими компрессионными свойствами, но они хрупкие: они сломаются, прежде чем согнуться или деформироваться.Эта уязвимость может означать, что хрупкие сорта чугуна не используются для конструкций с выдавливанием или сложными деталями или с очень острыми краями, поскольку эти элементы могут выкрашиваться.

Механические свойства черных металлов, таких как сталь, делают колеса прочными.

Серый чугун — это самый распространенный тип чугуна, производимый в настоящее время, который используется во всем, от крышек люков до дисковых тормозов на автомобилях. Он получил свое название от цвета, который он принимает при разрушении, который является серым из-за присутствия графита в качестве углеродной добавки.Серый чугун содержит 2,5–4% углерода по массе и дополнительно содержит 1–3% кремния, который стабилизирует графит. Он обладает многими характеристиками основного чугуна, в том числе недорогим и обладает высокой текучестью по сравнению со сталью в расплавленном состоянии, но присутствие графита позволяет чугуну быть несколько менее хрупким, что упрощает механическую обработку. Серый чугун по-прежнему негибкий: он очень мало гнется, прежде чем сломаться.

Ковкий чугун — это разновидность чугуна, в которой добавленный углерод представляет собой сферический (шаровидный) графит.Ковкий чугун обычно содержит 3,2–3,6% углерода по весу и содержит кремний и другие элементы. Более высокие уровни феррита означают, что он накапливается на режущих инструментах во время обработки, поэтому он часто используется в основном при производстве литья, где очень высокая текучесть делает его отличным выбором для мелко-детализированной работы. Сфероидальная форма графита, которая придает ковкому чугуну более высокую ударопрочность и прочность на растяжение, чем у литого или серого чугуна, делает возможными детализированные или обрезные конструкции. Ковкий чугун — относительный новичок в спецификации чугунов, поскольку он был впервые обнаружен в 1943 году.

Сталь

Сталь всех сортов также бывает литой. Как правило, сталь имеет содержание углерода менее 2,14 мас.% И часто легируется другими элементами. Сталь имеет более высокие механические свойства, чем чугун, но то, что достигается за счет прочности, теряется в текучести. Расплавленная сталь должна быть намного горячее расплавленного чугуна, чтобы стекать в подробные формы, а высокие температуры, необходимые для работы со сталью, сложно контролировать и могут затруднить дизайн и отделку объекта, выходящего из формы.Как и в случае со всеми отливками, разные части детали могут охлаждаться с разной скоростью, и эта разница вызывает напряжение в изделии: поскольку сталь сжимается сильнее и быстрее, чем чугун, эти напряжения требуют более тщательного управления в стальной отливке.

Эти проблемы означают, что качественная разливка стали может быть гораздо более трудоемкой. Требует внимания специалистов на всех этапах производства. Тем не менее, высокая механическая прочность конечного продукта может сделать стальной сплав очевидным выбором для некоторых применений, а обработка обеспечивает окончательную отделку.

Сплавы железа прочие

Другие сплавы железа существуют за пределами этих общих типов и используются в определенных приложениях, где их механическое поведение полезно. Например, elinvar — это никель-железный сплав, который не расширяется и не сжимается при нагревании и используется в очень мелких деталях в часах и других точных устройствах.

Цветные металлы — это те металлы, которые не содержат железа, например чистые драгоценные металлы.

Цветные металлы и их применение

К этим металлам относятся все металлы и сплавы, не содержащие железа.Краткий список распространенных цветных металлов будет включать:

  • Драгоценные металлы, такие как серебро, платина и золото
  • Медь и ее сплавы, такие как бронза и латунь
  • Никель, палладий, платина
  • Титан
  • Алюминий
  • Олово, Свинец
  • Цинк

Благодаря такому широкому диапазону материалов в этой группе, многие из механических свойств, рекомендующих железо, могут быть обнаружены в цветных металлах. Например, сплавы алюминия или титана во многих случаях могли бы заменить сталь, если бы это не было дорогостоящим.Магнитные способности железа можно эмулировать с помощью никеля, кобальта или редкоземельных элементов, сплавленных с другими металлами.

Однако, поскольку цветные металлы часто стоят дороже, их, как правило, выбирают из-за их уникальных свойств, а не из-за того, как они могут вести себя как сталь. Более легкий вес, проводимость, коррозионная стойкость, немагнитные свойства, традиции или декоративная ценность — вот некоторые из причин, по которым следует выбрать цветной металл. Некоторые металлы ценятся именно потому, что они редки: до того, как стало возможным широкое производство алюминия, алюминий считался роскошным металлом, используемым в высококачественной посуде.

Отливаются всевозможные специализированные материалы. Однако в традиционных литейных цехах для литья в песчаные формы есть три достойных внимания цветным литейным металлом.

Бронза и латунь

Бронза и латунь были первыми металлами, отлитыми человечеством в бронзовом веке, и эти медные сплавы до сих пор отливают в песок. Они плавятся при гораздо более низких температурах, чем черные металлы, и хорошо отливают детали, поэтому их часто используют в декоративных целях, например, в скульптурах. Бронза и латунь мягче стали, но они устойчивы к коррозии даже в присутствии соли, поэтому эти металлы используются в стандартных морских применениях, таких как арматура на лодках.Латунь также устойчива к «истиранию», то есть к истиранию металла по самой себе, поэтому из латуни иногда отливают механические детали, такие как судовые гребные винты, или обрабатывают подшипники и застежки-молнии. Оба сплава довольно дороги, поскольку в их основе лежит медь, металл, который также востребован из-за своих электрических свойств.

Алюминий

Алюминий — это металл с гораздо меньшей плотностью, чем железо, что делает его жизненно важным материалом в приложениях, где требуется прочность без веса, например, в аэрокосмической промышленности.Он устойчив к коррозии, потому что алюминий, как и нержавеющая сталь, реагирует на окисление, создавая оболочку из оксида металла, которая защищает его.

Алюминий также имеет более низкую температуру плавления, чем многие стали или чугуны, которые он может заменить, что облегчает литье, чем сталь, и требует меньшего контроля для сложных форм. Самый большой недостаток алюминия — дороговизна.

С учетом литейных материалов

При разработке отливки поиск идеального металла, уравновешивающего ценность и форму, — это искусство и наука.Правильный металл для работы будет отвечать как эстетическим, так и механическим требованиям приложения, и это повлияет на методы производства, необходимые для превращения прототипа в конечный продукт.

Черные металлы — наиболее распространенный выбор для отливок, часто выбираемый из-за их рентабельности и механических свойств. Иногда выбор определяется не прочностью металла, а такими свойствами, как вес, коррозионная стойкость или немагнетизм. Цветные сплавы, такие как бронза и латунь, также могут быть выбраны из-за традиций или из-за их красоты.

Консультация инженера может помочь дизайнеру найти гармонию между различными аспектами своего проекта, выбрав идеальный металл, соответствующий как области применения, так и бюджету.

Чтобы получить дополнительную информацию о металлах или запросить расценки на индивидуальный проект, свяжитесь с нами.

Разница в цене на черные и цветные металлы

Переработка металлолома 1-888-586-5322

Переработка металла — невероятно важное направление для нашей
планета. Это не только жизненно важно для поддержания и сохранения нашей естественной
ресурсов, это также снижает загрязнение воздуха, защищает дикую природу и природу и
гораздо более.Но знаете ли вы, что переработка металла тоже выгодна? Ты можешь
продайте свой металлолом в местный центр по переработке металла, и они заплатят
вы обналичиваете на месте все, что стоит.

Поскольку существует две основные категории металлов и множество типов металла в каждой, цена вашего лома будет варьироваться в зависимости от количества и типа. Если вы хотите лучше понять, сколько стоит ваш металлолом, начните с изучения разницы между черными и цветными металлами, включая их рыночную стоимость.

Разница между черными и цветными металлами составляет
Легко понять. Проще говоря, черные металлы содержат железо и цветные металлы.
металлы НЕ содержат железа. Фактически, термин «цветные металлы» переводится как «не железо».
К наиболее распространенным черным металлам относятся чугун, чугун, сталь, нержавеющая сталь,
и углеродистая сталь. Некоторые распространенные цветные металлы включают алюминий, медь, латунь,
свинец, олово, никель и цинк.

Теперь вы можете спросить себя, являются ли драгоценные металлы
железо или нет.Что ж, большинство драгоценных металлов не содержат железа. Золото серебро,
платина, кобальт, ртуть, вольфрам, бериллий, висмут, церий, кадмий,
ниобий, индий, галлий, германий, литий, селен, тантал, теллур,
ванадий и цирконий относятся к категории цветных металлов.

Черных металлов больше, что снижает их
Стоимость. Тот факт, что сталь и железо широко перерабатываются, способствует огромному
наличие и доступность чугуна и стали. В результате их ценности
не сильно колеблются изо дня в день.В отличие от цветных металлов
металлы обычно дороже, так как они менее доступны и труднее
для производства. Хотя алюминий по большей части остается устойчивым, другие
цветных металлов, таких как латунь и медь, как правило, сильно колеблется от недели к
неделя.

Чтобы узнать, содержится ли в вашем ломе железо, вы можете
выполнить магнитный тест. Видите ли, железо магнитно, поэтому все, что содержит
номинальные следы железа будут притягивать магниты. Все, что вам нужно сделать, это посмотреть,
магнит прилипает к металлу.Если и прилипнет, значит, это железо!

Где лучше всего продать металлолом

Garden City Iron and Metal 1-888-586-5322

Позвоните в Garden City Iron & Metal по телефону 1-888-586-5322 , чтобы утилизировать металлолом в Центральной и Южной Индиане. Мы платим наличными на месте за все металлические и металлические товары, включая автомобили, автомобильные запчасти, бытовую технику, строительную технику, сельскохозяйственную технику и многое другое! Соберите весь металлолом и продайте его нам с максимальной прибылью в городе! Запросите бесплатную оценку или информацию сегодня.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.