Содержание

Как получается металл | Металлургический портал MetalSpace.ru

Руда – смесь соединений железа и кислорода – оксидов железа. Извлекают железо из руды при высокой температуре. Для этого ее нагревают с восстановителем – веществом, способным отобрать кислород у железа. Самым доступным, пожалуй, единственно возможным восстановителем в древности были дрова. Но дрова выделяют слишком мало тепла, так как в них много воды; даже в сухой древесине содержание горючего элемента (углерода) невелико. Есть в дровах и водород, но он связан с кислородом, входящим в состав древесины, а поэтому не может отнимать кислород у окислов железа.

Однако уже в древности люди заметили, что при небольшом доступе воздуха в процессе горения дрова обугливаются, превращаясь в древесный уголь, состоящий из углерода и водорода. При сгорании одного килограмма древесного угля выделяется в три-четыре раза больше теплоты, чем при сжигании одного килограмма дров. Сгорая, он дает высокую температуру, при которой идет восстановление оксидов железа. Углерод, соединяясь с кислородом, превращается в диоксид (углекислый газ) и оставляет почти чистый металл.

Установить, кто первый предложил плавить металл на древесном угле, вероятно, так же трудно, как установить автора первой заявки на изобретение колеса, лука, или лодки. Невозможно также установить, в какой стране впервые провели плавку металла на древесном угле. Однако известно, что древнейшие цивилизации Египта, Китая, Индии пользовались этими материалами. Более того, древесный уголь используется и сегодня.

Стволы деревьев, очищенные от веток, складывались или в яму (ямный способ) или в конусообразную кучу диаметром от 3 – 4 до 10 – 12 метров и высотой 3 – 7 метров (костровой способ). В куче оставлялись проходы для воздуха и выхода дымовых газов. Нижняя часть вертикальной кучи уплотнялась глиной, и вся поверхность кучи засыпалась землей. Дрова в середине кучи разжигались через специальное растопочное отверстие. Дым выходил в канал, оставленный в центре кучи, или, в более совершенных конструкциях куч, через трубу, специально сооружаемую в центре кучи. Костровой способ существовал в России и, например, в Швеции, которая являлась крупнейшим экспортером древесного угля вплоть до ХХ в.

При ямном способе яму обычно располагали на косогоре, для того чтобы стекала смола, образующаяся в процессе углежжения.

Искусство углежога состояла в том, чтобы, манипулируя открыванием и закрыванием отверстий для подачи воздуха, позволить сгореть в куче как можно меньшему количеству древесины с тем, чтобы оставшаяся часть под действием выделяющегося тепла подвергалась сухой перегонке – выделила воду, связанный кислород и превратилась в древесный уголь. Ямный способ давал уголь низкого качества, мелкий и малопрочный. Да и использовались для его производства ветки, мелкая древесина. При костровом способе использовалась отборная древесина, преимущественно хвойные. Со временем, древесный уголь стал все шире применяться для кузнечных работ и плавки железа. А его в свою очередь требовалось все больше и больше.

Чем выше температура в устройстве для производства железа или чугуна, тем быстрее идет процесс. Еще древние мастера освоили значение дутья для улучшения процессов горения топлива, поэтому стали использовать меха для подачи воздуха. Больше дутья, больше воздуха, выше температура, больше металла. Крупнее установка, выше ее производительность. Вот основное направление, по которому шло развитие агрегатов по производству железа, а потом и чугуна.

Первые мастера с большим трудом изготовляли 2 – 5 килограммов металла в день. Проходили столетия, металла требовалось все больше, печи росли и в ширину, и высоту, потребляли все больше руды, воздуха и древесины. Производительность агрегатов исчислялась уже сотнями килограммов и даже тоннами.

Несколько столетий назад были созданы аппараты для выплавки железа из руд, которые используют и в наши дни – это доменные печи. Само название происходит от старинного русского глагола «дмати» – дуть, и наглядно характеризует технологический процесс производства металла.

Доменная печь – пустотелое сооружение, составленное из двух усеченных конусов. Сверху в домну загружали уголь и руду, а снизу вдували воздух. Уголь сгорал в нижней части доменной печи, выделяя тепло и превращаясь в диоксид углерода (углекислый газ). Чуть выше углекислый газ встречался с новыми порциями древесного угля и обращался в монооксид или – «угарный газ», как его называют в просторечии. А уже на следующем ярусе монооксид углерода восстанавливал оксиды железа и вновь обращался в углекислый газ. Руда исчезала. Вместо нее образовывались жидкий металл и шлак. Они просачивались через слой материалов и собирались в нижней части агрегата.

В старину температура в домнах была недостаточно высокой, и потому металл не плавился, а в виде губчатой массы-крицы оседал на дно печи. Крицу извлекали и отковывали в горячем состоянии, выжимая из глубины на поверхность легкие неметаллические включения. Однако кричная металлургия была возможна лишь при небольших, в нашем современном представлении, масштабах производства. Сегодня в доменных печах получают только жидкий металл – чугун, который используется для изготовления разнообразных отливок. Однако большая часть чугуна перерабатывается в сталеплавильных агрегатах: конверторах, мартенах, в которых, удаляя из чугуна углерод, кремний, марганец, серу, получают прочную и упругую сталь.

В чугуне до 3% углерода, а в стали только 0,3%.

Самая распространенная сталь – 3, наш основной конструкционный материал- это тот же чугун, но в котором 0,3% углерода. Это сталь, из которой делают автомобили, арматуру, полосу и т.д.

Многие сотни лет черные металлы получали, используя древесный уголь. Для получения одной тонны металла расходовали от двух до четырех тонн такого угля.

А чтобы приготовить тонну древесного угля, требовалось 10 – 12 кубометров леса. Строились железоделательные заводы, и начинал гулять топор по соседним лесам. В конце XVI в. Королева Елизавета Английская вынуждена была запретить использовать лес для производства угля. Через 25 – 30 лет выплавка железа была прекращена почти по всей Англии. А в XVIII в. русская императрица Елизавета специальным указом запретила строить железоделательные заводы в радиусе 200 верст вокруг Москвы.

Но что Елизаветы? В древнем Египте при фараоне Рамзесе II работало более 1000 медеплавильных печей. Использовался древесный уголь, который выжигали из пальм. А потом (лет через 300) медеплавильное производство практически кончилось. Пальмы вырубили и перешли на привозную медь.

ПОДЕЛИСЬ ИНТЕРЕСНОЙ ИНФОРМАЦИЕЙ

Как и из чего получают сталь

Сталь — ковкий сплав железа с углеродом и другими легирующими элементами. Ее используют для изготовления металлопроката, посуды, медицинских инструментов, механизмов и различных деталей для промышленности. Сплав почти на 99 % состоит из железа. Углерод занимает от 0,1 до 2,14 % общей массы металла. Углерод, марганец, кремний, магний, фосфор и сера изменяют физико-химические свойства стали. Количество примесей определяет способы обработки металла и сферы его применения. Производство стали занимает весомую долю черной металлургии.

Из чего делают сталь?

Сталь — одна из самых востребованных в промышленности. Железо и углерод — основные компоненты для изготовления стали. Железо отвечает за пластичность и вязкость, а углерод — за твердость и прочность.

Получают деформируемый сплав железа, который поддается механической, термической, токарной и фрезерной обработке. Литьем, прессованием, резкой, шлифовкой и сверловкой добиваются нужной формы. Стальные изделия получают с точно выверенными размерами.

Железо и углерод занимают львиную долю от общей массы, но кроме них сталь всегда содержит другие примеси. Чистота по неметаллическим включениям определяет качества стали. Оксиды, сульфиды и вредные примеси делают ее хрупкой и непластичной. Их содержание снижают очисткой или вводят дополнительные компоненты, чтобы добиться нужных физико-химических свойств.

Примеси бывают полезными и вредными. Разделение условное и означает то, что элементы улучшают химический состав стали или ухудшают его свойства. К полезным элементам относятся марганец и кремний. Сера, фосфор, кислород, азот, водород — вредные примеси в составе стали.

Как влияют полезные и вредные примеси на свойства стали?

Эффект от различных элементов в сталях:

  • Марганец повышает прокаливаемость металла и нейтрализует вредное воздействие серы.
  • Кремний улучшает прочность и способствует раскислению сплава, удаляя оксиды и сульфиды.
  • Сера ухудшает пластичность и вязкость. Ее большое содержание проявляется красноломкостью: во время горячей обработки металл трескается в области красного или желтого каления.
  • Фосфор снижает пластичность и ударную вязкость сплава. Повышенное содержание фосфора приводит к хладноломкости: при механической обработке металл трескается или разламывается на куски.
  • Кислород и азот разрушают структуру стали, ухудшают вязкость и пластичность.
  • Водород приводит к хрупкости металла.

Чтобы удалить вредные примеси и неметаллические включения, жидкую сталь рафинируют. Используют комбинированное рафинирование в печи и вне печи. К примеру, раскисление, десульфурацию, дегазацию и другое. За счет очистки структура металла становится однородной, а качество возрастает.


Почему сталь сравнивают с чугуном?

Металлы похожи составом и способом изготовления. Чугун и сталь — сплавы железа, отличающиеся по концетрации углерода. В чугуне его свыше 2,14 % от общей массы, а в стали — не больше 2,14 %. Кроме процентной доли углерода в сплаве, они различны по свойствам. Чугун жаростойкий, теплоемкий, легкий и устойчивый к коррозии. А сталь прочнее, тверже и легче поддается механической обработке.

Плюсы и минусы стали

Сталь классифицируется по химическому составу и физическим свойствам. Разным маркам металла характерны свои преимущества и недостатки.

По сравнению с другими сплавами сталь отличается:

  • высокой прочностью;
  • твердостью;
  • устойчивостью к ударной, статической и динамической нагрузке;
  • пригодностью к сварке, резке и гибке заготовок механическим или ручным способом;
  • многолетней износостойкостью;
  • доступной стоимостью.

К минусам стали относится нестойкость к коррозии, тяжелый вес и намагничивание. Чтобы изделия из стали не портились, изготавливают нержавеющие марки.

Чтобы получить устойчивый к коррозии сплав, добавляют хром. Также в составе могут присутствовать никель, молибден, титан, сера, фосфор.


Способы производства

Используют три метода изготовления стали, у каждого из которых свои достоинства и недостатки.

Мартеновские печи

Применяемые печи выкладывают из хромо-магнезитового кирпича. В них плавят сырье, окисляют сплав и удаляют посторонние включения. Печи могут быть использованы для изготовления углеродистых и легированных сталей. Они нагреваются до температуры +2000оС, позволяют добавлять различные примеси.

Кислородно-конвертерный метод

Это способ, получивший звание универсального. Его используют в производстве ферромагнитных сплавов. Выплавляют сталь из жидкого чугуна и шихты. Задействуют конвертер, облицованный огнеупорными материалами. Чтобы ускорить процесс окисления, через него подают струю воздуха.

Электродуговой способ

Принцип производства заключается в выделении тепла при горении электрической дуги. Тепловой режим обеспечивает плавление сырья под температурой +6000оС. Благодаря нему получаются высококачественные сплавы. У этой группы больше остальных хорошо раскисленных сталей.


Как получают сталь?

Производство стали состоит из нескольких этапов. Нарушения технологии влияют на свойства металла.

Расплавление шихты железных руд и нагрев ванны жидкого металла

На первом этапе плавят сырье на низкой температуре. При постепенном повышении температуры окисляется железо, кремний, марганец, фосфор. Затем повышают содержание оксида кальция, чтобы удалить фосфор.

Кипение ванны металла

Повышение температуры и интенсивное окисление железа путем введения руды, окалины и кислорода. Введение добавок позволяет получить оксид железа. С ним будет взаимодействовать углерод. Образующиеся пузырьки оксида углерода приводят сплав в кипящее состояние. К пузырькам прилипают сторонние примеси, тем самым очищая состав стали. Также удаляют сульфид железа, чтобы избавиться от серы.

Раскисление стали

В этом процессе восстанавливают оксид железа, который был растворен в жидком металле. Когда плавят шихту, кислород окисляет примеси, но в готовой стали он не нужен. Кислород понижает механические свойства стали, поэтому его нужно восстановить и удалить. Раскисляют стали ферромарганцем, ферросилицием, алюминием. Попадая в сплав, раскислители образуют оксиды низкой плотности, а затем отходят в шлак.

Как классифицируют сталь?

Физико-механические свойства и химический состав определяют виды металла. Сталь делят по составу, методу получения, структуре и примесям. Углеродистые и легированные стали различают по содержанию углерода и легирующим элементам. Сплавы обычного и высокого качества делят по содержанию примесей. Инструментальные, конструкционные и специальные стали делят в зависимости от назначения.

Углеродистые стали

Углеродистая сталь содержит углерод от 0,1 до 2,14 %. Количество углерода определяет группы стали:

  • Низкоуглеродистые содержат меньше 0,3 % углерода.
  • Среднеуглеродистые — от 0,3 до 0,7 %.
  • Высокоуглеродистые — более 0,7 до 2,14 %.

По процентному содержанию углерода определяют структуру сплава. Сталь с 0,8 % углерода сохраняет ферритно-перлитную структуру, с повышением меняет ее на перлит и цементит. Преобразования каждой фазы отражаются на прочностных характеристиках. Также углеродистые стали разделяют на группы А, Б, В, которые в свою очередь делятся на категории и марки.

Легированные

Сталь обогащают марганцем, хромом, никелем, молибденом и другими легирующими элементами. Количество примесей считают суммарно. В зависимости от их содержания различают:

  • низколегированные — до 2,5 % примесей;
  • среднелегированные — от 2,5 до 10 %;
  • высоколегированные — более 10 %.

Марганцем повышают прочность и твердость материала, хромом — стойкость к ударам, жаропрочность и устойчивость к коррозии. Никель делает сталь упругим и стойким к высоким температурам.

Марки стали отличаются сложной структурой. Обязательно указывают их состав в порядке убывания. Начинают с доли углерода, а затем прописывают меньшие доли легирующих добавок.


Спокойные, полуспокойные и кипящие

Стали классифицируют по степени раскисления. Чем меньше в сплаве газов, тем равномернее его структура и чище состав. Спокойные стали содержат меньше закиси железа, а кипящие — большое количество оксидов. Пузырьки оксида углерода ухудшают прочностные и пластичные свойства металла. Спокойные стали стабильны, их используют в изделиях ответственного назначения. Полуспокойные марки — среднепрочные, их задействуют как конструкционный материал. Кипящие разрушаются, трескаются и плохо поддаются сварке, поэтому и стоят меньше. Они разрешены в простых конструкциях.

Строительные

Низколегированные сплавы обычного качества. Они обладают удовлетворительными механическими свойствами, выдерживают статические и динамические нагрузки, пригодны к сварке.

Инструментальные

Высокоуглеродистые или высоколегированные сплавы. Их используют для изготовления штампов, режущего и измерительного инструмента. Разделяют соответственно на штамповые металлы, сплавы для режущего и измерительного инструмента. Названия группы зависит от назначения сталей. К примеру, штамповую сталь используют для изготовления инструментов, которыми будут обрабатывать металлы под давлением.

Конструкционные

Стали с низким содержанием марганца. Их делят на цементируемые, высокопрочные, автоматные, шарико-подшипниковые и другие. Используют для изготовления узлов механизмов или конструкций.

Стали специального назначения

Эти сплавы относятся к конструкционным сталям. Они бывают жаропрочными, жаростойкими, кислотоупорными, криогенными, электротехническими, парамагнитными, немагнитными.

Металл, все о металле, свойства металлов


Металл (название происходит от лат. metallum — шахта) — один из классов элементов, которые, в отличие от неметаллов (и металлоидов), обладают характерными металлическими свойствами. Металлами являются большинство химических элементов (примерно 80 %). Самым распространенным металлом в земной коре является алюминий.
Металлы — суть светлые тела, которые ковать можно. (Михаил Васильевич Ломоносов)
 
Некоторые металлы
Щелочные металлы:  Литий, Натрий, Калий
Щелочноземельные металлы: Бериллий, Магний, Кальций
Переходные металлы: Железо, Платина
Другие металлы: Алюминий, Свинец, Медь, Цинк
 
Металлургия — совокупность связанных между собой отраслей и стадий производственного процесса от добычи сырья до выпуска готовой продукции — черных и цветных металлов и их сплавов.

К черным металлам относят железо, марганец и хром. Все остальные — цветные. По физическим свойствам и назначению цветные металлы условно делят на тяжелые (медь, свинец, цинк, олово, никель) и легкие (алюминий, титан, магний).

 
Большая часть металлов присутствует в природе в виде руд и соединений. Они образуют оксиды, сульфиды, карбонаты и другие химические вещества. Для получения чистых металлов и дальнейшего их применения необходимо выделить их из руд и провести очистку. При необходимости проводят легирование и другую обработку металлов. Изучением этого занимается наука металлургия. Металлургия различает руды черных металлов (на основе железа) и цветных (в их состав не входит железо, всего около 70 элементов). Исключением можно назвать около 16 элементов: т. н. благородные металлы (золото, серебро и др.), и некоторые другие (например, ртуть, медь), которые присутствуют без примесей. Золото, серебро и платина относятся также к драгоценным металлам. Кроме того, в малых количествах они присутствуют в морской воде, растениях, живых организмах (играя при этом важную роль).
 
Характерные свойства металлов
  • Металлический блеск
  • Хорошая электропроводность
  • Возможность легкой механической обработки (например, пластичность)
  • Высокая плотность
  • Высокая температура плавления
  • Большая теплопроводность
  •  
    Физические свойства металла
    Все металлы (кроме ртути) тверды при нормальных условиях. Температуры плавления лежат в диапазоне от 39 °C (ртуть) до 3410 °C (вольфрам). В зависимости от их плотности, металлы делят на легкие (плотность 0,53 ч 5 г/смі) и тяжелые (5 ч 22,5 г/смі). Металлы тонут
     
    Механические свойства металла
    Это способность металлов подвергаться различным способам механической обработки.
     
    Микроскопическое строение металла
    Характерные свойства металлов можно понять, исходя из их внутреннего строения. Все они имеют слабую связь электронов внешнего энергетического уровня (другими словами, валентных электронов) с ядром. Благодаря этому созданная разность потенциалов в проводнике приводит к лавинообразному движению электронов (называемых электронами проводимости) в кристаллической решетке. Совокупность таких электронов часто называют электронным газом. Вклад в теплопроводность, помимо электронов, дают фононы (колебания решетки). Пластичность обусловлена малым энергетическим барьером для движения дислокаций и сдвига кристаллографических плоскостей. Твердость можно объяснить большим числом структурных дефектов (междоузельные атомы, вакансии и др.).

    Из-за легкой отдачи электронов возможно окисление металлов, что может приводить к коррозии и дальнейшей деградации свойств. Способность к окислению можно узнать по стандартному ряду активности металлов.

    Этот факт подтверждает необходимость использования металлов в комбинации с другими элементами (сплав, важнейшим из которых является сталь), их легирование и применение различных покрытий.

    Для более корректного описания электронных свойств металлов необходимо использовать квантовую механику. Во всех твердых телах с достаточной симметрией уровни энергии электронов отдельных атомов перекрываются и образуют разрешенные зоны, причем зона, образованная валентными электронами, называется валентной зоной. Слабая связь валентных электронов в металлах приводит к тому, что валентная зона в металлах получается очень широкой, и всех валентных электронов не хватает для ее полного заполнения.

    Принципиальная особенность такой частично заполненной зоны состоит в том, что даже при минимальном приложенном напряжении в образце начинается перестройка валентных электронов, т. е. течет электрический ток.

    Та же высокая подвижность электронов приводит и к высокой теплопроводности, а также к способности зеркально отражать электромагнитное излучение (что и придает металлам характерный блеск).

     
    Применение металлов
     
    Конструкционные материалы
    Металлы и их сплавы — один их главных конструкционных материалов современной цивилизации. Это определяется прежде всего их высокой прочностью, однородностью и непроницаемостью для жидкостей и газов. Кроме того, меняя рецептуру сплавов, можно менять их свойства в очень широких пределах.
     
    Электротехнические материалы
    Металлы используются как в качестве хороших проводников электричества (медь, алюминий), так и в качестве материалов с повышенным сопротивлением для резисторов и электронагревательных элементов (нихром и т. п.).
     
    Инструментальные материалы
    Металлы и их сплавы широко применяются для изготовления инструментов (их рабочей части). В основном это инструментальные стали и твердые сплавы. В качестве инструментальных материалов применяются также алмаз, нитрид бора, керамика.

    Как делают металл для VW, Renault, Hyundai, Kia… — репортаж с завода — журнал За рулем

    Из череповецкой стали штампуют почти всё, что выпускают на российских автозаводах. «За рулем» отправился в Череповец, чтобы разобраться, как производят прокат для автопрома и какая толщина у металла, из которого изготовлен кузов вашего автомобиля.

    Материалы по теме

    Сталь, алюминий или карбон: что лучше для кузова

    Череповецкий металлургический комбинат рождает смешанные чувства.

    Смотрю на грандиозные доменные печи и проезжающие составы с расплавленным металлом — и в голове звучит мелодия «Время, вперёд!» из девятичасовых новостей. А реки раскаленной руды заставляют вспомнить кузни гномов из эпического произведения Толкиена.

    Здесь творится магия рождения металла, из которого делают автомобильный лист. Из «северстали» штампуют почти всё, что производится в России, - кабины и кузовá автомобилей ГАЗ, КАМАЗ, Haval, Renault, Nissan, Peugeot, Citroen, Volkswagen, Hyundai и Kia.

    Не важно, у вас ГАЗель или Solaris. Толщина металла и оцинковка у них одинаковые!

    Стройка вопреки

    Череповецкий комбинат появился скорее «вопреки», нежели «благодаря». Но и благодарить есть кого — ученого-металлурга Ивана Павловича Бардина. Именно он предложил не строить комбинат рядом с месторождением руды или угля, который был основным топливом.

    Материалы по теме

    Надежные и недорогие способы защиты от коррозии — экспертиза ЗР

    По мнению Бардина, Череповецкий завод следовало строить на равном удалении как от обоих месторождений, так и от двух столиц, на перекрестке водных артерий и железнодорожных путей.

    Было много возражений, но стройка началась — по распоряжению Сталина, с которым, ясное дело, никто спорить не решался. Проект стартовал ударными темпами: НКВД пригнал около десяти тысяч заключенных. Но помешала война. Стройка возобновилась только в 1947 году, и через восемь лет комбинат дал первую партию чугуна. Причем очень высокого качества. Спустя три года отлили первую сталь. А уже в 1962 году комбинат стал рентабельным — Бардин оказался прав.

    Сейчас Череповецкий металлургический выдает по 12 миллионов тонн стали ежегодно. Большая часть этого объема приходится на конструкционную сталь для судостроения и стро­ительной отрасли. Автомобильный лист составляет лишь 10% объема. Однако именно это производство самое технологичное, требовательное и затратное.

    Брак не прокатит

    Всё начинается с доменных печей, коих в Череповце четыре (скоро закончится строительство пятой). Особая гордость — печь «Северянка» высотой больше 100 метров. Гигантская домна была задута (именно так называется запуск доменной печи) в 1986 году и долгое время оставалась самой большой в мире, попав в Книгу рекордов Гиннесса.

    Материалы по теме

    256 оттенков серого: как подбирают краску для кузова

    Позже в Японии, Корее и Китае появились домны больше, но в Европе «Северянка» по-прежнему королева. Аппетит под стать размеру — каждый день она сжирает по шесть железнодорожных составов кокса и почти 70 тысяч кубометров газа, отдавая взамен по 13–15 тысяч тонн чугуна — исключительно передельного (так называют чугун для последующей переплавки в сталь). И хотя технология доменного производства не меняется уже столетие, управление и контроль — на современном уровне. Комната операторов напоминает центр управления космическими полетами.

    Расплавленный чугун отправляется в сталеплавильный цех, который тоже поражает воображение. Над головой проезжают гигантские чаны; из них расплавленный металл переливают в формы и смешивают с металлоломом и присадками. Состав этого «винегрета» определяет физические и химические свойства стали, необходимые заказчику. При нас готовили сталь для ГАЗа. Точный состав, который требует каждый производитель, держат в секрете. Но всем производителям отправляют высокопрочную сталь, предел прочности которой 1500–2000 мПа. На выходе получают большие раскаленные отливки, так называемый сляб.

    Расплавленный чугун отправляют в переплавку, замешивая с металлоломом и присадками. На выходе получают раскаленные отливки из стали.

    Расплавленный чугун отправляют в переплавку, замешивая с металлоломом и присадками. На выходе получают раскаленные отливки из стали.

    Отливки проходят пластическую обработку, затем их охлаждают и закручивают в рулоны.

    Отливки проходят пластическую обработку, затем их охлаждают и закручивают в рулоны.

    После того как газовые резаки настругают одинаковые плиты сляба, в дело вступает стан горячей прокатки «2000». Число означает вовсе не год открытия, а ширину валков, через которые черновой сляб проходит, утончаясь до толщины автомобильного листа. Раскаленные плиты больше километра едут по конвейеру, периодически попадая в тесные объятия валков. Каждый такой проход сопровождается брызгами искр и тяжелым дыханием испаряющейся воды, необходимой для охлаждения.

    Материалы по теме

    Как сваривают кузова Фольксвагенов и Шкод в Калуге

    На выходе прокат закручивается в километровые рулоны. Их-то и отправляют на финальную обработку — в новенький цех оцинковки. Здесь чисто и светло, ничего общего с брутальным производством черного металла. Череповецкая сталь не зря устраивает всех зарубежных производителей, пришедших к нам на рынок. Технологию оцинковки изменили — увеличили температуру процесса (420 градусов), благодаря чему атомы цинка не просто покрывают лист, а проникают глубоко в структуру, что гораздо эффективнее. Не важно, на чем вы ездите — на ГАЗели, Солярисе или Фольксвагене. Они все оцинкованы одинаково. Различаются лишь свойства стали. Так что ржавеют машины по-разному только из-за этого. Ну и из-за качества окраски.

    Рулоны нарезают в листы, они проходят оцинковку, после чего их снова сваривают между собой и закручивают в рулоны уже окончательно и бесповоротно — для отправки заказчику. Причем швы увидеть просто нереально — на выходе получается цельный километровый лист. Размер рулонов определяется заказчиком — вес варьируется от 5 до 30 тонн. Но перед этим весь лист проходит контроль, причем очень жесткий. Даже малейший брак недопустим. Всматриваясь в дефектные листы, я иногда не мог найти хоть какой-то изъян. Кстати, совсем недавно на заводе освоили производство и стали DР600, предназначенной для изготовления колесных дисков.

    Готовую сталь перед отправкой заказчику снова закручивают в рулоны.

    Готовую сталь перед отправкой заказчику снова закручивают в рулоны.

    Культура производства

    Атмосфера и масштабы предприятия вселяют гордость: не все промышленные гиганты Союза отправились в небытие. Завод работает и кормит не только владельцев, но и город: благодаря Северстали Череповец живет и развивается.

    И о людях думают. Вот простая мелочь: во всех цехах, у каждой лестницы — плакаты с просьбой держаться за поручни. Казалось бы, никто их не читает, но травматизм снизился на 80%! Именно из этого складывается культура производства, а без нее качества не достичь.

    • Как сэкономить на кузовном ремонте, читайте тут.

    Как делают металл для VW, Renault, Hyundai, Kia… — репортаж с завода

    Из череповецкой стали штампуют почти всё, что выпускают на российских автозаводах. «За рулем» отправился в Череповец, чтобы разобраться, как производят прокат для автопрома и какая толщина у металла, из которого изготовлен кузов вашего автомобиля.

    Как делают металл для VW, Renault, Hyundai, Kia… — репортаж с завода

    Как делают металл для VW, Renault, Hyundai, Kia. .. — репортаж с завода

    Из череповецкой стали штампуют почти всё, что выпускают на российских автозаводах. «За рулем» отправился в Череповец, чтобы разобраться, как производят прокат для автопрома и какая толщина у металла, из которого изготовлен кузов вашего автомобиля.

    Как делают металл для VW, Renault, Hyundai, Kia… — репортаж с завода

    Наше новое видео

    Лада Веста NG 2022: Адаптация к зиме и другие подробности

    Любимый автомобиль Сталина. Что из него сделали?

    Честный тест-драйв самого ожидаемого китайского кроссовера

    Понравилась заметка? Подпишись и будешь всегда в курсе!

    За рулем на Яндекс.Дзен

    Новости smi2.ru

    Металл как сделать

    Главная » Разное » Металл как сделать


    Как получают и из чего делают железо (сталь)?

    Железо и стали на его основе используются повсеместно в промышленности и обыденной жизни человека. Однако мало кто знает, из чего делают железо, вернее, как его добывают и преобразовывают в сплав стали.

    Популярное заблуждение

    Для начала определимся с понятиями, поскольку люди часто путаются и не совсем понимают, что такое железо вообще. Это химический элемент и простое вещество, которое в чистом виде не встречается и не используется. А вот сталь – это сплав на основе железа. Она богата на различные химические элементы, а также содержит углерод в своем составе, который необходим для придания прочности и твердости.

    Следовательно, не совсем правильно рассуждать о том, из чего делают железо, так как оно представляет собой химический элемент, который есть в природе. Человек из него делает сталь, которая в дальнейшем может использоваться для изготовления чего-либо: подшипников, кузовов автомобилей, дверей и т. д. Невозможно перечислить все предметы, которые из нее производятся. Итак, ниже мы не будем разбирать, из чего делают железо. Вместо этого поговорим о преобразовании этого элемента в сталь.

    В России и мире существует множество карьеров, где добывают железную руду. Это огромные и тяжелые камни, которые достаточно сложно достать из карьера, так как они являются частью одной большой горной породы. Непосредственно на карьерах в горную породу закладывают взрывчатку и взрывают ее, после чего огромные куски камней разлетаются в разные стороны. Затем их собирают, грузят на большие самосвалы (типа БелАЗ) и везут на перерабатывающий завод. Из этой горной породы и будет добываться железо.

    Иногда, если руда находится на поверхности, то ее вовсе необязательно подрывать. Ее достаточно расколоть на куски любым другим способом, погрузить на самосвал и увезти.

    Производство

    Итак, теперь мы понимаем, из чего делают железо. Горная порода является сырьем для его добычи. Ее отвозят на перерабатывающее предприятие, загружают в доменную печь и нагревают до температуры 1400-1500 градусов. Эта температура должна держаться в течение определенного времени. Содержащееся в составе горной породы железо плавится и приобретает жидкую форму. Затем его остается разлить в специальные формы. Образовавшиеся шлаки при этом отделяют, а само железо получается чистым. Затем агломерат подают в бункерные чаши, где он продувается потоком воздуха и охлаждается водой.

    Есть и другой способ получения железа: горную породу дробят и подают на специальный магнитный сепаратор. Так как железо имеет способность намагничиваться, то минералы остаются на сепараторе, а вся пустая порода вымывается. Конечно, чтобы железо превратить в металл и придать ему твердую форму, его необходимо легировать с помощью другого компонента – углерода. Его доля в составе очень мала, однако именно благодаря нему металл становится высокопрочным.

    Стоит отметить, что в зависимости от объема добавляемого в состав углерода сталь может получаться разной. В частности, она может быть более или менее мягкой. Есть, например, специальная машиностроительная сталь, при изготовлении которой к железу добавляют всего 0,75 % углерода и марганец.

    Теперь вы знаете, из чего делают железо и как его преобразовывают в сталь. Конечно, способы описаны весьма поверхностно, но суть они передают. Нужно запомнить, что из горной породы делают железо, из чего далее могут получать сталь.

    Производители

    На сегодняшний день в разных странах есть крупные месторождения железной руды, которые являются базой для производства мировых запасов стали. В частности, на Россию и Бразилию приходится 18 % мирового производства стали, на Австралию – 14 %, Украину – 11 %. Самыми крупными экспортерами является Индия, Бразилия, Австралия. Отметим, что цены на металл постоянно меняются. Так, в 2011 году стоимость одной тонны металла составляла 180 долларов США, а к 2016 году была зафиксирована цена в 35 долларов США за тонну.

    Заключение

    Теперь вы знаете, из чего состоит железо (имеется в виду металл) и как его производят. Применение этого материала распространено во всем мире, и его значение практически невозможно переоценить, так как используется он в промышленных и бытовых отраслях. К тому же экономика некоторых стран построена на базе изготовления металла и его последующего экспорта.

    Мы рассмотрели, из чего состоит сплав. Железо в его составе смешивается с углеродом, и подобная смесь является основной для изготовления большинства известных металлов.

    Что делают из металла?

    Июнь 7, 2017

    С тех пор, как люди добыли металл и впервые изготовили из него орудие труда, все металлы прочно вошли в нашу жизнь. Сейчас без изделий из металла не обходится ни одна сфера жизни человека. Все металлы обладают отличными физическими свойствами. У них достаточно высокие температуры плавления и кипения, при этом, отличная пластичность, ковкость и электропроводность. Все это объясняет столь широкое применение металлов в жизнедеятельности человека, а также причины, по которым именно из металлов изготавливают большую часть изделий, которые человек ежедневно применяет в собственной жизни. Для изготовления деталей из металла Вам стоит обратится центр металлообработки, где квалифицированные работники выполнят ваш заказ. Металлы не горят в огне, большинство из них способны выдержать огромные температуры, не изменив, при этом, своих свойств. Но, к сожалению, не все, что используется человеком для жизни, изготавливается из металлов. В частности, жилище и другие здания и сооружения изготавливаются из материалов, которые плохо переносят высокие температуры и огонь, а, следовательно, вполне могут быть подвержены пожарам. Поэтому, чтобы облегчить эвакуацию с места пожара, необходимо везде вешать планы.

    Металлические изделия достаточно надежны. Их довольно сложно повредить или сломать. При правильной эксплуатации они прослужат долгие годы и будут надежными помощниками в какой-либо ситуации. Благодаря свойствам металлов, именно им отдают предпочтение при изготовлении тех либо иных изделий, используемых как в быту, так и на производстве.

    Металл активно используют и в художественной ковке. После того, как рабочие чертежи утверждены, они попадают на производственный участок. Новые технологии проникли и на кузнечное производство, помогая создавать ажурные, неповторимые изделия, способные исправно служить не только Вам и Вашим детям, но внукам и даже их потомкам.

    При всей современной технологичности, искусство художественной ковки, как и всякое искусство, не поддается автоматизации. Механика только помогает мастеру, но и в XXI веке кованое изделие все равно так же несет теплоту человеческих рук.

    Как сделать трубу из листа металла

    Сегодня расскажем, как согнуть трубу без вальцовочного станка. Нужна, чтоб установить «буржуйку». В данном случае аналогичная из гаража выходит. Можно, конечно, купить в металлопрокате, но там нет с толщиной стенки 1,5 мм, есть по 3-4 мм и она тяжелая. Поэтому решение купить листовой металл 1,5 мм и согнуть самому. Для этого нужна труба, на которой будем ее гнуть. На нее будем крутить металл. С торцов приварены две трубки. Вставлять лом и крутить с одной стороны и с другой. А сюда приварен листовой металл, чтобы его зафиксировать. На видео «Авраменко Garage» покажем, как это происходит.

    Получили на выходе. Стоит задача. Как согнуть край, его в конце не получается захватить. Пробовать молотком, киянкой, сгибать или просто отрезать часть, что не согнулась (просто удалить). Потом делаем мерную веревочку. Отмеряем, какой диаметр нужен и делаем мерную веревочку, допустим, 30 см. Замеряем. С другой стороны делаем отметку и болгаркой отрезаем и снимаем часть. Следующий отрезок трубы. Когда все срезали и сняли, свариваем шов, получаем трубу из металла 1,5 мм, не используя листогибочные станки.

    Следующая, такое же расстояние отрезается и снова сваривается. В одну длинную трубу они сварятся. Конечный результат сваренного готового изделия. Это одна часть, как видно, вторая и третья, так набирать длину. Таким несложным способом можно сделать в домашних условиях трубу, какую нужно.

    Спасибо за внимание.

    Как делают самый дорогой металл в мире | Как это сделано

    Если вы думаете, что золото с платиной являются самыми ценными металлами на планете, то вы ошибаетесь. По сравнению с некоторыми искусственно полученными металлами, стоимость золота можно сравнить со стоимостью ржавчины на старом куске кровельного железа. Вы можете представить себе цену в 27 000 000 долларов США за один грамм вещества? Именно столько стоит радиоактивный элемент Калифорний-252. Дороже только антиматерия, которая является самой дорогой субстанцией в мире (около 60 триллионов долларов за грамм антиводорода). На сегодняшний день в мире накоплено всего 8 грамм Калифорния-252, а ежегодно производится не более 40 миллиграмм. И на планете есть только 2 места, где его регулярно производят: в Окриджской национальной лаборатории в США и … в Димитровграде, в Ульяновской области.

    Хотите узнать, как появляется на свет почти самый дорогой материал в мире и для чего он нужен?

    Димитровград

    В 80 километрах от Ульяновска, на реке Черемшан, находится город Димитровград с населением около 100 000 человек. Его главное предприятие  — Научно-исследовательский институт атомных реакторов (НИИАР), который был создан в 1956 году по иницитиве Курчатова.  Изначально он был опытной станцией для испытаний ядерных реакторов, но в настоящее время спектр направлений деятельности значительно расширился. Сейчас в НИИАР испытывают различные материалы, чтобы определить, как они себя ведут в условиях продолжительного радиактивного излучения, создают радионуклидные источники и препараты, которые применяют в медицине и исследованиях, решают технические вопросы экологически чистых технологий и просто ведут научную деятельность. В НИИАР работает около 3500 сотрудников и 6 реакторов.

    Светят, но не греют

    Ни один из шести  «нииаровских» реактора не используется как источник энергии и не отапливает город — тут вы не увидите гигантских установок на тысячи МВт. Главная задача этих «малышей» — создать максимальный по плотности поток нейтронов, которыми учёные института и бомбардируют различные мишени, создавая то, чего нет в природе.  Реакторы НИИАР работают по схеме «10/10» — десять день работы и 10 день отдыха, профилактики и перегрузки топлива. При таком режиме просто невозможно использовать их для нагрева воды. Да и максимальная температура теплоносителя, получаемая на выходе — всего 98 С, воду быстро охлаждают в небольших градирнях и пускают по кругу.

    Самый Мощный

    Из 6 реакторов есть один, самый любимый учёными НИИАР. Он же и самый первый. Он же и Самый Мощный, что и дало ему имя — СМ.  В 1961 году это был СМ-1, мощностью в 50 МВт, в 1965 после модернизации он стал СМ-2, в 1992 — СМ-3, эксплуатация которого рассчитана до 2017 года.  Это уникальный реактор и в мире он один такой. Его уникальность — в очень высокой плотности потока нейтронов, который он способен создавать. Именно нейтроны и являются основной продукцией НИИАР. С помощью нейтронов можно решать много задач по исследованию материалов и созданию полезных  изотопов. И даже воплощать в жизнь мечту средневековых алхимиков — превращать свинец в золото (теоретически).

    Если не вдаваться в подробности, то процесс очень прост — берётся одно вещество и обстреливается со всех сторон нейтронами. Так, к примеру, из урана путём дробления его ядер нейтронами можно получить более лёгкие элементы: йод, стронций, молибден, ксенон и другие.

    Ввод реактора СМ-1  в эксплуатацию и его успешная работа вызвали большой резонанс в научном мире, стимулировав, в частности, сооружение в США высокопоточных реакторов с жестким спектром нейтронов — HFBR (1964 год) и HFIR (1967 год). В НИИАР неоднократно приезжали светила ядерной физики, включая отца ядерной химии Гленна Сиборга, и перенимали опыт. Но всё же такой же по элегантности и простоте реактор так никто больше и не создал.

    Реактор СМ до гениальности прост. Его активная зона — это почти кубик в 42 x 42 x 35  см. Но выделяемая мощность этого кубика — 100 мегаватт!  Вокруг активной зоны в специальных каналах устанавливают трубки с различными веществами, которые необходимо обстрелять нейтронами.

    К примеру, совсем недавно из реактора вытащили колбу с иридием, из которого получили нужный изотоп. Теперь она висит и остывает.

    После этого, маленькую ёмкость с теперь уже радиоактивным иридием погрузят в специальный защитный свинцовый контейнер, весом в несколько тонн и отправят на автомобиле заказчику.

    Отработанное топливо (всего несколько грамм) потом тоже остудят, законсервируют в свинцовую бочку и отправят в радиоактивное хранилище на территории института на длительное хранение.

    Голубой бассейн

    В этом зале не один реактор. Рядом с СМ находится и другой — РБТ — реактор бассейнового типа, который работает с ним в паре. Дело в том что в реакторе СМ топливо «выгорает» всего наполовину. Поэтому его нужно «дожечь» в РБТ.

    Вообще, РБТ удивительный ректор, внутрь которого можно даже заглянуть (нам не дали). Он не имеет привычного толстого стального и бетонного корпуса, а для защиты от радиации он просто помещен в огромный бассейн с водой (отсюда и название). Толща воды удерживает активные частицы, тормозя их. При этом частицы, движущиеся со скоростью, превышающей фазовую скорость света в среде, вызывают знакомое многим по фильмам голубоватое свечение. Этот эффект носит название учёных, которые его описали — Вавилова — Черенкова.

    (фото не имеет отношения к реактору РБТ или НИИАР и демонстрирует эффект Вавилова-Черенкова)

    Запах грозы

    Запах реакторного зала не спутать ни с чем. Здесь сильно пахнет озоном, как после грозы. Воздух ионизируется при перегрузке, когда отработавшие сборки достают и перемещают в бассейн для охлаждения. Молекула кислорода О2 превращается в О3. Кстати, озон пахнет совсем не свежестью, а больше похож на хлор и такой же едкий. При высокой концентрации озона вы будете чихать и кашлять, а потом умрёте. Он отнесён к первому, самому высокому классу опасности вредных веществ.

    Радиационный фон в зале в этот момент повышается, но и людей здесь нет — все автоматизировано и оператор наблюдает за процессом через специальное окно.   Однако, даже после этого к перилам в зале без перчаток прикасаться не стоит — можно подхватить радиоактивную грязь.

    Мойте руки, перед и зад

    Но уйти домой с ней  вам не дадут — на выходе из «грязной зоны» всех обязательно проверяют детектором бэта-излучения и в случае обнаружения вы вместе со своей одеждой отправитесь в реактор в качестве топлива. Шутка.

    Но руки в любом случае нужно мыть с мылом после посещения любых подобных зон.

    Сменить пол

    Коридоры и лестницы в реакторном корпусе застелены специальным толстым линолеумом, края которого загнуты на стены. Это нужно для того, чтобы в случае радиоактивного загрязнения можно  было бы не утилизировать всё здание целиком, а просто скатать линолеум и постелить новый.  Чистота тут почти как в операционной, ведь наибольшую опасность представляет здесь пыль и грязь, которая может попасть на одежду, кожу и внутрь организма — альфа и бэта-частицы не могут улететь далеко, но при ближнем воздействии они как пушечные ядра, и живым клеткам точно не поздоровится.

    Пульт с красной кнопкой

    Зал управления реактором.

    Сам пульт производит впечатление глубоко устаревшего, но зачем менять то, что спроектировано на долгие годы работы? Важнее всего то, что за щитами, а там все новое. Всё же многие датчики были переведены с самописцев на электронные табло, и даже программные системы, которые, кстати, в НИИАР и разрабатываются.

    Каждый реактор имеет множество независимых степеней защиты, поэтому «фукусимы» тут не может быть в принципе. А что касается «чернобыля» — не те мощности, тут работают «карманные» реакторы. Наибольшую опасность представляют выбросы некоторых лёгких изотопов в атмосферу, но и этому не дадут случиться, как нас уверяют.

    Физики-ядерщики

    Физики института — фанаты своего дела и могут часами интересно рассказывать о своей работе и реакторах. Отведённого на вопросы часа не хватило и беседа растянулась на два нескучных часа. По-моему, нет такого человека, которому не была бы интересна ядерная физика 🙂    А директору отделения «Реакторный исследовательский комплекс» Петелину Алексею Леонидовичу с главным инженером впору вести научно-популярные передачи на тему устройства ядерных реакторов 🙂

    Если за пределами НИИАР вы будете заправлять штаны в носки, то, скорее всего, вас кто-то сфотографирует и выложит в сеть, чтобы посмеяться. Однако здесь это необходимость. Попробуйте сами догадаться, почему.

    Welcome to the hotel Californium

    Теперь о Калифорнии-252 и зачем он нужен.   Я уже рассказывал о высокопоточном нейтронном реакторе СМ и его пользе. Теперь представьте, что та энергия, которую вырабатывает целый реактор СМ, может дать всего лишь один грамм (!) Калифорния.

    Калифорний-252 – мощный источник нейтронов, что позволяет использовать его для обработки злокачественных опухолей, где другая лучевая терапия бездейственна. Уникальный металл позволяет просвечивать части реакторов, детали самолетов, и обнаруживать повреждения, которые обычно тщательно скрываются от рентгеновских лучей. С его помощью удается находить запасы золота, серебра и месторождения нефти в недрах земли.   Потребность в нём в мире очень велика, и заказчики порою вынуждены стоять годами в очереди за вожделённым микрограммом Калифорния!    А всё потому, что производство этого металла занимает…. годы. Для производства одного грамма Калифорния-252, плутоний или кюрий подвергают длительному нейтронному облучению в ядерном реакторе, в течение 8 и 1. 5 лет соответственно, последовательными превращениями проходя практически всю линейку трансурановых элементов таблицы Менделеева.  На этом процесс не заканчивается —  из получившихся продуктов облучения химическим путем долгими месяцами выделяют сам калифорний. Это очень и очень кропотливая работа, которая не прощает спешки. Микрограммы металла собирают буквально по атомам.   Этим и объясняется такая высокая цена.

    (большая кликабельная панорама)

    Кстати, критическая масса металлического Калифорния-252 составляет всего 5 кг (для металлического шара), а в виде водных растворах солей — 10 грамм (!), что позволяет его использовать в миниатюрных ядерных бомбах. Однако, как я уже писал, в мире пока есть только 8 грамм  и использовать его в качестве бомбы было бы очень расточительно 🙂 Да и вот беда, через 2 года от существующего Калифорния остаётся ровно половина, а через 4 года он и вовсе превращается в труху из других более стабильных веществ.

    В следующих частях я расскажу о производстве в НИИАР топливных сборок (ТВС) и еще одного важного и необходимого в радионуклидной медицине изотопа Молибден-99. Будет ужасно интересно!

    UPD Критические замечания приветствуются — автор не физик, а программист-фотограф.

    Источник


    Смотрите также

    • Штакетник металлический п образный
    • Декоративные столбы для забора
    • Крепление к профнастилу
    • Является ли металлический забор объектом недвижимости
    • Как сделать живую изгородь на даче
    • Буронабивная свая чертеж
    • Как выбрать краску для забора
    • Сколько метров от забора до дома должно быть
    • Этапы строительства фундамента
    • Сколько нужно отступать от забора при строительстве дома
    • Производство автоматических ворот

    18 различных типов металла — факты и применение

    Многое произошло со времен бронзового века. Существуют тысячи различных типов и марок металла, и каждая из них разработана для очень специфических применений. Каждый день вы регулярно сталкиваетесь с десятками видов металлов. Вот интересное руководство, которое расскажет вам о некоторых из этих распространенных металлов и о том, где вы их найдете.

    Сталь

    Это, несомненно, самый распространенный металл в современном мире.

    Сталь по определению — это железо смешанное с углеродом. Это соотношение обычно составляет около 99% железа и 1% углерода, хотя это соотношение может немного варьироваться.

    Интересный факт: в 2017 году в мире было произведено более 1,8 миллиарда тонн стали (половина из которых была произведена в Китае). Средний африканский слон весит около 5 тонн. Если бы вы сложили слонов друг на друга, чтобы сформировать своеобразный мост на Луну (что на самом деле невозможно), он все равно был бы не таким тяжелым, как вес стали, производимой каждый год.

    На самом деле существует много разных видов стали. Вот обзор основных типов:

    Углеродистая сталь

    Это базовая сталь, состоящая из углерода и железа, хотя в нее могут быть добавлены и другие элементы в очень небольшом количестве.

    Три основные категории — это сталь с низким, средним и высоким содержанием углерода. Больше углерода — сталь будет тверже и прочнее. Меньше углерода — дешевле, мягче и проще в производстве.

    Углеродистая сталь чаще всего используется в качестве конструкционного строительного материала, в простых механических компонентах и ​​в различных инструментах.

    Легированная сталь

    Считайте, что это генетически модифицированная сталь. Легированная сталь производится путем добавления других элементов в смесь. Это изменяет свойства и, по сути, делает металл настраиваемым. Это чрезвычайно распространенный тип металла, поскольку его производство, как правило, остается очень дешевым.

    Обычные легирующие элементы для стали включают марганец, ванадий, хром, никель и вольфрам. Каждый из этих элементов по-разному изменяет свойства металла.

    Например, легирование стали может придать дополнительную прочность высокопроизводительным шестерням, повысить коррозионную и износостойкость медицинских имплантатов, а также увеличить давление, которое могут выдержать трубопроводы. В целом, сталь считается «рабочей лошадкой» в мире металлов.

    Нержавеющая сталь

    Технически это разновидность легированной стали, но существует так много её видов в таких огромных количествах, что обычно ей присваивается отдельная категория. Эта сталь специально ориентирована на устойчивость к коррозии.

    В основном это просто сталь с заметным количеством хрома. При коррозии хром создает супертонкий слой, замедляющий образование ржавчины. Если вы сотрете этот барьер, тут же образуется новый.

    Вы можете увидеть много изделий из нержавеющей стали на кухне: ножи, столы, посуда, все, что соприкасается с пищей.

    Не очень приятный факт: если что-то сделано из нержавеющей стали, это не значит, что оно не может ржаветь. Различные составы в разной степени предотвращают ржавление. Нержавеющая сталь, которая используемая в соленой воде, должна быть особенно устойчивой к коррозии, чтобы не гнить. Но все виды нержавеющей стали ржавеют, если за ними не ухаживать должным образом.

    Железо (кованое или литое)

    Несмотря на то, что это супер-старомодный металл (особенно распространенный в «железный век»), он все еще имеет множество современных применений.

    Во-первых, это основной ингредиент стали. Но помимо этого, вот несколько других областей применения и объяснение того, почему используется железо:

    • Посуда (например, сковороды) — пористая поверхность позволит кулинарным маслам пригореть и создать естественную антипригарную поверхность.
    • Дровяные печи — чугун имеет чрезвычайно высокую температуру плавления, поэтому печь может выдерживать высокие температуры.
    • Основания и рамы для тяжелой техники — этот тяжелый металл снижает вибрацию и обеспечивает жесткость

    Интересный факт: железо — шестой по распространенности элемент во Вселенной.

    Алюминий

    Что касается металлов, то это действительно современный металл. Впервые алюминий был произведен в 1825 году, и с тех пор он стал основой для некоторых крупных достижений.

    Например, из-за своего удивительного отношения прочности к весу это металл, который в значительной степени ответственен за полет и доставку человека на Луну. Он легко формируется (податлив) и не ржавеет, что делает его отличным средством для изготовления банок из-под газировки. И, что (возможно), самое главное, из него можно сделать очень тонкий лист, который можно использовать для приготовления барбекю из свежевыловленной рыбы до идеального состояния.

    Хотя процесс производства алюминия немного сложнее, чем некоторых других металлов, на самом деле это чрезвычайно распространенный металл. Это самый распространенный цветной металл (не содержащий железа) на планете.

    Хотя он не ржавеет, он окисляется. На самом деле железо — единственный металл, который по определению «ржавеет». При контакте с солью алюминий подвержен коррозии. Однако он не подвержен коррозии при контакте с водой. Это делает алюминий действительно полезным для изготовления таких вещей, как пресноводные лодки.

    Магний

    Магний — действительно классный металл. Он весит примерно на 2/3 меньше алюминия и обладает сравнимой прочностью. Благодаря этому он становится все более распространенным.

    Чаще всего его можно встретить в виде сплава. Это означает, что его смешивают с другими металлами и элементами, чтобы получить гибридный материал со специфическими свойствами. Это также может облегчить его использование в производственных процессах.

    Одно из самых популярных применений магния — автомобильная промышленность. Магний считается шагом вперед по сравнению с алюминием, когда речь идет о высокопрочном снижении веса, и он не является астрономически более дорогим.

    В некоторых случаях магний можно увидеть в колесных дисках, блоках двигателя и коробках передач.

    Однако у магния есть недостатки. По сравнению с алюминием он легче подвержен коррозии. Например, он подвергнется коррозии при контакте с водой, в то время как алюминий не ржавеет.

    В целом он стоит примерно вдвое дороже алюминия, но в целом быстрее обрабатывается на производстве.

    Интересный факт: магний очень огнеопасен и горит очень горячо. Металлическую стружку, опилки и порошок необходимо тщательно утилизировать во избежание взрыва.

    Медь

    Медь — еще один старомодный металл. Сегодня вы часто будете видеть его в виде сплава (подробнее об этом позже) или в достаточно чистом состоянии.

    Распространенное применение — электроника, водопроводные трубы и гигантские статуи, олицетворяющие свободу. На меди образуется патина, или окисленный слой, который фактически предотвращает дальнейшую коррозию. По сути, она позеленеет и перестанет коррозировать. Благодаря этому она может прослужить века.

    Статуя Свободы сделана из меди и покрыта патиной или оксидным слоем, что придает ей зеленовато-голубой оттенок.

    Латунь

    Латунь на самом деле представляет собой сплав меди и цинка. Полученный желтый металл действительно полезен по ряду причин.

    Его золотистый цвет делает его очень популярным для декора. Этот металл часто используется в антикварной мебели в качестве ручек.

    Он также чрезвычайно пластичен, что означает, что его можно выковать и сформировать. Вот почему он используется для медных духовых инструментов, таких как тубы, трубы и тромбоны.

    Латунь также является отличным материалом для подшипников, поскольку она хорошо скользит по другим металлам.

    Еще одно отличное свойство латуни — она ​​никогда не искрится. Например, стальной молоток может вызвать искру, если по нему ударить определенным образом. Латунный молоток этого не делает. Это означает, что латунные инструменты отлично подходят для областей, где могут находиться легковоспламеняющиеся газы, жидкости или порошки.

    Бронза

    Этот металл изготавливается в основном из меди, но также содержит около 12% олова. В результате получается металл, более твердый и прочный, чем обычная медь.

    Бронза также может быть сплавом с другими элементами. Например, распространенными легирующими элементами являются алюминий, никель, цинк и марганец. Каждый из них может очень заметно изменить металл.

    Бронза имеет огромное историческое значение (например в бронзовом веке), и её легко отличить. Часто её можно увидеть в массивных церковных колоколах. Бронза твердая и прочная, поэтому при ударе не трескается и не гнется, как другие металлы. Кроме того, она лучше звучит.

    Современное использование бронзы включает в себя скульптуры и произведения искусства, пружины и подшипники, а также гитарные струны.

    Интересный факт: бронза была первым искусственным сплавом.

    Цинк

    Это интересный металл, потому что он очень полезен. Сам по себе он имеет довольно низкую температуру плавления, что делает его очень простым в отливке. Материал легко течет при плавлении, а получаемые изделия получаются относительно прочными. Его также очень легко расплавить, чтобы переработать.

    Цинк — действительно распространенный металл, который используется в покрытиях для защиты других металлов. Например, часто можно увидеть оцинкованную сталь, которая в основном представляет собой просто сталь, смоченную в цинке. Это помогает предотвратить ржавление.

    Интересный факт: ежегодно производится около 12 миллионов тонн цинка, половина из которых идет на цинкование.

    Титан

    Это действительно потрясающий современный металл. Впервые он был обнаружен в 1791 году, впервые создан в чистом виде в 1910 году и впервые изготовлен вне лаборатории в 1932 году.

    Титан на самом деле очень распространен (седьмой по распространенности металл на Земле), но его действительно сложно очистить. Вот почему этот металл такой дорогой. Но он также очень ценен:

    • Титан биосовместим, а это означает, что ваше тело не будет сопротивляться и отвергать его. Медицинские имплантаты обычно изготавливают из титана.
    • Его соотношение прочности к весу выше, чем у любого другого металла. Это делает его чрезвычайно ценным для всего, что летает.
    • Он действительно устойчив к коррозии.
    • Нитрид титана (титан, прореагировавший с азотом в высокоэнергетическом вакууме) — это безумно твердое покрытие с низким коэффициентом трения, которое наносится на металлические режущие инструменты.

    Интересный факт: титан сопротивляется коррозии потому, что он мгновенно вступает в реакцию с кислородом, создавая очень тонкий и прочный барьер, защищающий металл. Если соскрести барьер, мгновенно образуется новый.

    Еще один забавный факт: титан не встречается в природе сам по себе. Он всегда соединен с другим элементом.

    Вольфрам

    Вольфрам имеет самую высокую температуру плавления и самый высокий предел прочности на разрыв среди всех чистых металлов. Это делает его чрезвычайно полезным.

    Около половины всего вольфрама используется для производства карбида вольфрама. Это безумно твердый материал, который используется для изготовления режущих инструментов (для горнодобывающей и металлообрабатывающей промышленности), абразивов и тяжелого оборудования. Он может легко резать титан и высокотемпературные сверхпрочные сплавы.

    Он получил свое название от шведских слов «вольфрам», что означает «тяжелый камень». Его плотность примерно в 1,7 раза выше плотности свинца.

    Вольфрам также является популярным легирующим элементом. Поскольку его температура плавления очень высока, его часто сплавляют с другими элементами для изготовления таких вещей, как сопла ракет, которые должны выдерживать экстремальные температуры.

    Адамантий

    Его не существует. К счастью.

    Никель

    Никель — очень распространенный элемент, который используется повсеместно. Чаще всего он применяется в производстве нержавеющей стали, где он повышает прочность и коррозионную стойкость металла. На самом деле, почти 70% никеля в мире используется для производства нержавеющей стали.

    В составе пятицентовой американской монеты никель составляет 25%.

    Никель также является распространенным металлом, используемым для нанесения покрытий и легирования. Его можно использовать для покрытия лабораторного и химического оборудования, а также всего, что требует действительно гладкой, полированной поверхности.

    Интересный факт: никель получил свое название из немецкого фольклора средневековой эпохи. Никелевая руда очень похожа на медную, но когда старые шахтеры не смогли получить из нее медь, они обвинили в этом озорного призрака по имени Никель.

    Кобальт

    Этот металл издавна использовался для получения синего пигмента в красках и красителях. Сегодня он в основном используется для изготовления износостойких, высокопрочных стальных сплавов.

    Сам по себе кобальт очень редко добывают, на самом деле это побочный продукт производства меди и никеля.

    Олово

    Олово очень мягкое и ковкое. Оно используется в качестве легирующего элемента для изготовления таких вещей, как бронза (1/8 часть олова и 7/8 части меди).

    Забавный факт: когда вы сгибаете брусок олова, вы можете услышать нечто, называемое «оловянным криком». Это звонкий звук реорганизации кристаллической структуры (так называемое двойникование).

    Свинец

    Свинец действительно мягкий и податливый, а также очень плотный и тяжелый. У него очень низкая температура плавления.

    В 1800-х годах было обнаружено, что свинец на самом деле является довольно токсичным веществом. Вот почему в наше время это не так распространено, хотя не так давно его все еще находили в красках и пулях.

    Свинец — это нейротоксин, который, помимо прочего, может вызывать повреждение мозга и проблемы с поведением.

    Тем не менее, у него все еще есть современные применения. Например, он отлично подходит для защиты от радиации. Его также иногда добавляют в медные сплавы, чтобы облегчить их резку. Смесь свинца и меди часто используется для улучшения характеристик подшипников.

    Кремний

    С технической точки зрения кремний — это металлоид. Это означает, что он обладает как металлическими, так и неметаллическими качествами.

    Например, он похож на металл. Он прочный, блестящий, гибкий и имеет высокую температуру плавления. Однако он ужасно проводит электричество. Отчасти поэтому он не считается полноценным металлом.

    Тем не менее, этот элемент часто встречается в металлах. Его использование для легирования может сильно изменить свойства металла. Например, добавление кремния в алюминий облегчает его сварку.

    Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!

    Как изготавливаются металлы

    Ниже приводится статья из книги «Читатель ванной дяди Джона»

    У вас есть кольцо на пальце? Он сделан из золота, серебра, платины или другого природного металла? Затем подумайте вот о чем: металл в этом кольце на вашем пальце старше, чем планета, на которой вы стоите.

    ЧТО ТАКОЕ «МЕТАЛЛ»?

    С научной точки зрения, металлы — это встречающиеся в природе химические элементы, обычно твердые, блестящие и хорошо проводящие как тепло, так и электричество. Примеры включают железо, золото, серебро, медь, цинк, никель и т. д., а также элементы, которые мы обычно не считаем металлами. Одним из них является натрий — металл, который мы регулярно употребляем в пищу: натрий — это мягкий серебристо-белый металл, который обычно связывается с элементом хлора с образованием хлорида натрия или поваренной соли.

    Другим является астат, который был обнаружен в 1940 году в лаборатории, где он был создан искусственно. Он не был обнаружен в природе до 1943 года. Астат очень радиоактивен, и считается, что на Земле существует всего одна его унция. Из 118 известных химических элементов 88 являются металлами.

    НАСТОЯЩАЯ АЛХИМИЯ

    Откуда взялись все эти металлы? Вот очень упрощенное объяснение:

    Все элементы, включая металлы, состоят из одного и того же вещества: атомарного материала — электронов, нейтронов и протонов. Атомы различных элементов можно отличить друг от друга по количеству содержащихся в них протонов. (Количество нейтронов и электронов может различаться даже среди атомов одного и того же элемента.) Например, атом водорода содержит только один протон. Атом золота имеет 79. Это верно для каждого из бесчисленных атомов водорода и золота во Вселенной.

    Если бы вы могли найти способ смешать 79 атомов водорода в один атом, у вас был бы атом с 79 протонами, а значит, у вас был бы атом золота. И это почти то же самое… за исключением того, что это происходит внутри звезд.

    В НИХ ЗВЕЗДАХ ЗОЛОТО

    Примерно 13,7 миллиардов лет назад впервые появилась материя в виде атомов двух легчайших элементов: водорода с одним протоном и гелия с двумя. Они остаются, безусловно, самыми распространенными элементами во Вселенной.

    По прошествии многих миллионов лет первые атомы водорода и гелия собрались в облака пыли и газа, настолько огромные, что их можно было бы измерить световыми годами (1 световой год = 6 триллионов миль или 9,5 триллионов километров). В конце концов облака поддались собственной огромной гравитации и рухнули, образовав первые звезды. А звезды были разрушителями атомов — достаточно горячими, чтобы разрушить эти атомы водорода и гелия и снова соединить их воедино, переделав их в более крупные атомы других, более тяжелых элементов.

    Например, если объединить два атома водорода, получится атом с двумя протонами — или гелий. Соедините вместе три атома водорода, и вы получите атом с тремя протонами — литий, первый и самый легкий металл. Объедините вместе три гелия, и вы получите атом с шестью протонами — углерод. Это то, что происходит со всеми звездами, которые вы видите на небе ночью. В массивных процесс может привести к производству все более и более тяжелых элементов, включая такие металлы, как титан (22 протона) и железо (26 протонов). Если они особенно массивны, они могут производить самые тяжелые металлы, такие как золото (79протонов) и урана (92 протона). Это одна из вещей, которые делают звезды, и именно так все элементы, включая все эти блестящие металлы, образуются в природе.

    Итак, как они сюда попали?

    ВНИЗ НА ЗЕМЛЮ

    В первые несколько миллиардов лет после Большого Взрыва родились миллиарды и миллиарды звезд, как мы только что описали. Многие из них были чрезвычайно массивными (в сотни раз больше нашего Солнца), а массивные звезды живут относительно недолго — в некоторых случаях всего несколько миллионов лет (более мелкие звезды могут жить миллиарды лет) — а затем умирают, взорвавшись как сверхновые.

    И когда эти массивные звезды взорвались миллиарды лет назад, они выбросили созданные ими тяжелые элементы и отправили их в космос. Они, так сказать, «засеяли» вселенную элементами, в том числе металлами. И сверхмассивные, непостижимые количества — триллионы, триллионы и триллионы мегатонн. Это означает, что когда новые звезды образовались позже, они уже были «засеяны» металлами, оставленными этими сверхновыми.

    Одной из более поздних богатых металлом звезд было наше Солнце. Беглый взгляд на эту историю:

    • Около 4,5 миллиардов лет назад массивное космическое облако пыли и газа, засеянное большим количеством более тяжелых элементов, коллапсировало, начав процесс формирования новой звезды.
    • Большая часть водорода и гелия в облаке стала частью новообразованной звезды. Остальная пыль и газ, включая металлы, скопились в расплавленной массе, вращаясь вокруг новой звезды. Вращательное движение расплющило массу (представьте себе вращение теста для пиццы) в расплавленный вращающийся диск.
    • За миллионы лет, по мере того как диск остывал, его части слипались то здесь, то там, и эти сгустки стали планетами в нашей Солнечной системе. А металлы в пыли? Они стали всеми металлами, найденными на всех планетах, включая нашу собственную.

    Наша Доля: На Земле много металла. Почти треть массы планеты составляет элемент железа, большая часть которого находится в ядре планеты. Еще 14 процентов составляют магний, 1,5 процента — никель и 1,4 процента — алюминий. это 49процентов планеты. Остальные металлы Земли, включая «драгоценные» металлы, такие как золото, серебро, платина и палладий, существуют лишь в следовых количествах. Остальное — неметаллическая часть — составляет около 30 процентов кислорода и 15 процентов кремния, а также меньшее количество множества других неметаллических элементов.

    СМОТРИ! БЛЕСТЯЩИЙ!

    В течение как минимум нескольких миллионов лет люди и их предки использовали инструменты из таких материалов, как дерево, кость и камень, чтобы немного облегчить себе жизнь. Это не сильно облегчило их жизнь: Homo sapiens почти все время своего существования были относительно примитивными кочевым охотниками и собирателями. Затем, около 10 000 лет назад, они начали открывать способы работы с «новым» материалом: металлом.

    Первыми металлами, используемыми людьми, были те, с которыми ранним кузнецам не нужно было много работать, чтобы сделать их пригодными для использования. Это самородные металлы — металлы, встречающиеся в природе в чистом виде или в естественной смеси с другими элементами таким образом, что сохраняются их полезные свойства. К ним относятся медь, олово, свинец, серебро и золото.

    Кто-то мог просто найти самородки этих металлов в русле реки или в корнях выкопанного дерева и подумал, что они привлекательны. Возможно, они колотили их каменными молотками и обнаружили, что могут придавать им форму. Это могло привести к использованию металлов в ювелирных изделиях или украшениях или к изготовлению металлических инструментов и оружия, таких как топоры, ножи и мечи, — значительное улучшение по сравнению со старыми каменными орудиями. Все это в конечном итоге привело к тому, что люди начали активно искать больше металлов, открывать шахты, торговать металлами между разными народами и зарождаться металлургическая промышленность. Однако это произошло — это произошло во многих местах по всему миру.

    МЕТАЛЛУРГИЯ

    Около 8000 лет назад люди начали открывать, что они могут изменять металл. Возможно, они обнаружили это случайно, или, возможно, люди просто проявили творческий подход, или, возможно, это была комбинация того и другого. В любом случае были разработаны новые процессы для изменения металлов, а затем для создания совершенно новых, которых вообще не существовало в природе, — с огромным улучшением качества. В течение следующих нескольких тысяч лет добыча полезных ископаемых и металлообработка стали неотъемлемой частью большинства культур на Земле, а металл стал одним из веществ, наиболее сильно изменивших цивилизацию в истории человечества. Каждый из этих новых процессов связан с огнем, и вполне вероятно, что эксперименты с одним привели непосредственно к следующему. Наиболее важные достижения:

    • Отжиг. Это просто процесс нагревания металла до вишнево-красного цвета. Это восстанавливает старый, хрупкий металл до его первоначального ковкого состояния, позволяя переделывать его и продлевая срок его использования. Отжиг можно проводить при относительно низких температурах (медь можно отжигать на костре). Впервые это было сделано где-то около 6000 г. до н.э., где-то на Ближнем Востоке и, возможно, в Европе и Индии примерно в то же время.
    • Плавка. В этом процессе металлы плавятся в жидком состоянии, что дает гораздо больше свободы для придания им различных форм. Металлы были впервые выплавлены около 5000 г. до н.э., после разработки более совершенных гончарных печей, которые могут производить гораздо более высокую температуру, чем можно было бы достичь в простом открытом огне.
    • Производство сплавов. Это процесс смешивания различных металлов, пока они находятся в расплавленном состоянии. Это началось около 3300 г. до н.э. (начало бронзового века), с первым производством бронзы — смеси меди и олова, гораздо более твердой и прочной, чем любой из ее компонентов.
    • Извлечение. Благодаря дальнейшему совершенствованию технологии печей и последующей возможности достижения более высоких температур были разработаны методы, позволяющие извлекать металлы из руды. Впервые это было сделано из железа на Ближнем Востоке около 1500 г. до н.э., что ознаменовало начало железного века.
    • Плавка, производство сплавов и добыча практиковались древними народами в Европе, Азии, Южной Америке и даже на севере, вплоть до Мексики, но не в остальной части Северной Америки или в Австралии, пока не прибыли европейцы. Эти простые процессы остаются основой, вероятно, крупнейшей и самой успешной отрасли в истории человечества: металлургической промышленности.

    ЖЕЛЕЗО

    Железо — самый распространенный металл на Земле. Но, как и в случае с большинством металлов, добраться до него сложно, потому что он очень редко встречается в чистом виде в природе. Чаще всего он существует в оксидах железа — молекулах, состоящих из железа и кислорода, которые встречаются в смеси с породой в железной руде. Чтобы получить железо, нужно избавиться от кислорода и камня. Вот наиболее распространенный процесс, используемый сегодня:

    • Подготовка: После добычи железная руда измельчается в порошок. Затем огромные магнитные барабаны используются для отделения бедной железом руды от богатой железом. (Руда, богатая железом, прилипает к бочкам, остальное отпадает.) Богатый железом порошок смешивают с глиной и превращают в окатыши размером с мрамор, которые затем подвергают термообработке. Это позволяет более эффективно сжигать на следующем этапе, плавке.
    • Плавка: окатыши плавятся в печи вместе с коксом — углем, который был переработан в почти чистый углерод — и известняком. Интенсивная жара разрывает железо-кислородные связи в руде, высвобождая кислород в виде газа, который соединяется с углеродным газом, выделяющимся из горящего кокса, с образованием CO2 (двуокиси углерода). CO2 выходит из верхней части печи, а железо, лишенное кислорода, плавится (при температуре около 2800°F) и собирается на дне печи. Известняк также плавится и связывается с примесями, образуя расплавленные отходы, известные как шлак. Шлак легче железа, и его постоянно удаляют с верхней части печи.
    • Результат: Продуктом этого процесса является передельный чугун из сплава железа. Он имеет относительно высокое содержание углерода, около 5 процентов, что делает его очень хрупким, и поэтому чугун в основном бесполезен, за исключением производства других сплавов железа, особенно стали.

    СТАЛЬ

    Сегодня около 98 процентов производимого во всем мире чугуна идет на производство стали, наиболее широко используемого металла или металлического сплава в истории. Процесс начинается с заливки расплавленного чугуна в сталеплавильные печи, где его обрабатывают для удаления любых оставшихся примесей и снижения содержания углерода до 0,1–2%. Это одна из главных характеристик стали: все, кроме очень немногих из сотен различных типов стали, содержат углерод в таких количествах. Это снижает хрупкость, увеличивая при этом прочность и твердость. Затем в смесь добавляются различные элементы, в зависимости от типа производимой стали. Два примера:

    • Марганцевая сталь, или мангаллой, содержит около 13 процентов марганца, что делает ее чрезвычайно ударопрочной. Это делает мангаллой популярным для использования в горнодобывающих инструментах, дробильном оборудовании и бронировании военной техники.
    • Нержавеющая сталь
    • на самом деле является названием для широкого спектра сталей, но все они имеют одну общую черту: хром, примерно от 10 до 30 процентов, в зависимости от типа. Хром на поверхности нержавеющей стали связывается с кислородом воздуха, образуя слой оксида хрома, который придает нержавеющей стали очень твердый, блестящий вид и делает ее устойчивой к коррозии. А если он поврежден или поцарапан, хром повторно связывается с кислородом, и образуется новый слой — так что он самовосстанавливается. Нержавеющая сталь используется в самых разных изделиях, от кухонной утвари до хирургического оборудования и уличной скульптуры. (Он также на 100 % подлежит вторичной переработке.)

    АЛЮМИНИЙ

    Наиболее распространенной рудой, используемой для производства алюминия, является боксит, глиноподобное вещество, примерно на 50 процентов состоящее из глинозема, связанного кислородом. Как и в случае с железом, получение алюминия означает избавление от кислорода и минералов в руде. Этот процесс намного сложнее, чем извлечение железа, и был разработан только в конце 1800-х годов. (Алюминий был идентифицирован как уникальный элемент только в 1808 году. ) Первая часть системы, наиболее часто используемая сегодня, называется процессом Байера, названным в честь австрийского химика Карла Байера, который изобрел его в 1877 году.

    Процесс Байера: Бокситы добывают и измельчают, затем смешивают с водой и щелочью и нагревают в резервуарах. Это тепло и щелочь заставляют глинозем в руде растворяться в воде, а примеси оседают на дно. Затем вода, богатая глиноземом, откачивается и фильтруется для удаления дополнительных примесей, а затем перекачивается в огромные отстойники, где вода выпадает в осадок. То, что остается, представляет собой белый кристаллический порошок, который примерно на 99% состоит из оксида алюминия. Кристаллы промывают и дают им высохнуть.

    Следующий этап известен как процесс Холла-Эру, названный в честь двух химиков, разработавших его независимо друг от друга в 1886 году. В этом процессе кристаллы оксида алюминия (вместе с минералами, помогающими разлагать оксид алюминия) выплавляются при температуре около 1760°F в стальных чанах. Но этого недостаточно, чтобы разорвать алюминий-кислородные связи в оксиде алюминия; они намного прочнее, чем связи железо-кислород. Таким образом, через расплавленный материал проходит мощный электрический ток, что приводит к разрыву связей. Кислород высвобождается в виде газа и притягивается к углеродным стержням, подвешенным над расплавленной смесью, где он связывается с углеродом с образованием газообразного CO2 (точно так же, как в процессе плавки железа). Освобожденный алюминий плавится и собирается на дне кастрюли. На данный момент это 99,8% чистый алюминий.

    Алюминий широко используется в чистом виде (алюминиевая фольга изготавливается почти из чистого алюминия) и чаще всего в сплавах, смешанных с такими элементами, как кремний, медь и цинк. Некоторые из них прочнее стали и имеют дополнительное преимущество, заключающееся в том, что они намного легче. Обычное использование включает в себя кухонную посуду, банки для безалкогольных напитков и блоки автомобильных двигателей.

    ПЛАТИНА

    Платина — это блестящий серебристо-белый металл, очень редкий и обладающий некоторыми уникальными качествами: это один из самых плотных металлов, но он очень пластичен; он чрезвычайно устойчив к коррозии под воздействием температуры, ржавчины или воздействия таких материалов, как кислоты; и у нее очень высокая температура плавления 3215°F (точка плавления золота всего 1064°, а железа 1535°). Платина существует в чистом виде в природе, но чаще встречается в смеси с другими элементами, включая кислород, медь и никель. Более 90 процентов платины, добываемой сегодня в мире, поступает всего из четырех месторождений: трех в России и одного в Южной Африке. Производство достаточно сложное.

    Для производства одной унции платины необходимо добыть более десяти тонн руды. Краткое описание процесса выглядит следующим образом:

    • Руда добывается, измельчается в порошок и смешивается с водой и химикатами. Через смесь продувается воздух, создавая пузырьки, к которым прилипают крошечные частицы платины. Пузырьки поднимаются на поверхность бака, образуя мыльную пену. Пену собирают, сушат и плавят при температуре выше 2700°F. Более тяжелые частицы — металлы — опускаются на дно печи. Более легкие примеси собираются поверх расплавленного металла и удаляются. Затем используются сложные химические процессы для отделения платины от любой меди, никеля и других металлов, которые все еще присутствуют, пока, наконец, не будет получена чистая платина.

    БЛЕСТЯЩИЕ КУСОЧКИ

    • Железная руда выплавляется в доменной печи: перегретый воздух — до 2200°F — «вдувается» в печь, заставляя ее гореть намного горячее, чем могло бы быть в противном случае. Типичная доменная печь на сталелитейном заводе работает 24 часа в сутки, 365 дней в неделю, до 20 лет, после чего ее необходимо заменить.
    • Чистая сталь очень восприимчива к ржавчине. Оцинкованная сталь — это сталь, покрытая цинком, который очень устойчив к ржавчине.
    • Основной химический компонент рубинов, изумрудов и сапфиров: алюминий.
    • Для чего используется большая часть чрезвычайно редкого металла платины? Каталитические нейтрализаторы — устройства на автомобилях, используемые для очистки выхлопных газов. Платина является исключительно хорошим катализатором: она способствует преобразованию токсичных газов в выхлопных газах, таких как окись углерода, в нетоксичные газы.
    • Это миф, что у коренных американцев не было металлообработки. У многих племен на самом деле были давние традиции обработки меди, особенно в районе Великих озер, где металла было в изобилии.
    • Вся платина, добытая в истории, могла бы поместиться в подвале среднего дома.

    Эта статья перепечатана с разрешения Uncle John’s 24 Karat Gold Bathroom Reader . Сборщики информации из Института читателей ванных комнат откопали бесценную коллекцию удивительных, удивительных, головокружительных и веселых статей. 24-каратное золото наполнено малоизвестной историей, случайным происхождением, странными новостями, секретами знаменитостей и городскими легендами.

    С 1987 года Институт читателей ванных комнат возглавил движение в защиту тех, кто сидит и читает в ванной (и везде, если уж на то пошло). Серия Uncle John’s Bath Reader, изданная тиражом более 15 миллионов книг, является самой продолжительной и самой популярной серией в своем роде в мире.

    Если вам нравятся книги «Сегодня я узнал», я гарантирую, что вам понравятся книги Института читателей ванных комнат, так что читайте их!

    Откуда берется металл?


    10 декабря 2018 г. Обновлено: 15 июня 2022 г. автор: ИМС

    Свяжитесь с нами

    металлы, Основы металлов


    Время чтения: 2 м 24 с

    Чистые металлы являются важнейшими элементами материи. Известно 118 элементов, найденных в природе или созданных в лаборатории. Большинство этих элементов являются металлами, но есть небольшое количество неметаллических элементов, таких как углерод, и несколько «промежуточных» элементов, называемых металлоидами. Все металлические элементы, найденные на Земле, были либо созданы внутри звезды на начальных фазах Вселенной, либо людьми в лабораториях.
    Ознакомьтесь с изделиями из металла от IMS!

    Что такое металлы?

    Металлы сохраняют определенные физические свойства, которые отличают их от неметаллов и металлоидов. Наиболее очевидная разница заключается в том, что металлы очень хорошо проводят тепло и электричество. Они, как правило, твердые, когда твердые, и имеют глянцевый блеск. Еще одним важным качеством металлов является то, что они пластичны, что означает, что их можно ковать или обрабатывать в различных формах. Их также можно расплавить и отлить в формы или разрезать на станках для создания ценных предметов.

    Происхождение металла

    Все металлы Земли возникли миллиарды лет назад, когда впервые появилась Вселенная. Внутри сверхгорячей среды звезд простые атомы водорода и гелия сливались, создавая более тяжелые элементы. После того, как первоначальные звезды взорвались, пыль и газ от взрыва попали в нашу местную галактику и были вовлечены в создание нашей Солнечной системы. Частицы, вращающиеся вокруг нового солнца, слипались в планеты, включая Землю.

    Как делают металл?

    Большая часть металла на Земле, особенно железа, находится в ядре Земли. Металл неравномерно рассеян по земной коре, смешивается с горными породами, соединяется с кислородом и другими элементами. Некоторые типы горных пород, такие как гранит, содержат только следовые количества металла. Металл, который мы используем для изготовления зданий, компьютеров, автомобилей и грузовиков, а также многих других продуктов, поступает из подземных месторождений минеральных руд, содержащих высокие концентрации металлов.

    Производство металлических сплавов

    Первым шагом в производстве металлических сплавов является извлечение сырой руды из земли. Затем руда обрабатывается для удаления неметаллических материалов, таких как камень и мусор. Затем сплавы металлов создаются путем плавления различных металлических веществ и их смешивания. Как только вновь включенное металлическое соединение охлаждается, получается твердый материал из металлического сплава. Процесс экстракции может включать:

    • измельчение руды в порошок
    • нагрев до высоких температур
    • ополаскивание водой или в химической ванне
    • фильтрация шлама
    • осаждение жидкости
    • применение электрического тока для разрыва прочных химических связей

    После извлечения металла его можно использовать для многих целей: от алюминиевых банок до стальных строительных лесов, от оцинкованных крыш до электронных схем.

    Раннее производство металла человеком

    Первые люди обнаружили небольшие кусочки металлов, распространенных в природе, таких как медь, олово и золото, которые они вковывали в украшения и другие предметы. Они научились смешивать металлы для создания новых металлов, называемых сплавами, улучшая их характеристики.
    Например, смешав медь с оловом, они создали бронзу, которая гораздо сложнее и лучше подходит для оружия, чем чистая медь. Основные металлические сплавы, такие как сталь, представляющая собой железо, смешанное с небольшим количеством углерода, позволяют производить некоторые из наиболее часто используемых сегодня металлических предметов, таких как автомобили, строительные конструкции, бытовая техника и многое другое.

    Варианты из металлического сплава

    Почти все металлические элементы могут быть сплавлены в различные типы, при этом каждый металлический сплав обладает своими уникальными физическими характеристиками и полезными свойствами. Некоторые из металлов, из которых производятся наиболее полезные металлические сплавы, включают:

    • Сталь
    • Алюминий
    • Нержавеющая сталь
    • Медь/латунь
    • Специальность

    IMS — местный надежный поставщик металла в Калифорнии, Аризоне и Неваде

    Позвольте IMS помочь вам найти необходимую вам металлическую продукцию. Наш ассортимент премиальных металлических изделий доступен для самовывоза или доставки на следующий день по месту жительства. Закажите онлайн или зайдите в один из наших офисов, где вы найдете металлы высочайшего качества в отрасли.
    Чтобы ознакомиться с широким ассортиментом металлических прутков, листов, пластин, труб, труб и других форм из алюминия, стали, нержавеющей стали, чугуна, латуни и бронзы, посетите сайт Industrial Metal Supply.

    металлов, Основы металла

    Предыдущий пост: 7 советов по развитию навыков сварки

    Следующая запись: Чего вы не знаете о конструкционной стали

    Избранные категории

    Защита от ржавчины Основы работы с металлом Как сделать серию Металлические профили Отраслевые справочники Металлы

    Другие категории

    Свяжитесь с нами

    Откуда берутся металлы?

    НАУКА — Физические науки

    Задумывались ли вы когда-нибудь.

    ..
    • Как человеческий организм использует металлы?
    • Откуда берутся металлы?
    • Что такое металлические сплавы?
    Теги:

    Просмотреть все теги

    • Наука,
    • Физические науки,
    • Металл,
    • Металлический сплав,
    • Сталь,
    • Нержавеющая сталь,
    • Кобальт,
    • Цинк,
    • Меркурий,
    • Медь,
    • Кальций,
    • Железо,
    • Никель,
    • Золото,
    • Олово,
    • Руда,
    • Минерал,
    • Рок,
    • Корка,
    • Розовое золото,
    • Чугун,
    • Углерод,
    • Бронза,
    • Хром,
    • Молибден

    Сегодняшнее чудо дня было вдохновлено Кэтрин. Кэтрин Уондерс , “ Как вы делаете металл? ”Спасибо, что ДУМАЕТЕ вместе с нами, Екатерина!

    Компьютеры. Смартфоны. Ювелирные изделия. Небоскребы. Автомобили. Оглянись! Повсюду вы увидите предметы, которые не могли бы существовать без металла. Можете ли вы представить себе жизнь без этого прочного, блестящего вещества?

    Даже человеческому телу нужен металл! Он использует кобальт для производства эритроцитов. Цинк помогает иммунной системе. Высокий уровень ртути и меди может вызвать серьезные проблемы. Даже вашим костям нужна помощь одного типа металла — кальция!

    Да, металлы очень важны. Они помогают людям оставаться здоровыми. Люди также используют металлы для создания объектов, которые меняют мир. Но откуда берутся все эти металлы?

    Некоторые металлы находятся в земной коре. Кобальт, железо и никель распространены в природе. Так же как и золото, цинк, олово, медь и многие другие. Однако редко можно найти много металлов в больших количествах отдельно от других материалов. Чаще встречающиеся в природе металлы смешивают с горными породами и минералами.

    Когда металл смешивается с горными породами и минералами, он называется рудой. Прежде чем использовать металлы, люди должны удалить их из руды. Этот процесс называется плавлением. Он включает в себя нагрев металла выше его точки плавления. После расплавления металл можно фильтровать для удаления других материалов.

    Металлы, встречающиеся в природе, хрупкие. Они также подвержены ржавчине и коррозии. Чтобы сделать более прочные и долговечные материалы, люди смешивают металлы вместе и с другими веществами. Результат называется металлическим сплавом.

    Какие сплавы металлов вам известны? Одним из самых распространенных металлических сплавов является сталь. Он сделан путем соединения железа и углерода. Нержавеющая сталь — это сплав, который часто используется для изготовления столовых приборов. Это смесь железа, углерода, хрома и молибдена.

    Вы когда-нибудь видели украшение из розового золота? Это сплав золота и меди. Как насчет чугунной сковороды? Чугун – еще один сплав. Это смесь железа и углерода. Еще одним распространенным сплавом является бронза, изготовленная из меди и олова.

    Какие предметы, которые могут содержать металлы, вы используете каждый день? А сплавы металлов? Вы едете в школу на автобусе или другом транспортном средстве? Скорее всего он из стали. Стулья в вашем классе могут быть изготовлены из железа, алюминия или нержавеющей стали. Если вы используете какую-либо цифровую технологию, она, вероятно, содержит золото, серебро, медь или платину. Как только вы начнете замечать вокруг себя весь металл, уже трудно остановиться!

    Common Core, Научные стандарты следующего поколения и Национальный совет по социальным исследованиям.»> Стандарты: NGSS. PS1.A, NGSS.PS1.B, CCRA.R.4, CCRA.L.3, CCRA.L.6, CCRA.R.1, CCRA.R.2, CCRA.SL.1, CCRA .R.10, CCRA.W.2, CCRA.L.1, CCRA.L.2

    Интересно, что дальше?

    Завтрашнее чудо дня обязательно станет большим хитом!

    Попробуйте

    Готовы продолжать учиться? Попросите друга или члена семьи помочь вам с этими действиями.

    • Исследуйте металлы в своей повседневной жизни. Сколько предметов, сделанных из металлов и других добытых материалов, вы использовали? Удивил ли вас какой-либо из этих предметов? Обсудите с другом или членом семьи.
    • Могут ли быть металлические предметы на вашем заднем дворе или в местном парке? Узнайте, сделав свой собственный металлоискатель! Убедитесь, что друг или член семьи помогает вам, и просмотрите список поставок, прежде чем начать. Затем проверьте свой металлоискатель. Что вы можете найти?
    • Сядьте в одной комнате дома или в школе. Оглянись. Какие предметы из металла вы видите? Составить список. Затем выберите один пункт из списка. Напишите несколько предложений, чтобы подробно описать его. На что это похоже? Как вы думаете, из какого металла он сделан? Это природный металл или металлический сплав? На что похож объект? Он крепкий или хрупкий? Будьте максимально подробны.

    Wonder Sources

    • https://www.livescience.com/18247-metals-human-body-health-nigms.html (по состоянию на 13 ноября 2019 г.)
    • https://www.industrialmetalsupply.com/ blog/where-do-metals-come-from/ (по состоянию на 13 ноября 2019 г.)
    • https://www.visualcapitalist.com/20-common-metal-alloys/ (по состоянию на 13 ноября 2019 г.)
    • https: //courses.lumenlearning.com/introchem/chapter/occurrence-of-metals/ (по состоянию на 13 ноября 2019 г.)
    • https://www.britannica.com/technology/smelting (по состоянию на 14 ноября 2019 г.))

    Получили?

    Проверьте свои знания

    Wonder Contributors

    Благодарим:

    Иммануэль, Ралин, Хэдли и Шрутик
    за вопросы по сегодняшней теме Wonder!

    Удивляйтесь вместе с нами!

    Что вас интересует?

    Wonder Words

    • корка
    • содержат
    • хрупкий
    • вещество
    • материалы
    • минералы
    • количество
    • отфильтровано
    • температура плавления

    Примите участие в конкурсе Wonder Word

    Оцените это чудо
    Поделись этим чудом
    ×
    ПОЛУЧАЙТЕ СВОЕ ЧУДО ЕЖЕДНЕВНО

    Подпишитесь на Wonderopolis и получайте Чудо дня® по электронной почте или SMS

    Присоединяйтесь к Buzz

    Не пропустите наши специальные предложения, подарки и рекламные акции. Узнай первым!

    Поделись со всем миром

    Расскажите всем о Вандополисе и его чудесах.

    Поделиться Wonderopolis
    Wonderopolis Widget

    Хотите делиться информацией о Wonderopolis® каждый день? Хотите добавить немного чуда на свой сайт? Помогите распространить чудо семейного обучения вместе.

    Добавить виджет

    Ты понял!

    Продолжить

    Не совсем!

    Попробуйте еще раз

    18 различных типов металла (факты и применение) – сделай из металла

    Многое произошло со времен бронзового века. Существуют тысячи различных типов и марок металла, и каждый из них разработан для очень специфического применения.

    Каждый день вы будете регулярно вступать в контакт с десятками видов металлов. Вот интересное руководство, которое проведет вас через некоторые из этих распространенных металлов и где вы их найдете.

    Содержание

    Сталь

    Это самый распространенный металл в современном мире.

    Сталь, по определению, представляет собой просто железо (элемент), смешанное с углеродом. Это соотношение обычно составляет около 99% железа и 1% углерода, хотя это соотношение может немного варьироваться.

    Забавный факт: В 2017 году во всем мире было произведено более 1,8 миллиарда тонн стали (половина из которых была произведена в Китае). Средний африканский слон весит около 5 тонн. Если бы вы поставили слонов друг на друга, чтобы сформировать действительно своеобразный мост на Луну (на самом деле это невозможно), он все равно не был бы таким тяжелым, как вес стали, которая производится каждый год.

    На самом деле есть много разных видов стали. Вот обзор основных типов:

    Углеродистая сталь

    Это основная сталь, хороший углерод и железо, хотя могут быть добавлены некоторые другие очень небольшие количества других элементов.

    Три основные категории: сталь с низким, средним и высоким содержанием углерода. Больше углерода означает тверже и прочнее. Меньше углерода означает дешевле, мягче и проще в производстве.

    Углеродистая сталь чаще всего используется в качестве конструкционного строительного материала, простых механических компонентов и различных инструментов.

    Легированная сталь

    Думайте об этом как о генетически модифицированной стали. Легированная сталь производится путем добавления в смесь других элементов. Это изменяет свойства и, по сути, делает металл настраиваемым. Это чрезвычайно распространенный тип металла, потому что его, как правило, все еще очень дешево производить.

    Общие легирующие элементы для стали включают марганец, ванадий, хром, никель и вольфрам. Каждый из этих элементов будет изменять свойства металла по-разному.

    Например, легированная сталь может придать дополнительную прочность высокопроизводительным зубчатым колесам, повысить коррозионную стойкость и износостойкость медицинских имплантатов, а также увеличить величину давления, которое могут выдерживать трубопроводы. Его обычно считают рабочей лошадкой металлического мира.

    Нержавеющая сталь

    Технически это разновидность легированной стали, но существует так много типов в таких огромных количествах, что обычно она получает отдельную категорию. Это сталь, которая специально ориентирована на коррозионную стойкость.

    По сути это просто сталь с заметным содержанием хрома. Хром создает сверхтонкий барьер при коррозии, который замедляет ржавчину. Если соскоблить барьер, тут же образуется новый.

    Вы часто увидите это на кухнях; ножи, столы, посуда, все, что соприкасается с едой.

    Не очень забавный факт: То, что что-то из нержавеющей стали, не означает, что оно не может ржаветь. Различные составы предотвратят ржавление в разной степени. Нержавеющая сталь, которая используется в соленой воде, должна быть особенно устойчивой к коррозии, чтобы она не гнила. Но все типы нержавеющей стали будут ржаветь, если их не чистить и не ухаживать должным образом.

    Если вы хотите узнать больше о нержавеющих сталях (и о том, как их идентифицировать), щелкните здесь для моего руководства.

    Железо (кованое или литое)

    Несмотря на то, что это очень старомодный металл (особенно распространенный в «железный век»), он по-прежнему находит множество современных применений.

    Во-первых, это основной ингредиент стали. Но помимо этого, вот несколько других применений и объяснение того, почему используется железо:

    • Кухонная посуда (например, сковороды) – пористая поверхность позволяет растительному маслу пригорать и создает естественную антипригарную поверхность
    • Дровяные печи – Чугун имеет чрезвычайно высокую температуру плавления, поэтому печь может выдерживать высокие температуры
    • Основания и рамы тяжелой техники — этот тяжелый металл снижает вибрацию и обеспечивает жесткость

    Интересный факт: Железо — шестой по распространенности элемент во Вселенной.

    Алюминий

    Что касается металлов, то это действительно современный металл. Алюминий был впервые произведен в 1825 году, и с тех пор он стал основой для некоторых крупных достижений.

    Например, из-за удивительного отношения прочности к весу этот металл в значительной степени отвечает за полет и доставку человека на Луну. Он легко формуется (податлив) и не ржавеет, что делает его идеальным для банок из-под газировки. И (возможно) самое главное, из него можно сделать очень тонкий лист, который можно использовать для барбекю из свежевыловленной рыбы до идеального увлажнения.

    Хотя процесс изготовления алюминия немного сложнее, чем некоторых других металлов, на самом деле это чрезвычайно распространенный металл. Это самый распространенный цветной (не содержащий железа) металл на планете.

    Пока не заржавеет, окислится. Железо на самом деле единственный металл, который «ржавеет» по определению. Алюминий подвергается коррозии при контакте с солью. Однако он будет , а не подвергаться коррозии при контакте с водой. Это делает алюминий действительно полезным для изготовления таких вещей, как пресноводные лодки.

    Возможно, вы ежедневно взаимодействуете с алюминием чаще, чем думаете. Эта статья объяснит, почему.

    Магний

    Магний — действительно классный металл. Он весит примерно 2/3 веса алюминия и имеет сравнимую прочность. Из-за этого он становится все более и более распространенным.

    Чаще всего это сплав. Это означает, что он смешивается с другими металлами и элементами для создания гибридного материала с особыми свойствами. Это также может упростить использование для производственных процессов.

    Одним из самых популярных применений магния является автомобильная промышленность. Магний считается шагом вперед по сравнению с алюминием, когда речь идет о высокопрочном снижении веса, и он не астрономически дороже.

    Некоторые места, где вы увидите магний на высокопроизводительном автомобиле, — это колесные диски, блоки цилиндров и картеры трансмиссии.

    Однако у магния есть недостатки. По сравнению с алюминием он легче подвергается коррозии. Например, он будет подвергаться коррозии при контакте с водой, а алюминий — нет.

    В целом он примерно в два раза дороже алюминия, но в целом с ним быстрее справляться в производстве.

    Забавный факт: Магний легко воспламеняется и горит очень сильно. Металлическую стружку, опилки и порошок необходимо тщательно утилизировать, чтобы предотвратить взрыв.

    Медь

    Медь — еще один старомодный металл. Сегодня вы часто будете видеть его в виде сплава (подробнее об этом позже) или в достаточно чистом состоянии.

    Общие области применения включают электронику, водопроводные трубы и гигантские статуи, олицетворяющие свободу. Медь образует патина или оксидированный слой, который фактически предотвратит дальнейшую коррозию. По сути, он станет зеленым и перестанет разъедать. Это может продлиться веками.

    Статуя Свободы сделана из меди и покрыта патиной или слоем оксида, благодаря которому она выглядит зеленовато-синей

    Если вам нужна дополнительная информация о том, почему этот металл зеленеет, вы можете найти эту статью. Я написал, чтобы было интересно читать.

    Латунь

    Латунь на самом деле представляет собой сплав меди и цинка. Полученный желтый металл действительно полезен по ряду причин.

    Его золотистый цвет делает его очень популярным для украшения. Обычно этот металл используется в антикварной мебели в качестве ручек и ручек.

    Он также чрезвычайно податлив, что означает, что его можно выковывать и формовать. Вот почему это то, что используется для духовых инструментов , таких как тубы, трубы и тромбоны. Им легко придать форму (условно говоря), и они долговечны. Латунь

    также является отличным материалом для подшипников, так как она хорошо скользит по другим металлам.

    Еще одно действительно классное свойство латуни заключается в том, что она никогда не воспламеняется. Например, стальной молоток может дать искру, если ударить по нему определенным образом. Медный молоток этого не делает. Это означает, что латунные инструменты отлично подходят для областей, которые могут находиться рядом с легковоспламеняющимися газами, жидкостями или порошками.

    Бронза

    Изготовлен в основном из меди, но также содержит около 12% олова. В результате получается металл, который тверже и прочнее, чем обычная медь.

    Бронза также может быть сплавом с другими элементами. Например, алюминий, никель, цинк и марганец являются обычными легирующими элементами. Каждый из них может очень заметно изменить металл.

    Бронза имеет огромное историческое значение (например, в бронзовом веке), и ее легко найти. Одним из распространенных мест, где его можно увидеть, являются массивные церковные колокола. Бронза жесткая и прочная, поэтому она не трескается и не гнется, как другие металлы, когда по ней звенят. Это также звучит лучше.

    Современное использование включает скульптуры и предметы искусства, пружины и подшипники, а также гитарные струны.

    Интересный факт: Бронза была первым искусственным сплавом.

    Цинк

    Это интересный металл из-за его полезности.

    Сам по себе он имеет довольно низкую температуру плавления, что делает его очень легким для литья. Материал легко течет при плавлении, и полученные куски относительно прочны. Его также очень легко расплавить, чтобы переработать.

    Цинк — очень распространенный металл, который используется в покрытиях для защиты других металлов. Например, часто можно увидеть оцинкованную сталь, которая представляет собой просто сталь, погруженную в цинк. Это поможет предотвратить ржавление.

    Забавный факт: Ежегодно производится около 12 миллионов тонн цинка, половина из которых используется для цинкования.

    Титан

    Это действительно удивительный современный металл. Впервые он был обнаружен в 1791 году, впервые создан в чистом виде в 1910 году и впервые изготовлен за пределами лаборатории в 1932 году.

    Титан на самом деле очень распространен (7-й по распространенности металл на Земле), но его очень трудно очистить. Вот почему этот металл такой дорогой. Это также очень полезно:

    • Титан биосовместим, а это значит, что ваше тело не будет сопротивляться и отвергать его. Медицинские имплантаты обычно изготавливаются из титана.
    • Его отношение прочности к весу выше, чем у любого другого металла. Это делает его чрезвычайно ценным для всего, что летает.
    • Действительно устойчив к коррозии
    • Нитрид титана (титан, реагирующий с азотом в высокоэнергетическом вакууме) — это невероятно твердое покрытие с низким коэффициентом трения, которое наносится на металлорежущие инструменты.

    Интересный факт: Причина, по которой титан не поддается коррозии, заключается в том, что он мгновенно вступает в реакцию с кислородом, создавая очень тонкий и прочный барьер, защищающий металл. Если соскоблить преграду, мгновенно образуется новая. Это как самолечение.

    Дополнительный забавный факт: Титан не встречается в природе сам по себе. Он всегда связан с другим элементом.

    Вольфрам

    Вольфрам имеет самую высокую температуру плавления и самую высокую прочность на растяжение среди всех чистых металлов. Это делает его чрезвычайно полезным.

    Около половины всего вольфрама используется для производства карбида вольфрама. Это безумно твердый материал, который используется для режущих инструментов (для добычи полезных ископаемых и металлообработки), абразивов и тяжелого оборудования. Он может легко резать титан и жаропрочные сплавы.

    Свое название он получил от шведских слов « tung sten », что означает «тяжелый камень». Это примерно в 1,7 раза больше плотности свинца.

    Вольфрам также является популярным легирующим элементом. Поскольку его температура плавления очень высока, его часто сплавляют с другими элементами, чтобы делать такие вещи, как сопла ракет, которые должны выдерживать экстремальные температуры.

    Адамантий

    Это не реально.

    К сожалению.

    Никель

    Никель — очень распространенный элемент, который используется повсеместно. Его наиболее распространенное применение — изготовление нержавеющей стали, где он повышает прочность металла и коррозионную стойкость. Фактически, почти 70% мирового никеля используется для производства нержавеющей стали.

    Интересно, что никель составляет только 25% состава пятицентовой американской монеты.

    Никель также является распространенным металлом, используемым для покрытия и легирования. Его можно использовать для покрытия лабораторного и химического оборудования, а также всего, что должно иметь действительно гладкую полированную поверхность.

    Забавный факт: Никель получил свое название из средневекового немецкого фольклора. Никелевая руда очень похожа на медную, но когда старые горняки не могли получить из нее медь, они винили в этом озорного духа по имени Никель.

    Кобальт

    Это металл, который долгое время использовался для изготовления синего пигмента в красках и красителях. Сегодня он в основном используется для изготовления износостойких высокопрочных стальных сплавов.

    Кобальт очень редко добывается сам по себе, на самом деле это побочный продукт производства меди и никеля.

    Олово

    Олово очень мягкое и податливое. Он используется в качестве легирующего элемента для изготовления таких вещей, как бронза (1/8 олова и 7/8 меди). Это также основной ингредиент олова (85-99%).

    Забавный факт: Когда вы сгибаете оловянный брусок, вы можете услышать нечто, называемое «жестяным плачем». Это гнусавый звук реорганизации кристаллической структуры (называемый двойникованием ).

    Свинец

    Свинец действительно мягкий и податливый, а также очень плотный и тяжелый. У него тоже очень низкая температура плавления.

    В 1800-х годах было обнаружено, что свинец на самом деле довольно токсичен. Вот почему в наше время он не так распространен, хотя не так давно его все еще можно было найти в таких вещах, как краски и пули.

    Свинец — это нейротоксин, который, среди прочего, может вызвать повреждение головного мозга и поведенческие проблемы.

    Тем не менее, у него все еще есть современное применение. Например, он отлично подходит для защиты от радиации. Его также иногда добавляют в медные сплавы, чтобы их было легче резать. Медно-свинцовая смесь часто используется для улучшения работы подшипников.

    Кремний

    С технической точки зрения кремний представляет собой металлоид. Это означает, что он обладает как металлическими, так и неметаллическими качествами.

    Например, выглядит как металл. Он твердый, блестящий, гибкий и имеет высокую температуру плавления. Тем не менее, он ужасно проводит электричество. Отчасти поэтому он не считается цельным металлом.

    Тем не менее, это обычный элемент, который можно найти в металлах. Использование его для легирования может немного изменить свойства металла. Например, добавление кремния к алюминию облегчает сварку.

    У какого металла самое длинное название?

    Согласно периодической таблице празеодим (прай·зее·ов· di ·mee·uhm) имеет самое длинное имя среди всех элементов. Он используется в основном в сплавах. Например, он используется в качестве легирующего элемента в магнии для изготовления авиационных двигателей. Он также используется в кремнях для зажигалок и в постоянных магнитах.

    Сколько существует типов металлов?

    94 из 118 элементов периодической таблицы относятся к металлам. Другими словами, около 80% элементов, о которых мы знаем, представляют собой какой-то металл!

    Как делают металл?

    Компьютеры. Смартфоны. Ювелирные изделия. Небоскребы. Автомобили. Посмотрите вокруг! Предметы, которые не существовали бы без металла, можно найти повсюду. Можно ли представить себе мир без этого прочного блестящего материала?

    Даже человеческое тело зависит от структурной целостности металла! Красные кровяные тельца производятся с использованием кобальта. Иммунная система получает пользу от цинка. Ртуть и медь могут представлять серьезную опасность для здоровья, если они присутствуют в высоких концентрациях. Один металл, кальций, необходим вашим костям для правильного функционирования.

    Содержание

    Где мы используем металл?

    В результате сохраняется здоровье людей. Металлы также могут быть использованы для производства вещей, оказывающих глубокое влияние на планету. Однако откуда именно берутся все эти металлы?

    Определенные металлы мы можем найти под ногами на самой Земле. Природа богата металлами кобальтом, железом и никелем. Золото, цинк, олово, медь и другие металлы — все это примеры.

    С другой стороны, многие металлы редко встречаются в значительных количествах, если они не объединены с другими веществами. Металлы в природе чаще встречаются в сочетании с горными породами и минералами.

    Руда — это термин, используемый для описания смеси металла с горными породами и минералами. Люди должны сначала отделить металлы от руды, прежде чем они смогут их использовать. Плавление — это название, данное этой процедуре.

    Металл должен быть нагрет выше точки плавления. Металл можно отделить от других компонентов после его расплавления.

    В природе можно найти хрупкие металлы, такие как железо, никель и медь. Ржавчина и коррозия также являются распространенными проблемами. Люди комбинируют металлы и другие компоненты для создания более прочных и долговечных продуктов. Металлический сплав является конечным продуктом.

    Какие сплавы металлов вам известны? Сталь – один из наиболее часто используемых металлических сплавов. Для их создания используются железо и углерод.

    Столовые приборы часто изготавливаются из нержавеющей стали, распространенного сплава. Основными составляющими являются железо, углерод, хром и молибден.

    Ювелирное украшение из розового золота – это то, чего вы, скорее всего, никогда не видели. Это сплав золота и меди.

    Как вариант рассмотрите чугунную сковороду. Еще один сплав – чугун. В нем вы найдете смесь железа и углерода. Медь и олово составляют другой типичный сплав — бронзу.

    Какие металлосодержащие продукты вы чаще всего используете? Вы хотели бы рассмотреть металлические сплавы? Если да, то каким видом транспорта вы пользуетесь в школу и обратно? Материал скорее всего сталь.

    Железо, алюминий или нержавеющая сталь — все это возможные материалы для сидений в вашем классе. Цифровые технологии, скорее всего, включают в себя золото, серебро, медь или платину, если вы вообще их используете. Трудно бросить, когда вы начинаете замечать весь металл в своем окружении!

    Определение термина «металл» — это первый шаг к пониманию происхождения металлов. Металлы являются фундаментальными строительными блоками Вселенной.

    Природные и созданные в лаборатории элементы составляют 118 известных элементов. Есть несколько неметаллов, таких как углерод, и несколько «промежуточных» элементов, называемых металлоидами, но металлы составляют подавляющее большинство этих элементов.

    Что такое металлы?

    Неметаллы и металлоиды можно отличить от металлов по определенным физическим характеристикам. По тепло- и электропроводности металлы значительно превосходят пластмассы.

    В твердом состоянии они часто твердые и блестящие. Металлы также могут быть обработаны ковкой или обработкой, что является важным свойством металлов. Их также можно расплавить и сформировать в формы или нарезать с помощью станков для изготовления полезных предметов…

    Более тяжелые элементы на Земле образовались миллиарды лет назад, когда атомы водорода и гелия слились в экстремальном жаре звезд.

    После того, как первые звезды взорвались, пыль и газ от взрыва переместились в нашу галактику и стали частью формирования нашей Солнечной системы. Земля образовалась из газа и пыли от рождения нового солнца, слипшихся вместе, чтобы образовать планеты.

    Многие считают, что Земля представляет собой гигантский каменный шар с твердой внешней оболочкой и губчатой ​​внутренней частью, но на самом деле большая часть планеты состоит из металла.

    Что такое металл и чем он отличается от других металлов? На нашей планете естественным образом встречается так много металлов, что почти проще объяснить, каких металлов нет.

    Химические элементы, которые являются твердыми, прочными, долговечными, блестящими, серебристо-серыми, отличными проводниками электричества и тепла и легко поддаются формованию, часто называют металлами (такими как тонкие листы и провода). Металл — очень широкое и неточное понятие, которое трудно описать.

    Термин «неметаллы» должен относиться к чему угодно еще, но все гораздо сложнее. Полуметаллы и металлоиды — это элементы, обладающие рядом физических характеристик (например, насколько они тверды или мягки, как проводят электричество и тепло).

    Неметаллы имеют химические характеристики, которые находятся где-то посередине между характеристиками металлов и неметаллов, когда речь идет о химических реакциях. В компьютерных чипах и солнечных элементах полуметаллы, такие как кремний и германий, используются для создания интегральных схем (материалов, которые проводят электричество только при определенных обстоятельствах). Все три из этих металлов использовались для «легирования» полупроводников: мышьяк, бор и сурьма.

    Откуда берутся металлы?

    Большинство металлов, таких как алюминий и серебро, происходят из земной коры. Они встречаются в рудах, которые представляют собой твердые тела, известные как минералы, часто встречающиеся в горных породах. Сочетая их с другими металлами, можно улучшить свойства чистых металлов.

    Как вы делаете металл?

    Ядро Земли содержит большую часть металлов планеты, особенно железо. Металлические частицы рассеяны по всей земной коре, где они смешиваются с горными породами и другими элементами, прежде чем оседают в океанах.

    В граните можно найти лишь небольшое количество металла. Минеральные руды со значительным содержанием металлов находятся в подземных месторождениях. Эти руды используются для производства зданий, компьютеров, автомобилей и других предметов.

    Медь, олово и золото были одними из первых металлов, которые древние люди нашли и использовали для изготовления украшений и других вещей.

    Используя сплавы, они смогли улучшить свойства металлов, с которыми они работали. Когда медь и олово смешались вместе, образовалась бронза, более прочная и полезная для оружия, чем одна медь. Сталь, сплав железа, содержащий следовые количества углерода, является широко используемым металлическим сплавом.

    Как делают металлические сплавы

    Чтобы начать процесс создания металлических сплавов, руда должна быть извлечена из земли. Чтобы отделить металл от породы, руду необходимо сначала обработать. Добыча может включать следующее:

    • изготовление тонкого порошка из руды путем ее измельчения и нагревания
    • Промывка в химической ванне или водой
    • Осаждение жидкости с помощью электрического тока для растворения прочных химических связей в иле

    Из металла после его удаления можно изготавливать широкий спектр изделий, в том числе алюминиевые банки, стальные леса, оцинкованную кровлю и электронные схемы.

    Настоящая алхимия

    Как все эти металлы оказались в нашей среде? Вот простое объяснение:

    Атомный материал — электроны, нейтроны и протоны — составляют все элементы, включая металлы. Количество протонов в атоме можно использовать для различения атомов различных элементов.

    (Даже внутри атома одного и того же элемента количество нейтронов и электронов может различаться. ) Например, атом водорода имеет только один протон. Атомный номер золота — 79. Каждый атом водорода и каждый атом золота в космосе подобен этому.

    У вас было бы золото, если бы вы могли объединить протоны 79 атомов водорода в один атом, но сначала вам нужно выяснить, как это сделать. На самом деле, это практически всегда так. Кроме того, это происходит внутри звезд.

    В них больше золота, чем в звездах

    Примерно 13,7 миллиарда лет назад материя первоначально возникла в виде атомов двух самых легких элементов: водорода с одним протоном и гелия с двумя. Они остаются, безусловно, самыми многочисленными элементами во Вселенной.

    По прошествии многих миллионов лет эти первоначальные атомы водорода и гелия скопились в облаках пыли и газа, настолько огромных, что их нужно было бы измерять световыми годами (1 световой год = 6 триллионам миль или 9,5 триллионам км).

    Облака в конце концов поддались своей великой гравитации и рухнули, породив первые звезды. А звезды были разрушителями атомов — достаточно горячими, чтобы разрушить эти атомы водорода и гелия и снова сплавить части вместе, перестроив их в более крупные атомы других, более тяжелых элементов.

    Например, если вы сплавите два атома водорода, вы создадите атом с двумя протонами — или гелий. Сплавьте три атома водорода, и вы получите атом с тремя протонами — литий, первый и самый легкий металл.

    Сплавьте три гелия, и вы получите атом с шестью протонами — углерод. Это то, что происходит со всеми звездами, которые вы видите на небе ночью. В больших процесс может привести к синтезу все более и более тяжелых атомов, включая такие металлы, как титан (22 протона) и железо (26 протонов) (26 протонов).

    Если они исключительно большие, они могут генерировать самые тяжелые металлы, такие как золото (79 протонов) и уран (92 протона) (92 протона). Это одна из вещей, которую выполняют звезды, и именно так все элементы, включая все эти блестящие металлы, производятся в природе.

    На что похожи металлы?

    Физические свойства

    Вы могли бы предположить, что было бы сложно делать какие-либо обобщения относительно металлов, поскольку существует так много химических элементов, которые классифицируются как металлы.

    Как и любое обобщение: каждый дом уникален; тем не менее, мы все еще можем утверждать, что дома обычно состоят из дверей, стен, окон и крыши, и все мы можем нарисовать их на бумаге.

    На сломанной металлической чайной ложке видны следы усталости металла.

    Ниже приведены некоторые общие обобщения относительно металлов:

    • При обычных температурах они, как правило, твердые, кристаллические (атомы расположены в правильном порядке, как банки в супермаркете), твердые, прочные и плотные (большинство металлов тонут, если вы бросаете их в воду, например).
    • Металлы податливы и пластичны, а это значит, что им можно придавать новые формы и формы (при наличии подходящего оборудования вы можете превратить их в длинные тонкие проволоки). Несмотря на это, они не разрушаются и не изнашиваются быстро, но усталость металла может в конечном итоге привести к их разрушению (трещине или разрыву) (постепенно развивающаяся слабость).
    • Большинство металлов, если они не очень тонкие, непрозрачны, блестят и имеют серебристо-серый цвет (поскольку они имеют тенденцию отражать свет всех длин волн в одинаковой степени). Золото (желтоватого цвета) и медь, возможно, являются наиболее известными металлами, которые окрашиваются (из-за их способности отражать определенные длины волн света лучше, чем другие) (обычно красноватые, хотя становятся синими после того, как на воздухе превращаются в оксид меди). ).
    • Поскольку большинство металлов имеют низкое электрическое сопротивление, они являются хорошими проводниками электричества и сразу же становятся холодными на ощупь (поскольку они также хорошо проводят тепло, быстро отводя тепловую энергию от вашего тела).
    • Немагнитные элементы, такие как никель, кобальт и неодим, с другой стороны, питаются металлическими элементами, такими как железо, никель и кобальт (и сплавами на их основе).

    Что такое теория групп?

    Металлурги (ученые, изучающие металлы) предпочитают использовать более сложную теорию, называемую зонной теорией, для описания характеристик металлов.

    Если вы обращали внимание в школе, то, возможно, слышали, что электроны в изолированном атоме сгруппированы по энергетическим уровням (иногда их называют оболочками, а иногда — орбиталями).

    Твердые тела содержат много атомов в непосредственной близости друг от друга, но они не ведут себя так, как если бы они были независимыми объектами. Эти полосы образуются, когда электронные орбитали атомов сходятся, создавая так называемые «молекулярные орбитали», которые представляют собой полосы, протянувшиеся между атомами.

    Валентная зона (которая содержит электроны, участвующие в связывании) и зона проводимости описываются в этой теории как две зоны, существующие в твердых телах (что позволяет электронам свободно перемещаться через металл, перенося тепло или электрическую энергию). Металлы, неметаллы и полуметаллы различаются по движению электронов между полосами:

    • Электроны легко перемещаются из валентной зоны в зону проводимости в металлах (проводниках), когда в материал вводится энергия (в форме тепла или электричества), что приводит к возникновению электрического тока или теплопроводности.
    • Если вы хотите, чтобы электрон переходил из одной зоны в другую в неметаллах (изоляторах), вам нужно много энергии. Это известно как «запрещенная зона». Материал не передает электричество или тепло в нормальных условиях, потому что электроны не перемещаются из валентной зоны в зону проводимости.
    • В соответствии с этой идеей полуметаллы (такие как полупроводники) рассматриваются как изоляторы с меньшей шириной запрещенной зоны, чем у обычных неметаллов.

    Смотри! Блестящий!

    В течение как минимум нескольких миллионов лет люди и их предшественники использовали инструменты из дерева, кости и камня, чтобы немного упростить жизнь.

    На протяжении большей части истории наших предков Homo sapiens в основном были охотниками-собирателями, которые кочевали с места на место. Только примерно 10 000 лет назад они открыли «новое» вещество для работы: металл.

    Первые кузнецы могли использовать самые ранние металлы, поскольку им не нужно было ничего с ними делать. Металлы, встречающиеся в природе в чистом виде или естественным образом соединенные с другими элементами, сохраняющие свои полезные свойства, известны как самородные металлы. Среди них медь, олово, свинец, серебро и золото.

    Эти металлы могли быть обнаружены в русле ручья или корнях недавно закопанного дерева кем-то, кто считал их красивыми.

    Возможно, они использовали каменные молотки, чтобы придать им форму, и обнаружили, что могут. В результате металлы могли использоваться для изготовления украшений, украшений или оружия, такого как топоры, ножи и мечи, — огромный шаг вперед по сравнению с каменными орудиями.

    Когда люди начали активно охотиться за новыми источниками металла, были созданы шахты, металл стал продаваться между странами, и в результате родилась промышленная металлургическая промышленность. В любом случае, это произошло — и это произошло в самых разных местах по всему земному шару.

    Металлургия

    Люди начали узнавать, что они могут манипулировать металлом около 8000 лет назад. Возможно, это был несчастный случай, или, возможно, люди просто проявили творческий подход, или, возможно, это было сочетание того и другого. Возможно, они нашли его по ошибке.

    Однако были созданы новые процедуры для изменения металлов, а затем для создания совершенно новых, которых не существовало в природе, с огромным повышением качества.

    В течение следующих десятков тысяч лет металлургия и добыча полезных ископаемых стали повсеместными в обществах мира, что сделало металл одним из самых влиятельных веществ в истории человечества. Все эти новые техники подразумевали использование огня, и, возможно, одна привела к другой. Ниже приведены наиболее важные события:

    • Отжиг. Это просто причудливый способ сказать, что вы нагреваете металл, пока он не станет ярко-красным. Восстановление металла до его ковкой формы позволяет его переделывать и продлевает срок его службы. Возможен низкотемпературный отжиг (медь можно отжигать на костре). Возможно, уже в 6000 г. до н.э. на Ближнем Востоке или, возможно, в Европе или
    • Индия., этот метод был использован впервые.
    • Плавка. В этом процессе металлы плавятся в жидкое состояние, что позволяет создавать широкий спектр форм. Только примерно 5000 лет назад металлы были впервые отлиты в керамических печах, которые были способны производить гораздо более высокие температуры, чем открытое пламя.
    • Производство сплавов. Это расплавленное состояние металлов, смешанных вместе. 3300 г. до н.э. знаменует собой начало бронзового века, когда медь и олово объединились в бронзу, которая намного прочнее и тверже, чем каждый из ее компонентов.
    • Извлечение. Извлечение металлов из руды стало возможным благодаря достижениям в технологии печей и способности достигать более высоких температур. Цивилизации раннего железного века на Ближнем Востоке первыми использовали железо для этой цели около 1500 г. до н.э.
    • Древние народы по всей Европе, Азии, Южной Америке и даже на севере, вплоть до Мексики, практиковали выплавку, производство сплавов и добычу, но не в остальной части Северной Америки или Австралии, пока не пришли европейцы. Металлургический бизнес основан на нескольких фундаментальных процессах, существовавших с незапамятных времен.

    Открытие металлов оказало значительное влияние на эволюцию цивилизации. Металлы использовались доисторическим человеком для создания инструментов и оружия.

    Мы должны благодарить металлы за современную цивилизацию, поскольку они сыграли роль в развитии сельского хозяйства, транспорта и искусства и ремесел.

    Как производится сталь? | Блог Metal Casting

    Сталевар на сталелитейном заводе.

    По данным Всемирной ассоциации производителей стали, в 2019 году было произведено 1869,9 млн тонн стали. Это на 3,4% больше, чем в 2018 году, и более чем вдвое превышает объем производства в 1999 году. Потребность в стали в мире постоянно растет. Он используется в строительстве, промышленности и производстве. Будучи одновременно прочным и недорогим, он идеально подходит для всех видов производства.

    Из чего сделана сталь?

    Железо, основной элемент стали, является одним из самых распространенных элементов в земной коре. Все стальные сплавы состоят в основном из железа и 0,002–2,1 % углерода по весу. В этом диапазоне углерод связывается с железом, создавая прочную молекулярную структуру. Полученная решетчатая микроструктура помогает достичь определенных свойств материала, таких как прочность на растяжение и твердость, на которые мы рассчитываем в стали.

    Хотя вся сталь состоит из железа и углерода, разные типы стали содержат разное процентное содержание каждого элемента. Сталь также может включать другие элементы, такие как никель, молибден, марганец, титан, бор, кобальт или ванадий. Добавление различных элементов в «рецепт» стального сплава влияет на свойства материала. Способ изготовления и обработки стали еще больше увеличивает эти возможности.

    Одна известная группа стальных сплавов содержит хром. Все такие сплавы обычно известны как нержавеющая сталь.

    Как сделать сталь

    В основном сталь производится путем смешивания углерода и железа при очень высоких температурах (выше 2600°F).

    Первичное производство стали позволяет производить сталь из продукта, называемого «чугун». Чугун — это выплавленный из руды чугун, который содержит больше углерода, чем требуется для стали.

    Сталеплавильщик использует систему, которая пропускает кислород через расплавленный чугун. Этот процесс создает одинаковое окисление во всем расплавленном металле. Окисление удаляет лишний углерод. Он также испаряет или связывает примеси из таких элементов, как кремний, фосфор и марганец.

    Вторичная выплавка стали осуществляется «в ковше». Это процесс рафинирования и легирования стали. Вторичное производство стали может начинаться с плавки лома или продолжать первичный процесс. Элементы могут быть добавлены, чтобы получить определенный сплав. Сталевар может также удалять поверхностные загрязнения (удаление шлака). Ковш нагревается и охлаждается до температур, необходимых для необходимых химических процессов.

    Резка и намотка стали для производства труб.

    Отделочная сталь

    В литейном цехе сталь представляет собой песок или литье по выплавляемым моделям в виде узорчатых форм. На сталелитейном заводе сталь разливается на МНЛЗ в сырье для строительства. МНЛЗ создают стандартные формы из необработанной стали, а не почти готовые детали. Необработанная сталь будет подвергаться механической обработке или превращаться в конечные продукты. Сталелитейные заводы обычно отливают и формируют листы, заготовки, прутки, блюмы, трубы, слитки и проволоку.

    Завод может также производить горячую или холодную прокатку стали в процессе производства. Эти процессы создают различные формы и отделки. Перед отгрузкой сталь может быть разрезана, намотана или увязана в связки перед отправкой с завода.

    В литейном или прокатном цехах сталь может подвергаться термообработке. Заключительные этапы, такие как закалка, отпуск, нормализация и отжиг, могут определить поведение сплава в приложении.

    Изобретение стали

    Археологи нашли самую раннюю сталь на месте, датированном 4000 лет назад, в Турции. Тигельные стали, как и знаменитая южно-индийская сталь Wootz, последовательно производились уже в 4-м веках до нашей эры. Однако до середины 1800-х годов производство стали было невероятно сложной задачей.

    Сталь плавится при температуре около 2700°F. Поддержание этой высокой температуры было проблемой для древних печей, производящих тигельную сталь. Кроме того, примеси обнаруживаются в стальных сплавах, состоящих из таких элементов, как кремний и марганец. Управление ими по-прежнему представляет собой проблему. В древней выплавке стали производили долгий, многоэтапный процесс. Основатели проводили долгий день за нагреванием, перемешиванием, удалением шлака и повторным нагревом своих сплавов. После того, как сталь была отлита, ее затем обрабатывали кузнецы. После растирания на наковальне были созданы окончательные формы. Это также помогло распределить и смягчить дисперсию углерода, поры или включения.

    В 1856 году Генри Бессемер получил патент на новый способ производства стали. Использование бессемеровского конвертера, а не традиционных плавильных емкостей, позволило сталевару пропускать воздух через расплавленный металл. Реагируя на воздух, примеси окисляются и выделяются газы. Окисление также помогло создать и поддерживать высокую температуру, необходимую для производства стали.

    Процесс, который один раз в день в литейном цехе и больше времени в кузнице был заменен 20-минутным процессом, который мог создать 5 тонн стали. Бессемеровская сталь также была прочнее и качественнее, чем могли надеяться большинство производителей стали. Это новшество поддержало промышленную революцию.

    Перемещение стального лома с помощью электромагнита.

    Магнитна ли сталь?

    Большая часть стали является магнитной, но не вся. Сталь в основном состоит из железа, а железо обладает магнитными свойствами. Впервые ферромагнетизм был обнаружен в природе в «магнитах» — камнях из магнетита, оксида железа. Другие элементы, такие как кобальт и никель, также являются ферромагнитными. Эти элементы также иногда встречаются в стали.

    Нержавеющие стали известны своей немагнитностью, хотя все нержавеющие стали содержат железо, а многие – никель. По правде говоря, только некоторые нержавеющие сплавы немагнитны. Аустенитная нержавеющая сталь, содержащая никель, в большинстве случаев немагнитна (хотя при обработке может стать очень слабо магнитной). Другие типы, такие как ферритные или мартенситные сплавы, являются нержавеющими и магнитными.

    Свойства стали

    Сталь так широко используется из-за ее особых свойств материала в сочетании с ее относительно низкой стоимостью. По сравнению со многими другими строительными и инструментальными материалами (например, деревом, камнем, бетоном или чугуном) стальные сплавы обладают:

    • Твердостью : устойчивостью к вдавливанию при прессовании с постепенно увеличивающимся давлением
    • Прочность : когда материал деформируется, ударная вязкость описывает, как далеко он уходит до разрушения
    • Предел текучести : сопротивление изменению формы при вытягивании с постепенно увеличивающимся давлением
    • Прочность на растяжение : способность материала выдерживать растяжение до разрыва
    • Ковкость : способность придавать форму ударом молотка или прессованием без разрушения
    • Пластичность : возможность формообразования без потери прочности — обрабатываемый металл часто делает его более хрупким, но пластичные материалы не так быстро охрупчиваются при работе.

    Испытанный диапазон этих свойств варьируется в зависимости от сплава, но в целом сталь оказывается одновременно более твердой и прочной (менее хрупкой), чем многие другие материалы.

    Инструментальные стали часто закаливают для достижения максимальной твердости.

    Типы стали

    Существует четыре основные группы стальных сплавов: углеродистые, инструментальные, легированные и нержавеющие стали.

    • Углеродистая сталь — Мягкие, среднеуглеродистые и высокоуглеродистые стали различаются в основном по твердости и пластичности. Мягкие или низкоуглеродистые стали имеют тенденцию быть более пластичными по сравнению с другими сталями, но также обладают меньшей твердостью. С другой стороны, высокоуглеродистые стали тверже. Однако высокоуглеродистая сталь обычно имеет более низкую пластичность.
    • Инструментальная сталь — Высокоуглеродистая сталь с добавлением таких элементов, как вольфрам, ванадий или молибден, термообработанная и закаленная до превосходной твердости, используется для инструментальных сталей.
    • Легированная сталь — Это семейство сталей обычно относится к сталям, смешанным с определенными элементами для получения исключительных свойств материала, помимо тех, которые обычно попадают в другие семейства. Все стали являются сплавами, и многие из них содержат дополнительные элементы. Однако легированные стали представляют собой необычные стали, созданные для конкретного применения, и могут варьироваться от ценных составов до экзотических сплавов, используемых для реактивных двигателей.
    • Нержавеющая сталь — Эти стали легированы хромом для придания им коррозионной стойкости за счет пассивации.

    Производство стали: история переработки

    Одна из лучших особенностей стали (и других металлов) заключается в том, что лом может стать совершенно новым, высококачественным металлом. В процессе производства вторичной стали создаются сплавы, не уступающие сплавам, получаемым из чугуна. Металлические предметы могут разлагаться в процессе использования, но элементарная химия металла означает, что плавление и сплавление создают совершенно новый продукт.

    Таким образом, рост производства стали не требует соответствующего роста выплавки новой руды (хотя производство чугуна остается жизненно важной частью цепочки поставок стали).

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.