Промышленная классификация металлов на две большие группы сложилась исторически. Железо и его сплавы, включая чистые стали, ферритовые стали и чугун, марганец и хром относят к чёрным металлам. Все остальные причисляют к цветным.
Цветные металлы, в свою очередь, также подразделяются на группы:
- лёгкие: алюминий, титан, магний;
- тяжёлые: свинец, цинк, олово, медь, никель;
- малые цветные: молибден, вольфрам, висмут, кобальт, кадмий;
- благородные: платина, серебро, золото.
Помимо этого металлурги также выделяют радиоактивные и редкие металлы.
Что понимают под металлом?
Металл – это твёрдое вещество, обладающее высокой электрической проводимостью, теплопроводностью, набором механических свойств и характеристик. Металл имеет положительный температурный коэффициент сопротивления.
Что понимают под чёрными металлами?
К чёрным металлам относят чугуны, стали, марганец, хром и их сплавы. Сталь и чугун – это сплавы железа с углеродом, называемые железоуглеродистыми сплавами.
Чугун – сплав, получаемый при выплавке железной руды в доменных печах. Чугуны, в основном, используются для производства стали и литьевых заготовок.
Литейный чугун – железоуглеродистый сплав с объёмным содержанием углерода выше 2%. Он получается при плавлении обычного чугуна в специальных печах.
Ферритовые сплавы – это сплавы, полученные путём синтеза кремния, марганца, хрома, железа, титана. Ферросплавы применяются в качестве раскислителей и добавок при производстве различных сортов сталей.
Железоуглеродистые сплавы также содержат углерод в объёме не менее 2 %. Они получаются путём плавки чугуна в промышленных печах.
Что понимают под цветными металлами?
Цветные металлы – собирательное понятие. Оно подразумевает все металлы за исключением железа и его сплавов, хрома и марганца. Цветные металлы включают медь, никель, алюминий, магний, титан и вольфрам, молибден, кобальт и ванадий. Как правило, в металлургии цветные металлы используются в качестве добавок для придания сталям определённых физических характеристик. Вольфрам и титан и вовсе применяются для изготовления режущего инструмента и оснастки для станков. Такие металлы называют промышленными.
Показатели прочности, сопротивления и твёрдости у цветных металлов выше, чем у чистых. Их коэффициент температурного сопротивления ниже, они имеют высокие механические свойства. Не с проста цветные металлы используют в ответственных отраслях промышленности: авиационной и космической отрасли, приборостроении.
Самые известные и распространённые сплавы – это сплавы меди, никеля, магния, титана, цинка, молибдена, циркония.
Классификация цветных металлов
Цветные металлы принято делить на пять категорий:
1. Лёгкие. К ним относятся кальций, барий, стронций, магний;
2. Тяжёлые. Это свинец, цинк, никель, медь, ртуть;
3. Благородные. К данной категории относят золото, серебро, платину;
4. Полуметаллы. Это металлы, занимающие промежуточную позицию между полупроводниковыми и металлическими сплавами: теллур, бор, кремний;
5. К редким металлам относят литий, цезий, рубидий, вольфрам, иттрий, скандий, полоний, торий, уран.
Радиоактивные франций и радий также считаются редкими металлами.
В чём разница между чёрными и цветными металлами?
Помимо того, что в состав чёрных металлов входит железо, а в состав цветных – нет, есть и иные различия.
Чёрные металлы виду долговечности широко применяются в строительстве, при создании металлоконструкций, трубопроводов, различного инструмента. Изменив объёмное содержание углерода и железа или добавив определённые легирующие элементы, можно получить и прочные стальные балки, и лёгкие блестящие отливки из нержавейки.
Лёгкие стали применяются в архитектуре и инженерных изысканиях. Из углеродистых сталей производят инструменты. Нержавеющие стали встречаются в конструкции корпусных элементов машин и механизмов. Из кованого железа изготавливают ворота, калитки, ограждения.
Цветные металлы – это, прежде всего, гибкость. Их область применения не ограничена. Медь и алюминий широко используются в электротехнической промышленности: при производстве электродвигателей, генераторов, трансформаторов, реакторов, преобразователей. Ряд цветных металлов используют при изготовлении смартфонов и андроидов. Про золото и серебро нет смысла говорить. Это основное сырьё для производства украшений.
Цветные металлы не окисляются и обладают высокой устойчивостью к намагничиванию. Именно этими ценными качествами объясняется их применение в ответственных отраслях промышленности.
Свинец применяется при изготовлении аккумуляторов, медь используют при производстве электропроводки и наконечников силовых кабелей. Из латуни изготавливают арматуру, элементы крепежа, предметы декора.
Основные различия
Главные отличия чёрных и цветных металлов – это стоимость и доступность. Чёрные металлы легче приобрести, им можно придать различные характеристики путём добавки легирующих компонентов и присадок. Цена чёрных металлов на порядок ниже цветных.
Выводы
Несколько тысяч лет назад человек научился добывать и применять в быту самородные металлы, а затем железо и сплавы. Первыми цветными металлами, обнаруженными людьми, были медь и бронза. К концу 18-го века число используемых металлов исчислялось двумя десятками, а концу 19-го века их количество выросло до 50-ти. Сегодня из 104 элементов Периодической системы Д.И. Менделеева ¾ занимают металлы.
Развитие промышленности и производства способствует активному освоению новых материалов. В производстве уже используются легированный и ковкий чугун, никелевые и титановые сплавы, немыслимо существование отдельных отраслей промышленности без нержавеющих и жаропрочных сталей.
Совершенствование технологий производства приводит к активному использованию новых металлических материалов: нанометаллов, высокоэнтропийной стали, монокристаллических сплавов. Сегодня существуют даже металлы, обладающие «памятью». Они способны восстанавливать исходную геометрическую форму после деформации.
Без преувеличения можно сказать, что металлы – это важнейшее стратегическое сырьё для национальной экономики. Без них не мыслима ни повседневная жизнь, ни развитие производства.
Рекомендуем почитать
