Статьи

Виды металлов

Время чтения: 5 мин

Металлы – это значительная группа из более 90 элементов в периодической таблице Менделеева, в природе очень редко можно найти эти вещества в чистом виде, поэтому, добываются они, как правило, из руды. Для получения чистого металла руда обычно подвергается выплавлению. При необходимости проводят легирование и другую обработку металлов.

Характеристика металлов Немного химии Классификация
Черные металлы Цветные металлы Сплавы
Чугуны Стали Сферы применения

Характеристика металлов

Изучением металлов занимается металлургия. Металлы имеют разные характерные свойства и в зависимости от них их разделяют на на разные группы. Основную часть всех металлов добывают из земной коры, металлы там расположены в виде соединений. Металлы часто извлекают из земли с использованием современной горной промышленности, добытые руды в самородном карьере служат относительно богатым источником необходимых элементов.

Все металлы хорошо проводят электрический ток; это обусловлено наличием в их кристаллических решетках подвижных электронов, перемещающихся под действием электрического поля. Список характеристик, по которым разделяют металлы:

  • Твердость. Сопротивление к проникновению в материал другого, более твердого тела. Из-за легкой отдачи электронов есть риск окисления металлов, что в свою очередь приводит к коррозии и дальнейшему разрушению.
  • Прочность. Стойкость к разрушительному воздействию.
  • Упругость. Изменение формы материала под воздействием внешних сил и восстановление его.
  • Пластичность. Возможность изменения формы.
  • Вязкость. Возможность вытягиваться.
  • Износостойкость. Хороший внешний вид и свойств после сильного трения.
  • Жароустойчивость. Способность сопротивляться окислению при нагревании до высоких температур.
  • Усталость. Способность металла выдерживать нагрузки.

Также всем металлам присущи магнитные свойства, поскольку они являются магнетиками веществами Отличить металл от каменной породы становится возможным в результате наличия у него блеска (так как гладкая поверхность металлов отражает большой процент света).

Такие свойства, как пластичность, электропроводность и теплопроводность, а также сопротивление коррозии у чистых металлов имеют более высокие значения. Структура и свойства их изменяются в зависимости от содержания легирующих элементов (примесей). Цвет у большинства металлов примерно одинаковый светло-серый с голубоватым оттенком. Золото, медь и цезий соответственно желтого, красного и светло-желтого цвета.

Самые часто встречаемые в природе: олово, свинец, железо и ртуть. Распространение металлов в коре Земли можно представить примерно таким соотношением (масс. процентов): алюминий 8,45; железо 4,4; кальций 3,3; натрий 2,6; калий 2,5; магний 2,1; титан 0,61. Все металлы (кроме ртути и, условно, франция) при нормальных условиях находятся в твердом состоянии, однако обладают различной твердостью.

Характеристика металлов

Немного химии

Во всех реакциях с другими веществами простые металлы проявляют только восстановительные свойства.

Металлы обычно отличаются и по физическим и химическим свойства. Металлы взаимодействуют также и с неметаллами, образуя бинарные реакции. Взаимодействуя с кислотами, они образуют окислительно- восстановительное соединение

При взаимодействии металлов с кислородом образуются оксиды, из-за чего вес металла увеличивается. Можно сказать, что металлы являются отличными проводниками электрического тока. Их свойства полностью диктует их кристаллическое строение и атомарный состав.

Существует несколько разных классификаций металлов, о которых расскажем ниже.

Немного химии

Классификация

Есть несколько методов разделения металлов:

  • По природному происхождению: черные и цветные.
  • По стандарту качества: стали, чугуны и сплавы.

Классификация

Черные металлы

Они обладают отличными рабочими свойствами, поэтому на рынке черные металлы всегда востребованы. Добывают материалы напрямую из железной руды при помощи доменной печи, где при температуре близко к 2000 градусов протекает процесс плавления руд, из которых сразу и получают железо.

Основные особенности:

  • высокая температура плавления без деформации
  • темная окраска
  • большая плотность

Черные металлы делятся на пять основных видов:

1. Урановые металлы
2. Щелочноземельные металлы.
3. Редкоземельные металлы.
4. Железные металлы.
5. Тугоплавкие металлы.

Черные металлы

Цветные металлы

Эта группа отличилась от всех остальных своим цветом, за счет этого свойства и получила название. В мире они ценятся больше, так как из них изготавливают автомобили и технику, строят дома. Эту большую группу также делят на три подвида:

  • Благородные (драгоценные) металлы. К ним относятся: платина, золото, серебро, осмий, родий, рутений, палладий. Их стоимость самая нестабильная, постоянно меняется. Широко применяются в ювелирном деле: кольца, цепочки, сережки. 

  • Легкие металлы. Эти металлы широко применяются, в том числе в строении самолетов и автомобилей, изготовлении фотоаппаратов и двигателей, космических ракет. К этой группе можно отнести: алюминий, титан, магний, бериллий, стронций, кальций, литий, барий, калий, натрий, цезий и рубидий.

  • Тяжелые металлы. Данные металлы также широко распространяются: изготавливают проволоки, подшипники, активно используется в электронике. Данные металлы не боятся погодных условий и повреждений. К этой классификации относятся бронза (дала название целой эпохе развития человечества – бронзовому веку), медь, цинк, свинец, медь, олово, никель, ртуть. и латунь. Также их разделяют на тугоплавкие, рассеянные и радиоактивные.

Цветные металлы

Сплавы

Сплавы – это материалы, состоящие более чем из двух видов металла. В основном, сплавы состоят из основы (из нескольких металлов) и примесей, которые добавляются для придания металлу эластичности, мягкости и других свойств.

Всего существует более 5000 вариаций сплавов, однако, довольно большой популярностью и распространенностью в промышленности пользуется смесь из железа и алюминия. В отдельных случаях металлы не растворяются друг в друге и не могут образовывать сплавы, например железо и свинец.

Сплавы также делятся на 2 вида:

  • Литые сплавы. 
  • Порошковые сплавы. 

Также их делят на:

  • Конструкционные сплавы.
  • Инструментальные сплавы.
  • Специальные сплавы.

Сплавы

Чугуны

Чугун – особо прочный металлический материал, который активно используют в любой области, например, для изготовления профильной трубы. Железо составляет основу чугуна. Чугуном называется сплав железа с 24 % углерода.

Чугуны также делятся на несколько групп:

  • Белый.
  • Отбеленный.
  • Графитизированный.

У каждой группы также есть свои типы и подтипы, однако наибольший интерес представляет именно графитизированный чугун, так как он делится еще на четыре группы:

  • серый
  • вермикулярный
  • ковкий
  • высокопрочный.

Механические признаки серого чугуна определяются в основном количеством, формой и размерами графитовых структур, получают его при медленном охлаждении жидкого чугуна.

Чугуны

Стали

Каждая группа сталей делится на подгруппы:

  • углеродистая (увеличение содержания углерода повышает порог хладноломкости и снижает ударную вязкость, ухудшает литейные свойства, обрабатываемость давлением и резанием);
  • легированная;
  • специальная.

С ростом содержания углерода в структуре стали увеличивается количество цементита. Наличие примесей в стали объясняется технологической особенностью ее производства и невозможностью от их полного удаления.

Стали

Сферы применения

Металлургия дала человеку множество дополнительных возможностей, в промышленной сфере и быту. Уровень людской жизни на планете достаточно быстро вырос из-за нахождения источника такого полезного материала. Металлы присутствуют в жизни человека и по сей день и еще долго не уйдут.

Сферы применения металла разнообразны. Металлы используются как в качестве хороших проводников электричества (медь, алюминий), так и в качестве материалов с повышенным сопротивлением для резисторов и электронагревательных элементов.

Чаще всего их применяют в строительстве, машиностроении и авиастроении. В ракетостроении применяют стали, чтобы получить нержавеющую сталь, в состав смеси вводят хром. Также некоторые виды металла используют для производства инструментов, строения станков и различных металлических систем и конструкций и бытовых изделий. Из металлов производят и такую продукцию как посуда, как правило, из меди и алюминия. или, например, способность меди растворяться в азотной кислоте используется в промышленности для определения ее наличия в сплавах.

Сферы применения