Железо и сплавы на его основе

Алан-э-Дейл       10.09.2022 г.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Самородное железо

Происхождение теллурическое (земное) железо редко встречается в базальтовыхлавах (Уифак, о. Диско, у западного берега Гренландии, вблизи г. Касселя Германия). В обоих пунктах с ним ассоциируют пирротин (Fe1-xS) и когенит (Fe3C), что объясняют как восстановление углеродом (в том числе и из вмещающих пород), так и распадом карбонильных комплексов типа Fe(CO)n. В микроскопических зернах оно не раз устанавливалось в измененных (серпентинизированных) ультраосновных породах также в парагенезисе с пирротином, иногда с магнетитом, за счет которых оно и возникает при восстановительных реакциях. Очень редко встречается в зоне окисления рудных месторождений, при образовании болотных руд. Зарегистрированы находки в осадочных породах, связываемые с восстановлением соединений железа водородом и углеводородами.
Почти чистое железо найдено в лунном грунте, что связывают как с падениями метеоритов, так и с магматическими процессами. Наконец, два класса метеоритов — железокаменные и железные содержат природные сплавы железа в качестве породообразующего компонента.

Физические свойства металлов

Наиболее взаимозависимы между собой механические и химические свойства металлов, ведь именно химический состав металла или сплава, его внутреннее строение (особенности кристаллической решетки) диктуют все остальные его параметры. Если говорить о механических и физических свойствах металлов, то их чаще других путают между собой, что обусловлено близостью данных определений.

Физические свойства часто неотделимы от механических. К примеру, тугоплавкие металлы еще и самые прочные. Главное же отличие лежит в природе свойств. Физические свойства — те что проявляется в покое, механические — только под воздействием извне. Не хуже других связаны механические и технологические свойства металлов. Например, механическое свойство металла «прочность» может быть результатом его грамотной технологической обработки (с этой целью нередко используют «закалку» и «старение»). Обратная взаимосвязь не менее важна, к примеру, ковкость проявление хорошей ударной вязкости.

Делая вывод, можно сказать, что зная некоторые химические, физические или технологические свойства можно предугадать, как будет вести себя металл под воздействием нагрузки (т.е. механически), и наоборот.

В чем отличия механических свойств металлов и сплавов?

Различаются ли механические свойства металлов и сплавов? Безусловно. Ведь любой металлический сплав изначально создается с целью получения каких-либо конкретных свойств. Некоторые сочетания легирующих элементов и основного металла в сплаве способны мгновенно преобразить легируемый элемент. Так алюминий ( не самый прочный и твердый металл в мире) в сочетании с цинком и магнием образует сплав по прочности сравнимый со сталью. Все это дает практически неограниченные возможности в получении веществ наиболее близких к требуемым.

Отдельное внимание следует уделить механическим свойствам наплавленных металлов. Наплавленным считается металл, с помощью которого производилась сварка двух или более частей какого-то металлического элемента или конструкции

Этот металл словно нитки соединяет разорванные части. От того, как будет вести себя «шов» под нагрузкой, будет зависеть безопасность и надежность всей конструкции

Исходя из этого, крайне важно, чтобы свойства наплавленного металла были не хуже, чем у главного металла

Конструкторская прочность металлов

Критерии конструктивной прочности металлических материалов можно разделить на две группы:

  • критерии, определяющие надежность металлических материалов против внезапных разрушений (вязкость разрушения, работа, поглощаемая при распространении трещин, живучесть и др.). В основе этих методик, использующих основные положения механики разрушения, лежат статические или динамические испытания образцов с острыми трещинами, которые имеют место в реальных деталях машин и конструкциях в условиях эксплуатации (надрезы, сквозные отверстия, неметаллические включения, микропустоты и т. д.). Трещины и микронесплошности сильно меняют поведение металла под нагрузкой, так как являются концентраторами напряжений;
  • критерии, которые определяют долговечность изделий (сопротивление усталости, износостойкость, сопротивление коррозии и т. д.).

Критерии оценки

Критерии оценки прочности конструкции в целом (конструкционной прочности), определяемые при стендовых, натурных и эксплуатационных испытаниях. При этих испытаниях выявляется влияние на прочность и долговечность конструкции таких факторов, как распределение и величина , дефектов технологии изготовления и конструирования металлоизделий и т. д.

Для решения практических задач металловедения необходимо определять как стандартные механические свойства, так и критерии конструктивной прочности.

Обзор

В следующей таблице представлен обзор различных сплавов железо-никель. Встречающиеся в природе сплавы представляют собой тип минералов и называются самородными элементами или самородными металлами . Некоторые записи имеют более одной кристаллической структуры (например, метеоритное железо представляет собой смесь двух кристаллических структур).

название Описание Химическая формула / Массовый процент Ni
Антитенит Интерметаллическое соединение найдено в метеоритах Fe 3 Ni
Awaruite Самородное интерметаллическое соединение, обнаруженное в серпентинитах и метеоритах. Ni 2 Fe в Ni 3 Fe
Ядро Земли состоит из сплава железа и никеля. около 5,5%
Элинвар Эластичность этого сплава не меняется с температурой. 36% (также 5% хрома )
Инвар Сталь с очень низким тепловым расширением 36%
Камасит Самородный сплав, найденный в метеорном железе. Fe 0,9 Ni 0,1
Мартенситностареющая сталь Прочный, ковкий вариант стали От 15 до 25%
Метеоритное железо Комбинация в основном камасита и тенита и незначительных количеств тетратаенита , антитенита и аваруита. 5–30%
Му-металл Сплав с высокой магнитной проницаемостью 77%
Планетарное ядро Планеты , луны и планетезимали могут иметь ядра из сплава железа и никеля. Разные
Тэнит Самородный сплав, найденный в метеоритах. NiFe
Теллурическое железо Самородный сплав, найденный на Земле (не внеземной) Fe (но от 0,05 до 4% никеля)
Тетратаенит Самородный сплав, найденный в метеоритах. FeNi

Соединения алюминия и их вред

Некоторые соединения алюминия способны вызывать острую интоксикацию. Это хорошо растворимые соли, такие как сульфат, хлорид и нитрат. При этом в незначительных количествах сернокислый алюминий применяется в пищевой промышленности. Гидроксид алюминия может быть как полезным, так и вредным, он является основанием, и проявляет вред, стимулируя гемолитическое действие и разрушая красные кровяные тельца.

Алюминиевая пыль (или алюминиевая пудра)

Средней токсичностью обладает сам металлический алюминий, и особо велик вред от хронического вдыхания алюминиевой пыли. Этот способ интоксикации является промышленным. Если вдыхать алюминиевую пыль, бериллиевую пыль и пыль бронзы, содержащей элемент № 13,  то через месяц в легких появляются признаки их воспаления, возникает эмфизема, диффузный пневмосклероз. Вдыхание нитрида алюминия приводят также к воспалению бронхов, пневмосклерозу, дистрофии печёночных клеток.

Сварка алюминиевого корпуса лодки

Также при вдыхании паров алюминия наносится вред центральной нервной системе, и при длительном воздействии этого токсического фактора возникает характерная клиническая симптоматика, описанная ниже, поэтому специалисты по сварке алюминия входят в группу риска. Образующиеся пары алюминия и его соединений наносят выраженный вред здоровью. Если в течение 3 часов ежедневно вдыхать аэрозоль, который выделяется при сварке, то, в конце концов, также разрастается соединительная ткань в легких и уменьшается легочная вентиляция, а в высоких концентрациях аэрозоль вызывает тяжелую пневмонию.

Вреден и хлоргидрат алюминия, но об этом соединении будет рассказано ниже, поскольку он входит в состав косметических препаратов. В состав многих косметических средств входит и такое соединение, как хлорид алюминия: он широко применяется как катализатор при органическом синтезе, и он же является промышленным ядом при проникновении в организм, принося серьезный вред здоровью.

Хлорид алюминия (хлористый алюминия)

Даже глиняная пыль способна к повреждению эпителия дыхательных путей, она вызывает дистрофию хрящевого скелета бронхов с развитием некроза и очагового склероза. Вдыхание пыли, которая скопилась рядом с плавильными печами, в которых получают металл, через несколько месяцев приводит к разрастанию соединительной ткани в легких с развитием фиброза, а через год развиваются рубцы и спайки в легочной ткани.

Фосфид алюминия используется как пестицид, но это соединение нестойкое, и, реагируя с водой, он распадается, выделяя ядовитый фосфин – газ, состоящий из фосфора и водорода, с запахом тухлой рыбы.

Оксид алюминия, который покрывает свежую поверхность металла, также приносит вред здоровью. Вся посуда из этого металла покрыта окисной пленкой, поскольку металл очень быстро окисляется на воздухе, содержащимся в нем кислородом. Есть и совершенно нетоксичный оксид алюминия, встречающийся в природе. Это корунд, и особенно – рубины и сапфиры. Они являются исключительно стойкими и никак не влияют на наше здоровье. А вот посуда из этого «небесного» металла при определённых условиях является достаточно токсичной, и об этом рассказано ниже.

Медь

Мягкий, пластичный металл розовато-золотистого цвета. Его красота издревле привлекала человека, поэтому первыми изделиями из меди были украшения.

В присутствии кислорода медные слитки и изделия из меди приобретают красновато-жёлтый оттенок за счёт образования плёнки из оксидов. Во влажной среде в присутствии углекислого газа медь становится зеленоватой.

Медь имеет высокие показатели теплопроводности и электропроводности, что обеспечивает ей использование в электротехнике. Не меняет свойств в значительном диапазоне температур от очень низких до очень высоких. Не магнитная.

В природе залежи медной руды чаще, чем других металлов, находятся на поверхности. Это позволяет вести добычу открытым способом. Встречаются крупные медные самородки с высокой чистотой меди и медные жилы. Помимо этого медь получают из таких соединений:

  • медный колчедан,
  • халькозин,
  • борнит,
  • ковеллин,
  • куприт,
  • азурит,
  • малахит.

Медные сплавы

Обычно под медными сплавами понимают различные марки латуни. При содержании цинка в 5-45% латунь считается красной (томпак), а при содержании в 20-35%- желтой.

Благодаря отличной обрабатываемости резанием, литьем и штамповкой латунь — идеальный материал для изготовления мелких деталей, требующих высокой точности. Шестеренки многих знаменитых швейцарских хронометров сделаны из латуни.

Малоизвестный сплав меди и кремния называют кремнистой бронзой. Он отличается высокой прочностью. По некоторым источникам, из кремнистой бронзы ковали свои мечи легендарные спартанцы. Если вместо кремния добавить фосфор, то получится отличный материал для производства мембран и листовых пружин.

Твердые сплавы

Это устойчивые к износу и обладающие высокой твердостью материалы на основе железа, к тому же сохраняющие свои свойства при высоких температурах до 1100оС.

В качестве основной присадки применяются карбиды хрома, титана, вольфрама, вспомогательными являются никель, кобальт, рубидий, рутений или молибден.

https://youtube.com/watch?v=CloUZD5ak08

Основными сферами применения являются:

      • Режущий инструмент (фрезы, сверла, метчики, плашки, резцы и т.п.).
      • Измерительный инструмент и оборудование (линейки, угольники, штангенциркули рабочие поверхности особой ровности и стабильности).
      • Штампы, матрицы и пуансоны.
      • Валки прокатных станов и бумагоделательных машин.
      • Горное оборудование (дробилки, шарошки, ковши экскаваторов).
      • Детали и узлы атомных и химических реакторов.
      • Высоконагруженные детали транспортных средств, промышленного оборудования и уникальных строительных конструкций, таки, например, как башня Бурж — Дубай.

Области применения твердых сплавов

Существуют и другие области применения твердосплавных веществ.

Происхождение названия

Праславянское *želězo (белор. жалеза, укр. залізо, ст.‑слав. желѣзо, болг. желязо, сербохорв. жељезо, польск. żelazo, чеш. železo, словен. železo) имеет ясные параллели в балтийских языках (лит. geležis, латыш. dzelzs). Слово является однокоренным словам «железа» и «желвак»; и имеет смысл «округлый камень, окатыш, блямба».

Имеется несколько версий дальнейшей этимологии этого балтославянского слова.

Одна из них связывает праслав. *želězo с греческим словом χαλκός, что означало железо и медь, согласно другой версии *želězo родственно словам *žely «черепаха» и *glazъ «скала», с общей семой «камень». Третья версия предполагает древнее заимствование из неизвестного языка.

Романские языки (итал. ferro, фр. fer, исп. hierro, порт. ferro, рум. fier) продолжают лат. ferrum. Латинское ferrum (< *ferzom), возможно, заимствовано из какого-то восточного языка, скорее всего, из финикийского. Ср. ивр. ‏barzel‏‎, шумерск. barzal, ассирийск. parzilla. Отсюда же, вероятно, баскское burdina.

Германские языки заимствовали название железа (готск. eisarn, англ. iron, нем. Eisen, нидерл. ijzer, дат. jern, швед. järn) из кельтских.

Пракельтское слово *isarno- (> др.-ирл. iarn, др.-брет. hoiarn), вероятно, восходит к пра-и.е. *h1esh2r-no- «кровавый» с семантическим развитием «кровавый» > «красный» > «железо». Согласно другой гипотезе данное слово восходит к пра-и.е. *(H)ish2ro- «сильный, святой, обладающий сверхъестественной силой».

Древнегреческое слово σίδηρος, возможно, было заимствовано из того же источника, что и славянское, германское и балтийское слова для серебра.

Название природного карбоната железа (сидерита) происходит от лат. sidereus — звёздный; действительно, первое железо, попавшее в руки людям, было метеоритного происхождения. Возможно, это совпадение не случайно. В частности, древнегреческое слово сидерос (σίδηρος) для железа и латинское sidus, означающее «звезда», вероятно, имеют общее происхождение.

Металлы в таблице Менделеева

  • пластичность;
  • электропроводимость;
  • блеск;
  • легкая отдача электронов;
  • ковкость;
  • теплопроводность;
  • твердость (кроме ртути).

Из-за различной химической и физической сути свойства могут существенно отличаться у двух представителей этой группы, не все они похожи на типичные природные сплавы, к примеру, ртуть – это жидкая субстанция, но относится к данной группе.

Некоторые элементы такого типа могут существовать только доли секунды, а некоторые не встречаются в природе совсем – их создали в искусственных условиях лаборатории. У каждой из групп металлов в системе есть свое название и признаки, которые отличают их от других групп.

При этом отличия у них весьма существенные. В периодической системе все металлы располагаются по количеству электронов в ядре, т.е. по увеличению атомной массы. При этом для них характерно периодическое изменение характерных свойств. Из-за этого в таблице они не размещаются аккуратно, а могут стоять неправильно.

Как отличить металл от неметалла?

Как определить металл в соединении? Существует простой способ определения, но для этого необходимо иметь линейку и таблицу Менделеева. Для определения надо:

  1. Провести условную линию по местам соединения элементов от Бора до Полония (можно до Астата).
  2. Все материалы, которые будут слева линии и в побочных подгруппах – металл.
  3. Вещества справа – другого типа.

Однако у способа есть изъян – он не включает в группу Германий и Сурьму и работает только в длинной таблице. Метод можно использовать в качестве шпаргалки, но чтобы точно определить вещество, следует запомнить список всех неметаллов. Сколько их всего? Мало – всего 22 вещества.

  1. При комнатной температуре – твердые, за исключением ртути. При этом они блестят и хорошо проводят электрический ток.
  2. У них на внешнем уровне ядра меньшее количество атомов.
  3. Состоят из кристаллической решетки (кроме ртути), а все другие элементы имеют молекулярную или ионную структуру.
  4. В периодической системе все неметаллы – красного цвета, металлы – черного и зеленого.
  5. Если двигаться слева направо в периоде, то заряд ядра вещества будет увеличиваться.
  6. У некоторых веществ свойства выражены слабо, но они все равно имеют характерные признаки. Такие элементы относятся к полуметаллам, например Полоний или Сурьма, они обычно располагаются на границе двух групп.

Важно запомнить, что при перемещении в таблице сверху вниз становятся сильнее неметаллические свойства веществ, поскольку там располагаются элементы, которые имеют отдаленные внешние оболочки. Их ядро отделено от электронов и поэтому они притягиваются слабее

Инструментальные стали

Не имеющие примесей углеродистые стали обладают твердостью благодаря высокому содержанию в них углерода. Эти стали нуждаются в закалке в холодной воде для получения максимальной твердости. К сожалению, они немного хрупкие и им не хватает пластичности. Там, где требуется материал с умеренной пластичностью, может применяться углеродистая сталь с содержанием углерода около 0.7%. А там, где твердость является основным требованием, а ударная вязкость не важна, могут применяться углеродистые стали с содержанием углерода около 1.2%.

Сплавы инструментальных сталей делаются более твердыми и более износостойкими при добавлении к ним элементов, способствующих появлению стойких твердых карбидов. В качестве таких элементов применяются марганец, хром, молибден, вольфрам и ванадий. Марганцевая инструментальная сталь содержит примерно 0.7…1% углерода и 1.0…2.0% марганца. Такая сталь закалена в масле от температуры 780…800°С и затем отпущена. Марганец может быть частично заменен хромом, что только улучшит вязкость стали. Сопротивление ударной нагрузке у инструментальных сталей предназначается для улучшения вязкости при воздействии на них ударами. Для этого необходимо мелкое зерно, которое получают при добавлении ванадия. Инструментальные стали, рассчитанные на применение в процессах с деформированием в горячем состоянии, требуют сохранения своих свойств при рабочих температурах. Хром и вольфрам, если они добавлены к сталям в форме карбидов, которые имеют и стойкость, и твердость, сохраняют свойства стали до высоких температур.

Стали, используемые для обработки с высокой скоростью на станках, называются быстрорежущими инструментальными сталями. В результате обработки материал нагревается. Такие стали не должны отпускаться при высоких температурах, которые появляются во время обработки на станках. Считается, что комбинация вольфрама и хрома в виде карбидов, сформированных при этих элементах, дает требуемые свойства стали. Они будут особенно прочны при высоких температурах.

Просмотров: 68

Марки сталей

Углеродистые
стали обыкновенного качества
— обозначаются буквами Ст (сталь) и
цифрами от 0 до 6, например Ст0 – Ст6.
Цифры соответствуют условному номеру
марки в зависимости от химического
состава и механических свойств. Чем
больше число, тем больше содержание
углерода в стали, выше прочность и
ниже пластичность. Эти стали делят на
три группы – А, Б и В. Сталь группы А
имеет гарантированные механические
свойства и не подвергается
термообработке, в марке стали группа
А не указывается. Для стали группы Б
гарантируется химический состав, для
стали группы В – химический состав и
механические свойства.

Степень
раскисления

обозначается индексами, стоящим
справа от

номера марки: кп
– кипящая, пс – полуспокойная, сп –
спокойная. Например, сталь Ст2кп –
сталь группы А, кипящая; БСт3пс –
сталь группы Б, полуспокойная; ВСт5сп
– сталь группы В, спокойная.

  • Углеродистые
    качественные стали

    — маркируются двузначными цифрами (08,
    10, 15, …, 70), показывающими среднее
    содержание углерода в стали в сотых
    долях процента. Эти стали можно
    условно разделить на несколько групп.
    Стали 08, 10 обладают высокой пластичностью,
    хорошо штампуются и свариваются.
    Низкоуглеродистые стали 15, 20, 25 хорошо
    свариваются и обрабатываются резанием,
    после цементации и термообработки
    обладают повышенной износостойкостью.
    Наибольшее распространение получили
    среднеуглеродистые стали 30, 35, 40, 4 и
    50 благодаря хорошему сочетанию
    прочностных и пластических свойств,
    хорошей обрабатываемости резанием.
    Высокоуглеродистые стали 60, 65, 70 обладают
    высокой прочностью, износостойкостью
    и упругостью, используются для
    изготовления деталей типа пружин.
    Прочность и твердость средне- и
    высокоуглеродистых сталей можно
    повысить с помощью термической
    обработки.

  • Углеродистые
    инструментальные стали

    — маркируют буквой У и цифрами, которые
    соответствуют содержанию углерода
    в десятых долях процента, например,
    сталь марки У9 содержит в среднем 0,9%
    углерода.

Легированные
стали
маркируют буквами и цифрами,
указывающими ее химический состав.
Первые цифры марок перед буквами
указывают содержание углерода для
конструкционных сталей в сотых долях
процента (две цифры), а для
инструментальных и специальных сталей
– в десятых долях. Далее обозначение
состоит из букв, указывающих, какие
егирующие элементы входят в состав
стали, и стоящих непосредственно за
каждой буквой цифр, характеризующих
среднее содержание легирующего
элемента в процентах. Цифры за буквой
не ставятся при содержании легирующего
элемента менее 1,5%. Легирующие элементы
обозначаются следующими буквами: Т –
титан, С – кремний, Г – марганец, Х –
хром, Н – никель, М – молибден, В –
вольфрам и т.п. Например, нержавеющая
сталь Х18Н10Т содержит 18% хрома, 10%
никеля и до 1,5% титана; конструкционная
легированная сталь 30ХГС содержит
0,30% углерода, а хрома, марганца и
кремния до 1,5% каждого; инструментальная
легированная сталь 9ХС содержит 0,9%
углерода, а хрома и кремния до 1,5% каждого.
В сталях 30ХГС и 9ХС кремния больше 0,8%,
марганца в стали 30ХГС больше 1%.

Обозначения марок
некоторых специальных
сталей
включают впереди букву, указывающую
на назначение стали. Например, буква
Ш –шарикоподшипниковая сталь (ШХ15 –
с содержанием хрома ≈ 1,5%), Э –
электротехническая и т.д.

Обладая хорошими
механическими характеристиками, стали
являются наиболее распространенным
конструкционным материалом. Существенный
их недостаток – большая плотность
и, как следствие, небольшая удельная
прочность и удельная жесткость. Стали
обладают также малой коррозийной
стойкостью, а применение нержавеющих
сталей для подобных целей дорого. Стали
поставляются как листовой и сортовой
прокат в виде листов, полос, лент,
проволоки, прутков круглого,
прямоугольного и квадратного сечений,
труб, равно- (рис. 1, а) и неравнобоких
уголков (рис. 1, б), двутавров (рис. 1, в),
швеллеров (рис. 1, г) и других видов
профилей разных размеров, оговоренных
стандартами.

Рис 1.

Черные металлы

Три главные особенности черных металлов: большая плотность, высокая температура плавления и темная окраска. Так как с черными металлами в чистом виде тяжело работать, в них добавляют легирующие компоненты — примеси для изменения физических и химических свойств основного материала.

Чтобы придать черным металлам форму, их сначала нагревают до высоких температур, а потом прессуют

Черные металлы делятся на 5 подгрупп:

Железные металлы

К ним относятся кобальт, никель и марганец. Они применяются как добавки к железу — чаще всего, из сплавов получают прочную сталь, которая используется в изготовлении различных деталей для крупной техники, ножей и других изделий.

Из стали изготавливаются прочные и красивые ножи причем не только кухонные

Тугоплавкие металлы

К этой подгруппе относятся ниобий, молибден, вольфрам и рений. Их общей чертой является то, что ох температура плавления выше, чем у железа — то есть, составляет более 1539 градусов Цельсия. Из них, как правило, изготавливают детали для техники и нити накаливания для различных лампочек.

Нити накаливания в лампочках, как правило, сделаны из вольфрама

Урановые металлы

В эту группу входят уран, калифорний и другие радиоактивные металлы. Они используются исключительно в отрасли атомной энергетики.

В древние времена уран использовался для изготовления желтой посуды

Редкоземельные металлы

В эту классификацию входят лаптан, празеодим, неодим и другие металлы. Все они серебристо-белого цвета и имеют практически полностью одинаковые химические свойства. Свое название редкоземельные материалы получили потому, что их трудно найти в земной коре. Они используются в атомной энергетике и машиностроении. Например, из редкоземельных металлов можно создавать стекла, которые не пропускают через себя ультрафиолетовые лучи.

Редкоземельный элемент скандий используется в ртутно-газовых лампах

Щелочноземельные металлы

В эту подгруппу входят бериллий, магний, кальций, радий и другие металлы. Все они окрашены природой в серый цвет и при комнатной температуре всегда остаются в твердом состоянии. В чистом виде они практически нигде не применяются, за исключением атомных реакторов.

Щелочноземельный элемент бериллий используют для изготовления рентгеновских трубок, через которые лучи выходят наружу

Сплавы на основе меди.

В основном это латуни, т.е. медные сплавы, содержащие от 5 до 45% цинка. Латунь с содержанием от 5 до 20% цинка называется красной (томпаком), а с содержанием 20–36% Zn – желтой (альфа-латунью). Латуни применяются в производстве различных мелких деталей, где требуются хорошая обрабатываемость и формуемость. Сплавы меди с оловом, кремнием, алюминием или бериллием называются бронзами. Например, сплав меди с кремнием носит название кремнистой бронзы. Фосфористая бронза (медь с 5% олова и следовыми количествами фосфора) обладает высокой прочностью и применяется для изготовления пружин и мембран.

ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА

Железо — один из самых распространённых элементов в Солнечной системе, особенно на планетах земной группы, в частности, на Земле. Значительная часть железа планет земной группы находится в ядрах планет, где его содержание, по оценкам, около 90 %. Содержание железа в земной коре составляет 5 %, а в мантии около 12 %.

Железо

В земной коре железо распространено достаточно широко — на его долю приходится около 4,1 % массы земной коры (4-е место среди всех элементов, 2-е среди металлов). В мантии и земной коре железо сосредоточено главным образом в силикатах, при этом его содержание значительно в основных и ультраосновных породах, и мало — в кислых и средних породах.
Известно большое число руд и минералов, содержащих железо. Наибольшее практическое значение имеют красный железняк (гематит, Fe2O3; содержит до 70 % Fe), магнитный железняк (магнетит, FeFe2O4, Fe3O4; содержит 72,4 % Fe), бурый железняк или лимонит (гётит и гидрогётит, соответственно FeOOH и FeOOH·nH2O). Гётит и гидрогётит чаще всего встречаются в корах выветривания, образуя так называемые «железные шляпы», мощность которых достигает несколько сотен метров. Также они могут иметь осадочное происхождение, выпадая из коллоидных растворов в озёрах или прибрежных зонах морей. При этом образуются оолитовые, или бобовые, железные руды. В них часто встречается вивианит Fe3(PO4)2·8H2O, образующий чёрные удлинённые кристаллы и радиально-лучистые агрегаты.
Содержание железа в морской воде — 1·10−5-1·10−8 %
В промышленности железо получают из железной руды, в основном из гематита (Fe2O3) и магнетита (FeO·Fe2O3).
Существуют различные способы извлечения железа из руд. Наиболее распространённым является доменный процесс.
Первый этап производства — восстановление железа углеродом в доменной печи при температуре 2000 °C. В доменной печи углерод в виде кокса, железная руда в виде агломерата или окатышей и флюс (например, известняк) подаются сверху, а снизу их встречает поток нагнетаемого горячего воздуха.
Кроме доменного процесса, распространён процесс прямого получения железа. В этом случае предварительно измельчённую руду смешивают с особой глиной, формируя окатыши. Окатыши обжигают, и обрабатывают в шахтной печи горячими продуктами конверсии метана, которые содержат водород. Водород легко восстанавливает железо, при этом не происходит загрязнения железа такими примесями, как сера и фосфор, которые являются обычными примесями в каменном угле. Железо получается в твёрдом виде, и в дальнейшем переплавляется в электрических печах. Химически чистое железо получается электролизом растворов его солей.

Источники меди для вторсырья

Экономия ресурсов – важная экологическая и технологическая задача. Медь – слишком ценный элемент, чтобы запросто им разбрасываться. Поэтому при утилизации бытовых устройств и приборов (телевизоров, холодильников, компьютерной техники) нужно срезать все медь содержащие элементы и сдавать их на пункты сбора вторсырья. На производствах должен быть организован централизованный сбор списанных силовых кабелей и трансформаторов, электродвигателей, прочих медь содержащих деталей и устройств. Определённое содержание меди есть в испорченных люминесцентных лампах, что тоже стоит учитывать при утилизации.

Медь и медные сплавы, освоенные человечеством на самой заре цивилизации, остаются востребованными материалами и в технологическую эпоху, основу которой составляет железо. Современное промышленное производство невозможно себе представить без использования цветных металлов

В дальнейшем потребность в меди её сплавах будет только расти, поэтому очень важно относиться к данным материалам экономно и использовать их рационально

Рейтинг: /5 —
голосов

Алюминиевые сплавы.

К ним относятся литейные сплавы (Al – Si), сплавы для литья под давлением (Al – Mg) и самозакаливающиеся сплавы повышенной прочности (Al – Cu). Алюминиевые сплавы экономичны, легкодоступны, прочны при низких температурах и легко обрабатываемы (они легко куются, штампуются, пригодны для глубокой вытяжки, волочения, экструдирования, литья, хорошо свариваются и обрабатываются на металлорежущих станках). К сожалению, механические свойства всех алюминиевых сплавов начинают заметно ухудшаться при температурах выше приблизительно 175° С. Но благодаря образованию защитной оксидной пленки они проявляют хорошую коррозионную стойкость в большинстве обычных агрессивных сред. Эти сплавы хорошо проводят электричество и тепло, обладают высокой отражательной способностью, немагнитны, безвредны в контакте с пищевыми продуктами (поскольку продукты коррозии бесцветны, не имеют вкуса и нетоксичны), взрывобезопасны (поскольку не дают искр) и хорошо поглощают ударные нагрузки. Благодаря такому сочетанию свойств алюминиевые сплавы служат хорошими материалами для легких поршней, применяются в вагоно-, автомобиле- и самолетостроении, в пищевой промышленности, в качестве архитектурно-отделочных материалов, в производстве осветительных отражателей, технологических и бытовых кабелепроводов, при прокладке высоковольтных линий электропередачи.

Примесь железа, от которой трудно избавиться, повышает прочность алюминия при высоких температурах, но снижает коррозионную стойкость и пластичность при комнатной температуре. Кобальт, хром и марганец ослабляют охрупчивающее действие железа и повышают коррозионную стойкость. При добавлении лития к алюминию повышаются модуль упругости и прочность, что делает такой сплав весьма привлекательным для авиакосмической промышленности. К сожалению, при своем превосходном отношении предела прочности к массе (удельной прочности) сплавы алюминия с литием обладают низкой пластичностью.

Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.