05.10.2018 – Слово о металлах

Статистически на сегодняшний момент около 70 % всех известных человеку химических элементов относят к металлам. Но что делает металл – металлом? Наиболее точным ответом будет -- Это совокупность присущих металлическим элементам таких характерных свойств, как высокая тепло- и электропроводность, положительный температурный коэффициент сопротивления, высокая пластичность и др.

В природе металл редко встречается в виде самородков, большая часть металлов образует руды и соединения - оксиды, сульфиды, карбонаты и т.д. Наука о металлах – металлургия – различает чёрные металлы на основе железа и цветные металлы в состав которых железо не входит. Для промышленного применения любого металла, необходимо сперва добыть из земли руду (или добыть металл другим способом, например, путем переработки отходов), затем выделить металл из руды и очистить его от примесей.

Отличительные черты металлов, по которым их отличают в природе и в лаборатории:

- металлы в чистом виде обладают характерным блеском;

- металлы хорошо проводят тепло и электрический ток;

- металлы обладают достаточно высокой плотностью;

- металлы плавятся при высоких температурах;

- металлы обладают хорошей пластичностью.

Конечно же, все представленные характеристики дают представление о металлах лишь в общих чертах, так как все металлы отличаются по своим физическим свойствам. Например, практически все металлы, кроме ртути и франция, находятся в твердом состоянии в нормальных условиях, однако, при этом обладают разной твердостью: одни крошатся руками, а для того, чтобы разделить другие понадобится огромное машинное усилие. То же можно сказать и о температуре плавления: ртуть плавится при минус сорока градусах Цельсия, олово и свинец могут быть расплавлены на обычной кухонной плите, а тугоплавкие металлы, как например, вольфрам, принимают жидкую форму только при очень высоких температурах (3410 °C). Большинство металлов пластичны, то есть их можно гнуть без риска сломать, так как при смещении слоёв атомов в металлах, не происходит разрыва связи между ними. Однако же и среди металлов по пластичности существуют исключения, например, цинк или олово хрустит при сгибании, а марганец и висмут при деформации вообще почти не сгибаются, а сразу ломаются. Все металлы хорошо проводят электрический ток, особенно отличаются серебро, медь и алюминий, из которых чаще всего изготавливаются электроконтакты. Что же касается известного металлического блеска (серебряные и алюминиевые зеркала), то это обусловлено отражением света от гладкой поверхности металла, поэтому при деформации поверхности большинство металлов теряет свой блеск. Даже природный цвет у металлов разный – «классические» металлы светло-серые с голубоватым оттенком, золото – желтое, медь – красная, а цезий - светло-жёлтого цвета

Физическим и химическим поведением металлов и сплавов занимается металлургия — область материаловедения, изучающая также практическое применение имеющихся знаний о металлах — от добычи сырья до выпуска готовой продукции. Первые свидетельства того, что человек занимался металлургией, относятся к 5-6 тысячелетиям до н. э. Однако, как это нередко случается со столь давними явлениями, возраст не всегда может быть точно определён. В культуре ранних времён присутствуют серебро, медь, олово и метеоритное железо, позволявшие вести ограниченную металлообработку. Научившись добывать медь и олова из горной породы и получать сплав, названный бронзой, люди в 3500 годы до н. э. вступили в Бронзовый век. Получение железа из руды и выплавка металла было гораздо сложнее. Считается, что технология была изобретена примерно в 1200 году до н. э., что стало началом Железного века. По основному технологическому процессу современная металлургия подразделяется на пирометаллургию (плавка) и гидрометаллургию (извлечение металлов в химических растворах). Металлурги работают с тремя основными составляющими: сырьём, металлическим концентратом и отходами. После добычи большие куски руды измельчаются до такой степени, когда каждая частица является либо ценным концентратом, либо отходом. Зачастую руда содержит несколько ценных металлов. В таком случае отходы одного процесса могут быть использованы в качестве сырья для другого процесса, например, для создания сплава - однородной смеси двух или большего числа химических элементов с преобладанием металлических компонентов. Сплавы обычно получают с помощью смешивания компонентов в расплавленном состоянии с последующим охлаждением. При высоких температурах плавления компонентов, сплавы производятся смешиванием порошков металлов с последующим спеканием. Сплавы являются одним из основных конструкционных материалов. Среди них наибольшее значение имеют сплавы на основе железа и алюминия. В состав многих сплавов могут вводиться и неметаллы, такие как углерод, кремний, бор и др. В технике применяется более 5 тыс. сплавов.

Металл и сплавы — один из главных конструкционных материалов современной цивилизации. Это определяется прежде их всего высокой прочностью, однородностью и непроницаемостью для жидкостей и газов. Кроме того, используя различные сплавы, можно изменять свойства металлов в очень широких пределах. Металлы и их сплавы широко применяются для изготовления рабочих инструментов, в том числе и для инструментов, предназначенных для обработки других металлов.

 

ООО "ПОЛТАВАТЕХНОПОСТАЧ" 2017

ВСЕ ПРАВА ЗАЩИЩЕНЫ