После бронзового века, который длился примерно с 3300 г. до н. э. по 1200 г. до н. э., люди обнаружили несколько металлов. Они использовали эти металлы для различных целей. В более поздние периоды они развивали эти различные типы металлов для других целей. Но современные ученые еще больше усовершенствовали эти металлы и открыли новые элементы. Сейчас крупные компании используют эти металлы в тысячах областей применения, исходя из потребностей рынка.
В сегодняшней статье мы рассмотрим двадцать металлов, наиболее популярных в промышленном производстве. Для простоты мы разделили списки на черные и цветные металлы.
Три вида черных металлов.
Любой металл с высоким содержанием железа и магнитными свойствами является черным металлом. Твердость, долговечность и прочность на разрыв черных металлов играют важную роль в производстве.
Их характеристики хорошо подходят для небоскребов, мостов, железных дорог и автомобилей. Они приносят пользу как промышленности, так и архитектуре. Сталь, чугун и кованое железо - три наиболее распространенных вида черных металлов.
Сталь
Это сплав железа с добавлением нескольких десятых долей углерода для повышения прочности и сопротивления разрушению по сравнению с другими видами железа. Существует четыре вида стали.
Углеродистые стали: Углеродистая сталь имеет тусклый, матовый вид и подвержена коррозии. Низко-, средне- и высокоуглеродистые стали бывают трех видов: низкая содержит около 0,30 % углерода, средняя - 0,60 %, а высокая - 1,5 %.
Легированные стали: Легированная сталь сочетает в себе несколько металлов, таких как никель, медь и алюминий. Легированные стали предпочтительны для изготовления автомобильных деталей, трубопроводов, корпусов судов и механических конструкций. Они дешевле и лучше противостоят коррозии. Концентрация ингредиентов определяет прочность этих сплавов.
Нержавеющая сталь: Нержавеющая сталь - самая популярная на рынке. Она имеет блестящий цвет и содержит от 10 до 20% хрома в качестве основного легирующего компонента. Благодаря такому сочетанию сталь устойчива к коррозии и легко поддается формовке.
Инструментальная сталь: Инструментальная сталь славится своей твердостью и устойчивостью к нагреву и истиранию. Свое название эти металлы получили из-за того, что их часто используют для изготовления металлических инструментов, например молотков. В их состав входят кобальт, молибден и вольфрам. Эти элементы являются ключевыми для жаропрочности и долговечности инструментальной стали.
Применение: Листы для глубокой вытяжки кузовов автомобилей, приборов, строительства, железнодорожных рельсов и проводов.
Чугун
Это сплав железа, содержащий от 2 до 4% углерода, различное количество кремния и марганца, а также следы серы и фосфора. Производство происходит в доменной печи путем восстановления железной руды.
Применение: Производство труб, машин, автомобильных деталей, кастрюль, сковородок и посуды, якорей для кораблей и т.д.
Кованое железо
По сравнению с чугуном, кованое железо - это сплав железа с очень низкой концентрацией углерода. Это полурасплавленная железная масса с волокнистыми шлаковыми включениями, которые придают ей "зернистость", похожую на древесину, когда ее вытравливают или скручивают до отказа.
Применение:
Изготовление труб
Перекладины для стопорных болтов
Болты двигателя
Заклепки
Пластины
Уникальные цепи
Крюки для крана
Другие виды ковки
Семнадцатый вид цветных металлов
Цветные металлы - это металлы или сплавы, которые не содержат значительного количества железа в металлургии. Эти металлы важны для ключевых характеристик. Они обладают меньшим весом, лучшей проводимостью, немагнитными свойствами и устойчивостью к коррозии. Часто они дороже черных металлов.
Алюминий
Алюминий - серебристый металл, мягкий и легкий. Он имеет атомный номер 13 и относится к группе бора в периодической таблице. Алюминий - самый распространенный металл в земной коре и третий по распространенности элемент после кислорода и кремния. На его долю приходится 8% массы твердой поверхности Земли.
Алюминий является отличным тепловым и электрическим проводником. Это легкий металл, плотность и жесткость которого на треть меньше, чем у стали. Поскольку он пластичен и податлив, его можно обрабатывать, отливать и выдавливать с минимальными усилиями.
Применение:
Линии электропередач
Высотные здания
Оконные рамы
Потребительская электроника
Бытовая и промышленная техника
Авиационные компоненты
Компоненты космического аппарата
Корабли
Поезда
Личные автомобили
Никель
Невозможно убрать наречие. Он имеет серебристо-белый оттенок, блестит и имеет золотистый оттенок. Люди считают никель полезным благодаря его ковкости и устойчивости к коррозии. Шахтеры добывают никель из двух типов руд: магматических сульфидов и латеритов.
Никель может смешиваться со сталью, железом, медью, хромом, алюминием, свинцом, кобальтом, серебром, золотом и другими металлами. Это помогает создавать нержавеющую сталь, чугун и другие сплавы.
Никель является распространенным компонентом при производстве сплавов. Он также важен для производства транспортных, аэрокосмических, морских, архитектурных и потребительских товаров. Он полезен при производстве столовых приборов, монет, магнитов и других металлов.
Медь
Cu - переходный металл с номером 29 в периодической таблице. Его атомный вес составляет 63,55 AMU, а количество нейтронов (атомных единиц массы) - 29. Это ковкий, пластичный металл красновато-золотистого цвета, который также является хорошим проводником тепла и электричества. Медь была первым металлом, с которым имел дело человек, и до сих пор она остается одним из самых распространенных металлов.
**Применение:** Медь широко используется в проводах, радиаторах, электромагнитах и электродвигателях. Она также используется в конструкциях и трубах. В этом отношении медь лучше других металлов. Окисление на воздухе помогает защитить ее от дальнейшей коррозии.
Латунь
Латунь - это цветной металл красного цвета, изготовленный из сплавов меди и цинка. Смесь меди и цинка изменяет его свойства, придавая ему различные механические и электрические характеристики. Латунь является замещающим сплавом. Это означает, что ее атомы могут заменять друг друга в одной и той же кристаллической структуре.
Приложения: Латунь хорошо отливается, прочна и привлекательна. Благодаря высокому содержанию меди она также обладает антибактериальными свойствами. Латунь - популярный материал для изготовления музыкальных инструментов, декоративной отделки, крепежа, гильз для пуль и многого другого.
Бронза
Бронза - это металлический сплав, состоящий в основном из меди и содержащий 12% олово. Кроме них, отличительными характеристиками обладают алюминий, мышьяк, марганец, фосфор и кремний.
К основным видам бронзовых сплавов относятся:
Свинцовая бронза
Фосфористая бронза
Алюминиевая бронза
Кремниевая бронза
Марганцевая бронза
Бронза обладает множеством отличительных характеристик, которые делают ее идеальным материалом для различных сфер применения, от искусства до компьютерных технологий. Бронза имеет красновато-коричневый оттенок, она сложная и хрупкая, а температура ее плавления составляет 950 градусов Цельсия.
Приложения: Свойства бронзы делают этот металл идеальным как для практического, так и для эстетического использования, например, в морском деле и рыболовстве. Судостроительные заводы часто выбирают бронзовые фитинги и гребные винты для многих лодок и кораблей. Это связано с тем, что бронза обладает высокой коррозионной стойкостью.
Некоторые бронзовые сплавы отлично подходят для использования в электротехнике, поскольку хорошо проводят электричество. Материал имеет низкое трение металла о металл, что отлично подходит для использования в условиях высоких нагрузок, например, во втулках и подшипниках. Это относится и к использованию во втулках и подшипниках.
Цинк
Цинк (Zn) - превосходный металл, встречающийся в земной коре и имеющий широкий спектр промышленных и биологических применений. При комнатной температуре он хрупкий и синевато-белый, но если его отполировать, он становится блестящим.
Цинк - это первичный металл, который в основном используется для гальванизации стали, чтобы защитить ее от коррозии. Сплавы цинка, такие как латунь, используются во многих областях. Они отлично подходят для изготовления коррозионностойких деталей военно-морского флота, а также музыкальных инструментов.
Области применения: Оцинкованная сталь используется для изготовления кузовов автомобилей, столбов уличного освещения, защитных ограждений и подвесных мостов.
Литье под давлением имеет огромное значение для автомобильной, электротехнической и аппаратной промышленности. Для них требуется большое количество цинка. Латунь, никель-серебро и алюминиевый припой - все это сплавы, в состав которых входит цинк.
Оксид цинка содержится во многих продуктах. К ним относятся краски, резина, косметика, лекарства и пластмассы. Его также можно найти в чернилах, мыле, батареях, текстиле и электрооборудовании. В светящихся красках, флуоресцентных лампах и рентгеновских экранах используется сульфид цинка.
Серебро
Ag - блестящий белый металл, обладающий хорошей электропроводностью и эстетической привлекательностью. Он входит в число так называемых драгоценных металлов, наряду с золотом и металлами платиновой группы.
Из серебра изготавливают печатные электрические схемы и покрывают электронные проводники методом осаждения из паровой фазы. Это связано с тем, что серебро обладает самой высокой электро- и теплопроводностью среди всех металлов. Оно также может быть сплавом с никелем или палладием для использования в электрических соединениях.
Приложения: Серебро издавна использовалось для изготовления монет, украшений и ювелирных изделий. Люди используют серебро в качестве катализатора. Оно может с высокой эффективностью превращать этилен в оксид этилена. Это соединение является ключевым строительным блоком для многих химических веществ.
Золото
Au - насыщенный, блестящий желтый драгоценный металл, относящийся к группе 11 (Ib) периода 6. Он обладает рядом характеристик, которые делали его очень ценным на протяжении всей истории человечества. У него приятный цвет и яркость. Он почти неразрушим и очень гибок. Обычно его можно найти в природе в чистом виде. История золота не похожа ни на один другой металл, потому что его ценность ощущалась еще на заре времен.
Приложения: Золото используется в основном для изготовления валюты, украшений, ювелирных изделий и позолоты. Зеленое золото - популярный выбор для ювелирных изделий. Оно представляет собой сплав золота, серебра и меди с каратами от 14 до 18 карат.
Золото также популярно в текстильной промышленности. В электронных трубках используется позолоченная сетка. Такая конструкция повышает проводимость и снижает вторичные выбросы.
Вести
Свинец (Pb) - это тяжелый металл, который имеет более высокую плотность, чем большинство других металлов. Он мягкий и податливый, а также имеет низкую температуру плавления. В новом состоянии свинец серебристый с голубым оттенком; под воздействием воздуха он тускнеет до тускло-серого цвета.
Применение: Мы используем свинец в:
Автомобильные аккумуляторы
Пигменты
Боеприпасы
Оболочка кабеля
Поднятие тяжестей
Грузовые пояса для дайвинга
Стекло из свинцового хрусталя
Радиационная защита
Свинец подходит для хранения агрессивных жидкостей. Архитекторы используют свинец в витражах и для крыш.
Кобальт
Это малоизвестный металл, имеющий множество применений, интересных фактов и уникальных свойств. Это один из элементов d-блока, или переходных металлов, в периодической таблице.
Кобальт, как и многие другие переходные металлы, обычно встречается в виде сплава. Обычно люди добывают кобальт с помощью горной промышленности, а Конго и Замбия на африканском континенте славятся добычей кобальта.
Применение: Поскольку кобальт, как и железо, может магнититься, производство магнитов является примером использования кобальта. Но сплав с алюминием и никелем позволяет получить мощные магниты.
Высокотемпературные приложения, такие как реактивные турбины и газотурбинные генераторы, также входят в число областей применения кобальта. Привлекательный внешний вид, твердость и устойчивость к коррозии делают его популярным при нанесении гальванических покрытий.
Тысячелетиями люди использовали соли кобальта в красках, фарфоре, стекле, керамике и эмали для создания красивых синих цветов. Некоторые страны используют кобальт-60, радиоактивный изотоп, для лечения рака и облучения продуктов питания для их сохранения.
Платина
Платина - это нереактивный металл, который встречается в природе в небольших количествах. Она относится к благородным металлам благодаря своей исключительной коррозионной стойкости даже при высоких температурах. При среднем содержании около 5 мкг/кг она является одним из самых редких элементов в земной коре.
Никелевые и медные руды имеют определенные количества. Большая часть мирового предложения, около 80%, поступает из коренных месторождений в Южной Африке.
Приложения: Платина часто встречается в ювелирной промышленности. В основном она используется в катализаторах для автомобилей, грузовиков и автобусов. В химической промышленности платина используется в качестве катализатора реакций с азотной кислотой, силиконом и бензолом. Топливные элементы также используют платину в качестве катализатора для повышения их эффективности.
Платина также часто используется в электронике для изготовления жестких дисков и термопар. Из платины изготавливают оптические волокна и ЖК-дисплеи, лопасти турбин, свечи зажигания, кардиостимуляторы и зубные пломбы.
Соединения платины играют важнейшую роль в лечении рака. Исследователи используют их как в промышленности, так и в биологии.
Олово
Это коррозионностойкий, серебристый, мягкий и ковкий металл. Он связывается с различными химическими молекулами. Касситерит и станнин - ключевые минералы олова. Их можно найти в Малайзии, Таиланде, Заире, Индонезии и Боливии. При восстановлении угля получается чистое олово. В этом информационном бюллетене рассматриваются характеристики олова и его применение.
Приложения: Чтобы предотвратить коррозию, оно требует высокой полировки и покрывает другие металлы, например, оловянные банки, на которые нанесено стальное оловянное покрытие. Для олова также используются оловянные сплавы, такие как мягкий припой, олово, бронза и фосфористая бронза. Сверхпроводящие магниты также должны иметь сплав ниобия с оловом.
Чтобы создать ровную поверхность, производители изготавливают большинство оконных стекол путем наплавления расплавленного стекла на расплавленное олово. Распыление солей олова образует на поверхности стекла покрытие, проводящее электричество.
Вольфрам
Это переходный металл, который находится в одной колонке с хромом и молибденом в периодической таблице. Самый тяжелый представитель этой группы - вольфрам, атомная масса которого составляет 183 грамма на моль.
Вольфрам имеет самую высокую температуру плавления среди всех металлов и усиливает другие металлы. В металлообработке, горнодобывающей и нефтяной промышленности используется карбид вольфрама, поскольку он очень твердый. При нагревании вольфрама и углеродного порошка до 2200°C и их соединении получается материал.
**Применение:** До 1900 года производители использовали вольфрам в нитях накаливания ламп. Но с тех пор многие страны отказались от их использования. Из-за недостаточной энергоэффективности они выделяют значительное количество тепла по сравнению со светом.
Вольфрам и его сплавы используются во многих высокотемпературных областях. К ним относятся электроды для дуговой сварки и детали для высокотемпературных печей.
Инструменты для резки и сверления из карбида вольфрама отличаются исключительными характеристиками. К ним относится новое "безболезненное" стоматологическое сверло, вращающееся с очень высокой скоростью. В люминесцентном освещении часто используются тунгстаты кальция и магния.
Титан
Это легкий, высокопрочный, низкокоррозионный конструкционный металл, используемый в качестве сплава для компонентов высокоскоростной авиации.
Он распространен в изобилии и составляет 0,44 процента земной коры. Почти все горные породы, песок, глина и другие почвы содержат этот металл в той или иной форме. Он также может содержаться в растениях, животных, природных водных путях, глубоководных грунтах, метеоритах и звездах.
Области применения: Титановые сплавы используются во многих отраслях промышленности. Они ценят их за низкую плотность и способность выдерживать экстремальные температуры. Их можно найти в самолетах, космических кораблях и ракетах. Из него делают клюшки для гольфа, ноутбуки, велосипеды и костыли.
В конденсаторах электростанций используется титан благодаря его коррозионной стойкости. Он также используется в опреснительных установках. Кроме того, он защищает корпуса кораблей, подводных лодок и других сооружений, находящихся в соленой воде. Это происходит благодаря его сильной устойчивости к коррозии в морской воде.
Металл титан хорошо соединяется с костью. Поэтому в хирургических операциях часто используется титан. К ним относятся замена суставов, особенно тазобедренных, и зубные имплантаты.
Чаще всего титан используется в виде оксида титана(IV). Его можно найти в самых разных продуктах, включая краски для дома, краски для художников, пластмассы, эмали и бумагу. Поскольку он препятствует проникновению ультрафиолетового излучения в кожу, солнцезащитные средства также содержат титан.
Палладий
В настоящее время это самый дорогой из четырех основных драгоценных металлов. Менее чем за год цена на этот металл удвоилась, в результате чего он стал дороже золота. Он является важнейшим компонентом систем контроля загрязнения для легковых и грузовых автомобилей.
В автомобильных катализаторах палладий используется чаще, чем любой другой материал. Некоторые зубные пломбы и коронки, а также ювелирные изделия. Ноутбуки и мобильные телефоны содержат керамические конденсаторы. Они демонстрируют один из способов использования палладия в электронике. Производители изготавливают их из слоев палладия, помещенных между керамическими слоями.
Уран
Это тяжелый металл, который уже более 60 лет используется в качестве концентрированного источника энергии. Он содержится в большинстве горных пород в количестве от 2 до 4 частей на миллион, и в земной коре его много, как и олова, вольфрама и молибдена.
Приложения: Атомные электростанции используют уран для производства энергии в качестве ядерного топлива. Ученые сосредоточились на создании из этого вещества других синтетических трансурановых элементов. Военные также используют его для питания атомных подводных лодок и оружия.
Висмут
Самый металлический и самый малораспространенный элемент группы азота - висмут (Bi). Висмут - твердый, хрупкий, блестящий металл с крупнокристаллической структурой. Его цвет - серо-белый с красноватым оттенком - отличает его от всех других металлов.
Применение: В висмуте используются пожарные сигнализации и огнетушители, а также электрические предохранители и припои.
Резюме
Этот мир полон тысяч неизвестных типов металлов, которые еще не открыли наши ученые. Мы все еще ждем, когда увидим эти неизвестные, превосходные элементы, которые мы сможем использовать во многих промышленных отраслях в будущем.
Но в сегодняшней статье речь пойдет о двадцати металлах, которые люди используют с наибольшей частотой по всему миру. Мы разделили их на группы черных и цветных металлов. Кроме того, мы указали области применения каждого из них.