Самые мягкие металлы в мире
Почти все сталкивались хоть раз с таким металлом, как золото, ведь оно используется во многих сферах нашей жизни. Пользу для человека приносят и другие самые мягкие металлы – ртуть, калий, натрий и др.
Насколько золото мягкое, и как используется это свойство металла?
Сложно назвать какой-то другой металл, кроме золота, сыгравший в истории человечества столь важную роль. Из-за золота разжигались войны, оно побуждало немало страстей, в надежде обрести «золотые горы» человек мог идти на невероятные лишения. История этого металла сопоставима с историей цивилизации. По мнению археологов, золотом пользовались еще в Месопотамии и Египте, есть строчки о нем и в Ветхом Завете.
Этот металл достаточно сильно распылен в природе. Золото содержится в морской воде, в человеческом организме, его можно обнаружить практически в любом осколке гранита. И это притом, что золота лишь миллионные доли процента в земной коре.
В чистом виде цвет этого металла – желтый с оттенком красного, что отличает его от всех других металлов. Золото является мягким благородным металлом. Под действием окружающей среды оно легко разрушается.
В чистом виде это настолько мягкий металл, что его несложно поцарапать даже ногтем. Известно, что из одного грамма данного металла можно вытянуть трехкилометровую проволоку, так же грамма будет достаточно, чтобы изготовить тончайшую золотую фольгу, которая будет в сотни раз тоньше волоса человека, при этом будет гнуться не ломаясь.
По механической прочности и по своей химической стойкости этот драгметалл уступает почти всем платиноидам, но он незаменим для электрических контактов. Именно поэтому в микроэлектронике повсеместно используются гальванические покрытия и золотые проводники. В ядерных исследованиях не обходится без золота, где его используют как мишень. Применяют его и в нейтронной бомбе в качестве нейтронной оболочки.
Благодаря такому свойству золота, как мягкость, ему можно придать абсолютно любую форму, оно легко поддается обработке. В ювелирном искусстве уже более чем пять тысяч лет используется золото. Ранее из него изготавливали дворцовую утварь, культовые изделия, золотили одежду. Благодаря примесям других металлов, получают золото разных цветов. Так как абсолютно очистить золото от примесей невозможно, нет стопроцентного золота. Даже на банковских слитках написано 99,99%.
Долгое время из золота изготавливали только украшения, но со временем оно начало играть роль средства накопления и сбережения. Кстати, золото далеко не самый дорогой металл. По данным uznayvse.ru, гораздо дороже стоит родий. Один грамм этого вещества стоит 255 долларов.
Что делают из мягких металлов?
Мягкими металлами кроме золота являются медь, серебро, алюминий, но самые мягкие – это цезий, калий, натрий, рубидий и др. Притом, что серебра на планете в двадцать раз больше чем золота, этот драгоценный металл так же считается редким. Его легко обрабатывать, в этом оно уступает лишь золоту. Из него делают посуду, ювелирные украшения, монеты и приборы.
Мягкий металл медь был известен с давних времен и имел огромное значение в развитии человечества и материальной культуры. Всем известно о медном веке, когда люди пользовались орудиями труда из этого металла и его сплавов. Сегодня она широко используется в медицине, искусстве и промышленности.
Калий используют в сельском хозяйстве в виде солей калия. Основное же применение этого металла — приготовление пероксида калия. Без такого металла, как цезий не обходится производство катодов, фотоэлектронных умножителей, электровакуумных фотоэлементов и электронно-оптических преобразователей. Применение в разных областях нашел и рубидий. Однако нельзя сказать, что область его применения широка. В мире производство этого металла — всего несколько десятков килограмм в год. Его соединения применяют для изготовления специальной оптики, в атомной и электронной промышленности, в аналитической химии, при изготовлении измерительных приборов.
Широкое применение и у натрия. Практически нет ни одной отрасли промышленности, которая обходится без натрия. Этот металл в жидком виде, а так же в виде сплавов с калием используют как теплоноситель в атомной энергетике. В металлургии натрий служит восстановителем при получении циркония, урана, титана, тория и других металлов. Используют натрий и в химической промышленности при производстве антисептиков и удобрений. В легкой промышленности натрий необходим для обработки кожи.
Самый мягкий металл в мире
Одним из удивительнейших химических элементов считается ртуть, так как будучи металлом, она находится в жидком состоянии. Из-за этого ртуть признана самым мягким в мире металлом.
К ртути у человека особое отношение. Все дело в том, что она способна испаряться, находясь в жидком состоянии. Многие века ртуть служила на благо человека и использовалась в разнообразных сферах его деятельности. Сегодня известно более одной тысячи областей ее применения – это приборостроение, оборонная промышленность, сельское хозяйство, вакуумная техника, горное дело, электротехника, химическая промышленность и др.
Какие металлы проще подвергаются гибке
Успешная гибка листового металла зависит от многих параметров: прилагаемого усилия траверсы, угла гибки, положения осей в канавке и ширины раскрытия матрицы, значения упругой деформации материала и даже от направления волокон. На практике даже опытному специалисту, работающему на промышленном гибочном станке, не удастся согнуть лист под углом в 68° два раза подряд без точного учета всех этих параметров.
Но главным критерием для такого производства остается именно выбор самого металла. Толщина листа, предел прочности и свойство материала – все это напрямую влияет на качество, стоимость и скорость производства готовых изделий. Для придания нужной формы того же алюминия требуется значительно меньше усилий, чем при создании аналогичной конструкции из оцинкованной стали или нержавейки, что напрямую сказывается на итоговой стоимости производства.
В этой статье мы поделимся с вами следующей информацией о гибке листовых металлов:
- Какие металлы используются в производстве металлоконструкций.
- Какие из них проще подвергаются гибке за счет обычного давления без термического воздействия.
- И какие из листовых металлов лучше в соотношении «цена/качество».
Черная сталь
Стандартный сплав железа с углеродом, где содержание последнего не превышает 2%. Классифицируется на 3 типа в зависимости от доли содержания углерода: низкоуглеродистая (до 0,25%), углеродистая (0,25-0,6%), высокоуглеродистая (свыше 0,6%). Сплавы с содержанием углерода в пределах 2-4,5% уже являются чугунами и практические не используются для гибки из-за особенностей кристаллической решетки.
Также отдельное внимание стоит обратить на способ получения проката черной стали. В зависимости от температуры обработки такую сталь можно разделить на горячекатаную и холоднокатаную.
- Для первой применяется только низкосортная сталь, а толщина таких листов может составлять 3-150 мм.
- Холоднокатаная сталь лучше поддается гибке за счет тонколистового металла. В среднем его толщина составляет всего 0,4-5 мм, что позволяет использовать такой металл для тонколистовых конструкций и изделий. Но и стоимость холоднокатаной стали значительно выше в сравнении с горячекатаной.
Оцинкованная сталь
По сути – аналог черных металлов с похожими свойствами и характеристиками для деформации. Единственное отличие – высокая коррозийная стойкость. Гибка оцинкованного листа используется для наружных конструкций, где важно перекрыть доступ кислорода и воды к металлу, предотвращая коррозийный эффект. Для создания такого материала применяется метод горячего цинкования.
Оцинковка и чермет одинаковы по характеристикам упругой деформации и пределам прочности. Если брать два листа с одинаковой толщиной и углом гибки, то после снятия усилия гиба оба металла «спружинят» на одно и то же значение.
Нержавеющая сталь
Легированные стали с содержанием железа, углерода и примеси хрома от 10,5% и выше. На нашем производстве популярна именно гибка нержавеющего листа, поскольку по своим характеристикам этот металл совмещает преимущества черных сталей и оцинковки: от высокой коррозийной стойкости, до высокой прочности и подверженности холодной деформации.
Чаще всего для гибки листов на заказ используются нержавеющая сталь 300-й (процентное содержание хрома 15-20%) и 400-й марки (доля хрома 11-17%). У первой значительно выше стойкость к коррозии, но зато 400-я нержавейка легче гнется на станках под любым углом.
Изготовление заборов, в том числе с элементами холодной ковки от 6000 руб.
Самые прочные металлы в мире: топ-10
Можете ли вы представить, что произошло, если бы наши предки не обнаружили важные металлы, такие как серебро, золото, медь и железо? Наверное, мы бы до сих пор жили в хижинах, используя камень в качестве основного инструмента. Именно крепость металла сыграла важную роль в формировании нашего прошлого и теперь работают как основа, на которой мы строим будущее.
Некоторые из них очень мягкие и буквально тают в руках, как самый активный металл в мире. Другие — настолько твердые, что их невозможно согнуть, поцарапать или сломать без применения спецсредств.
А если вам интересно, какие металлы самые твердые и прочные в мире, мы ответим на этот вопрос, учитывая различные оценки относительной твердости материалов (шкала Мооса, метод Бринелля), а также такие параметры как:
- Модуль Юнга: учитывает эластичность элемента при растяжении, то есть способность объекта к сопротивлению при упругой деформации.
- Предел текучести: определяет максимальный предел прочности материала, после которого он начинает проявлять пластичное поведение.
- Предел прочности при растяжении: предельное механическое напряжение, после которого материал начинает разрушаться.
10. Тантал
У этого металла сразу три достоинства: он прочный, плотный и очень устойчив к коррозии. Кроме того, этот элемент относится к группе тугоплавких металлов, таких как вольфрам. Чтобы расплавить тантал вам придется развести огонь температурой 3 017 °C.
Тантал в основном используется в секторе электроники для производства долговечных, сверхмощных конденсаторов для телефонов, домашних компьютеров, камер и даже для электронных устройств в автомобилях.
9. Бериллий
А вот к этому металлическому красавцу лучше не приближаться без средств защиты. Потому что бериллий высокотоксичен, и обладает канцерогенным и аллергическим действием. Если вдыхать воздух, содержащий пыль или пары бериллия, то возникнет заболевание бериллиоз, поражающее легкие.
Однако бериллий несет не только вред, но и благо. Например, добавьте всего 0,5 % бериллия в сталь и получите пружины, которые будут упругими даже если довести их до температуры красного каления. Они выдерживают миллиарды циклов нагрузки.
Бериллий применяют в аэрокосмической промышленности для создания тепловых экранов и систем наведения, для создания огнеупорных материалов. И даже вакуумная труба Большого Адронного Коллайдера сделана из бериллия.
8. Уран
Это естественное радиоактивное вещество очень широко распространено в земной коре, но сконцентрировано в определенных твердых скальных образованиях.
Один из самых твердых металлов в мире имеет два коммерчески значимых применения — ядерное оружие и ядерные реакторы. Таким образом, конечной продукцией урановой промышленности являются бомбы и радиоактивные отходы.
7. Железо и сталь
Как чистое вещество железо не такое твердое по сравнению с другими участниками рейтинга. Но из-за минимальных затрат на добычу оно часто комбинируется с другими элементами для производства стали.
Сталь — это очень прочный сплав из железа и других элементов, таких как углерод. Это наиболее часто используемый материал в строительстве, машиностроении и других отраслях промышленности. И даже если вы не имеете к ним никакого отношения, то все равно используете сталь каждый раз, когда режете продукты ножом (если он, конечно, не керамический).
6. Титан
Титан — это практически синоним прочности. Он обладает впечатляющей удельной прочностью (30-35 км), что почти вдвое выше, чем аналогичная характеристика легированных сталей.
Будучи тугоплавким металлом, титан обладает высокой устойчивостью к нагреву и истиранию, поэтому является одним из самых популярным сплавов. Например, он может быть легирован железом и углеродом.
Если вам нужна очень твердая и при этом очень легкая конструкция, то лучше чем титан металла не найти. Это делает его выбором номер один для создания различных деталей в авиа- и ракетостроении и судостроении.
5. Рений
Это очень редкий и дорогой металл, который хотя и встречается в природе в чистом виде, обычно идет «довеском»-примесью к молибдениту.
Если бы костюм Железного человека был сделан из рения, он мог бы выдержать температуру в 2000 ° C без потери прочности. О том, что стало бы с самим Железным человеком внутри костюма после такого «фаер-шоу» мы умолчим.
Россия — третья страна в мире по природным запасам рения. Этот металл используется в нефтехимической промышленности, электронике и электротехнике, а также для создания двигателей самолетов и ракет.
4. Хром
По шкале Мооса, которая измеряет устойчивость химических элементов к царапинам, хром находится в пятерке лучших, уступая лишь бору, алмазу и вольфраму.
Хром ценится за высокую коррозионную стойкость и твердость. С ним легче обращаться, чем с металлами платиновой группы, к тому же он более распространен, поэтому хром является популярным элементом, используемым в сплавах, таких, как нержавеющая сталь.
А еще один из прочнейших металлов на Земле используется при создании диетических добавок. Конечно, вы будете принимать внутрь не чистый хром, а его пищевое соединение с другими веществами (например, пиколинат хрома).
3. Иридий
Как и его «собрат» осмий, иридий относится к металлам платиновой группы, и по внешнему виду напоминает платину. Он очень твердый и тугоплавкий. Чтобы расплавить иридий, вам придется развести костер температурой выше 2000 °C.
Иридий считается одним из самых тяжелых металлов на Земле, а также одним из самых устойчивых к коррозии элементов.
2. Осмий
Этот «крепкий орешек» в мире металлов относится к платиновой группе и обладает высокой плотностью. Фактически это самый плотный природный элемент на Земле (22,61 г/см3). По этой же причине осмий не плавится до 3033 ° C.
Когда он легирован другими металлами платиновой группы (такими как иридий, платина и палладий), он может использоваться во многих различных областях, где необходимы твердость и долговечность. Например, для создания емкостей для хранения ядерных отходов.
1. Вольфрам
Самый прочный металл, который только есть в природе. Этот редкий химический элемент также самый тугоплавкий из металлов (3422 ° C).
Впервые он был обнаружен в форме кислоты (триоксида вольфрама) в 1781 году шведским химиком Карлом Шееле. Дальнейшие исследования привели двух испанских ученых — Хуана Хосе и Фаусто д’Эльхуяра — к открытию кислоты из минерала вольфрамита, из которого они впоследствии изолировали вольфрам с помощью древесного угля.
Помимо широкого применения в лампах накаливания, способность вольфрама работать в условиях сильной жары делает его одним из наиболее привлекательных элементов для оружейной промышленности. Во время Второй мировой войны этот металл сыграл важную роль в инициировании экономических и политических отношений между европейскими странами.
Вольфрам также используется для изготовления твердых сплавов, а в аэрокосмической промышленности — для изготовления ракетных сопел.
Таблица предела прочности металлов
| Металл | Обозначение | Предел прочности, МПа |
|---|---|---|
| Свинец | Pb | 18 |
| Олово | Sn | 20 |
| Кадмий | Cd | 62 |
| Алюминий | Al | 80 |
| Бериллий | Be | 140 |
| Магний | Mg | 170 |
| Медь | Cu | 220 |
| Кобальт | Co | 240 |
| Железо | Fe | 250 |
| Ниобий | Nb | 340 |
| Никель | Ni | 400 |
| Титан | Ti | 600 |
| Молибден | Mo | 700 |
| Цирконий | Zr | 950 |
| Вольфрам | W | 1200 |
Сплавы против металлов
Сплавы представляют собой комбинации металлов, и основной причиной их создания является получение более прочного материала. Наиболее важным сплавом является сталь, которая представляет собой комбинацию железа и углерода.
Чем выше прочность сплава — тем лучше. И обычная сталь тут не является «чемпионом». Особенно перспективными представляются металлургам сплавы на основе ванадиевой стали: несколько компаний выпускают варианты с пределом прочности до 5205 МПа.
А самым прочным и твердым из биосовместимых материалов на данный момент является сплав титана с золотом β-Ti3Au.
Источник https://uznayvse.ru/interesting-facts/samyie-myagkie-metallyi-v-mire.html
Источник https://www.artprofil-spb.ru/blog/kakie-metally-podvergaytsya-gibke.html
Источник https://basetop.ru/samye-prochnye-metally-v-mire-top-10/