Разница между металлом и сталью — Разница Между — 2022

Содержание

Разница между металлом и сталью

Металлы — это вещества, обладающие уникальными свойствами, такими как отличная электрическая и теплопроводность, отражательная способность света, пластичность и пластичность. Иногда термин металл используется для обозначения химических элементов в группе 1, группе 2 и блоке d в периодической таблице. Это также общий термин, используемый для обозначения металла или металлических сплавов. Сталь — это металлический сплав, состоящий из железа, углерода и некоторых других химических компонентов. Существуют различные виды стали, изготовленные для получения желаемых свойств. Основное различие между металлом и сталью заключается в том, что термин металл может использоваться для обозначения химического элемента или вещества с характерными металлическими свойствами, тогда как термин сталь используется для обозначения металлического сплава, состоящего из железа, углерода и некоторых других элементов.

Ключевые области покрыты

1. Что такое металл
— определение, свойства металла
2. Что такое сталь
— определение, разные типы
3. В чем разница между металлом и сталью
— Сравнение основных различий

Ключевые слова: коррозия, пластичность, электропроводность, ковкость, металл, металлический сплав, отражательная способность света, сталь

Что такое металл

Термин металл можно использовать для обозначения химического элемента или вещества с характерными металлическими свойствами. В общем, мы называем вещества с высокой прочностью, высокой электрической и теплопроводностью и высокой пластичностью металла.

Элементы группы 1 и группы 2 в периодической таблице элементов известны как металлы. Элементы группы 1 называются щелочными металлами, а элементы группы 2 — известными щелочноземельными металлами. Эти элементы могут образовывать катионы, удаляя валентные электроны. Кроме того, элементы d-блока также рассматриваются как металлы.

Вещества, изготовленные из этих элементов, известны как металлы. Эти металлы обладают уникальными свойствами, известными как металлические свойства. Некоторые основные свойства металлов перечислены ниже.

  • Металлический внешний вид (блеск благодаря высокой отражающей способности света)
  • Очень высокие температуры плавления и кипения
  • Высокая плотность
  • Отличная тепловая и электрическая проводимость
  • тягучесть
  • тягучесть

Рисунок 1: Золото это металл

Металлы и их применение

Некоторые общие полезные металлы приведены в следующей таблице с некоторыми их применениями.

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

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

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

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

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

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

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

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

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.

Читать статью  Легкие металлы

2. Осмий

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

Вольфрам – самый прочный металл в мире

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

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.

Разница между сталью и железом. Сталь это металл или нет

Металлы – это большая группа простых элементов с характерными особенностями, такими как высокая тепло- и электропроводность, положительный температурный коэффициент и другое. Чтобы правильно классифицировать и понять, что к чему, необходимо разобраться со всеми нюансами. Давайте постараемся с вами рассмотреть такие основные виды металлов, как черные, цветные, драгоценные, а также сплавы. Это достаточно обширная и сложная тема, но мы постараемся разложить все по полочкам.

виды металлов

Что должен знать каждый?

Прежде чем классифицировать металлы по группам, необходимо разобраться с основными признаками. К первостепенным относят отрицательный коэффициент проводимости электричества. Это говорит о том, что с понижением температуры проводимость повышается, и некоторые проводники становятся сверхпроводниками. В это же время повышение температуры приводит к частичной или полной потере пропускной способности. К второстепенным признакам необходимо отнести металлический блеск, а также высокую температуру плавления. Помимо этого, некоторые металлы в виде соединений играют роль восстановителя при окислительно-восстановительных реакциях. Обратите внимание на то, что в природе чистые металлы практически не встречаются, поэтому забывать о руде и самородках тоже не нужно.

Содержание

  • 1 Классификация 1.1 Некоторые группы/семейства металлов 1.1.1 Аморфные металлы
    5.1 Твёрдость
    7.1 Взаимодействие неокисляющих кислот с металлами, стоящими в электрическом ряду активности металлов до водорода
    10.1 Конструкционные материалы

О черных металлах

К данной группе относят железо, а также его сплавы (чугун, ферросплавы). По сути, черные металлы – это сплав железа с углеродом, но помимо этого в составе есть и другие химические элементы, например сера, фосфор, кремний и др. Если нужно придать сплаву специфические свойства, необходимые для выполнения определенных целей, добавляются легирующие вещества, в качестве которых чаще всего выступает медь, хром или никель. Классифицируются все виды черных металлов по содержанию углерода. Так, существуют следующие сплавы:

  • Чугун – количество углерода колеблется от 2 до 4,3%, в некоторых случаях достигает критической отметки в 5%. Различные химические элементы прямым образом влияют на свойства изделия. Так, сера с фосфором повышают хрупкость, а хромовые и никелевые присадки делают чугун более жаростойким и устойчивым к коррозии.
  • Сталь – содержание углерода до 2%. Отличается от чугуна высокой пластичностью, а также высокими технологическими показателями (проще поддается обработке).

Взаимодействие кислот с металлами

С кислотами металлы реагируют по-разному. Металлы, стоящие в электрохимическом ряду активности металлов (ЭРАМ) до водорода, взаимодействуют практически со всеми кислотами.

Взаимодействие неокисляющих кислот с металлами, стоящими в электрическом ряду активности металлов до водорода

Происходит реакция замещения, которая также является окислительно-восстановительной:

M g + 2 H C l = M g C l 2 + H 2 ↑ +H_uparrow >>> 2 A l + 2 H 3 P O 4 = 2 A l P O 4 + 3 H 2 ↑ PO_=2AlPO_+3H_uparrow >>>

Взаимодействие концентрированной серной кислоты H2SO4 с металлами

Окисляющие кислоты могут взаимодействовать и с металлами, стоящими в ЭРАМ после водорода:

C u + 2 H 2 S O 4 = C u S O 4 + S O 2 ↑ + 2 H 2 O SO_=CuSO_+SO_uparrow +2H_O>>>

Сильно разбавленная кислота реагирует с металлом по классической схеме:

M g + H 2 S O 4 = M g S O 4 + H 2 ↑ SO_=MgSO_+H_uparrow >>>

При увеличении концентрации кислоты образуются различные продукты:

M g + 2 H 2 S O 4 = M g S O 4 + S O 2 ↑ + 2 H 2 O SO_=MgSO_+SO_uparrow +2H_O>>> 3 M g + 4 H 2 S O 4 = 3 M g S O 4 + S ↓ + 4 H 2 O >> 4 M g + 5 H 2 S O 4 = 4 M g S O 4 + H 2 S ↑ + 4 H 2 O >>

Реакции для азотной кислоты (HNO3)

Продукты взаимодействия железа с HNO3 разной концентрации C u + 4 H N O 3 ( 60 % ) = C u ( N O 3 ) 2 + 2 N O 2 ↑ + 2 H 2 O (60%)=Cu(NO_)_+2NO_uparrow +2H_O>>> 3 C u + 8 H N O 3 ( 30 % ) = 3 C u ( N O 3 ) 2 + 2 N O ↑ + 4 H 2 O >>
При взаимодействии с активными металлами вариантов реакций ещё больше:

Z n + 4 H N O 3 ( 60 % ) = Z n ( N O 3 ) 2 + 2 N O 2 ↑ + 2 H 2 O (60%)=Zn(NO_)_+2NO_uparrow +2H_O>>> 3 Z n + 8 H N O 3 ( 30 % ) = 3 Z n ( N O 3 ) 2 + 2 N O ↑ + 4 H 2 O >> 4 Z n + 10 H N O 3 ( 20 % ) = 4 Z n ( N O 3 ) 2 + N 2 O ↑ + 5 H 2 O >> 5 Z n + 12 H N O 3 ( 10 % ) = 5 Z n ( N O 3 ) 2 + N 2 ↑ + 6 H 2 O >> 4 Z n + 10 H N O 3 ( 3 % ) = 4 Z n ( N O 3 ) 2 + N H 4 N O 3 + 3 H 2 O >>

Легирование

Основная статья: Легирование (металлургия)

Легирование — это введение в расплав дополнительных элементов, модифицирующих механические, физические и химические свойства основного материала.

Особенности чугуна и стали в подробностях

В настоящее время существует несколько видов чугуна, которые используются в быту, а также промышленности: литейный (серый) и передельный (белый). Последний отличается от первого вида тем, что углерод находится в связанном состоянии в виде цемента, в первом же случае — в свободном состоянии в виде графита. Понижение прочности данного материала обусловлено тем, что пластинки графита нарушают металлическую структуру, тем самым ослабляя ее. Существует модифицированный серый чугун. Его особенности в том, что графит находится в шаровидной форме, что повышает механические свойства изделия.

Вы наверняка уже успели понять, что стали более универсальны, что обусловлено не таким большим количеством углерода в составе. Так, конструкционные стали содержат от 0,02 до 0,85% углерода и используются для строительства. Основное их преимущество заключается в хорошей пластичности. Степень хрупкости низкая. Есть еще инструментальные, в которых содержание углерода несколько больше – от 0,65 до 1,4%, следовательно, это более прочный сплав, но хрупкий. Используется, как можно понять из названия, в качестве заготовки для создания инструментов (режущих, пилящих рабочих органов машин и агрегатов). Вот мы рассмотрели виды черных металлов, поэтому давайте пойдем дальше.

Производство

Железо относится к весьма распространенным элементам, так что его добыча относительно проста и не требует больших расходов. Разрабатываются месторождения как открытым, так и шахтным методом. По сути, все горные руды включают в состав железо, но разрабатываются лишь те, где доля металла достаточно велика. Это богатые руды – красный, магнитный и бурый железняк с долей железо до 74 %, руды со средним содержанием – марказит, например, и бедные руды с долей железа не менее 26% – сидерит.

Богатая руда сразу же отправляется на завод. Породы со средним и низким содержанием обогащаются.

Существует несколько методов получения железных сплавов. Как правило, выплавка любой стали включает получение чугуна. Его выплавляют в доменной печи при температуре 1600 С. Шихту – агломерат, окатыши, загружают вместе с флюсом в печь и продувают горячим воздухом. При этом металл плавится, а кокс горит, что позволяет выжечь нежелательные примеси и отделить шлак.

Для получения стали обычно используют белый чугун – в нем углерод связан в химическое соединение с железом. Наиболее распространены 3 способа:

  • мартеновский – расплавленный чугун с добавкой руды и скрапа плавят при 2000 С с тем, чтобы уменьшить содержание углерода. Дополнительные ингредиенты, если они есть, добавляют в конце плавки. Таким образом получают самую высококачественную сталь.
  • кислородно-конвертерный – более производительный способ. В печи толщу чугуна продувают воздухом под давлением в 26 кг/кв. см. Может использоваться смесь кислорода с воздухом или чистый кислород с целью улучшить свойства стали;
  • электроплавильный – чаще применяется для получения специальных легированных сталей. Чугун палят в электрической печи при температуре в 2200 С.
Читать статью  Компания Boeing рассказала о создании сверхлёгкого металла.

Сталь можно получить и прямым методом. Для этого в шахтную печь загружают окатыши с большим содержанием железа и при температуре в 1000 С продувают водородом. Последний восстанавливает железо из оксида без промежуточных стадий.

В связи со спецификой черной металлургии на продажу попадает либо руда с определенным содержанием железа, либо готовая продукция – чугун, сталь, феррит. Цена их очень сильно отличается. Средняя стоимость железной руды в 2020 году – богатой, с содержанием элементов более 60%, составляет 50$ за тонну.

Стоимость стали зависит от множества факторов, что порой делает взлеты и падение цен совершено непредсказуемо. Осенью 2016 стоимость арматуры, горяче- и холоднокатаной стали резко возросла благодаря не менее резкому подъему цен на коксующийся уголь – непременного участника выплавки. В ноябре европейские компании предлагает рулон горячекатаной стали по 500 Евро за т.

Благородные металлы

К данной группе относятся химически устойчивые, не окисляющиеся в воде и воздухе сплавы. Стоит отметить, что количество таких металлов на всей планете относительно невелико, а процесс добычи и обработки исключительно сложный и трудоемкий. Если издавна человечество знало всего о 7 группах, то сегодня их несколько больше. Так, наиболее известные виды драгоценных металлов: золото, серебро, платина, осмий, родий, палладий, иридий и др. Все они встречаются в природе. Также существуют так называемые изотопы. Их получают в лабораториях путем сложных химических реакций. Самый дорогостоящий такой металл – калифорний-252 стоимостью 500 тысяч долларов за грамм. К наиболее же востребованным относится осмий-187, получаемый в современных лабораториях.

Нахождение в природе

Бо́льшая часть металлов присутствует в природе в виде руд и соединений. Они образуют оксиды, сульфиды, карбонаты и другие химические соединения. Для получения чистых металлов и дальнейшего их применения необходимо выделить их из руд и провести очистку. При необходимости проводят легирование и другую обработку металлов. Изучением этого занимается наука металлургия. Металлургия различает руды чёрных металлов (на основе железа) и цветных (в их состав не входит железо, всего около 70 химических элементов). Золото, серебро и платина относятся также к драгоценным (благородным) металлам

. Кроме того, в малых количествах они присутствуют в морской воде и в живых организмах (играя при этом важную роль).

Известно, что организм человека на 3 % состоит из металлов[7]. Больше всего в организме кальция (в костях) и натрия, выступающего в роли электролита в межклеточной жидкости и цитоплазме. Магний накапливается в мышцах и нервной системе, медь — в печени, железо — в крови.

О серебре и золоте

Еще с эпохи каменного века люди знакомы с таким металлом, как золото. Можно с уверенностью сказать о том, что это самый главный драгметалл во всем мире. В природе чаще всего встречается в качестве самородков с небольшим количеством примесей или в сплаве с серебром. К исключительным особенностям стоит отнести теплопроводность и очень низкое сопротивление. Конечно, нельзя не отметить ковкость золота, из-за чего оно является крайне популярным материалом для изготовления ювелирных изделий. Интересный факт: самый большой золотой самородок нашли в Австралии. Весил он порядка 90 килограммов.

Если рассматривать основные виды драгоценных металлов, то нельзя не сказать о серебре. В природе данный материал встречается в самородном виде (серебряная руда). Но стоит отметить, что основная добыча осуществляется из комплексных руд, где серебра относительно немного, но залежи таких ископаемых встречаются чаще. Это очень мягкий и пластичный металл, который обладает исключительной электро- и теплопроводностью.

Структура металлов

Кристаллическая структура сплавов

Вакансия в кристаллической решётке Образование дендритов
См. также: Металловедение

Ни один металл невозможно приготовить в абсолютно чистом состоянии. Технически «чистые» металлы могут содержать до нескольких процентов примесей, и если эти примеси являются элементами с низким атомным весом (например, углерод, азот или кислород), то в пересчёте на атомные проценты содержание этих примесей может быть очень большим. Первые небольшие количества примесей в металле обычно входят в кристалл в виде твёрдого раствора. Можно выделить два главных типа твёрдых растворов:

  • первый, когда атомы примеси намного меньше атомов металла-растворителя, растворённые атомы располагаются в решётке растворителя по междоузлиям, или «пустотам». Образование таких твёрдых растворов — твёрдых растворов внедрения — почти всегда сопровождается расширением решётки растворителя, и в окрестности каждого растворённого атома имеется локальное искажение решётки;
  • второй, когда атомы примеси и растворителя имеют приблизительно одинаковые размеры, образуется твёрдый раствор замещения, в котором атомы растворённого элемента замещают атомы растворителя, так что атомы обоих сортов занимают места в узлах общей решётки. В таких случаях тоже вокруг каждого растворённого атома имеется искажённая область, а будет ли при этом решётка расширяться или сжиматься, зависит от относительных размеров атомов растворителя и растворённого вещества[11].

Для большей части металлов наиболее важными элементами, образующими твёрдые растворы внедрения, являются водород, бор, углерод, азот и кислород. Присутствие дислокаций всегда приводит к появлению аномально больших или малых межатомных расстояний. В присутствии примесей каждая дислокация окружена «атмосферой» примесных атомов. Примесные а дислокации, потому что в результате перемещения дислокаций будет образовываться новая конфигурация с повышенной энергией. Границы между кристаллами также являются областями с аномальными межатомными расстояниями и, следовательно, тоже растворяют примесные атомы легче, чем неискажённые области кристаллов.

При увеличении содержания примесей растворённые атомы входят и в основную массу кристалла, однако всё ещё имеется избыток примеси по границам зёрен и вокруг дислокаций. Когда содержание примеси превышает предел растворимости, появляется новая фаза, которая может представлять собой или растворённое вещество, или промежуточную фазу, или соединение. В таких случаях границы между фазами могут быть двух родов. В общем случае кристаллическая структура частичек примеси слишком отлична от структуры металла-растворителя, поэтому решётки двух фаз не могут переходить одна в другую, образуя непрерывную структуру. В таких случаях на границах раздела фаз образуются слои с нерегулярной (искажённой) структурой. С образованием границ связано появление свободной поверхностной энергии, однако энергия деформации решётки растворителя относительно невелика. В таких случаях говорят, что эти частицы выделяются некогерентно.

B ряде случаев межатомные расстояния и кристаллическая структура металла-растворителя и частичек примеси таковы, что некоторые плоскости могут соединяться между собой, образуя непрерывную структуру. Тогда говорят, что частицы второй фазы выделяются когерентно и, поскольку сопряжение решёток никогда не бывает абсолютно точным, вокруг границы образуется сильно напряжённая область. В тех случаях, когда энергия деформации слишком велика для этого, соседние кристаллы могут контактировать таким образом, что при этом в пограничных слоях возникают области упругой деформации, а на самой границе раздела — дислокации. В таких случаях говорят, что частицы выделяются полукогерентно[12].

При повышении температуры вследствие увеличения амплитуды колебаний атомов может образоваться дефект кристаллической решётки, который называют вакансия или «дырка». Диффузия вакансий является одним из механизмов образования дислокаций[13].

Как правило, кристаллизация металла происходит путём переохлаждения с образованием дендритной структуры. По мере разрастания дендритные кристаллы соприкасаются, при этом образуются различные дефекты структуры. В большинстве случаев металл затвердевает так, что первая порция кристаллов содержит меньше примесей, чем последующие. Поэтому, как правило, примеси концентрируются на границах зёрен, образуя стабильные структуры[14].

Родий и платина

Родий – металл, не имеющий собственных минералов, поэтому является одним из самых дорогостоящих. За грамм придется отдать более 220 долларов. Данный благородный металл имеет серебристый цвет с голубоватым отливом. Отличается своей устойчивостью к химическим и температурным воздействиям, но крайне уязвим к механическим повреждениям ввиду своей хрупкости. Так как стоит достаточно дорого, то используется лишь там, где нельзя подобрать аналог.

Если рассматривать типы и виды металлов, то нельзя не сказать о платине, открытой в 1952 году шведским химиком. Это достаточно редкий материал и в природе встречается только в сочетании сплавов с другими металлами. Процесс добычи крайне трудоемкий и требует больших вложений, но оно того стоит, ведь на платину не действует ни одна известная на сегодняшний день кислота. При нагревании не изменяет свой цвет и не окисляется.

Читать статью  Алюминий: цена за 1 кг, свойства и применение, получение, состав

Виды цветных металлов

Данная группа является наиболее востребованной, так как большинство материалов является сырьем для получения металлопроката. Если говорить о сфере применения, то она достаточно обширна, это: машиностроение, металлургия, радиоэлектроника, сфера высоких технологий и т. д. По физическим свойствам бывают следующие виды цветных металлов:

  • тяжелые (свинец, цинк, олово, никель и др.);
  • легкие (алюминий, титан, магний и др.).

Согласно данной классификации, существует металлургия легких и тяжелых металлов. Не секрет, что из данной группы можно изготовить совершенно любую технику. Обратите внимание, что к цветным относятся все виды сплавов металлов, кроме железа. А сейчас давайте пойдем дальше.

Основные виды тяжелых металлов

На сегодняшний день существует примерно 40 определений понятия данной группы материалов. Среди отличительных особенностей — внушительный атомный вес, как правило, более 50. Из этого можно сделать вывод о том, что в список стоит включить все, что идет после ванадия (независимо от плотности). Но если использовать другое определение, то определяющим параметром может быть плотность, которая должна быть более, чем у железа (8 г/см3). В этом случае в список попадут: свинец, ртуть, медь, а вот олово окажется за списком. Сегодня крайне остро стоит вопрос загрязнения окружающей среды данной группой. Это обусловлено тем, что многие металлы используются в тяжелой промышленности и попадают в океан вместе со сточными водами. Основная проблема – это высокая токсичность ртути, свинца, кадмия. Кроме того, некоторые виды тяжелых металлов имеют особенность накапливаться в живых организмах. Так, из-за отравления ртутью в 1977 году насчитывалось более 2300 жертв.

Классификация

Из 118 химических элементов, открытых на данный момент, к металлам относят:

6 элементов в группе щелочных металлов: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr;

4 в группе щёлочноземельных металлов: Ca, Sr, Ba, Ra;

а также вне определённых групп бериллий и магний;

40 в группе переходных металлов:

— Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn; — Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd; — La, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg; — Ac, Rf, Db, Sg, Bh, Hs, Mt, Ds, Rg, Cn;

7 в группе лёгких металлов: Al, Ga, In, Sn, Tl, Pb, Bi;

7 в группе полуметаллов[1]: B, Si, Ge, As, Sb, Te, Po;

14 в группе лантаноиды + лантан (La): Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu;

14 в группе актиноиды (физические свойства изучены не у всех элементов) + актиний (Ac): Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr.

Также металлическими свойствами может обладать водород[2][3].

Таким образом, к металлам, возможно, относится 94 элемента из всех открытых; все остальные являются неметаллами.

В астрофизике термин «металл» может иметь другое значение и обозначать все химические элементы тяжелее гелия (см. Металличность)

Кроме того, в физике металлам, как проводникам, противопоставляется полупроводники и диэлектрики (см. также Полуметалл (спинтроника)

Некоторые группы/семейства металлов

Осмий

Алюминий

Барий

  1. Щелочные:
      Литий
  2. Натрий
  3. Калий
  4. Рубидий
  5. Цезий
  6. Франций
  7. Щёлочноземельные:
      Кальций
  8. Стронций
  9. Барий
  10. Радий
  11. Другие (которые зачастую не совсем правильно относят к щёлочноземельным):
      Бериллий
  12. Магний
  13. Переходные:
      Уран
  14. Титан
  15. Железо
  16. Платина
  17. Медь
  18. Цинк
  19. Золото
  20. Серебро
  21. Палладий
  22. Ртуть
  23. Никель
  24. Кобальт
  25. Вольфрам
  26. Постпереходные:
      Лёгкие: Алюминий
  27. Галлий
  28. Свинец
  29. Олово
  30. Тяжёлые:
      Свинец
  31. Ртуть
  32. Медь
  33. Кадмий
  34. Кобальт
  35. Тугоплавкие
  36. Металлы платиновой группы
  37. Цветные
  38. Благородные
  39. Монетные

Аморфные металлы

Основная статья: Аморфные металлы

Ртуть, свинец и кадмий

Это самые опасные цветные металлы, относящиеся к тяжелым. Являются основными загрязнителями окружающей среды. Ртуть – высокотоксичный металл для человека, в океан попадает через атмосферу и со сточными водами. Когда на электростанциях сжигают уголь, то соединения ртути попадают в атмосферу, а затем выпадают в океан в виде осадков. Кроме того, многие пресноводные и морские обитатели накапливают в своем организме значительное количество ртути, что не один раз приводило к отравлению человека, и даже смерти.

типы и виды металлов

Кадмий – рассеянный и достаточно редкий элемент, который попадает в океан вместе со сточными водами металлургических и рудообогатительных производств. Следует отметить, что кадмий присутствует в организме человека, но его очень мало. При хроническом отравлении разрушаются кости, и начинается анемия. Что касается свинца, то этот металл в рассеянном состоянии есть практически везде. Такие виды металлов, фото которых мы привели выше, выводятся из организма, но достаточно медленно, поэтому их избыточное количество вызывает серьезные проблемы со здоровьем. Наряду с континентальной пылью в океан вместе с атмосферными осадками попадает примерно 25 тысяч тонн свинца.

Методы классификации

Характеристики, которыми обладают нержавеющие стали, определяются как химическим составом сплавов, так особенностями их внутренней структуры. В зависимости от данных параметров все стали, относящиеся к категории нержавеющих, делятся на четыре группы.

В химическом составе сталей данной группы хром содержится в объеме 20% (поэтому их и называют хромистыми). Благодаря значительному содержанию хрома изделия из таких сталей способны успешно противостоять воздействию даже очень агрессивных сред. Стальные сплавы данной группы отличаются хорошими магнитными характеристиками.

Химический состав и механические свойства сталей ферритного класса

Химический состав и механические свойства сталей ферритного класса

Крупными потребителями ферритных сталей являются предприятия тяжелой и химической промышленности, из нержавеющих сплавов этого вида производят элементы отопительного оборудования, а также многое другое. Сплавы ферритной группы занимают достаточно большую долю рынка нержавеющих сталей и по уровню своей востребованности лишь незначительно уступают материалам с аустенитной внутренней структурой, но стоят значительно дешевле последних.

Это нержавеющие стали, значительная доля химического состава которых (до 33%) приходится на хром и никель. Потребители отдают предпочтение этим сплавам из-за того, что такие материалы отличаются высокой прочностью и исключительной устойчивостью к коррозии.

Химический состав и сферы применения жаропрочных аустенитных нержавеющих сталей (нажмите для увеличения)

Мартенситные и ферритно-мартенситные

Благодаря особенностям внутренней структуры такие сплавы отличаются самой высокой прочностью среди сталей. Кроме того, они характеризуются хорошей износоустойчивостью и минимальным количеством вредных примесей в своем составе. Именно к этой категории относится жаропрочная коррозионностойкая сталь, способная не только успешно противостоять окислительным процессам, но и эксплуатироваться в условиях постоянного воздействия высоких температур, не утрачивая при этом своих первоначальных свойств.

Содержание химических элементов в мартенситных и ферритно-мартенситных сталях (нажмите для увеличения)

Сюда относятся стали с внутренней структурой комбинированного типа: аустенитно-ферритной и аустенитно-мартенситной. Такие инновационные материалы оптимально сочетают в себе лучшие свойства всех вышеперечисленных видов нержавеющих сталей.

Химические составы коррозионностойких сталей аустенитно-мартенситного класса

Химические составы коррозионностойких сталей аустенитно-мартенситного класса

Владение информацией о том, к какой из групп относится та или иная марка нержавеющей стали, позволяет оптимально подбирать сплавы для решения определенных технологических задач.

На заметку

Как вы видите, существуют самые различные виды и свойства металлов. Что-то вовсе не опасно, и каждый день мы носим серебряный крестик и золотое кольцо на руке. Радиоактивные вещества могут убить человека, поэтому экологи всего мира пытаются отчасти решить вопрос выброса опасных металлов в океан и атмосферу. Конечно, решать такие проблемы очень сложно, особенно учитывая то, что большинство предпринимателей вообще не идут на контакт. Тем не менее, не стоит забывать о том, что без проводников, которые состоят тоже из металла, невозможны электрические схемы, а без железа не будет машин и других привычных для нас вещей.

Нами не была затронута группа так называемых радиоактивных металлов периодической таблицы Менделеева. Сюда относятся: технеций, полоний, прометий и др. Основное назначение – использование в ядерных реакторах и оружии, что делает их очень опасными.

Источник https://ru.strephonsays.com/difference-between-metal-and-steel

Источник https://basetop.ru/samye-prochnye-metally-v-mire-top-10/

Источник https://ug-plastics.ru/ekoproblemy/stal-eto-kakoj-metall-2.html

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *