Сталь это металл или нет: СТАЛЬ — это… Что такое СТАЛЬ?

Содержание

СТАЛЬ — это… Что такое СТАЛЬ?

СТАЛЬ, сплавы ЖЕЛЕЗА с примесью УГЛЕРОДА. Исключительная прочность стали сделала ее чрезвычайно важным материалом в строительстве и производстве товаров. Наиболее распространенным видом является простая углеродная сталь, так как углерод является ее основной примесью. В такой стали содержится около 1% углерода и незначительные количества других компонентов (марганца, кремния, серы и фосфора). В ЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ также содержится определенное количество углерода, но благодаря присутствию в них марганца, никеля, хрома, ванадия и молибдена, они обладают рядом индивидуальных свойств. Низколегированная сталь, в которой содержится менее 5% легирующих добавок, чрезвычайно прочна и используется в строительстве зданий, мостов и частей машин. В высоколегированной стали содержится более 5% добавок. Сюда относится НЕРЖАВЕЮЩАЯ СТАЛЬ. Впервые сталь научились производить около 2000 лет назад, но ранние МЕТОДЫ ее получения были медленными и трудоемкими, поэтому ее удавалось получить только в малых количествах. Широкомасштабное производство стали стало возможным лишь в середине XIX в., с изобретением БЕССЕМЕРОВСКОГО и МАРТЕНОВСКОГО ПРОЦЕССА. Сейчас при изготовлении стали используется КИСЛОРОДНОЕ ДУТЬЕ. Некоторые виды стали производят в ЭЛЕКТРОПЕЧИ ( в том случае, если в ее состав входят материалы, которые подверглись бы окислению в ходе других процессов производства стали).

Сталь На иллюстрации показано, как из железной руды получают обыкновенную углеродистую сталь, состоящую из чистого железа и незначительного количества углерода. В железной руде железо связано с кислородом и другими примесями, главным образом, кремнеземом. Обозначения: A) Полученное сырье — уголь, известняк и железная руда B) После первичного дробления и сортировки сырье обогащается. Уголь коксуется для того, чтобы удалить лишние вещества и примеси. Железная руда подвергается магнитному обогащению, чтобы отделить магнитную руду от немагнитной породы. Известняк обычно не содержит примесей C) Сырье дробится для того, чтобы его можно было использовать в домне D) Слишком крупное сырье возвращается для дальнейшего дробления, а подходящее для домны отправляется прямо туда. Слишком мелкая железная руда смешивается с мелким извесг-няком и коксом и сжигается для получения шлака Е) Известняк, железная руда и кокс продуваются горячим воздухом Топливная нефть сжигается при доменном дутье и воспламеняет кокс Сжигаемый кокс так сильно повышает тем пературу в центре домны, что материал в ней наполовину плавится. Горячий кокс и газы, которые образовались в результате сжигания, удаляют кислород из железной руды и образуют угарный и углекислый газы, — газообразную смесь,которая выводится через выхлопное отверстие Другая важная примесь в железной руде — это кремнезем, реагирующий с известняком. Освобожденные от кислорода железо и кремнезем собираются внизу печи. Смесь железо-кремнезем легче, чем железо, и образует слой шлака,тем самым способствуя их легкому разделению через разделяющие отверстия вверху F) Расплавленное железо поглощает лишний углерод из кокса, уровень которого должен быть понижен для того, чтобы получить годную к употреблению сталь Это происходит посредством продувания чистого кислорода по поверхности расплавленного магериала в домне. Углерод соединяется с кислородом и сгорает с образованием угарного и углекислого газов Извесшяк, скапливающийся на поверхносги расплавленного металла, поглощает много примесей, оставшихся после продувки G) Очищенная сталь с соответствующим содержанием углерода готова к разливке, а примеси остаются в шлаках

Научно-технический энциклопедический словарь.

Сталь и металл в чем разница?

Железо сталь и прочие металлы

Железо и сталь — важнейшие металлы. Сталь получают из железа. Из нее делают множество предметов — от нефтяных вышек до канцелярских скрепок. Наряду с 80 чистыми металлами людям известно немало сплавов — смесей металлов, качества которых отличаются от качеств чистых металлов. Башенные краны, мосты, другие сооружения делают из стали, содержащей до 0,2% углерода. Углерод делает сталь прочнее, причем она сохраняет ковкость. Сталь покрывают краской для защиты от коррозии.

Железо и сталь

Железо — это элемент. Его добывают из руды — соединения железа с кислородом. Большая часть добытого железа идет на производство стали, сплава железа с углеродом. Наиболее распространенные железные руды: магнетит(вверху) и гематит(внизу). Железо добывается из руды в доменных печах. Этот процесс называется плавкой. В печи через слой железной руды, известняка и кокса продувают очень горячий воздух. Кокс представляет собой почти чистый углерод, его получают нагреванием угля. Углерод кокса соединяется с кислородом, образуя моноксид углерода, который затем «вытягивает» кислород из руды, оставляя чистое железо, и образует диоксид углеро­да. Это пример реакций восстановления. Руда, кокс и известняк поступают в печь. Известняк реагирует с имеющимися в руде примесями, образуя шлак. Внутри печи раскаленный воздух реагирует с углеродом. Образуется моноксид углерода. При этом температура в печи повышается до 2000°С. Затем оксид углерода реагирует с кислородом руды, восстанавливая ее до железа. Расплавленный шлак вытекает из нижней части печи. Его используют в строительстве дорог. В конце расплавленное железо выводится наружу. Доменная печь непрерывно функционирует 10 лет, пока её стенки не начнут разрушаться. Высота доменной печи 30 метров, толщина её стен 3 метра.

Железо, получаемое из руды, содержит углерод (около 4%) и другие примеси, в частности серу. Примеси делают желе­зо хрупким, поэтому большую его часть перерабатывают в сталь. При этом из железа удаляют­ся примеси. В стальных скрепках около 0,08% углерода. Инструменты делают из стали, содержащей хром, ванадий и до 1% углерода. Сталь получают при воздействии на расплавленное железо кислорода. Часто в железо добавляют небольшое количество стального лома. Кислород реагирует с углеродом, содержащимся в железе, при этом образуется моноксид углерода, используемый как топливо. После очистки в стали остается не более 0.04% углерода; его количество зависит от марки стали. Сталь получают также путем переплавки стального лома в дуговой электропечи. Для получения стали расплавленное железо и стальной лом заливают в печь, называемую

конвертером. В конвертер под высоким давлением закачивается почти чистый кислород. При его реакции с углеродом получается моноксид углерода (см. так же статью «Химические реакции«). Другой способ получения стали — переплавка стального лома в дуговой электропечи. Мощный электрический ток (см. статью «Электричество«) расплавляет лом. Расплавленный шлак вытекает из нижней части печи. Его используют в строительстве дорог.

Сплавы

Сплавом называется смесь двух или бо­лее металлов или металла и иного вещества. Так, латунь — это сплав меди и цинка. Латунь прочнее меди, ее легко обрабатывать, и она не подвержена коррозии. В чистых металлах атомы «упакованы» в тесные ряды (рис. слева). Ряды могут скользить относительно друг друга, что делает металл мягким. При резких сдвигах рядов металл ломается. В сплаве другие атомы укрепляют металл (см. рис. справа), т.к. сдвиг рядов уже невозможен. Поэтому сплавы прочнее чистых металлов.

Многие металлы сами по себе чересчур мягкие, чтобы их можно было использовать, зато их сплавы могут выдерживать большое давление и высокие температу­ры (см. статью «Тепло и температура«). Сталь — это сплав железа и углерода, неметалла. Добавляя небольшие количества других металлов, можно получить разновидности стали. Ножи и вилки делают из нержавеющей стали — сплава стали, хрома и никеля. Сплавы стали с марганцем чрезвычайно прочны и используются в промышленности для изготовления режущих инструментов. Алюминиево-магниевые сплавы лег­ки, прочны и не подвержены коррозии. Из них делают велосипеды и самолеты (см. статью «Полет«).

Важнейшие металлы и сплавы

Алюминий. Очень легкий серебристо-белый металл, не подверженный коррозии. Его получают из бокситов путем электролиза. Из алюминия делают электропровода, самолеты, корабли (см. статью «Плавучесть«), автомобили, банки для напитков, фольгу для приготовления пищи. Алюминиевые банки для напитков очень легкие и прочные.

Латунь. Ковкий сплав меди и цинка. Из латуни делают украшения, орнаменты, музыкальные инструменты, винты, кнопки для одежды.

Бронза. Известный с древнейших времен ковкий, не подверженный коррозии сплав меди и олова.

Кальций. Мягкий серебристо-белый металл. Входит в состав известняка и мела, а также костей и зубов животных. Кальций в человеческом организме содержится в костях и зубах. Он использует­ся в производстве цемента и высоко качественной стали.

Хром. Твердый серый металл. Ис­пользуется в производстве нержавеющей стали. Хромом покрывают металлические изделия в защитных целях и для придания им зеркального блеска.

Медь. Ковкий красноватый металл. Из меди делают электропровода, резервуары для горячей воды. Медь входит в со­став латуни, бронзы, мельхиора.

Мельхиор. Сплав меди и никеля. Из него делают почти все «серебряные» монеты.

Золото. Мягкий неактивный ярко-желтый металл. Используется в электронике и в ювелирном деле.

Железо. Ковкий серебристо-белый ферромагнетик. Добывается в основном из руды в доменных печах. Используется в инженерных конструкциях, а также в производстве стали и сплавов. В нашей крови тоже есть железо.

Свинец

. Тяжелый ковкий ядовитый синевато-белый металл. Добывается из минерала гале­нита. Из свинца делают электрические батареи, крыши и экраны, защищающие от рентгеновских лучей.

Магний. Легкий серебри­сто-белый металл. Горит ярко-белым пламенем. Используется для сигнальных огней и фейерверков. Входит в состав легких сплавов. В праздничных ракетах есть магнии и другие металлы.

Ртуть. Тяжелый серебристо-белый ядовитый жидкий металл. Используется в термометрах, входит в состав зубной амальгамы и взрывчатых веществ.

Платина. Ковкий се­ребристо-белый неактивный металл. Ис­пользуется в качестве катализатора, а так­же в электронике и в производстве ювелирных изделий. Платина не вступает в реакции. Из нее делают украшения.

Плутоний. Радиоактивный металл. Образуется в ядерных реакторах при бомбардировке урана и используется в производстве ядерного оружия (см. статью «Ядерная энергия и радиоактивность«).

Калий. Легкий серебристый металл. Очень химически активен. Калиевые соединения входят в состав удобрений.

Серебро. Ковкий серовато-белый металл. Хорошо проводит тепло и электричество. Из него дела­ют украшения и столовые приборы. Входит в состав фотоэмульсии (см. статью «Фотография и фотоаппараты«).

Припой. Сплав олова и свинца. Плавится при сравнительно низкой температуре. Используется для спайки проводов в электронике.

Натрий. Мягкий серебристо-белый хими­чески активный металл. Входит в состав поваренной соли. Используется в производстве натриевых ламп и в химической промышленности.

Сталь. Сплав железа с углеродом. Широко применяется в промышленности. Нержа­веющая сталь — сплав стали с хромом — не подвержена коррозии и используется в авиакосмической индустрии (см. статью «Ракеты и космические аппараты«).

Олово. Мягкий ковкий серебристо-белый металл. Слоем олова сталь защищают от коррозии. Входит в состав таких сплавов, как бронза и припой.

Титан. Прочный белый ковкий металл, не подверженный коррозии. Из титановых сплавов делают космические аппараты, са­молеты, велосипеды.

Вольфрам. Твердый серовато-белый металл. Из него изготавливают нити ламп накаливания и детали электронных приборов. Из стали с Нить вольфрамом делают накаливания режущие инструменты.

Уран. Серебристо-белый радиоактивный металл, источник ядерной энергии. При­меняется при создании ядерного оружия.

Ванадий. Твердый ядовитый белый металл. Придает прочность стальным сплавам. Используется как катализатор при производстве серной кислоты.

Цинк. Синевато-белый металл. Добывает­ся из цинковой обманки. Используется для гальванизации железа, производства электробатареек. Входит в состав латуни.

Переработка металлов

Переработка — это повторное использование сырья, способ сохранить природные ресурсы. Металлы легко поддаются переработке, т.к. их можно переплавить и получить металл такого же качества, как и тот, что получается непосредственно из руды. Переплавлять сталь и алюминий несложно и выгодно. Медь, олово, свинец также подвергают­ся переплавке. Железные и стальные предметы можно извлечь из кучи отходов при помощи сильного магнита. Большую часть стали для переработки добывают из старых автомобилей и станков, но часть ее получают из фабричных металлических опилок и даже бытовых отходов. Стальной лом смешивают с расплавленным железом и получают новую сталь.

Алюминий — не ферромагнетик, но алюминиевые отходы можно отделить от железного лома при помощи электромагнита. Больше половины банок для напитков делают из алюминия, полученного пу­тем переработки. Чтобы узнать, сделана банка из стали или алюминия, возьми магнит. К стальной банке он прилипнет, а к алюминиевой — нет. Переработка металлолома требует значительно меньше энергии, чем получение металла из руды, и отходов при переработке меньше. Теоретически металл можно перерабатывать сколько угодно раз. Для переработки алюминиевых банок необходимо в 20 раз меньше энергии, чем для производства нового алюминия.

Методы распознания нержавейки и металла

Нержавейка по качественным характеристикам идентична стали. Отличить ее от металлов можно визуально, однако, необходимо обладать знаниями о качественных характеристиках материала.

Как отличить нержавейку от металла?

Предлагаем ознакомиться с методами определения разновидности состава материала, доступными для применения в домашних условиях, не требующими наличия дополнительного оборудования и создания специальных условий.

  1. Оценка взаимодействия с магнитом

Магнит – стопроцентный идентификатор нержавейки. Состав нержавеющей стали допускает ее намагничивание под воздействием токов Футко. При наличии стандартных условий, намагничивание материала не происходит.

  1. Проверка с помощью солевого раствора

Под определением нержавейки понимается изделие или материал, стойкий к появлению коррозии. Методика отличается бюджетностью. Для ее воспроизведения необходимо подготовить концентрированный солевой раствор для помещения в него изделия. Если в течение суток металл покроется ржавчиной, значит, это не нержавейка.

  1. Механическое распознавание

Для него потребуется применение надфиля. После поперечного среза изделия инструментарием перед мастером или пользователем откроется внутренняя часть среза. Если на ней имеются признаки желтизны, значит, она является латунью.

  1. Определение отличительных характеристик наждаком

Для идентификации металла необходимо снять поверхностный слой изделия и зачистить его медным купоросом. У нержавейки поверхностный слой не меняет своих первоначальных характеристик, чего нельзя сказать о металле.

  1. Распознавание по внешнему виду

Провести сравнение металлов под силу специалистов с опытом. Профессионалу известны нюансы изменения поверхностного и внутреннего слоя, при воздействии определенных элементов. При длительной эксплуатации нерка или нержавейка не испытывает отслоек и разрывов, длительно сохраняет первоначальные визуальные характеристики. Металл со временем блекнет, ценность изделия сводится к минимуму.

  1. Определение состава и разновидности металла по следам обработки

Как отличить металл от нержавейки подскажет микроском и профессионализм специалиста. Опыт пользования микроскопом поможет определить следы обработки материала и распознать его качественный состав.

  1. Точное определение разницы между неркой и металлом

Сделать это можно владея знаниями физических законов. Для этого не обязательно учиться в институтах, минимальных школьных знаний достаточно. Вспомните, что при помещении тела в стакан, наполненный водой, происходит выталкивание определенного количества жидкости. Знание массы материала и объема выльевшейся воды позволяет узнать массу изделия. Сравнив ее с табличными данными можно определить, метал это или нержавейка.

  1. Распознавание изделия по маркировке

Практически все металлургические предприятия работают в соответствии с требованиями законодательства. Поэтому производимые товар подвергается маркировки. Именно по этой аббревиатуре легко определить его разновидность. При первом ознакомлении со стандартами специалисты понимают, что отдельные требования к нержавеющей стали отсутствуют. Производители же при производстве изделий руководствуются законодательными актами, касающимися нержавеющей продукции для бытового (пищевого) использования.

  • 12Х18Н10Т – жаропрочная не намагничивающаяся сталь, нашедшая использование в промышленных предприятиях, занимающихся изготовлением арматур, печей и выхлопных систем.
  • 08Х13 – материал, разрешенный для изготовления предметов быта. Пищевые нержавеющие бытовые приборы часто встречаются в розничной и оптовой сети. Высокая степень адгезии предполагает быстрое адаптирование к различным эксплуатационным условиям.
  • 20Х13-40Х13 – сталь, использующаяся при производстве кухонных моек, посуды, соответствующей санитарно-гигиеническим нормам и требованиям.

Приобретая предметы быта, пользователи могут определить разновидность металла посредством механического воздействия на него. Нержавейка стойкая к деформации, и в отличии от других металлов не способна быстро менять первоначальную форму.

Если вам необходима стопроцентная уверенность в качественном составе материала, необходимо воспользоваться услугами проведения экспертизы.

Виды и марки стали

Сталь. Виды и марки стали. Их применение.

Сталь — это сплав железа и углерода с другими элементами, содержание углерода в нём не более 2,14%.

Наиболее общая характеристика — по химическому составу сталь различают:

углеродистую сталь (Fe – железо, C – углерод, Mn – марганец, Si — кремний, S – сера, P – фосфор). По содержанию углерода делится на низкоуглеродистую, среднеуглеродистую и высокоуглеродистую. Углеродистая сталь предназначена для статически нагруженного инструмента.

легированную сталь — добавляются легирующие элементы: азот, бор, алюминий, углерод, фосфор, кобальт, кремний, ванадий, медь, молибден, марганец, титан, цирконий, хром, вольфрам, никель, ниобий.

По способу производства и содержанию примесей сталь различается:

сталь обыкновенного качества ( углерода менее 0,6%) — соответствует ГОСТ 14637, ГОСТ 380-94. Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5,Ст6. Буквы «Ст» обозначают сталь обыкновенного качества, цифры указывают на номер маркировки в зависимости от механических свойств. Является наиболее дешёвой сталью, но уступает по другим качествам.

качественная сталь ( углеродистая или легированная ) — ГОСТ 1577, содержание углерода обозначается в сотых долях % — 08, 10, 25, 40, дополнительно может указываться степень раскисления и характер затвердевания. Качественная углеродистая сталь обладает высокой пластичностью и повышенной свариваемостью.

Низкоуглеродистые качественные конструкционные стали характеризуются невысокой прочностью и высокой пластичностью. Из листового проката стали 08, 10, 08кп изготавливают детали для холодной штамповки. Из сталей 15, 20 делают болты, винты, гайки, оси, крюки,шпильки и другие детали неответственного назначения.

Среднеуглеродистые качественные стали (ст 30, 35, 40, 45, 50, 55) используют после нормализации и поверхностной закалки для изготовления таких деталей, которые обладают высокой прочностью и вязкостью сердцевины (оси, винты, втулки и т. д.)

Стали 60 — стали 85 обладают высокой прочностью, износостойкостью, упругими свойствами. Из них изготавливают крановые колёса, прокатные валки, клапаны компрессоров, пружины, рессоры и т.д.

высококачественная — сложный химический состав с пониженным содержанием фосфора и серы — по ГОСТу 19281.

Также сталь делится по применению :

а) строительная сталь — углеродистая обыкновенного качества. Обладает отличной свариваемостью. Цифра обозначает условный номер состава стали по ГОСТу. Чем больше условный номер, тем больше содержание углерода, тем выше прочность стали и ниже пластичность.

Ст0-3 — для вторичных элементов конструкций и неответственных деталей (настилы, перила, подкладка,шайбы)

Ст3 используют для несущих и ненесущих элементов сварных и несварных конструкций и деталей, которые работают при положительных температурах. ГОСТ 380-88.

Стандартом качества предусмотрена сталь с повышенным количеством марганца (Ст3Гсп/пс, ст5Гсп/пс).

б) конструкционная сталь — ГОСТ 1050

Углеродистые качественные конструкционные стали используются в машиностроении, для сварных, болтовых конструкций, для кровельных работ, для изготовления рельсов, железнодорожных колёс, валов, шестерен и других деталей грузоподъёмников.Ц ифры в маркировке означают содержание углерода в десятых долях процента.

Ст20 — малонагруженные детали, такие как валики, копиры, упоры,

Ст35 — испытывающие небольшие напряжения (оси, тяги, рычаги, диски, траверсы, валы),

Ст45 (ст40Х) — требующие повышенной прочности (валы, муфты, оси, зубчатые рейки)

Конструкционные легированные стали используют для гусениц тракторов, изготовления пружин, рессор, осей, валов, автомобильных деталей, деталей турбин и др.

в) инструментальная сталь — применяется для режущего инструмента, быстрорежущая сталь для холодного и горячего деформирования материла, для измерительных инструментов, на производство молотков, долот, стамесок, резцов, свёрлов, напильников, бритв, рашпилей.

У7, У8А (цифра- десятые доли процента по содержанию углерода). Углеродистые стали выпускают качественными и высококачественными. Буква «А» означает высококачественную углеродистую инструментальную сталь.

г) легированная сталь — универсальная сталь, содержащая специальную примесь. Содержание кремния более 0,5%, марганца более 1%. ГОСТ 19281-89. Если содержание легирующего элемента превышает 1 — 1,5%, то оно указывается цифрой после соответствующей буквы.

низколегированная сталь — где легирующих элементов до 2,5% (09Г2С, 10ХСНД, 18ХГТ). Низколегированную сталь можно использовать в условиях крайнего севера, от -70 град С. Низколегированную сталь отличает большая прочность за счёт более высокого предела текучести,что важно для ответственных конструкций.

среднелегированная (2,5 -10%),

высоколегированная (от 10 до 50%)

Сталь 09Г2С применяется для паровых котлов, аппаратов и ёмкостей, работающих под давлением и температурой от минус 70, до плюс 450град; её используют для ответственных листовых сварных конструкций в химическом и нефтяном машиностроении, судостроении.

Сталь 10ХСНД используют для сварных конструкций химического машиностроения, фасонных профилей в сдостроении, вагоностроении.

18ХГТ применяют для деталей, работающих на больших скоростях при высоком давлении и ударных нагрузках.

д) сталь особого назначения — сталь с особыми физическими свойствами. Она применяется в электротехничсеской промышленности и точном судостроении.

На свариваемость стали влияет степень её раскисления. По степени раскисления сталь классифицируется:

спокойная сталь (ст3сп) — полностью раскисляется с минимальным содержанием шлаком и неметаллических примесей,

полуспокойная сталь (ст3пс) — по характеристикам качества схожа со спокойной сталью,

кипящая сталь (08кп) — неокисленная сталь с высоким содержанием неметаллических примесей. ГОСТ 1577.

В зависимости от нормируемых характеристик , сталь подразделяют на категории: 1, 2, 3, 4, 5. Категории обозначают химический состав, механические свойства при растяжении, ударную вязкость)

Например, категория 1 — химический состав не нормируемый, категория 3 — нормируется ударная вязкость при температуре +20. Для марки ст0 не нормируется ни химический состав, ни предел текучести.

Марка стали С245 — Ст3пс5

Марка стали С255 — Ст3сп5

Марка стали С235 — Ст3кп2

Марка стали С345 — 09Г2С

© 2001-2021 АО Металлоторг, Все права защищены
металлопрокат, катанка, оцинковка, листы хк, гк, листы оцинкованные холоднокатаные, профильные трубы
Металлоторг — продажа металлопроката

Различия между сталью и нержавеющей сталью.

Сталь и нержавеющая сталь – это металлические сплавы. Они оба сделаны из комбинации двух или более металлов, чтобы получить определенные требуемые свойства, подходящие для различных функций или применений. Из-за этих свойств каждый металл хорош для конкретного применения. Знание того, какой тип материала имеет инструмент, оборудование или устройство, очень важно, поскольку он может помочь вам определить его пригодность в зависимости от того, какое использование вы хотите использовать.

Рассмотрим в статье различия между сталью и нержавеющей сталью.

Компания www.cvet-metall.com реализует на современном рынке оптово-розничные предложения цветного и нержавеющего металлопроката и услуги его механической, термической и химической обработки.

Сталь представляет собой комбинацию железа и углерода. Как правило, около полутора процентов углерода используется с железом, чтобы сделать прочный и ковкий металл, который мы называем сталью. Сталь относится к 1400 году до нашей эры и очень распространена в строительной отрасли. В настоящее время технологические достижения позволили изготовителям использовать другие металлы, такие как вольфрам, ванадий, марганец и хром, чтобы сделать сталь с широкими механическими преимуществами для конкретных применений в промышленности.

Кухонная техника из нержавеющей стали

Нержавеющая сталь представляет собой комбинацию железа и хрома. Хром образует от десяти до тридцати процентов нержавеющей стали. В большинстве случаев для достижения конкретных свойств нержавеющей стали добавляются другие элементы, такие как медь, алюминий, молибден, ниобий, титан, азот и никель. Нержавеющая сталь очень популярна из-за ее антикоррозийности. Он не окрашивается и не корродирует, что делает его очень подходящим для использования в средах с влажностью. Содержание хрома в нержавеющей стали является ответственным за его антикоррозионную активность. Он реагирует с кислородом с образованием оксидной пленки на поверхности металла, что делает его бесстрастным к коррозионной активности.

Сталь Нержавеющая сталь
Сплав железа и углерода Сплав железа и хрома
Может ржаветь Не ржавеет
Используется для изготовления тяжелого оборудования и строительной промышленности Используется при изготовлении медицинских изделий и кухонных изделий
Сильные и податливые Легко изготовить, относительно прочный

Сталь против нержавеющей стали

Самое основное отличие между сталью и нержавеющей сталью заключается в их составе. Сталь изготовлена из комбинации железа и углерода. Эта комбинация производит сильный и ковкий металл, который наиболее подходит в строительной отрасли и для изготовления тяжелого оборудования. Нержавеющая сталь, с другой стороны, изготовлена из комбинации хрома и железа. Полученный металл является антикоррозийным и устойчивым к ржавлению. Нержавеющая сталь легко изготавливается и имеет приятную эстетическую привлекательность. Эти свойства, в сочетании с тем, что он обладает гигиеническими свойствами, делают его распространенным при изготовлении хирургических инструментов, посуды, стационарных приборов, а также фармацевтических средств обработки.

Когда сталь подвергается воздействию воздуха, железо в нем реагирует с кислородом с образованием оксида железа (ржавчины). Напротив, нержавеющая сталь не ржавеет при воздействии воздуха. Хром, присутствующий в нержавеющей стали, реагирует с кислородом с образованием пленки оксида хрома на поверхности металла, которая действует как защитный слой против ржавления или коррозии.

Как нержавеющая сталь, так и сталь являются одними из самых популярных металлов в мире и составляют важную роль в создании некоторых из знаковых небоскребов мира и современных зданий. Развитие технологий привело к разработке вариантов стали и нержавеющей стали для удовлетворения конкретных требований применения.

Чем сталь отличается от железа: особенности и отличия

Многими людьми в обыденной речи часто употребляются понятия «сталь» и «железо», как синонимы. На практике они существенно отличаются друг от друга.

Что называется сталью

Сталью называют один из самых распространенных металлических сплавов. Он широко применяется при производстве различных машин, механизмов и приборов. Без нее немыслимо производство автомобилей и судов, железнодорожных вагонов и локомотивов. Стальная арматура используется в строительстве, из металлических конструкций сооружаются мосты, быстро возводимые сооружения. Этот сплав создается с заранее заданными свойствами, чтобы в наибольшей степени удовлетворять качественным характеристикам конкретного изделия. Обычно сталью называют сплав, в котором более 45 процентов железа. Для прочности и твердости в него добавляется углерод и легирующие компоненты.

Высокоуглеродистая сталь идет на изготовление различных силовых пружин и амортизаторов, рессор и других упругих деталей, рассчитанных на большие нагрузки. При изготовлении высокотехнологичного оборудования и приборов из такой стали изготавливают подвески, мембраны и множество других элементов разных форм и назначения. Отличаются детали из стали с повышенным содержанием углерода тем, что они выдерживают большие постоянные, ударные или циклические нагрузки, не имея остаточной деформации. Стали, у которых содержание углерода не велико, более пластичные и вязкие. Их удобно использовать для производства штампованных деталей, например, в автомобилестроении.

Для удобства применения стали классифицируют по различным параметрам.

Так по назначению они могут быть:

  • Конструкционными.
  • Нержавеющими.
  • Инструментальными.
  • Жаропрочными.
  • Морозостойкими.

Для оценки химического состава их относят к углеродистым и легированным. Первые бывают низко, средне и высокоуглеродистыми. По такому же принципу, исходя их содержания легирующих компонентов, делятся легированные стали. Стали могут различаться и по другим характеристикам (удельный вес, плотность, температура плавления, содержание хрома, молибдена, вольфрама и пр.).

Есть такой металл – железо

Железом называется элемент, менделеевской периодической системы, обозначаемый символом Fe. Этот металл широко распространен в коре нашей планеты. Полагают, что из него состоит большая часть ядра Земли. Считается, что это один из самых распространенных элементов в Солнечной системе. Представляет собой серебристо-белого цвета металл, который поддается ковке. Горит в чистом кислороде. В чистом виде встречается редко. Комплекс уникальных свойств железа и его сплавов делают этот металл важнейшим для людей. Практически наиболее применяемые его сплавы с углеродом в виде стали, в том числе с добавлением марганца, хрома, никеля и чугуна.

Оно было известно еще в четвертом тысячелетии до н.э. в виде украшений и холодного оружия, которые изготавливались из железа, содержавшегося в метеоритах. Ценилось дороже золота. Позже его научились плавить из магнетитовых песков и железной руды в вырытых в земле печах. С изобретением примитивных доменных печей с использованием воздуходувных мехов древние римляне освоили производство чугуна и стали из него.

Железо содержится в большом количестве минералов, в частности, в таких:

  • Магнетит (72,4%)
  • Гематит (70 %)
  • Марказит ( 46,6 %)
  • Сидерит ( 35 %)
  • Миспикель ( 34,3 %)
  • Леллингит ( 27,2 %)

В числе стран с наибольшими месторождениями железа находятся Бразилия, Австралия, США, Канада, Швеция, Венесуэла, Либерия, Украина, Франция, Индия. Первое место в мире по его запасам занимает Россия. Перспективными являются железосодержащие месторождения, обнаруженные на дне океанов.

Промышленным способом железо получается из железной руды в виде агломерата, в основном в результате доменного процесса. В доменных печах при температуре 2000 °C его сначала восстанавливают углеродом. Полученный расплав железа, называемый чугуном, перенасыщен углеродом. Для получения стали он нуждается в дальнейшей переработке. Оно получается в твердом виде и переправляется в электропечах.

В чем отличия

Сталь и железо принципиально отличаются в следующем:

  1. Сталь является готовым продуктом металлоплавления и может использоваться в различных целях. Железо является элементом, который выступает основой и полуфабрикатом для производства стали.
  2. Стали за счет изменения рецептуры и технологии ее производства, могут задаваться определенные качества, необходимые для дальнейшего производства. В железе, как химическом элементе, его качества заложены природой.
  3. Сталь является сплавом, а в чистом железе содержится только оно.
  4. По прочностным характеристикам сталь значительно превосходит железо.
  5. Из стали изготавливают миллионы наименований изделий, из железа – десятки.

Титан против стали: в чем разница?

Что такое сталь?

Сталь создается путем добавления углерода к элементарному железу. Этот процесс увеличивает твердость, прочность и устойчивость к ударам, коррозии и температуре. Сталь имеет широкий спектр сплавов, в состав которых входят легирующие элементы, такие как цинк, хром, молибден и кремний. Эти элементы улучшают способность стали противостоять коррозии, поэтому ее чаще всего называют нержавеющей сталью. Количество хрома, добавленного в сталь, определяет ее устойчивость к коррозии. Трудно обобщить свойства стали, поскольку она существует во многих типах и калибрах.

В частности, большинство сплавов стали плотные и твердые, но их все же можно обрабатывать. Сталь также поддается термической обработке, что придает ей разные свойства в зависимости от процесса и типа стали. Кроме того, сталь является отличным проводником как тепла, так и электричества. Некоторые образцы стали подвержены ржавчине из-за наличия железа. Однако эта проблема решается добавлением хрома для изготовления нержавеющей стали.

Что такое титан?

Титан — четвертый по распространенности металл на Земле. Однако титан в элементарной форме или в высокой концентрации встречается нечасто. Кроме того, титан очень трудно очистить, что делает его более дорогим.

Титан имеет плотность 4.51 г / см. 3 , что означает, что он легкий по сравнению с другими металлами. Кроме того, чистая форма бывает серебристо-серого цвета. Важно отметить, что титан не магнитный. Как и многие металлы, титан может присутствовать в элементарной форме или в различных сплавах. Эти сплавы часто упрочняются и более устойчивы к коррозии. Большинство сплавов титана используются в аэрокосмической, конструкционной и других областях, где требуется устойчивость к высоким температурам. Элементарный титан часто используется в качестве легирующего элемента.

Сравнение титана и Сталь

Выбор между сталью и титаном зависит от конкретной области применения. В этом разделе сравниваются механические характеристики стали и титана, что помогает определить, как можно специфицировать каждый металл. Однако лучшее сравнение этих металлов основано на разных типах сплавов, а не на обобщенных данных.

Сталь против. Титан: плотность

Плотность можно использовать для определения веса каждого металла. Как отмечалось ранее, титан легче стали и весит почти вдвое меньше стали. Это свойство делает титан подходящим для применений, требующих прочности и легкости, например, в аэрокосмической промышленности. С другой стороны, плотность стали выгодна при использовании в таких местах, как шасси транспортных средств.

Сталь против. Титан: эластичность

Эластичность материала характеризует его гибкость. Эту меру иногда называют модусом Юнга. Это свойство важно для понимания того, как материал реагирует на удар, изгибается он или деформируется, не достигая пластической деформации или нет.

В этом отношении титан имеет низкую эластичность, что означает, что материал изгибается и деформируется под давлением. Эта особенность также затрудняет обработку титана. С другой стороны, сталь имеет более высокий модуль упругости и ее можно обрабатывать с меньшими трудностями. Это свойство делает сталь пригодной для изготовления режущих кромок, поскольку она может ломаться, не сгибаясь под нагрузкой.

Сталь против. Титан: прочность на разрыв

С точки зрения прочности на разрыв сталь намного прочнее титана, в отличие от большинства людей, которые считают, что титан более мощный, чем большинство металлов. Эта особенность делает сталь более широко используемым металлом по сравнению с титаном. Однако титан столь же прочнее, как сталь, и весит почти вдвое меньше стали. Это делает титан более прочным на единицу массы по сравнению со сталью.

В приложениях, требующих общей прочности, сталь является наиболее предпочтительной, поскольку большинство ее сплавов имеют более высокий предел текучести по сравнению с другими металлами. Если вы ищете исключительно прочность, тогда сталь должна быть вашим металлом. Однако, если проект требует прочности на единицу массы, вы выбираете титан.

Сталь против. Титан: удлинение при разрыве

Эта функция является мерой того, насколько материал растягивается до разрыва. Более высокое удлинение при разрыве означает, что материал растягивается больше, прежде чем окончательно разорвется. Другими словами, если металл имеет большее удлинение при разрыве, то он более ковкий. Титан очень пластичен и перед разрушением растягивается почти на половину своей длины. Эта особенность затрудняет обработку титана. С другой стороны, сталь имеет широкий спектр сплавов с низким удлинением при разрыве, что означает, что она более твердая и хрупкая.

Сталь против. Титан: твердость

Твердость считается относительной величиной, которая относится к тому, как материал реагирует на царапины, вмятины, травления и другие удары, наносимые на его поверхность. Твердость металла измеряется с помощью индентора. Титан тверд, но не достигает уровня стали. Это не означает, что титан легко деформируется. Напротив, титан образует твердый слой диоксида, который защищает металл от царапин. Сталь твердая и не царапается. Это делает его подходящим для применений, требующих воздействия суровых условий.

В нижней строке

Сравнение стали с титаном — лучший способ определить лучший материал для проекта. Однако важно понимать, что выбор материала между сталью и титаном зависит от конкретной области применения.

Различия между титаном и сталью можно объяснить различными аспектами, такими как механические свойства. Эти различия позволяют лучше понять каждый металл.

Ссылки на связанные источники:

Рошиндустри специализируется на высоком качестве Быстрое прототипирование, быстрый мелкосерийное производство и крупносерийное производство. Услуги быстрого прототипа, которые мы предоставляем, — это профессиональный инжиниринг, Обработка CNC включая фрезерные и токарные станки с ЧПУ, Изготовление листового металла или прототипирование листового металла, Умрите литье, металлическое тиснение, Вакуумное литье, 3D печать, SLA, Изготовление прототипов методом экструзии пластика и алюминия, Быстрая оснастка, Быстрое литье под давлением, Обработка поверхности закончить услуги и другие услуги быстрого прототипирования Китая, пожалуйста свяжитесь с нами прямо сейчас.

Похожие материалы: Загрузка…

Нержавеющая сталь или латунь: выбор по цене и характеристикам

Сделать заказ можно по телефону

Наши специалисты с радостью вам помогут

+7 495 775-50-79

Латунный и нержавеющий металлопрокат относится к коррозионностойким материалам и широко используется в различных сферах производства. Детали, узлы, аппараты и конструкции, работающие в агрессивных средах, применяют в автомобилестроении, строительстве и архитектуре, пищевой промышленности, энергомашиностроении, судостроении и медицине.

Особенности латуни

Латунь представляет собой сплав меди и цинка, в котором доли этих металлов могут меняться в зависимости от требуемых характеристик материала:

  1. В технических латунях доля цинка составляет 48–50%. Этот материал обладает большой прочностью, износостойкостью, но малой пластичностью.
  2. Латунь с содержанием цинка до 35% более пластична и может обрабатываться в холодном и горячем состоянии.

Для увеличения коррозионной стойкости латунь легируют оловом, никелем, кремнием, цинком, алюминием. Латуни отличаются составом и назначением:

  • латунный прокат, используемый в судостроении, называется морской латунью и отличается повышенным сопротивлением к коррозии, благодаря легированию оловом;
  • для часовой промышленности применяют латунь автоматную, пластичную и легкую в обработке;
  • латуни для фасонного литья имеют в составе присадки, улучшающие пластичность, повышающие прочность материала. Листы, трубы, прутки из латуни традиционно используются для производства пищевого и холодильного оборудования. Благодаря отличному сопротивлению сплава воздействиям активной жидкой и парообразной среды техногенного характера, узлы агрегатов обладают высокой коррозионной стойкостью.

Латунь устойчива окислительным процессам в следующих условиях:

  • в горячей и холодной пресной воде;
  • при атмосферных воздействиях;
  • деаэрированных разбавленных растворах уксусной, фосфорной и серной кислоты.

Особенности нержавеющей стали

Нержавеющая сталь представляет собой сплав железа, легированный хромом, никелем, медью, марганцем. Добавление различных элементов в сплав повышает коррозионную стойкость стали и улучшает свойства твердости, износостойкости. Нержавеющая коррозионная сталь в сравнении с латунью имеет более широкое применение, так как значительно дешевле сплава из меди и цинка.

Нержавеющий металлопрокат массово используется на предприятиях пищевой, медицинской, нефтегазовой промышленности, сельского хозяйства, строительства. Благодаря свойству стали не образовывать вредных соединений при контакте с пищевыми продуктами, этот металл широко распространен в быту.

Конструкции из нержавейки более надежные, долговечные и устойчивые к влияниям агрессивных сред, кислот и щелочей, что обуславливает их повсеместное применение в современном строительстве.

Преимуществами применения нержавеющей стали в сравнении с латунью являются:

  1. Безотказная работа нержавеющего металлопроката аустенитного класса при температурах от +450 °C до 800 °C. Латунные изделия используется до температурного предела +260 °C.
  2. Коррозионная стойкость к большинству кислот, холодной и горячей воде.
  3. Сравнительно низкая стоимость нержавейки при одинаковых прочностных характеристиках с латунью.

Нержавеющий металлопрокат от производственной компании «Глобус-Сталь» отличается высоким качеством, соответствующим ГОСТ, конкурентной ценой без посредников, доступностью широкого ассортимента листового, трубного, фасонного проката.


Что такое литая сталь?

Литая сталь — это вид металла, созданный при нагревании чугуна с использованием тигельного контейнера. Его создание было связано с революционным процессом, изобретенным англичанином Бенджамином Хантсманом в 1751 году. Литая сталь допускала более однородный состав стали и меньшее количество примесей в стали, чем любой предыдущий производственный процесс. Поскольку он выполнен в тигле, литейную сталь часто называют тигельной сталью.

Сталь производится путем объединения железа с углеродом или другими сплавами. Железо — мягкий металл, поэтому не идеально подходит для многих строительных целей. Создание стали удаляет многие примеси в железе, что позволяет стали быть более твердой и долговечной. Чем лучше сталь, тем больше примесей железа удаляется.

Ранняя сталь была изготовлена ​​путем добавления небольших количеств углерода в железо. Например, черновая сталь была изготовлена ​​путем многократного нагрева кованого железа и угля вместе в печи. Углеродный уголь переносится в сталь в процессе диффузии.

Литая сталь была первым типом стали, который позволял добавлять сплавы в железо. До этого метода производители не могли разогреть сталь до температуры плавления. Нагревая черновую сталь в глиняном тигле, помещенном непосредственно в огонь, Охотник позволил металлу достичь температуры до 2900 ° F (1600 ° C). Плавление позволило другим элементам, таким как никель, смешиваться с металлом, тем самым укрепляя сталь.

На протяжении веков совершенствовался процесс производства тиглей, хотя сталь все еще нагревается огнем и находится внутри глиняного тигля в форме горшка, который можно запечатать. Современная литая сталь используется в двигателях и станках, а также в судостроении. Это имеет тенденцию быть более дорогим, чем другие типы металлов, используемых для подобных проектов.

Литая сталь имеет черновую отделку. Он часто имеет поверхностные отверстия, создаваемые пузырьками газа во время процесса нагревания. Эластичный металл, этот тип стали очень прочный, имеет предел прочности чугуна в четыре раза. Прочность на растяжение — это то, какое давление, создаваемое натяжением, может выдержать объект, прежде чем он сломается.

Одна проблема при использовании литой стали заключается в том, расширяются ли поверхностные отверстия внутрь металла. Если это так, эти отверстия могут создать слабые места, которые влияют на прочность стали. Измерение объема воды, которую можно налить в отверстия, даст хорошее представление о том, простираются ли отверстия глубоко в металле.

ДРУГИЕ ЯЗЫКИ

«Что легче — сталь или титан? ?» – Яндекс.Кью

Сравнение титана и Сталь

Выбор между сталью и титаном зависит от конкретной области применения. В этом разделе сравниваются механические характеристики стали и титана, что помогает определить, как можно специфицировать каждый металл. Однако лучшее сравнение этих металлов основано на разных типах сплавов, а не на обобщенных данных.

Сталь против. Титан: плотность

Плотность можно использовать для определения веса каждого металла. Как отмечалось ранее, титан легче стали и весит почти вдвое меньше стали. Это свойство делает титан подходящим для применений, требующих прочности и легкости, например, в аэрокосмической промышленности. С другой стороны, плотность стали выгодна при использовании в таких местах, как шасси транспортных средств.

Сталь против. Титан: эластичность

Эластичность материала характеризует его гибкость. Эту меру иногда называют модусом Юнга. Это свойство важно для понимания того, как материал реагирует на удар, изгибается он или деформируется, не достигая пластической деформации или нет.

В этом отношении титан имеет низкую эластичность, что означает, что материал изгибается и деформируется под давлением. Эта особенность также затрудняет обработку титана. С другой стороны, сталь имеет более высокий модуль упругости и ее можно обрабатывать с меньшими трудностями. Это свойство делает сталь пригодной для изготовления режущих кромок, поскольку она может ломаться, не сгибаясь под нагрузкой.

Сталь против. Титан: прочность на разрыв

С точки зрения прочности на разрыв сталь намного прочнее титана, в отличие от большинства людей, которые считают, что титан более мощный, чем большинство металлов. Эта особенность делает сталь более широко используемым металлом по сравнению с титаном. Однако титан столь же прочнее, как сталь, и весит почти вдвое меньше стали. Это делает титан более прочным на единицу массы по сравнению со сталью.

В приложениях, требующих общей прочности, сталь является наиболее предпочтительной, поскольку большинство ее сплавов имеют более высокий предел текучести по сравнению с другими металлами. Если вы ищете исключительно прочность, тогда сталь должна быть вашим металлом. Однако, если проект требует прочности на единицу массы, вы выбираете титан.

Сталь против. Титан: удлинение при разрыве

Эта функция является мерой того, насколько материал растягивается до разрыва. Более высокое удлинение при разрыве означает, что материал растягивается больше, прежде чем окончательно разорвется. Другими словами, если металл имеет большее удлинение при разрыве, то он более ковкий. Титан очень пластичен и перед разрушением растягивается почти на половину своей длины. Эта особенность затрудняет обработку титана. С другой стороны, сталь имеет широкий спектр сплавов с низким удлинением при разрыве, что означает, что она более твердая и хрупкая.

Сталь против. Титан: твердость

Твердость считается относительной величиной, которая относится к тому, как материал реагирует на царапины, вмятины, травления и другие удары, наносимые на его поверхность. Твердость металла измеряется с помощью индентора. Титан тверд, но не достигает уровня стали. Это не означает, что титан легко деформируется. Напротив, титан образует твердый слой диоксида, который защищает металл от царапин. Сталь твердая и не царапается. Это делает его подходящим для применений, требующих воздействия суровых условий.

Также советую — www.marketprofil.ru/catalog/profnastily/profnastil-n-75

Что такое нержавеющая сталь? [ Часть 2]

Нержавейка или нержавеющая сталь — это прочный металл, легированная сталь, отличающийся качеством высокой стойкости к коррозии. Устойчивость к коррозии в атмосфере и агрессивных средах, воздействию различных температур обеспечивают легирующие элементы, входящие в состав этого металла. Давайте рассмотрит некоторые важные особенности нержавеющей стали.

Предел текучести

В зависимости от марки нержавеющая сталь может обладать высокой прочностью и низким удлинением или низкой прочностью и высоким удлинением. По пределу текучести они очень хорошо уступают углеродистым сталям.

Прочность при высоких температурах

Нержавеющая сталь сравнительно лучше других углеродистых сталей работает при более высоких температурах. Она показывает лучшую огнестойкость благодаря высокому коэффициенту сохранения прочности при повышенных температурах (выше 500° C). Она также имеет лучший коэффициент сохранения жесткости, чем углеродистая сталь при температуре выше 300 ° C.

Предел прочности

Что касается прочности на разрыв , нержавеющая сталь превосходит такие материалы, как алюминий, латунь и низкоуглеродистая сталь.

Самый высокий предел прочности наблюдается у дисперсионно-твердеющих и мартенситных марок. Эти марки могут иметь предел прочности на разрыв, который в два раза больше, чем у широко распространенных марок 304 и 316. В частности, дуплексная сталь имеет высокое соотношение прочности и пластичности.

Криогенная стойкость

Некоторые марки нержавеющей стали отлично справляются с работой в более широком диапазоне температур. Аустенитные стали демонстрируют исключительную вязкость и повышенную прочность на разрыв при отрицательных температурах. Это расширяет сферу их использования, значительно открывая новые возможности для современных приложений.

С другой стороны, ферритные, мартенситные и дисперсионно-твердые марки не так хороши при криогенных температурах, поскольку их ударная вязкость падает при понижении температуры.

Пластичность

Пластичность различных марок нержавеющей стали может существенно отличаться. Некоторые марки обладают высокой пластичностью, что позволяет использовать сложные процессы глубокой вытяжки.

Более высокая скорость упрочнения

Это свойство относится к способности металла увеличивать свою прочность за счет процессов холодной обработки. Нержавеющая сталь может быть подвергнута отжигу и холодной обработке, чтобы довести ее прочность до желаемого уровня.

Это означает, что одну и ту же марку стали можно использовать в различных областях, изменяя ее прочность. Например, одну и ту же сталь можно использовать в качестве пружины или гнущейся проволоки путем отжига и холодной обработки.

Электропроводность и магнетизм

Источник: Matweb

Как и все металлы, нержавеющая сталь проводит электричество. Однако, как и у всех сталей, эта проводимость чрезвычайно мала.

В отраслях, где высоки гигиенические стандарты или электроприборы могут подвергаться воздействию коррозионной или влажной среды, для защиты используются корпуса из нержавеющей стали.

Аустенитные нержавеющие стали немагнитны, однако холодная обработка может использоваться для создания магнитных свойств некоторых марок. Все остальные типы обладают магнитными свойствами.

Химические свойства нержавеющей стали

Химические свойства делают этот материал особенным и придают ему уникальность.

Высокая стойкость к окислению

Это отличительное свойство нержавеющей стали обеспечивает ее многочисленные уникальные применения в промышленности. Высокая стойкость к окислению — результат наличия хрома в нержавеющей стали. В некоторых сортах процентное содержание хрома может доходить до 26%.

Другие металлы могут быть защищены покрытиями и антикоррозийными красками, но как только они стираются, начинается коррозия. В случае нержавеющей стали любое удаление естественного покрытия оксида хрома из-за повреждения поверхности сопровождается образованием нового покрытия на открытой поверхности, которое предотвращает коррозию.

Биологическая инертность

Нержавеющая сталь биологически инертна, что делает ее логичным выбором для медицинского оборудования, такого как хирургические инструменты, травматические винты и пластины. Это свойство также делает его идеальным металлом для изготовления столовых приборов и кухонной техники.

Устойчивость к кислотам, щелочам и органическим материалам

Нержавеющая сталь устойчива к воздействию широкого спектра соединений. Она устойчива к кислотам, щелочам, а также к органическим соединениям. Устойчивость к кислотам различается для разных марок. Некоторые сорта могут противостоять высококонцентрированным кислотам, в то время как другие могут быть устойчивы только к низким концентрациям.

Подобная инертность наблюдается с щелочными и органическими соединениями. Это делает нержавеющую сталь очень подходящим материалом для использования в химической промышленности при хранении, транспортировке и других процессах.

Нержавеющая сталь также легко противостоит воздействию влаги, солей, серы, углекислого газа и хлоридов. Это помогает ему выжить в нескольких суровых условиях в течение более длительного периода, чем большинство других металлов.

Прочие свойства

Важные свойства не ограничиваются только механическими и химическими свойствами. В приведенном ниже списке есть и другие, которые пригодятся для различных областей промышленности.

Возможность вторичной переработки

Как уже упоминалось, нержавеющая сталь может быть переработана для производства новых изделий. Это снижает нагрузку на окружающую среду, поскольку для производства стали требуется меньше сырья, а также уменьшает образование отходов.

Ее небиоразлагаемая природа также предотвращает загрязнение ресурсов, поскольку она не разлагается и не просачивается в почву или водоемы.

Легко обрабатывается

Нержавеющая сталь хорошо поддается механической обработке, что позволяет дизайнеру создавать изделия сложной формы. Лазерная резка нержавеющей стали, обработка на станках с ЧПУ, гибка и т.д. доступны без специального оборудования.

Чистота

Изделия из нержавеющей стали легко чистить с помощью бытовых нетоксичных средств, таких как стиральный порошок, мыло или чистящие жидкости. Это позволяет им долго сохранять новый вид, увеличивая срок службы.

Это в конечном итоге снижает потери и делает первоначальную относительно дорогую покупку окупаемой в долгосрочной перспективе.

Эстетическая привлекательность

Изделия из нержавеющей стали имеют яркий блеск, что делает их идеальным выбором для открытых поверхностей. Доступен широкий выбор вариантов отделки — от яркого до матового. Она может быть матовой, гравированной, рельефной или тонированной.

Легирующие элементы

Что касается нержавеющей стали, на выбор предлагается большое количество марок. В зависимости от добавляемого легирующего элемента свойства могут значительно различаться. Все сводится к требованиям, предъявляемым к конкретной области применения.

Посмотрим, какие легирующие элементы можно добавлять и как они влияют на конечный продукт.

Хром

Хром является основным легирующим элементом нержавеющей стали. Это придает стали свойство быть «нержавеющей». Пассивный слой оксида хрома наряду с защитой поверхности также блокирует диффузию кислорода в металл, защищая внутреннюю структуру металла от коррозии.

Ионы оксида хрома также похожи по размеру на молекулы стали, что приводит к прочной связи между ними. Это позволяет ионам оксида оставаться прочно прикрепленными к поверхности при нормальных рабочих условиях.

Чтобы сталь была «нержавеющей», необходимо минимум 10,5%. Однако добавление еще большего количества хрома является обычным явлением для повышения коррозионной стойкости.

Хром также действует как стабилизатор феррита, вызывая образование микроструктуры феррита в сплаве.

Никель

Никель добавляется для дальнейшего повышения коррозионной стойкости. Он также является стабилизатором аустенита, стимулируя образование аустенита.

Добавление 8-9% никеля позволяет получить полностью аустенитную структуру, которая обеспечивает отличные сварочные свойства. Дальнейшее увеличение процентного содержания никеля приводит к улучшению свойств обрабатываемости и коррозионной стойкости.

Медь

Медь также действует как стабилизатор аустенита и улучшает свойства коррозионной стойкости и упрочнения.

Ее добавление позволяет получить изделия из нержавеющей стали, пригодные для работы в холодных условиях, это особенно нужно для изготовления винтов и гвоздей.

Кремний

Добавление кремния улучшает стойкость нержавеющей стали к высококонцентрированным азотной и серной кислотам. Это также способствует образованию феррита и делает металл стойким к окислению.

Азот

Азот является стабилизатором аустенита и улучшает прочность и стойкость к локальной коррозии. Локальная коррозия относится к таким явлениям, как точечная коррозия, щелевая коррозия и межкристаллитная коррозия.

Молибден

Молибден и вольфрам улучшают общую и локальную коррозионную стойкость. Первый является стабилизатором феррита и, следовательно, при использовании в аустенитных сплавах должен быть уравновешен стабилизаторами аустенита для поддержания аустенитного состава.

Молибден также увеличивает жаропрочность при добавлении в мартенситную нержавеющую сталь. Добавление вольфрама к молибдену также улучшает упомянутые выше свойства.

Марганец

Марганец улучшает свойства прочности, ударной вязкости и закаливаемости нержавеющей стали. Добавление марганца помогает металлу лучше работать при горячей обработке.

Марганец также способствует растворению азота в нержавеющей стали и поэтому может быть добавлен для замены никеля в нержавеющей стали азотом.

Заключение

Нержавеющая сталь, помимо обычных свойств стали, обладает стойкостью к коррозии и нагреву. Она обладает всеми преимуществами стали, а также некоторыми собственными. Она не подвержена коррозии, лучше переносит суровые условия окружающей среды и имеет более длительный срок службы.

Однако не совсем верно, что она защищена от загрязнений. Во-первых, устойчивость к коррозии зависит от марки. Однако ненормальные окружающие условия, такие как низкий уровень кислорода, плохая циркуляция и высокая соленость, могут привести к необратимому образованию пятен.

Несмотря на вышеупомянутые риски, нержавеющая сталь является прекрасным материалом и оказывает очень положительное влияние на отрасль в целом. Из-за большого количества марок с разными свойствами всегда есть марка, которая идеально подходит для применения. Важно правильно выбрать сорт, чтобы обеспечить рентабельное вложение.

Спецсплавы и стали в ассортименте

 

Вам нужен металл? Купить сталь и прочие сплавы предлагает наша компания. У нас купить сталь модно по привлекательной цене. Мы предлагаем купить сталь, которая имеет наивысший уровень качества.  Но для начала давайте разберемся, что же они собой представляют.

 

Что такое металл, и какие существуют сплавы железа? Что вообще такое металлический сплав?

 Металлом называют кристаллическое вещество, которое имеет определённые свойства, позволившие сгруппировать разнообразные химические элементы под общим названием. Итак, что же это за свойства? Металлам присуща высокая тепло- и электропроводность, особый металлический блеск. Кроме этого, металлы за исключением ртути (тоже относится к этой категории) обладают повышенной прочностью к механическим воздействиям и пластичностью. Они, особенно под воздействием повышенных температур, легко поддаются ковке — деформируются при воздействии на них механическим путем. Металлы самая крупная группа элементов в периодической таблице Менделеева. Их 75 % от общего количества.

 

В природе не существует металлов в чистом виде. Везде мы имеем дело с их сплавами. Что же представляют собой сплавы металлов?

Металлическими сплавами называется однородная смесь веществ (металлов), которая образуется в процессе затвердевания после доведения их до расплавленного состояния. В сплав входит минимум два элемента, максимальное их количество может быть бесчисленным.

Металлические сплавы могут состоять из металлов и могут иметь в своем составе примеси прочих элементов — неметаллов. Для примера, к металлическим сплавам относится латунь, бронза. К неметаллическим — чугун, сталь, так как они содержат примесь углерода, который не относится к этой группе химических элементов.

Возможность смешивания разных металлов, позволяет получать в конечном итоге сплавы, имеющие разные свойства и характеристики, получать материал, который востребован в том или ином виде хозяйственной деятельности.

Сплавы металлов или твердые растворы с химической точки зрения образуются двумя способами:

  • замещения
  • внедрения

В первом случае, атомы одного металла замещают часть атомов кристаллической решетки другого металла. Для примера это сплавы железа и никеля, меди и никеля и прочие. При смешанном способе из молекулы попросту перемешиваются.

 

Где используются сплавы металлов?

 Находят они себе применение повсеместно. В доме любого человека, куда ни глянь, обязательно найдешь какой ни, будь сплав. Современная техника зачастую состоит из сплавов, потому что они обладают повышенной конструктивной прочностью, устойчивы к воздействию пониженных и повышенных температур, к окислению, и обладают прочими полезными человеку химико-физическими свойствами.

Некоторые сплавы металлов постепенно вытесняют другие. Например, все чаще вместо стали в некоторых конструкциях и механизмах стали использовать сплав алюминия.

Научно-технический прогресс вносит в нашу жизнь все большее количество сплавов. Их разнообразие непрерывно растет, насыщая рынок высокотехнологичными товарами, которые обладают все большим количеством полезных для человека свойств. Появление новых сплавов, открыло для людей все больше перспектив для развития, но все также востребованной остается сталь, сплав которой неизменно пользуется повышенным спросом и широко используется в промышленном производстве. Сталь – сплав железа и углерода. Несмотря на то, что в нем содержится неметаллический элемент углерод, он очень прочен на разрыв и к механическим повреждениям.  Благодаря чему спецстальсплав железа и углерода, так востребован в разных отраслях экономики особенно в промышленности.

 

Что предлагает наша компания?

Вы ищете, где купить стали и сплавы? Вы пришли по адресу. У нас есть стали и сплавы в широком ассортименте.

Мы предлагаем купить сплав разных металлов высокого уровня качества. В ассортименте имеются как традиционные соединения разнообразных элементов, так и сплавы редких металлов, а также спецсталь.  У нас имеется спецсталь самого высокого уровня качества. Купить спецсталь можно как мелкими партиями, так и крупными.

 Мы реализует стали и сплавы оптом по приемлемой цене и на выгодных условиях. Купить сплав у нашей компании это получить качественный материал для производства деталей. Купить сплав у нас можно в разных его формах – слитках, болванках и т.д.

 

Разница между сталью и металлом

Сталь против металла

Основное различие между сталью и металлом состоит в том, что сталь — это сплав, сделанный из металлического железа, а металлы — это элементы, естественным образом присутствующие в земной коре и добываемые в различных частях мира. Металлы — немагнитные, пластичные и неагрессивные элементы с высокой устойчивостью к потускнению. Металлы также безопасны и обладают гигиеническими свойствами; они присутствуют в биологической системе человеческого тела и не вредны при имплантации.

Сталь производится путем добавления в железо контролируемого количества углерода. Добавляются различные металлы, чтобы получить почти шестьдесят марок стальных сплавов. Например, хром добавляют в сталь для изготовления нержавеющей стали. В отличие от других металлов, сталь известна своей прочностью и долговечностью. По сравнению с другими металлами он может выдерживать тонны нагрузок долгое время.

Металлические руды перед использованием необходимо очистить. Примеси, называемые шлаком, или другие металлы удаляются. Затем они комбинируются с другими металлами для получения большей прочности и качества.Металлы имеют покрытие для придания большего блеска и стабильности, например, никелированная латунь или позолоченное серебро. Сталь — это смесь железа и углерода, производимая в печах. Сталь имеет вязкость и дает усадку в холодном состоянии. В экстремальных погодных условиях такие условия, как низкие температуры, могут сделать сталь хрупкой, но металлы могут выдерживать отрицательные температуры. Металлы обладают такими свойствами, как блеск, пластичность и пластичность, что упрощает их применение в различных отраслях промышленности. Они используются для изготовления монет, ювелирных изделий, оружия, хирургических имплантатов, промышленных товаров, товаров для дома, машиностроения и строительства, проектирования архитектуры и декоративных изделий.Сталь используется для изготовления прочных конструкций, инструментов, кузовов автомобилей и других компонентов, строительных материалов, мостов, кораблей, оружия и т. Д. Сталь является коррозийной и может ржаветь, если углерод присутствует в большом количестве. Он магнитный и не такой мощный как теплопроводный или электрический проводник, как металл. Гигиеничность стали достигается за счет добавления металлов, например хрома. Сталь — это искусственный элемент, и он намного дешевле золота, серебра, алюминия или других металлов. Металлы дороги, и некоторые из них считаются денежными объектами, например, золото и серебро.

Металлы имеют высокие температуры плавления или замерзания; это означает, что точка замерзания металла совпадает с точкой его кипения. Температура кипения стали — 3000 градусов. В эту современную эпоху технологий почти все металлы, которые встречаются, являются сплавами или сочетаются с другими металлами для повышения их прочности, твердости и сопротивления. Чистые металлы недоступны для широкого и экономичного использования. Сталь экономична и используется во многих отношениях из-за ее несущей способности.

Резюме:

1. Сталь — это не металл, а сплав железа, производимый в печах.

2. Металлы естественным образом существуют в земной коре и добываются из земли.

3. Сталь прочная и предназначена для конструкций, используемых для строительства домов, небоскребов, кораблей или орудий.

4. Металлы податливы, пластичны и используются для изготовления ювелирных изделий, декоративных изделий и хирургических имплантатов.

5. Сталь может ржаветь и магнитная.Металлы являются антикоррозийными и немагнитными, а также обладают высокими тепловыми и электрическими проводниками.


: Если вам понравилась эта статья или наш сайт. Пожалуйста, расскажите об этом. Поделитесь им с друзьями / семьей.

Cite
APA 7
, J. (2010, 5 апреля). Разница между сталью и металлом. Разница между похожими терминами и объектами. http://www.differencebetween.net/object/difference-between-steel-and-metal/.
MLA 8
, Джилани. «Разница между сталью и металлом». Разница между похожими терминами и объектами, 5 апреля 2010 г., http://www.differencebetween.net/object/difference-between-steel-and-metal/.

Научные принципы

Научные принципы

Структура металлов:

Металлы составляют около двух третей всех элементов и около 24% массы планеты. Они повсюду вокруг нас в таких формах, как стальные конструкции, медная проволока, алюминиевая фольга и золотые украшения.Металлы широко используются благодаря своим свойствам: прочности, пластичности, высокой температуре плавления, тепловой и электрической проводимости и ударной вязкости.

Эти свойства также дают ключ к разгадке структуры металлов. Как и все элементы, металлы состоят из атомов. Прочность металлов предполагает, что эти атомы удерживаются вместе прочными связями. Эти связи также должны позволять атомам двигаться; иначе как металл можно было забивать в листы или вытягивать в проволоку? Разумной моделью была бы модель, в которой атомы удерживаются вместе прочными, но делокализованными связями.

Склеивание

Такие связи могут образовываться между атомами металлов, которые имеют низкую электроотрицательность и не сильно притягивают свои валентные электроны. Это позволило бы наиболее удаленным электронам быть общими для всех окружающих атомов, в результате чего положительные ионы ( катионов, ) были окружены морем электронов (иногда называемым электронным облаком).

Рисунок 1: Металлическое соединение .

Поскольку эти валентные электроны являются общими для всех атомов, они не считаются связанными с каким-либо одним атомом.Это сильно отличается от ионных или ковалентных связей, где электроны удерживаются одним или двумя атомами. Таким образом, металлическая связь получается прочной и однородной. Поскольку электроны притягиваются ко многим атомам, они обладают значительной подвижностью, что обеспечивает хорошую теплопроводность и электрическую проводимость металлов.

Выше точки плавления металлы являются жидкостями, а их атомы расположены беспорядочно и относительно свободно перемещаются. Однако при охлаждении ниже точки плавления металлы перестраиваются, образуя упорядоченные кристаллические структуры.

Рисунок 2: Расположение атомов в жидкости и твердом теле.

Кристаллы

Для образования самых прочных металлических связей металлы упаковываются как можно плотнее. Возможны несколько вариантов упаковки. Вместо атомов представьте себе шарики, которые нужно упаковать в коробку. Шарики помещали на дно коробки аккуратными упорядоченными рядами, а затем начинали второй слой. Второй слой шариков нельзя размещать непосредственно поверх других шариков, поэтому ряды шариков в этом слое перемещаются в промежутки между шариками первого слоя.Первый слой мрамора может быть обозначен как A, а второй слой как B, давая двум слоям обозначение AB.

Слой «A» Слой «B» AB упаковка
Рисунок 3: AB упаковка сфер. Обратите внимание, что сферы слоя B помещаются в отверстия в слое A.

Упаковка мрамора в третий слой требует решения. Снова ряды атомов будут гнездиться в пустотах между атомами во втором слое, но существуют две возможности.Если ряды мрамора уложены так, что они находятся непосредственно над первым слоем (A), то расположение можно описать как ABA. Такое устройство насадки с чередующимися слоями будет обозначено как ABABAB. Такое расположение ABAB называется гексагональной плотной упаковкой (HCP).

Если ряды атомов упакованы в этом третьем слое так, чтобы они не лежали над атомами в слое A или B, то третий слой называется C. Эта последовательность упаковки будет обозначена ABCABC и также известна как гранецентрированный кубик (ГЦК).Оба устройства обеспечивают максимально плотную упаковку сфер, оставляя пустой лишь около четверти доступного пространства.

Наименьший повторяющийся массив атомов в кристалле называется элементарной ячейкой. Третье распространенное устройство упаковки в металлах, объемно-центрированная кубическая (ОЦК) элементарная ячейка, имеет атомы в каждом из восьми углов куба плюс один атом в центре куба. Поскольку каждый из угловых атомов является углом другого куба, угловые атомы в каждой элементарной ячейке будут разделены между восемью элементарными ячейками.Элементарная ячейка BCC состоит из двух атомов, одного в центре и восьми восьмых от углов.

В схеме FCC также есть восемь атомов в углах элементарной ячейки и по одному центру на каждой из граней. Атом в грани делится с соседней ячейкой. Элементарные ячейки FCC состоят из четырех атомов, восемь восьмых по углам и шесть половин на гранях. В таблице 1 показаны стабильные кристаллические структуры при комнатной температуре для нескольких элементарных металлов.

Таблица 1: Кристаллическая структура некоторых металлов (при комнатной температуре)

6 BCC BCC Хром

80 BCC 80 HCP 900 86
Алюминий FCC
 
Никель FCC
Кадмий HCP
 
Ниобий BCC
Хром FCC
Кобальт HCP
 
Серебро FCC
Медь FCC
 
Титан HCP
Золото Ванадий BCC
Железо BCC
 
Цинк HCP
Свинец FCC
 
Цирконий
Магний HCP

Структуры элементарных ячеек определяют некоторые свойства металлов.Например, структуры FCC с большей вероятностью будут пластичными, чем BCC (объемно-центрированная кубическая) или HCP (гексагональная плотноупакованная). На рисунке 4 показаны элементарные ячейки FCC и BCC. (См. Активность кристаллической структуры)

Телоцентрированный кубический Лицоцентрированный кубический
Рисунок 4: Элементарные ячейки для BCC и FCC.

Когда атомы расплавленного металла начинают собираться вместе, образуя кристаллическую решетку в точке замерзания, группы этих атомов образуют крошечные кристаллы.Эти крошечные кристаллы увеличиваются в размере за счет постепенного добавления атомов. Получающееся в результате твердое вещество представляет собой не один кристалл, а на самом деле множество более мелких кристаллов, называемых зернами. Эти зерна растут, пока не столкнутся с соседними растущими кристаллами. Образовавшаяся между ними граница раздела называется границей зерен. Иногда зерна бывают достаточно большими, чтобы их можно было увидеть под обычным световым микроскопом или даже невооруженным глазом. Блестки, которые видны на недавно оцинкованном металле, представляют собой зерна. (См. Модель активности металлов с помощью частиц). На рисунке 5 показан типичный вид металлической поверхности с множеством зерен или кристаллов.

Рис. 5: Зерна и границы зерен металла.

Дефекты кристалла:

Металлические кристаллы не идеальны. Иногда есть пустые места, называемые вакансиями, где отсутствует атом. Другой распространенный дефект в металлах — это дислокации, которые представляют собой линии дефектного соединения. На рисунке 6 показан один тип дислокации.

Рис. 6: Поперечное сечение краевого дислокации, выходящего на страницу. Обратите внимание, как плоскость в центре заканчивается внутри кристалла.

Эти и другие дефекты, а также наличие зерен и границ зерен определяют многие механические свойства металлов. Когда к металлу прикладывается напряжение, возникают дислокации, которые перемещаются, позволяя металлу деформироваться.

Механические свойства:

Когда к металлам прикладываются небольшие нагрузки (напряжения), они деформируются и возвращаются к своей исходной форме при снятии нагрузки. Гибка стального листа является примером, когда скрепления изгибаются или растягиваются только на небольшой процент.Это называется упругой деформацией и включает временное растяжение или искривление связей между атомами.

Рисунок 7: Упругая деформация металлического стержня.

При приложении более высоких напряжений возникает остаточная (пластическая) деформация. Например, если скрепку сильно согнуть, а затем отпустить, она останется частично согнутой. Эта пластическая деформация включает разрыв связей, часто в результате движения дислокаций. См. Рис. 8. Дислокации легко перемещаются в металлах из-за делокализованной связи, но не перемещаются легко в керамике.Это во многом объясняет, почему металлы пластичны, а керамика — хрупка.

Рисунок 8: Движение дислокации в кристалле.

Если поместить под слишком большое напряжение, металлы будут механически разрушаться или ломаться. Со временем это также может быть результатом множества небольших нагрузок. Самая частая причина (около 80%) выхода металла из строя — усталость. Благодаря приложению и снятию небольших напряжений (до миллионов раз) по мере использования металла в металле образуются и медленно растут небольшие трещины.Со временем металл деформируется или ломается (трескается). (См. Раздел «Обработка металлов»)

Обработка:

В промышленности расплавленный металл охлаждают до твердого состояния. Затем твердому металлу механически формируют конкретный продукт. Очень важно, как выполняются эти этапы, поскольку нагрев и пластическая деформация могут сильно повлиять на механические свойства металла.

Влияние размера зерна:

Давно известно, что свойства некоторых металлов могут быть изменены термической обработкой.Зерна в металлах имеют тенденцию к увеличению по мере нагрева металла. Зерно может увеличиваться в размерах за счет миграции атомов из другого зерна, которые в конечном итоге могут исчезнуть. Дислокации не могут легко пересекать границы зерен, поэтому размер зерен определяет, насколько легко дислокации могут перемещаться. Как и ожидалось, металлы с мелкими зернами прочнее, но менее пластичны. На рис. 5 показан пример зеренной структуры металлов.

Закалка и закалка:

Есть много способов термической обработки металлов.Отжиг — это процесс размягчения, при котором металлы нагревают, а затем дают медленно остыть. Большинство сталей можно закалить путем нагрева и закалки (быстрого охлаждения). Этот процесс использовался довольно рано в истории обработки стали. Фактически, считалось, что биологические жидкости являются лучшими гасящими жидкостями, и иногда использовалась моча. В некоторых древних цивилизациях раскаленные лезвия меча иногда вонзались в тела несчастных заключенных! Сегодня металлы закаливают в воде или масле.На самом деле закалка в растворах соленой воды происходит быстрее, поэтому древние не совсем ошибались.

При закалке получается очень твердый, но хрупкий металл. Осторожно нагревая закаленный металл и давая ему медленно остыть, вы получите металл, который останется твердым, но менее хрупким. Этот процесс известен как темперирование. (См. «Обработка металлов»). Это приводит к появлению большого количества мелких выделений Fe 3 C в стали, которые блокируют движение дислокаций, тем самым обеспечивая упрочнение.

Холодная обработка:

Поскольку пластическая деформация возникает в результате движения дислокаций, металлы можно упрочнять, предотвращая это движение. Когда металл изгибается или приобретает форму, возникают и перемещаются дислокации. По мере увеличения количества дислокаций в кристалле они будут запутываться или заколачиваться и не смогут двигаться. Это укрепит металл, и его будет труднее деформировать. Этот процесс известен как холодная обработка. При более высоких температурах дислокации могут перестраиваться, поэтому упрочнение невелико.

Можно попробовать со скрепкой. Разогните скрепку и несколько раз согните одну из прямых частей вперед-назад. Представьте себе, что происходит на атомарном уровне. Обратите внимание, что металл сложнее согнуть в одном и том же месте. Вывихи образовались и запутались, увеличивая прочность. Скрепка со временем сломается при изгибе. Очевидно, что холодная обработка работает только до определенной степени! Слишком большая деформация приводит к запутыванию дислокаций, которые не могут двигаться, поэтому металл вместо этого ломается.

Отопление устраняет последствия холодной обработки. При нагревании холоднодеформированных металлов происходит перекристаллизация. Новые зерна образуются и растут, чтобы потреблять холодную обработанную часть. В новых зернах меньше дислокаций, и восстанавливаются первоначальные свойства.

Сплавы:

Наличие в металле других элементов также может изменить его свойства, иногда резко. Расположение и вид связи в металлах позволяет добавлять в структуру другие элементы, образуя смеси металлов, называемые сплавами.Даже если добавленные элементы являются неметаллами, сплавы могут иметь металлические свойства.

Медные сплавы производились в самом начале нашей истории. Бронза, сплав меди и олова, была первым известным сплавом. Его было легко получить, просто добавив олово к расплавленной меди. Орудия и оружие из этого сплава были прочнее, чем из чистой меди. Добавление цинка к меди дает еще один сплав — латунь. Хотя латунь труднее производить, чем бронзу, она была известна и в древние времена.(См. «Золотая» Пенни Активность) Типичный состав некоторых сплавов приведен в Таблице 2.

Таблица 2: Состав нескольких сплавов.
Сплав Состав
Латунь Медь, цинк
Бронза Медь, цинк, олово
оловянный олово, медь, висму
Припой Свинец, олово
Alnico Алюминий, никель, кобальт, железо
Чугун Железо, углерод, марганец, кремний
Сталь Железо, углерод (плюс небольшое количество легирующих элементов)
Нержавеющая сталь Железо, хром, никель

Сплавы представляют собой смеси, и их процентный состав может варьироваться.Это полезно, потому что свойствами сплавов можно управлять, варьируя состав. Например, электрикам нужен припой с другими свойствами, чем у сантехников. Электрический припой очень быстро затвердевает, образуя почти мгновенное соединение. Это будет непрактично для сантехников, которым нужно время, чтобы установить соединение. Электрический припой содержит около 60% олова, тогда как припой для сантехников — около 30%.

Первоначально олово содержало свинец, а поскольку олово использовалось для изготовления тарелок и кубков, вероятно, оно было источником отравления свинцом.Олово, производимое сегодня, не содержит свинца. Расширение знаний о свойствах металлов также приводит к созданию новых сплавов. Некоторые латуни образуют сплавы с памятью формы, которые можно сгибать и возвращать к своей первоначальной форме при осторожном нагревании. Цинковые сплавы, используемые в качестве покрытия на стали, замедляют коррозию (оцинкованная сталь). Сплавы кадмия находят широкое применение в солнечных элементах. Способность мельхиора противостоять образованию отложений делает его полезным в садках в рыбоводстве.

Чугун и сталь:

Углеродистые стали различаются по процентному содержанию углерода.Количество углерода влияет на свойства стали и ее пригодность для конкретного использования. Стали редко содержат более 1% углерода. Конструкционная сталь содержит около 0,1-0,2% углерода по весу; это делает его немного более пластичным и менее подверженным разрушению во время землетрясений. Сталь, используемая для изготовления инструментов, содержит около 0,5-1% углерода, что делает ее более твердой и износостойкой. Чугун содержит от 2,5 до 4% углерода и находит применение в недорогих применениях, где его хрупкость не является проблемой. Удивительно, но чистое железо чрезвычайно мягкое и используется редко.Увеличение количества углерода приводит к увеличению твердости металла, как показано на следующем графике. В медленно охлаждаемых сталях углерод увеличивает количество твердого Fe 3 C; в закаленных сталях он также увеличивает твердость и прочность материала.

Рисунок 9: Зависимость твердости стали от% углерода. Рисунок 10: BCC-железо, показывающее расположение межузельных атомов углерода.

Заколки и скрепки обрабатываются одинаково, но содержат разное количество углерода.Заколки и канцелярские скрепки изготовлены из холоднокатанной стальной проволоки. Скрепка, содержащая мало углерода, в основном состоит из чистого Fe с некоторым количеством частиц Fe 3 C. Заколка для бобби содержит больше углерода и, следовательно, содержит большее количество Fe 3 C, что делает ее намного более твердой и прочной.

Свойства стали могут быть адаптированы для специальных целей путем добавления в сплав других металлов. Среди металлов, добавляемых к этим специальным сталям, — титан, ванадий, молибден и марганец.Нержавеющая сталь содержит минимум 12% хрома, который останавливает дальнейшее окисление, образуя защитный оксид на поверхности.

Коррозия:

Коррозия металлов может быть серьезной проблемой, особенно для долгосрочных конструкций, таких как автомобили, мосты и корабли. В большинстве случаев коррозия носит электрохимический (гальванический) характер. Для возникновения коррозии должны присутствовать анод (более легко окисляемая область) и катод (менее легко окисляемая область). Это могут быть разные типы металлов или просто разные участки одного и того же металла.Также должен присутствовать какой-то электролит, который может обеспечивать перенос электронов. Коррозия включает высвобождение электронов на аноде из-за высокого окислительного потенциала атомов на аноде. Когда электроны высвобождаются, образуются катионы металлов, и металл распадается. Одновременно катод, который имеет больший восстановительный потенциал, принимает электроны, либо образуя отрицательные ионы, либо нейтрализуя положительные ионы.

В случае ряда активности или электродвижущей силы металл, такой как цинк, реагирует с водородом и служит как анодом, так и катодом.(См. Activity Series Activity) Уравнение этой реакции:

2 Zn + 2 H + -> 2 Zn 2+ + H 2

Пузырьки водорода на катоде при разрушении анода. Неровности поверхности, наличие примесей, ориентация зерен, локализованные напряжения и изменения в окружающей среде — вот некоторые из факторов, определяющих, почему один кусок металла может служить обоими электродами. Например, головка и острие гвоздя обработаны методом холодной обработки и могут служить анодом, а корпус — катодом.(См. Коррозия от активности железа)

Хотя окисление на аноде и восстановление на катоде — одновременные процессы, коррозия обычно происходит на аноде. Катод почти никогда не разрушается. В 1824 году Дэви разработал метод защиты корпусов кораблей от коррозии с помощью цинка, который можно периодически заменять. Цинк более активен, чем сталь в корпусе, и будет служить анодом и подвергаться коррозии; им приносят в жертву защиту стальной конструкции. Сталь, которая была бы и анодом, и катодом, обычно служит катодом.Это называется катодной защитой. Трубопроводы также защищены более активным металлическим магнием. Иногда электрические токи поддерживаются в коротких отрезках трубопроводов с такой же металлической проволокой, которая служит жертвенным анодом.

Коррозия — серьезная проблема, которую необходимо решить для эффективного использования металлов. Железо соединяется с кислородом воздуха, образуя оксид железа (ржавчину), в конечном итоге разрушая полезность металла. (См. Дополнительно: действие химического обогрева рук). К счастью, некоторые металлы, такие как алюминий и хром, образуют защитное оксидное покрытие, предотвращающее дальнейшее окисление (коррозию).Точно так же медь соединяется с серой и кислородом, образуя знакомую зеленую патину.

Понимание химического состава металлов ведет к разработке методов уменьшения и предотвращения коррозии. Атомы хрома примерно того же размера, что и атомы железа, и могут замещать их в кристаллах железа. Хром образует оксидный слой, который позволяет нержавеющей стали противостоять коррозии. Металлы можно красить или покрывать другими металлами; оцинкованная (оцинкованная) сталь является примером. Когда эти два металла используются вместе, более активный цинк корродирует, жертвуя собой ради сохранения стали.

Металлические руды:

Золото, серебро и медь были первыми металлами, которые использовались, потому что они находятся в свободном или элементарном состоянии. Большинство металлов, встречающихся в природе, сочетаются с другими элементами, такими как кислород и сера. Энергия необходима для извлечения металлов из этих соединений или руд. Исторически сложилось так, что легкость, с которой данный металл может быть извлечена из руды, наряду с доступностью, определялась, когда он начал использоваться, отсюда и раннее использование меди, олова и железа.Формулы для некоторых руд приведены ниже:

Гематит Fe 2 O 3 Рутил TiO 2
Магнетит Fe 3 O 4 Циркон ZrSiO

Пирит FeS 2 Касситерит SnO 2
Халькоцит Cu 2 S Боксит Al 2 O 3
Cabgar Cabgar Галена PbS

Эти руды представляют собой ионные соединения, в которых металлы существуют в виде положительных ионов.Например, степень окисления железа в гематите +3; степень окисления меди в халькоците +1. Извлечение металлов из их руд представляет собой окислительно-восстановительную (окислительно-восстановительную) реакцию. В элементарном состоянии металлы состоят из атомов, а не ионов. Поскольку у атомов нет общего заряда, ионы металлов в реакции приобретают электроны; они уменьшены.

Общая реакция восстановления меди из халькоцита:

Cu 2 S + O 2 + Энергия -> 2 Cu + SO 2

Это только общая реакция.Весь процесс не так прост. Восстановление металлов из их руд обычно требует ряда химических и механических процессов. Они обычно являются энергетически дорогими, потребляют большое количество тепла и / или электроэнергии. Например, около пяти процентов электроэнергии, потребляемой в Соединенных Штатах, используется для производства алюминия. Изготовление алюминиевой банки из руды стоит примерно в сто раз дороже, чем плавление и формирование переработанного алюминия. При извлечении металлов из руд также могут образовываться загрязнители, такие как диоксид серы, указанный выше.По возможности, переработка и переработка металлов имеет смысл.

Относительная сложность извлечения металлов из руд указывает на то, что это их предпочтительное состояние. После удаления из руд и в элементарном состоянии большинство металлов проявляют значительную тенденцию реагировать с кислородом и серой и возвращаться в свое естественное состояние; они разъедают! При коррозии металл окисляется. Он теряет электроны, становясь положительным ионом. (См. Раздел «Коррозия металлов»)

Сводка по металлам

Металлы обладают полезными свойствами, включая прочность, пластичность, высокие температуры плавления, термическую и электрическую проводимость и ударную вязкость.Они широко используются в конструкциях и электротехнике. Понимание структуры металлов может помочь нам понять их свойства.

Атомы металлов связаны друг с другом прочными делокализованными связями. Эти связи образованы облаком валентных электронов, которые разделяются положительными ионами (катионами) металлов в кристаллической решетке. В таком расположении валентные электроны обладают значительной подвижностью и могут легко проводить тепло и электричество. В кристаллической решетке атомы металлов плотно упакованы вместе, чтобы максимизировать прочность связей.Настоящий кусок металла состоит из множества крошечных кристаллов, называемых зернами, которые соприкасаются с границами зерен.

Из-за делокализованной природы связей атомы металла могут скользить мимо друг друга, когда металл деформируется, вместо того, чтобы разрушаться, как хрупкий материал. Это движение атомов осуществляется за счет образования и движения дислокаций в решетке. Технологии обработки, которые изменяют связь между атомами или влияют на количество или подвижность дислокаций, могут иметь большое влияние на механические свойства металла.

Упругая деформация металла — это небольшое изменение формы при низком напряжении, которое можно восстановить после снятия напряжения. Этот тип деформации включает растяжение металлических связей, но атомы не скользят друг мимо друга. Пластическая деформация возникает, когда напряжение достаточно для постоянной деформации металла. Этот тип деформации включает разрыв связей, обычно за счет движения дислокаций.

Пластическая деформация приводит к образованию большего количества дислокаций в металлической решетке.Это может привести к снижению подвижности этих дислокаций из-за их тенденции запутываться или скрепляться. Пластическая деформация при достаточно низких температурах, при которых атомы не могут перегруппироваться (холодная обработка), может в результате этого эффекта упрочнять металл. Одним из побочных эффектов является то, что металл становится более хрупким. При использовании металла трещины имеют тенденцию образовываться и расти, что в конечном итоге приводит к его разрушению или разрушению.

Дислокации не могут легко пересекать границы зерен. Если металл нагреть, зерна могут стать больше, а материал станет мягче.Нагревание металла и быстрое охлаждение (закалка) с последующим легким нагревом (отпуском) приводит к более твердому материалу из-за образования множества мелких выделений Fe 3 C, которые блокируют дислокации.

Смешивание металлов с другими металлами или неметаллами может привести к получению сплавов с желаемыми свойствами. Сталь, изготовленная из железа и углерода, может существенно различаться по твердости в зависимости от количества добавленного углерода и способа ее обработки. Некоторые сплавы обладают более высокой устойчивостью к коррозии.

Коррозия — основная проблема большинства металлов. Это окислительно-восстановительная реакция, в которой атомы металла образуют ионы, вызывающие ослабление металла. Один метод, который был разработан для борьбы с коррозией в конструкционных приложениях, включает прикрепление расходуемого анода, сделанного из металла с более высоким окислительным потенциалом. В этом случае анод подвергается коррозии, оставляя катод, конструктивную часть, неповрежденным. Образование защитного покрытия на внешней стороне металла также может противостоять коррозии.Стали, содержащие металлический хром, образуют защитное покрытие из оксида хрома. Алюминий также устойчив к коррозии благодаря образованию прочного оксидного покрытия. Медь образует знакомую зеленую патину, реагируя с серой и кислородом в воздухе.

В природе можно найти лишь несколько чистых металлов. Большинство металлов существует в виде руд, соединений металла с кислородом или серой. Для отделения чистого металла от руды часто требуется большое количество энергии в виде тепла и / или электричества. Из-за такого большого расхода энергии имеет смысл по возможности утилизировать металлы.

Вопросы для обсуждения

1. Как руды добываются из земли?

2. Назовите 4 сплава и металлы, из которых они сделаны.

3. Какое влияние оказывает «холодная обработка» на металлы?

4. Какой процесс делает металлы твердыми, но хрупкими?

5. Какой процесс делает металлы более мягкими и удобными в обработке?

6. Назовите три метода уменьшения коррозии.

7. Дайте 2 ценных результата переработки.

Проблема

Предположим, что радиус одного атома железа равен 1,24 ангстрем (1 ангстрем = 1 x 10 -8 см). Какой будет плотность объемно-центрированного кубического (ОЦК) железа в граммах на кубический сантиметр? Подсказка: найдите массу и объем одной элементарной ячейки. Не забудьте считать только долю каждого атома в ячейке.

Добавочный номер:

Максимальная растворимость углерода в железе ОЦК составляет один атом на каждые 5000 атомов железа.Какой будет плотность стали при максимальном растворении углерода?


Решение

= m / V = ​​# атомов x (масса / атом) / объем ячейки

В ОЦК-железе на элементарную ячейку приходится два атома железа. (8 х 1/8 + 1)

Один атом железа имеет массу 55,85 а.е.м. или 9,27 x 10 -23 граммов.

Общая масса одной элементарной ячейки составляет 1,85 x 10 -22 граммов.

Пусть (r) будет радиус атома железа.Атомы в углах контактируют с атомом в центре, в результате чего диагональ коробки равна (4r).

Если мы назовем одну сторону коробки (L), диагональ грани куба будет равна (квадратный корень из 2) умноженным на (L).

Одна сторона, диагональ грани куба и диагональ прямоугольника образуют прямоугольный треугольник. Используя теорему Пифагора, (L) 2 + (квадратный корень 2 x (L)) 2 = (4r) 2 .

Решая для L и подставляя для (r), мы находим, что L = 2.86 ангстрем или 2,86 x 10 -8 см.

Объем куба (элементарной ячейки) равен (л) 3 = 2,34 x 10 -23 см 3 . Разделив массу на объем, получим:

Плотность = 7,91 г / см 3 .

Следующая тема: Список литературы

Металлы Содержание MAST Home Page

18 различных типов металла (факты и применение) — изготовление из металла

Многое произошло со времен бронзового века.Существуют тысячи различных типов и марок металла, и каждый из них разработан для очень специфических применений.

Каждый день вы будете регулярно контактировать с десятками видов металлов. Вот интересное руководство, которое проведет вас через некоторые из этих распространенных металлов и где вы их найдете.

Сталь

Это самый распространенный металл в современном мире.

Сталь по определению — это просто железо (элемент), смешанное с углеродом.Это соотношение обычно составляет около 99% железа и 1% углерода, хотя это соотношение может немного отличаться.

Интересный факт: В 2017 году во всем мире было произведено более 1,8 миллиарда тонн стали (половина из которых была произведена в Китае). Средний африканский слон весит около 5 тонн. Если бы вы сложили слонов друг на друга, чтобы образовать действительно своеобразный мост на Луну (что на самом деле невозможно), он все равно был бы не таким тяжелым, как вес стали, производимой каждый год.

На самом деле существует много разных видов стали.Вот обзор основных типов:

Углеродистая сталь

Это основная сталь, хороший углерод и железо, хотя могут быть добавлены другие очень небольшие количества других элементов.

Три основные категории — это сталь с низким, средним и высоким содержанием углерода. Чем больше углерода, тем тверже и сильнее. Меньше углерода — дешевле, мягче и проще в производстве.

Углеродистая сталь чаще всего используется в качестве конструкционного строительного материала, в простых механических компонентах и ​​в различных инструментах.

Легированная сталь

Считайте это генетически модифицированной сталью. Легированная сталь производится путем добавления в смесь других элементов. Это изменяет свойства и, по сути, делает металл настраиваемым. Это чрезвычайно распространенный вид металла, потому что его производство, как правило, очень дешево.

Обычные легирующие элементы для стали включают марганец, ванадий, хром, никель и вольфрам. Каждый из этих элементов по-разному изменяет свойства металла.

Например, легированная сталь может придать дополнительную прочность высокопроизводительным зубчатым колесам, повысить коррозионную и износостойкость медицинских имплантатов, а также увеличить давление, с которым могут справиться трубопроводы. Обычно его считают рабочей лошадкой в ​​мире металла.

Нержавеющая сталь

Технически это разновидность легированной стали, но в таких массовых количествах существует так много видов, что обычно ей присваивается отдельная категория. Эта сталь специально ориентирована на устойчивость к коррозии.

Это в основном просто сталь с заметным содержанием хрома. При коррозии хром создает супертонкий барьер, замедляющий ржавление. Если соскрести преграду, сразу образуется новая.

Вы увидите это много на кухнях; ножи, столы, посуда, все, что соприкасается с пищей.

Не очень забавный факт: Если что-то сделано из нержавеющей стали, это не значит, что не может ржаветь. Различные составы в разной степени предотвращают ржавление.Нержавеющая сталь, используемая для обработки соленой воды, должна быть особенно устойчивой к коррозии, чтобы не гнить. Но все виды нержавеющей стали ржавеют, если за ними не ухаживать должным образом.

Если вы хотите узнать больше о нержавеющих сталях (и о том, как их идентифицировать), щелкните здесь, чтобы получить мое руководство.

Железо (кованое или литое)

Несмотря на то, что это супер-старомодный металл (особенно распространенный в «железный век»), он все еще имеет множество современных применений.

Во-первых, это основной ингредиент стали.Но помимо этого, вот еще несколько приложений и объяснение того, почему используется железо:

  • Посуда (например, сковороды) — Пористая поверхность позволяет кулинарным маслам пригорать и создавать естественную антипригарную поверхность
  • Дровяные печи — Чугун имеет чрезвычайно высокую температуру плавления, поэтому печь может выдерживать высокие температуры
  • Тяжелая техника основания и рамы — этот тяжелый металл снижает вибрацию и обеспечивает жесткость.

Интересный факт: Железо — шестой по распространенности элемент во Вселенной.

Алюминий

Что касается металлов, то это действительно современный металл. Впервые алюминий был произведен в 1825 году, и с тех пор он стал основой для некоторых крупных достижений.

Например, из-за своего удивительного отношения прочности к весу это металл, который в значительной степени отвечает за полет и доставку человека на Луну. Он легко формируется (податлив) и не ржавеет, что делает его отличным средством для изготовления банок из-под газировки. И, что (возможно), самое главное, из него можно сделать очень тонкий лист, который можно использовать для приготовления барбекю из свежевыловленной рыбы до идеального влажного состояния.

Хотя процесс производства алюминия немного сложнее, чем некоторых других металлов, на самом деле это чрезвычайно распространенный металл. Это самый распространенный цветной металл (не содержащий железа) на планете.

Пока он не ржавеет, он окисляется. На самом деле железо — единственный металл, который по определению «ржавеет». При контакте с солью алюминий подвержен коррозии. Однако , а не , подвергнется коррозии при контакте с водой. Это делает алюминий действительно полезным для изготовления таких вещей, как пресноводные лодки.

Магний

Магний — действительно крутой металл. Это примерно 2/3 веса алюминия и сопоставимая прочность. Из-за этого это становится все более распространенным явлением.

Чаще всего это сплав. Это означает, что он смешивается с другими металлами и элементами, чтобы получить гибридный материал с определенными свойствами. Это также может упростить использование в производственных процессах.

Одно из самых популярных применений магния — автомобильная промышленность.Магний считается шагом вперед по сравнению с алюминием, когда речь идет о высокопрочном снижении веса, и он не является астрономически более дорогим.

Некоторые места, где вы можете увидеть магний на мощных автомобилях, находятся в колесных дисках, блоках двигателя и картерах трансмиссии.

Однако у магния есть недостатки. По сравнению с алюминием он легче подвержен коррозии. Например, он подвергнется коррозии при контакте с водой, а алюминий — нет.

В целом это примерно вдвое дороже алюминия, но на производстве с ним справиться быстрее.

Интересный факт: Магний действительно огнеопасен и горит очень горячо. Металлическую стружку, опилки и порошок необходимо аккуратно утилизировать во избежание взрывов.

Медь

Медь — еще один старомодный металл. Сегодня вы часто будете видеть его в виде сплава (подробнее об этом позже) или в достаточно чистом состоянии.

Общие приложения включают электронику, водопроводные трубы и гигантские статуи, олицетворяющие свободу. Медь образует патину или окисленный слой, который фактически предотвращает дальнейшую коррозию.По сути, он станет зеленым и перестанет разъедать. Это может продержаться веками.

Статуя Свободы сделана из меди и покрыта патиной или оксидным слоем, из-за чего она выглядит зеленовато-синей.

Если вам нужна дополнительная информация о том, почему этот металл становится зеленым, то эта статья может показаться вам интересной.

Латунь

Латунь — это сплав меди и цинка. Полученный желтый металл действительно полезен по ряду причин.

Его золотистый цвет делает его очень популярным для украшения. Этот металл часто используется в антикварной мебели в качестве ручек и ручек.

Кроме того, он чрезвычайно пластичен, что означает, что его можно выковывать и формовать. Вот почему он используется для духовых инструментов , таких как тубы, трубы и тромбоны. Им легко придать форму (условно говоря), и они прочные.

Латунь также является отличным материалом для подшипников, поскольку она хорошо скользит по другим металлам.

Еще одно отличное свойство латуни — она ​​никогда не искрится. Например, стальной молоток может вызвать искру, если по нему ударить определенным образом. Латунный молоток этого не делает. Это означает, что латунные инструменты отлично подходят для областей, где могут находиться легковоспламеняющиеся газы, жидкости или порошки.

бронза

Это сделано в основном из меди, но также содержит около 12% олова. В результате получается металл, который тверже и жестче, чем обычная медь.

Бронза также может быть сплавом с другими элементами.Например, распространенными легирующими элементами являются алюминий, никель, цинк и марганец. Каждый из них может очень заметно изменить металл.

Бронза имеет огромное историческое значение (как в бронзовом веке) и ее легко найти. Часто это можно увидеть в массивных церковных колоколах. Бронза твердая и прочная, поэтому при ударе не трескается и не гнется, как другие металлы. Так же звучит лучше.

Современное использование включает скульптуры и искусство, пружины и подшипники, а также гитарные струны.

Интересный факт: Бронза была первым искусственным сплавом.

цинк

Это интересный металл своей полезностью.

Сам по себе он имеет довольно низкую температуру плавления, что делает его очень простым в отливке. Материал легко течет при плавлении, и получаемые куски получаются относительно прочными. Его также очень легко расплавить, чтобы переработать.

Цинк — очень распространенный металл, который используется в покрытиях для защиты других металлов.Например, часто можно увидеть оцинкованную сталь, которая в основном представляет собой сталь, погруженную в цинк. Это поможет предотвратить ржавление.

Интересный факт: Ежегодно производится около 12 миллионов тонн цинка, половина из которых идет на цинкование.

Титан

Это действительно потрясающий современный металл. Впервые он был обнаружен в 1791 году, впервые создан в чистом виде в 1910 году и впервые изготовлен вне лаборатории в 1932 году.

Титан на самом деле очень распространен (седьмой по содержанию металл на Земле), но его действительно сложно очистить.Вот почему этот металл такой дорогой. Это также действительно стоит:

  • Титан биосовместим, а это значит, что ваше тело не будет сопротивляться и отвергать его. Медицинские имплантаты обычно изготавливают из титана.
  • Его соотношение прочности к весу выше, чем у любого другого металла. Это делает его чрезвычайно ценным для всего, что летает.
  • Это действительно коррозионно-стойкое покрытие.
  • Нитрид титана (титан, который реагирует с азотом в вакууме с высокой энергией) — это безумно твердое покрытие с низким коэффициентом трения, которое наносится на металлические режущие инструменты.

Интересный факт: Причина того, что титан сопротивляется коррозии, заключается в том, что он мгновенно вступает в реакцию с кислородом, создавая действительно тонкий, твердый барьер, защищающий металл. Если соскрести барьер, мгновенно образуется новый. Это похоже на самоисцеление.

Бонусный забавный факт: Титан не встречается в природе сам по себе. Он всегда связан с другим элементом.

Вольфрам

Вольфрам имеет самую высокую температуру плавления и самый высокий предел прочности на разрыв среди всех чистых металлов.Это делает его чрезвычайно полезным.

Около половины всего вольфрама используется для производства карбида вольфрама. Это безумно твердый материал, который используется для изготовления режущего инструмента (для горнодобывающей и металлообрабатывающей промышленности), абразивов и тяжелого оборудования. Он может легко резать титан и жаропрочные жаропрочные сплавы.

Он получил свое название от шведских слов « tung sten », что означает «тяжелый камень». Это примерно в 1,7 раза больше плотности свинца.

Вольфрам также является популярным легирующим элементом.Поскольку его температура плавления настолько высока, он часто сплавлен с другими элементами, чтобы сделать такие вещи, как сопла ракет, которые должны выдерживать экстремальные температуры.

Адамантий

Это неправда.

К сожалению.

Никель

Никель — действительно распространенный элемент, который используется повсюду. Чаще всего он применяется в производстве нержавеющей стали, где повышает прочность и коррозионную стойкость металла. Фактически, почти 70% мирового никеля используется для производства нержавеющей стали.

Интересно, что никель составляет только 25% в составе пятицентовой американской монеты.

Никель также является обычным металлом, используемым для гальваники и легирования. Его можно использовать для нанесения покрытия на лабораторное и химическое оборудование, а также на все, что должно иметь действительно гладкую полированную поверхность.

Интересный факт: Никель получил свое название от средневекового немецкого фольклора. Никелевая руда очень похожа на медную руду, но когда старые шахтеры не могли добыть из нее медь, они обвинили в этом озорного духа по имени Никель.

Кобальт

Это металл, который долгое время использовался для изготовления синего пигмента в красках и красителях. Сегодня он в основном используется для изготовления износостойких высокопрочных стальных сплавов.

Кобальт очень редко добывается сам по себе, это побочный продукт производства меди и никеля.

Олово

Олово действительно мягкое и податливое. Он используется в качестве легирующего элемента для изготовления таких вещей, как бронза (1/8 олова и 7/8 меди). Это также основной ингредиент олова (85–99%).

Интересный факт: Когда вы сгибаете кусок жести, вы слышите нечто, называемое «жестяной крик». Это резкий звук реорганизации кристаллической структуры (так называемое двойникование , ).

Свинец

Свинец действительно мягкий и податливый, а также очень плотный и тяжелый. У него очень низкая температура плавления.

В 1800-х годах было обнаружено, что свинец на самом деле является довольно токсичным веществом. Вот почему в наше время он не так распространен, хотя не так давно его все еще находили в красках и пулях.

Свинец — это нейротоксин, который, помимо прочего, может вызывать повреждение мозга и проблемы с поведением.

Тем не менее, он все еще используется в современном мире. Например, он отлично подходит для защиты от излучения. Его также иногда добавляют в медные сплавы, чтобы облегчить их резку. Смесь свинца и меди часто используется для улучшения характеристик подшипников.

Кремний

С технической точки зрения кремний — это металлоид. Это означает, что он обладает как металлическими, так и неметаллическими качествами.

Например, он похож на металл. Он прочный, блестящий, гибкий и имеет высокую температуру плавления. Однако он ужасно проводит электричество. Отчасти поэтому он не считается полноценным металлом.

Тем не менее, это обычный элемент, который можно найти в металлах. Использование его для легирования может немного изменить свойства металла. Например, добавление кремния к алюминию облегчает сварку.

Типы металлов и их применение

Металлы и достижения в производственных процессах привели к промышленной революции.Это привело к экспоненциальному росту человеческой цивилизации, приведя нас туда, где мы находимся сегодня. Сегодня нас окружают самые разные металлы. С компьютера, который вы используете для чтения этой информации, на зажимы в сантехнике. Сегодня находят применение более восьмидесяти различных типов металлов.

Виды металлов и их классификация

В природе доступно большое количество металлов. Их можно классифицировать по-разному, в зависимости от того, какое свойство или характеристику вы используете в качестве критерия.

Классификация по содержанию железа

Самый распространенный способ их классификации — по содержанию железа.

Когда металл содержит железо, его называют черным металлом. Железо придает материалу магнитные свойства, а также делает его подверженным коррозии. Металлы, не содержащие железа, относятся к цветным металлам. Эти металлы не обладают магнитными свойствами. Примеры включают, но не ограничиваются ими, алюминий, свинец, латунь, медь и цинк.

Периодическая таблица

Классификация по атомной структуре

Их также можно классифицировать на основе их атомной структуры в соответствии с периодической таблицей.Когда это сделано, металл может быть известен как щелочной, щелочноземельный или переходный металл. Металлы, принадлежащие к одной группе, ведут себя аналогичным образом при взаимодействии с другими элементами. Таким образом, они имеют схожие химические свойства.

Магнитные и немагнитные металлы

Другой способ отличить металлы — это посмотреть, как они взаимодействуют с магнитами. На этом основании можно разделить металлы на магнитные и немагнитные.

В то время как ферромагнитные металлы сильно притягиваются к магнитам, парамагнитные металлы демонстрируют лишь слабое взаимодействие.Наконец, есть группа диамагнитных металлов, которые довольно слабо отталкиваются от магнитов.

Железо, его сплавы и их свойства

Все металлы обладают схожими механическими свойствами материалов. Но при тщательном рассмотрении один металл будет иметь небольшое преимущество над другим по определенным свойствам. При создании сплавов можно изменять свойства путем смешивания чистых элементов.

При выборе металла для конкретного применения необходимо учитывать множество факторов, чтобы найти наиболее подходящий вариант.Эти факторы включают температуру плавления, стоимость, простоту обработки, достаточный запас прочности, доступное пространство, температурный коэффициент, тепловую и электрическую проводимость, плотность и т. Д. Давайте взглянем на некоторые популярные металлы и почему они выбраны для их применения. .

Утюг

Эйфелева башня сделана из кованого железа

Не будет преувеличением назвать железо источником жизненной силы нашей цивилизации. Примерно 5 процентов земной коры состоит из железа. Таким образом, это невероятно простой металл.Однако чистое железо — нестабильный элемент. При первой возможности он вступает в реакцию с кислородом воздуха с образованием оксида железа.

Для извлечения железа из руды используется доменная печь. Чугун получают из первой ступени доменной печи, которая может быть дополнительно очищена для получения чистого чугуна. Это железо часто попадает в стали и другие сплавы. Почти 90 процентов производимых металлов составляют черные металлы.

Например, сталь

— это черный металл, который находит множество применений.Мы не можем понять истинный потенциал железа, не узнав о стали.

Сталь

Чистое железо прочнее других металлов, но оставляет желать лучшего. Во-первых, чистое железо не устойчиво к коррозии. Чтобы железо не ржавело, нужно потратить много денег и энергии. Во-вторых, он также чрезвычайно тяжелый из-за высокой плотности. Эти недостатки могут затруднить строительство и обслуживание конструкций.

Добавление углерода к железу до некоторой степени смягчает эти недостатки.Эта смесь железа и углерода до определенных пределов известна как углеродистая сталь. Добавление углерода к железу делает его намного прочнее, а также придает другие замечательные характеристики.

Другие элементы могут быть добавлены в следовых количествах для отражения их свойств. Давайте посмотрим, как классифицировать сталь и на что она способна.

Какие типы стали и их применение?

Сталь — популярный строительный материал благодаря своим превосходным свойствам. Сегодня в наличии более 3500 марок стали.Он имеет высокую прочность на разрыв и высокое отношение прочности к весу. Это означает большую прочность на единицу массы стали. Это позволяет использовать стальные детали и компоненты небольшого размера, но при этом прочные.

Сталь

также чрезвычайно прочна. Это означает, что стальная конструкция может служить дольше и противостоять внешним факторам лучше, чем другие альтернативы. Он также пластичен, и ему можно придать необходимую форму без ущерба для его свойств. В зависимости от содержания железа сталь подразделяется на три категории.

Углеродистая сталь Классификация AISI
Арматура из низкоуглеродистой стали
  • Низкоуглеродистая сталь. До 0,25% углерода в чугуне дает нам низкоуглеродистую сталь, также известную как мягкая сталь. Он используется для труб при умеренном давлении. Арматурные стержни и двутавровые балки в строительстве обычно изготавливаются из низкоуглеродистой стали. Для него также подходят любые области применения, требующие большого количества стали без особого формования или гибки. Примером может служить корпус корабля.
  • Сталь среднеуглеродистая. Содержит 0,25… 0,6% углерода. Области применения среднеуглеродистой стали включают те, которые требуют высоких пределов прочности и пластичности. Они находят применение в зубчатых передачах и валах, железнодорожных колесах и рельсах, стальных балках в зданиях и мостах и ​​т. Д. Другое применение — сосуды под давлением, за исключением случаев, когда они содержат холодные газы или жидкости из-за их склонности к холодному растрескиванию.
  • Высокоуглеродистая сталь. Сталь , содержащая более 0,6% углерода, является высокоуглеродистой сталью. Эта сталь тверже и хрупче, чем две предыдущие.Он находит применение при изготовлении долот и режущих инструментов. Отличные качества включают твердость и хорошую устойчивость материала к износу. Его также можно использовать в прессах и для изготовления сверл.

Хотя все вышеупомянутые стали обычно называют углеродистыми сталями, они содержат другие элементы для улучшения определенных свойств. Например, хром для коррозионной стойкости или марганец для улучшения прокаливаемости и прочности на разрыв.

Легированные стали

Этот тип металла содержит множество элементов для улучшения различных свойств.Металлы, такие как марганец, титан, медь, никель, кремний и алюминий, могут быть добавлены в разных пропорциях.

Это улучшает закаливаемость, свариваемость, коррозионную стойкость, пластичность и формуемость стали. Легированные стали применяются в электродвигателях, подшипниках, нагревательных элементах, пружинах, шестернях и трубопроводах.

Используемая ударопрочная инструментальная сталь

Инструментальная сталь — это металл, который также находит применение при производстве рельсов, проволоки, труб, валов и клапанов. Инструментальная сталь в основном используется в автомобильной, судостроительной, строительной и упаковочной отраслях.

Различные типы металлов

Помимо черных металлов, у нас большой выбор цветных металлов. Каждый из них обладает определенными качествами, которые делают их полезными в разных отраслях.

Алюминий

Алюминий получают в основном из бокситов. Он легкий, прочный и функциональный. Это самый распространенный металл на Земле, и его применение повсюду.

Это связано с его такими свойствами, как долговечность, малый вес, коррозионная стойкость (подробнее о типах коррозии алюминия можно узнать здесь), электропроводность и способность образовывать сплавы с большинством металлов.Он также не намагничивается и его легко обрабатывать.

Медь

Говоря о различных типах металлов, нельзя не упомянуть медь и ее сплавы. Он имеет долгую историю, потому что его легко формировать. Даже сегодня это важный металл в отрасли. В чистом виде в природе не встречается. Таким образом, плавка и извлечение из руды необходимы.

Металлы — хорошие проводники, и медь выделяется больше, чем другие. Благодаря отличной электропроводности он находит применение в электрических цепях в качестве проводника.По проводимости уступает только серебру. Также он обладает отличной теплопроводностью. Вот почему многие кухонные принадлежности сделаны из меди.

Латунь

Латунь — это сплав меди и цинка. Количество каждого из металлов может варьироваться в зависимости от требуемых электрических и механических свойств металла. Он также содержит следовые количества других металлических элементов, таких как алюминий, свинец и марганец. Латунь — отличный кандидат для использования в приложениях с низким коэффициентом трения, таких как замки, подшипники, сантехника, музыкальные инструменты, инструменты и арматура.Он незаменим в искробезопасных приложениях для предотвращения искр и позволяет использовать его в легковоспламеняющихся средах.

бронза

Бронза — это тоже сплав меди. Но вместо цинка в бронзе есть олово. Добавление других элементов, таких как фосфор, марганец, кремний и алюминий, может улучшить его свойства и пригодность для конкретного применения. Бронза хрупкая, твердая, хорошо сопротивляется усталости. Он также обладает хорошей электропроводностью, теплопроводностью и устойчивостью к коррозии.Бронза находит применение при изготовлении зеркал и отражателей. Используется для электрических разъемов. Благодаря своей коррозионной стойкости он находит применение в подводных частях и судовой арматуре.

Титан

Титан — важный конструкционный металл, поскольку он прочен и легок. Он также обладает высокой термостойкостью даже при температурах до 480 градусов по Цельсию. Благодаря этим свойствам он находит применение в авиакосмической промышленности. Военная техника — один из вариантов использования этого металла.Поскольку титан также устойчив к коррозии, его также используют в медицинских целях. Титан также используется в химической и спортивной промышленности.

Цинк

Оцинкованная сталь

Цинк — широко распространенный металл, находящий широкое применение в медицинском и промышленном секторах. Его основное применение — гальванизация стали. Это защищает сталь от коррозии. Цинк также используется для производства отливок для электротехнической, аппаратной и автомобильной промышленности. Поскольку цинк имеет низкий электрохимический потенциал, его применение включает в себя морское применение для предотвращения коррозии других металлов за счет катодной защиты.Жертвенные цинковые аноды могут защитить клапаны, трубопроводы и резервуары.

Свинец

Свинец — это хорошо поддающийся механической обработке, коррозионно-стойкий металл. Трубопровод и краска представляют собой некоторые варианты использования. Свинец использовался как антидетонационный агент в бензине. Позже было обнаружено, что побочный продукт этого свинца вызывает серьезные осложнения для здоровья. Свинец по-прежнему используется в боеприпасах, автомобильных аккумуляторах, радиационной защите, подъемных грузах, оболочке кабелей и т. Д.

Алюминий или сталь: какой металл лучше?

Сталь и алюминий — два наиболее широко используемых материала на планете.

Алюминий — второй по распространенности металлический элемент на Земле после кремния, а сталь — самый популярный сплав в мире.

Хотя оба металла имеют бесчисленное множество применений, есть несколько ключевых факторов, которые могут помочь вам определить, какой из них лучше всего подходит для работы.

Вот как они складываются:

КОРРОЗИОННАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ

Алюминий окисляется посредством той же химической реакции, которая вызывает ржавчину железа.Но в отличие от оксида железа оксид алюминия прилипает к металлу, защищая его от разложения. В результате он не требует краски или другого покрытия, чтобы защитить его от ржавчины.

Сталь — или, в частности, углеродистая (не нержавеющая) сталь — обычно после центрифугирования необходимо красить, чтобы защитить ее от ржавчины и коррозии. Цинк часто используется для защиты от коррозии в процессе цинкования.

ПРАВИЛЬНОСТЬ

В то время как сталь чрезвычайно прочна и эластична, алюминий значительно более гибок и эластичен.

Податливость алюминия и гладкость изготовления позволяют ему формировать глубокие, сложные и точные прядения, предоставляя операторам значительную свободу в дизайне. Сталь более жесткая, и если ее слишком сильно толкнуть во время прядения, она потрескается или разорвется.

ПРОЧНОСТЬ

Несмотря на риск коррозии, сталь по-прежнему тверже алюминия.

Хотя алюминий действительно увеличивает прочность в более холодных условиях, он, как правило, более склонен к образованию вмятин и царапин, чем сталь.

Сталь менее склонна к деформации или изгибу под действием веса, силы или тепла. Эти стойкие свойства делают его одним из самых прочных промышленных материалов.

ВЕС

Превосходная прочность стали также имеет вес / плотность в 2,5 раза больше, чем у алюминия. Однако он весит примерно на 60 процентов меньше, чем бетон, что упрощает транспортировку и использование в различных строительных и производственных приложениях.

С учетом вышесказанного, форма и жесткость конструкции могут существенно повлиять на прочность конструкции, и когда эти два фактора оптимизированы, алюминий может обеспечить надежность, аналогичную сопоставимой стальной конструкции при половинном весе.

Например, в судостроении существует эмпирическое правило, согласно которому алюминий примерно вдвое меньше прочности стали при одной трети веса. Это означает, что алюминиевое судно может быть построено с заданной прочностью, которая составляет две трети веса сопоставимой стальной лодки.

COST

Стоимость алюминия и стали постоянно меняется в зависимости от мирового спроса и предложения, соответствующих затрат на топливо, а также рынка железной и бокситовой руды. Однако даже при таком колебании фунт стали обычно дешевле фунта алюминия.

ИСПОЛЬЗУЕТ

Хороший способ определить, какая сталь или алюминий лучше всего подходит для конкретного применения, — это взглянуть на то, как используются два металла:

Конструкция

Прочность стали делает ее лучшим выбором для костей многих строительных проектов. Это незаменимый материал для небоскребов, стадионов, железных дорог, дорог, аэропортов, стальных лестниц и других проектов, где долговечность является ключевым фактором. Многие инструменты, используемые в этих проектах, также сделаны из стали.

Алюминий также является прочным материалом для лестниц, а также для форм, которые невозможно создать из стали или дерева. Соотношение прочности и веса алюминия делает его прочным и экономящим время материалом для строительства высотных зданий.

Energy

Металлоконструкции являются ключевыми для ядерной энергетики, природного газа, энергии ветра и электрической инфраструктуры. Сталь также используется в морских платформах, опорах электропередач, сердечниках трансформаторов и электромагнитных экранах, а также в устройствах для извлечения и производства, таких как краны и вилочные погрузчики.

Низкая плотность алюминия и высокая теплопроводность делают его отличным вариантом для линий электропередачи. Он не только дешевле, чем медь, но и почти в два раза лучше проводник, и его легче сформовать в провода.

Транспорт

Помимо примерно половины среднего легкового или грузового автомобиля, сталь проникает в рельсы, компоненты реактивных двигателей, морские суда, якорные цепи и другие высокопрочные транспортные элементы.

Aerospace — ведущий рынок транспортировки алюминия, где самолеты и космические корабли содержат до 90% алюминиевых сплавов.Спрос на повышенную топливную эффективность сделал алюминий все более популярным металлом в автомобильной промышленности, и в течение следующего десятилетия ожидается, что содержание алюминия в современных автомобилях вырастет более чем на 60%.

Упаковка и потребительские товары

Более половины веса бытовой техники, такой как холодильники, духовки и стиральные машины, производится из стали. Сталь также популярна для изготовления металлических лестниц, шурупов, гвоздей и других строительных материалов.

Нетоксичные свойства алюминия делают его идеальным для расфасованных пищевых продуктов, лекарств и напитков. Он также широко используется для изготовления фольги и кухонной утвари и является неотъемлемой частью бесчисленного множества электронных устройств, включая смартфоны, телевизоры, компьютеры и светодиодные лампы.

КАКОЙ МЕТАЛЛ ПОЛУЧАЕТ МЕДАЛЬ?

Как мы уже упоминали, фунт стали почти всегда будет дешевле фунта алюминия. Однако это почти так же близко, как и к явному победителю.Проще говоря, лучший металл — это лучший металл для конкретной работы.

При выборе лучшего металла для вашего следующего проекта учитывайте характеристики конкретного применения не меньше, если не больше, чем стоимость.

В чем разница между хирургической сталью и нержавеющей сталью?

Нередко задаются вопросом о различиях между разными типами стали. По крайней мере, здесь это не редкость. В нашей отрасли понимание небольших уникальных различий между разными сортами стали — большой бизнес.В конце концов, выбор лучшего материала для конкретного применения — важный шаг в любом проекте. В случае металлических материалов характеристики различных материалов проявляются при их резке, сгибании, штамповке или другой обработке.

В сегодняшнем посте мы подробно рассмотрим хирургическую сталь в сравнении с нержавеющей сталью. Если вы когда-нибудь задумывались, что отличает эти стали от других и что схожего, то вы попали в нужное место. Давайте начнем.

Что такое нержавеющая сталь?

Нержавеющая сталь — это стальной сплав, в основном состоящий из железа и примерно 10% хрома.Также могут присутствовать небольшие количества других металлов, таких как никель, титан и медь. Кроме того, углерод — обычная неметаллическая добавка в нержавеющей стали.

Содержание хрома в нержавеющей стали в значительной степени способствует повышению коррозионной стойкости сплава — оно предотвращает окисление железа. Если нет окисления, нет возможности для развития ржавчины.

Из четырех основных типов стали (нержавеющая, углеродистая, инструментальная, легированная) нержавеющая сталь известна как наиболее коррозионно-стойкая.Тем не менее, нержавеющая сталь не полностью устойчива к коррозии. При определенных условиях, например при многократном воздействии высококонцентрированной соленой воды, даже нержавеющая сталь может подвергнуться коррозии.

Что такое хирургическая сталь?

Хирургическая сталь — это разновидность нержавеющей стали, которая используется в биомедицине. Хирургическая сталь, которую иногда называют хирургической нержавеющей сталью, не имеет официального определения. Тем не менее, разновидности нержавеющей стали с наивысшим уровнем коррозионной стойкости предназначены для биомедицинского использования.Некоторые общепринятые типы хирургической стали включают аустенитную нержавеющую сталь 316 и мартенситную нержавеющую сталь 440 и 420. Было бы полезно думать о хирургической стали как о наиболее устойчивой к коррозии форме нержавеющей стали.

Хирургическая сталь

против нержавеющей стали

Ключевые отличия

Хотя хирургическая сталь является разновидностью нержавеющей стали, все нержавеющие стали не являются хирургической сталью. Хирургические стали обладают наибольшей коррозионной стойкостью и предназначены для биомедицинских применений.По сравнению с другими типами стали нержавеющая сталь обычно является самой дорогой. Тогда среди нержавеющей стали самая дорогая хирургическая сталь.

использует

Из-за высокой стоимости материала нержавеющие стали отличаются от сталей «общего назначения», таких как углеродистая и инструментальная сталь. Чаще всего нержавеющая сталь используется в кулинарии. Столовые приборы, посуда, бытовая техника и кухонные принадлежности из нержавеющей стали очень популярны и востребованы. Нержавеющая сталь также используется для изготовления различных компонентов в автомобильной и авиакосмической промышленности, а также в некоторых строительных приложениях.

Хирургическая сталь используется в биомедицине. Хирургические инструменты, такие как щипцы, ретракторы и иглодержатели, изготавливаются из хирургической стали, но это еще не все. Хирургическая сталь имеет долгую историю использования в устройствах для ортопедических и дентальных имплантатов.

Выбор лучшей стали для вашего применения

Как я уже упоминал в начале этого поста, понимание различий между разными типами металлов является ключевым компонентом выбора лучшего материала для вашего будущего проекта.Надеюсь, предоставленная информация была для вас полезной. Если вам нужна дополнительная информация о нержавеющей стали, получите копию наших спецификаций на нержавеющую сталь:

Почему нержавеющая сталь не ржавеет?

Инженер-металлург Майкл Л. Фри из Университета Юты предлагает следующее объяснение:

Нержавеющая сталь остается нержавеющей или не ржавеет из-за взаимодействия между ее легирующими элементами и окружающей средой. Нержавеющая сталь содержит железо, хром, марганец, кремний, углерод и, во многих случаях, значительные количества никеля и молибдена.Эти элементы вступают в реакцию с кислородом воды и воздуха, образуя очень тонкую стабильную пленку, состоящую из таких продуктов коррозии, как оксиды и гидроксиды металлов. Хром играет доминирующую роль в реакции с кислородом с образованием пленки продуктов коррозии. Фактически, все нержавеющие стали по определению содержат не менее 10 процентов хрома.

Наличие стабильной пленки предотвращает дополнительную коррозию, действуя как барьер, ограничивающий доступ кислорода и воды к находящейся под ним металлической поверхности.Поскольку пленка образуется так легко и плотно, даже всего несколько атомных слоев снижают скорость коррозии до очень низкого уровня. Тот факт, что пленка намного тоньше длины волны света, затрудняет просмотр без помощи современных инструментов. Таким образом, хотя сталь подвергается коррозии на атомарном уровне, она кажется нержавеющей.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *