Metalai supa mus visada ir visur. Šiandien tai yra neatsiejama daugelio dalykų, kuriuos naudojame kasdien, dalis. Pakanka tik apsižvalgyti kambaryje, kuriame esate, kad suprastumėte, jog taip yra.
Nuo mokyklos laikų žinome, kad visi šie mineralai skirstomi į dvi dideles grupes – juoduosius ir spalvotuosius metalus. Kurie iš jų priklauso kokiai grupei, turime išsiaiškinti. Kokių spalvotųjų metalų yra mūsų planetoje?
Kas yra juodasis metalas
Juodųjų metalų kategorija apima geležį ir visus šiuo metu egzistuojančius jos lydinius. Gryna geležis randama tik tyrimų laboratorijose. Daugiausia tai plienas.
Šis metalo tipas susidaro jungiant geležį su anglimi ir pridedant papildomų elementų, suteikiančių gautam metalui tam tikras savybes, būtinas konkrečioje gamyboje (pavyzdžiui, magnetines).
Geležis ir plienas
Paprastai juodųjų metalų gamyboje yra keli standartiniai etapai: rūdos gavyba ir jos apdorojimas aukštakrosnėje. Po to gaunamas ketus, iš kurio vėliau gaunamasbet kokie plieno ir geležies lydiniai. Pastarieji dažniau naudojami sunkiojoje pramonėje. Skirtingai nei jie, spalvotieji metalai yra minkštesnė medžiaga, kurios savybės šiek tiek skiriasi, jie naudojami kitoje srityje.
Ketaus sudėtyje yra 93 % geležies ir apie 3–5 % anglies, taip pat nedideliais kiekiais likusių elementų. Ši medžiaga gamyboje naudojama retai, nes yra trapi. Jį galima rasti gaminant tam tikrų tipų vamzdžius, vožtuvus ar vožtuvus. Tačiau didžioji dalis pagamintos geležies (daugiau nei 90 %) perdirbama į plieną.
Pagrindiniai plieno tipai, gaminami iš geležies: anglinis ir mažai anglies turintis (grūdintas) plienas, nerūdijantis, feritas-chromas, chromas, martensitinis-chromas, chromas-vanadis, lydinys, nikelis, volframas, molibdenas ir mangano plieno.
Geležies rūda
Gryna forma šis periodinės lentelės elementas žemės plutoje yra gana nedidelis (tik 5,5 %). Tačiau jo yra daug įvairių geležies rūdų sudėtyje.
Svarbiausi telkiniai (rezervas yra daugiau nei 30 trilijonų tonų) yra geležies kvarcitų sluoksniai, kurių amžius siekia daugiau nei du milijardus metų. Jie platinami daugiausia tokiose vietose kaip Pietų ir Šiaurės Amerika, Afrika, Indija ir Vakarų Australija.
Kas yra spalvotieji metalai
Kita didelė metalų grupė, skirtingai nei ankstesnė, turi daugiauminkštos savybės, jie yra lankstesni, pasižymi šilumos ir elektros laidumu, atsparumu korozijai ir daugeliu kitų.
Spalvotieji metalai yra jungtinis visų metalų ir jų lydinių, išskyrus geležį, pavadinimas. Jie taip pat gali būti vadinami „spalvotaisiais metalais“, o tai būtų gana teisinga.
Spalvotieji metalai yra:
- auksas, sidabras, platina (taurieji metalai);
- aliuminis, titanas, magnis, litis, berilis (lengvas);
- varis, alavas, švinas, cinkas, kob altas, nikelis (sunkusis);
- niobis, molibdenas, cirkonis, chromas, volframas (ugniai atsparus);
- indis, galis, talis (išsklaidytas);
- skandis, itris ir visi lantanidai (retosios žemės);
- radis, technecis, aktinis, polonis, toris, francis, uranas ir transurano elementai (radioaktyvūs).
Spalvotosios metalurgijos istorija
Spalvotieji metalai šiandien aktyviai naudojami inžinerijoje, chemijos pramonėje, statybose ir daugelyje kitų gamybos sričių. Dėl mokslo ir technologijų pažangos šios medžiagos apimtys nuolat plečiasi, o metalo gavybos technologijos toliau tobulėja.
Laikui bėgant spalvotųjų metalų naudojimas išaugo, todėl buvo atrasti nauji elementai ir pavadinimai. Gamyboje pradėta naudoti vis daugiau metalų. pradžioje buvo panaudota apie 15 daiktų, o po 50 metų – dvigubai daugiau. Iki šiol naudojama daugiau nei 70 skirtingų metalų, tai yra dauguma dabartiniųgarsus.
Sunkiųjų spalvotųjų metalų paklausos augimą lėmė augantys karinės pramonės poreikiai (šaudmenų gamybai), tačiau grupė lengvųjų buvo naudojama aviacijos ir kosmoso pramonėje.
Bajorų grupė buvo plačiai naudojama papuošalams ir papuošalams gaminti nuo seniausių laikų. XX amžiaus 90-aisiais šiems tikslams buvo panaudota 78% aukso, 36% platinos ir 15% sidabro. Jei paimtume kitas sritis, kuriose naudojami brangieji spalvotieji metalai, tai elektronikos gamyba (aukso kontaktai įrenginiuose), automobilių gamyba (apie 43 % platinos), o sidabras buvo naudojamas juostoms ir fotografinėms medžiagoms gaminti.
Spalvotų metalų savybės
Kiekvienas šios grupės metalas turi savybių, kurios iš esmės lemia jo priklausymą jai. Dėl to daugelyje pramonės šakų naudojami spalvotieji metalai.
Taigi, pavyzdžiui, dauguma jų turi didelę šiluminę talpą ir šilumos laidumą, todėl po suvirinimo jie gali greitai atvėsti. Tai turi ir neigiamą pusę: dirbant su metalais, tokiais kaip magnis ir varis, prieš suvirinant juos reikia pašildyti, o paties proceso metu – naudoti stiprius šilumos š altinius, kad jie neatvėstų.
Kita būdinga savybė yra mechaninių savybių sumažėjimas. Atsižvelgiant į tai, būtina atidžiai su jais dirbti, kad būtų išvengta deformacijos.
Spalvotieji metalai aktyviai kaitinamireaguoti su dujomis. Titanas, molibdenas ir tantalas aiškiai parodo šią savybę.
Šios grupės metalai gali būti naudojami ilgą laiką, tačiau juos reikia saugoti nuo deguonies, kuris ardo metalus. Norėdami tai padaryti, laidai, pavyzdžiui, yra padengti apsauginiu laku. Anksčiau metalas buvo tinkamas gruntuoti dviem sluoksniais.
Vario rūdos
Šis rūdos tipas yra labiausiai paplitęs spalvotųjų metalų kategorijoje. Šis metalas taip pat turi plačiausią panaudojimo sritį: statybos, pramonės energetika, orlaivių gamyba, medicina, efektyvių šilumokaičių gamyba ir daugelis kitų.
Vario telkinių vietos taip pat įvairios. Šiandien didelė reikšmė teikiama prastai išplitusioms rūdoms (porfiruoto tipo), kurios kasamos ugnikalnių angose. Cheminis elementas buvo suformuotas iš karšto tirpalo, kuris atėjo iš magmos kamerų. Didelis tokios rūdos rezervas yra Šiaurės ir Pietų Amerikoje.
Kita vario rūdos rūšis yra piritas, kasamas jūrų ir vandenynų dugne. Š altinis – žemės Urale.
Ir dar vienas didžiulis tokių rūdų š altinis yra vario smiltainis (Čitos regionas Rusijoje, Katanga Afrikoje).
Taigi, spalvotieji metalai yra nepakeičiama medžiaga gaminant daugelį mus supančių dalykų.
