Какой химический элемент преобладает в сталях: Металлы. Их разновидности и свойства

alexxlab | 03.06.2023 | 0 | Разное

Как различные химические элементы влияют на свойства сталей

На сегодняшний день сталеплавильные заводы могут выплавлять сотни марок сталей. Есть четыре основных параметра для их классификации:

1. По назначению стали могут быть конструкционными, инструментальными или специальными. Первые используют для изготовления деталей машин или элементов строительных конструкций; инструментальные оптимальны для изготовления мерительного, режущего или штампового инструмента; специальные востребованы для получения жаропрочных, коррозионностойких и прочих изделий с особыми характеристиками.
2. По качеству различают стали обыкновенные, качественные, высококачественные и особо высококачественные. Чем выше качество, тем меньше в стали вредных примесей, ухудшающих ее свойства.
3. По степени раскисления стали бывают кипящими, полуспокойными и спокойными. Такое деление тоже связано с количеством вредных примесей. В первую очередь – кислорода.
4. По химическому составу различают углеродистые и легированные стали. У первых механические свойства напрямую зависят от количества содержащегося в них углерода, у вторых – от наличия и содержания легирующих элементов.

Характеристики сталей формируются в процессе их выплавки

Какие элементы могут входить в состав сталей

Элементы, которые входят в состав сталей, можно разбить на три группы:

1. К первой относятся основные элементы, которые обязательно присутствуют во всех сталях: железо и углерод.
2. Ко второй – примеси. Их в свою очередь можно разделить еще на три группы:

• Фосфор, сера, кремний и марганец по-разному влияют на свойства сталей, но всегда есть в небольших количествах, поэтому их относят к постоянным.
• Кислород, водород и азот тоже есть во всех сталях, но все они нежелательны и отрицательно влияют на свойства. Их относят к скрытым.
• Мышьяк, медь, цинк, свинец, олово и ряд других элементов встречаются не в каждой марке стали. Их присутствие – особенность месторождений, где добывают руду.
  Такие примеси считают случайными.

3. К третьей группе относят легирующие элементы: хром, ванадий, молибден, вольфрам и прочие. Их целенаправленно добавляют в стали для получения нужных свойств.

Как различные химические элементы влияют на свойства сталей

Химические элементы по-разному влияют на механические свойства сталей:

1. Основные элементы:

• Углерод (С) оказывает прямое влияние на способность стали сопротивляться деформации. При увеличении его содержания возрастают твердость, прочность и упругость, но одновременно снижаются свариваемость, обрабатываемость и вязкость.

2. Примеси:

• Фосфор (Р) оказывает положительное влияние на коррозионную стойкость, обрабатываемость и прочность сталей, но ухудшает их вязкость, пластичность и повышает хрупкость при низких температурах.
• Сера (S) улучшает обрабатываемость сталей резанием, но повышает их хрупкость при высоких температурах, снижает коррозионную стойкость, пластичность, истираемость, свариваемость и сопротивление усталости.
• Кремний (Si) способствует повышению прочности, упругости, окалиностойкости, кислотостойкости, твердости и электросопротивления, но при содержании более 2 % делает их хрупкими при высоких температурах.
• Кислород (О₂) снижает вязкость и пластичность сталей.
• Марганец (Mn) считается полезной примесью: он нейтрализует вредное влияние на свойства сталей серы и кислорода. Кроме того, этот элемент повышает прочность, твердость, износоустойчивость и стойкость к ударным нагрузкам.
• Водород (Н₂) увеличивает хрупкость сталей.
• Азот (N₂) оказывает такое же вредное влияние на свойства сталей, как и кислород: снижает их вязкость и пластичность.
• Медь (Cu) улучшает пластичность и коррозионную стойкость.
• Свинец (Pb) улучшает обрабатываемость.
• Цинк (Zn) повышает коррозионную стойкость сталей.
• Олово (Sn) снижает пластичность и повышает хрупкость сталей.
• Мышьяк повышает коррозионную стойкость, но незначительно снижает их пластичность.

Прочность и долговечность зависят от механических свойств металлопроката, которые задаются химическим составом сталей

3. Легирующие элементы:

• Хром (Cr) увеличивает твердость, коррозионную стойкость, ударную вязкость, истираемость, жаростойкость, улучшает режущие свойства сталей, но одновременно ухудшает их теплопроводность и пластичность.
• Ванадий (V) способствует росту прочности и твердости, улучшению их свариваемости.
• Молибден (Мо) улучшает антикоррозионные свойства сталей, их прочность, твердость, устойчивость к ударным нагрузкам, упругость, окалиностойкость, но ухудшает свариваемость.
• Вольфрам (W) увеличивает твердость, сопротивление истираемости, антикоррозионные свойства, но, как и молибден или ванадий, ухудшает свариваемость.
• Ниобий (Nb) положительно влияет на коррозионную стойкость и кислотостойкость сталей.
• (Ti) увеличивает пластичность, прочность, антикоррозионные свойства сталей, улучшает их обрабатываемость.
• Никель (Ni) способствует увеличению упругости, прочности, коррозионной стойкости, улучшает ковкость сталей, но снижает их теплопроводность.
• Кобальт (Co) положительно влияет на показатели жаропрочности, их сопротивляемость ударным нагрузкам и магнитные свойства.
• Алюминий (Al) считается хорошим раскислителем. Он способствует повышению прочности, твердости, окалиностойкости и жаростойкости сталей.
• Церий (Се) положительно влияет на показатели пластичности и прочности.
• Неодим (Nd) уменьшает количество серы в сталях и снижает ее вредное влияние на свойства, уменьшает пористость, улучшает качество поверхности. Аналогичное влияние на характеристики сталей оказывают лантан (La) и цезий (Cs).

Заключение

Химические элементы могут ухудшать или улучшать отдельные характеристики сталей. Часть из них неизбежно оказывается в их составе, другие добавляют целенаправленно. От правильно подобранного баланса и зависят конечные свойства сталей.

Основы материаловедения – Прочее – 10 класс

ОСНОВЫ МатериаловедениЯ

I Вариант

1. Какое из перечисленных свойств металлов обеспечивает возможность их

успешной обработки давлением:

1. высокая прочность

2. высокая теплопроводность

3. высокое электросопротивление

4. высокая пластичность

5. хорошие литейные свойства

2. Каково максимальное (теоретически) содержание углерода в сталях (в %):

1. 6,67

2. 0,8

3. 2,14

4. 1,2

5. 4,3

3. Каково основное достоинство быстрорежущих сталей:

1. высокая твердость

2. коррозионная стойкость

3. высокая прочность

4. низкая стоимость

5. высокая теплостойкость

4. Какая термическая обработка применяется для придания ответственным

стальным изделиям оптимальных механических и эксплуатационных свойств:

1. отжиг

2. закалка

3. нормализация

4. закалка + отпуск

5. горячая пластическая деформация

5. Какая характерная особенность баббита, серого чугуна и свинцовой бронзы

обусловливает возможность их применения для подшипников скольжения:

1. гетерогенная (неоднородная) структура

2. высокая твердость

3. низкая твердость

4. высокая пластичность

5. низкая температура плавления

6. Какое из перечисленных свойств (параметров) в наибольшей степени

характеризует сопротивление материала хрупкому разрушению:

1. твердость

2. предел прочности

3. относительное удлинение

4. ударная вязкость

5. теплостойкость

7. Какая технология применяется для получения изделий из ковкого чугуна:

1. холодная штамповка

2. горячая пластическая деформация

3. литьё

4. литьё с применением модифицирования

5. длительный отжиг отливок из белого чугуна

8. Из какого сплава следует изготовить режущи хирургический инструмент

многоразового использования:

1. У8

2. Д16

3. 12Х189Н10Т

4. 40Х13

5. ВЧ100

9. Какой вид термической обработки необходим для полной ликвидации

наклепа в металле:

1. низкий отпуск

2. закалка

3. рекристаллизационный отжиг

4. старение

5. нормализация

10. Какой из перечисленных сплавов принципиально не упрочняется

термической обработкой:

1. Д16

2. АМц

3. АКЧ-1

4. В95

5. АЛ8

11. Какой процесс приводит к полному возвращению свойств наклепанного

металла в исходное (до деформации) состояние:

1. нормализация

2. аустенизация

3. возврат

4. рекристаллизация

5. сфероидизация

12. Какова цель модифицирования высокопрочных чугунов:

1. измельчение пластинок графита

2. получение перлитной структуры металлической основы

3. придание графитным включениям шаровидной формы

4. уменьшение количества цементита в структуре

5. устранение ледебурита в структуре

13. Какую марку стали следует предпочесть для изготовления недорогого

изделия методом холодной штамповки:

1. 08

2. Ст6

3. У8

4. 12Х18Н10Т

5. 45

14. Какую структуру должна иметь ответственная деталь из среднеуглеродистой

стали, работающая при динамических (ударных) нагрузках:

1. мартенсит

2. феррит + перлит

3. мартенсит + цементит вторичный

4. мартенсит отпуска

5. сорбит отпуска

15. Какая заключительная операция термической обработки сообщает сплаву

Д16 максимальную прочность:

1. закалка

2. низкий отпуск

3. искусственное старение

4. естественное старение

5. рекристаллизационный отжиг

16. Какой тип решетки имеет железо при комнатной температуре:

1. тетрагональная

2. простая кубическая

3. объемноцентрированная кубическая

4. гранецентрированная кубическая

5. гексагональная

17. С какой из перечисленных структур чугун должен обладать наибольшей

прочностью:

1. шаровидный графит (Г) + феррит (Ф)

2. шаровидный Г + перлит (П)

3. пластинчатый Г + П

4. хлопьевидный Г + Ф + П

5. хлопьевидный Г + Ф

18. Какой химический элемент преобладает в сталях:

1. углерод

2. хром

3. железо

4. никель

5. кислород

19. Какая фаза должна обязательно присутствовать в стали при температуре

её нагрева под закалку:

1. мартенсит

2. цементит

3. феррит

4. аустенит

5. перлит

20. Какую структуру имеют латуни, обладающие наибольшей пластичностью:

1. однофазную 

2. однофазную 

3. двухфазную 

4. однофазную аустенитную

5. однофазную ферритную

21. Как изменяются твердость и пластичность углеродистых сталей с

увеличением содержания в них углерода:

1. твердость и пластичность растут

2. твердость и пластичность падают

3. твердость растет, пластичность падает

4. твердость падает, пластичность растет

5. твердость растет, пластичность не изменяется

22. Какова основная структурная составляющая углеродистых сталей в

равновесном (отожженном) состоянии при комнатной температуре:

1. феррит

2. цементит

3. перлит

4. аустенит

5. ледебурит

23. По каким из перечисленных свойств серые чугуны выгодно отличаются

от углеродистых сталей:

1.стоимость

2. антифрикционные свойства

3. литейные свойства

4. обрабатываемость резанием

5. прочность

24. Как изменяется прочность и пластичность стали с повышением температуры отпуска:

1. прочность и пластичность увеличиваются

2. прочность растет, пластичность падает

3. прочность падает, пластичность растет

4. прочность не изменяется, пластичность растет

5. прочность и пластичность уменьшаются

25. Какой из перечисленных сплавов следует использовать для литых деталей

самолетов, переносных приборов и т.п.

1. СЧ10

2. У10

3. Д16

4. АЛ2

5. Л62

ОСНОВЫ МатериаловедениЯ

II Вариант

1. Что такое наклеп (нагартовка)? Это:

1. упругая деформация

2. пластическое деформирование металла

3. холодная пластическая деформация

4. горячая пластическая деформация

5. упрочнение металла в результате холодной пластической деформации

2. Укажите все кристаллические фазы, присутствующие в железоуглеродистых

сплавах:

1. перлит

2. феррит

3. цементит

4. ледебурит

5. аустенит

3. Какую марку стали следует использовать для изготовления инструмента,

обрабатывающего детали на больших скоростях резания:

1. ХВГ

2. 08

3. У8

4. Р6М5

5. 45

4. Какая обработка стальных изделий называется улучшением:

1. закалка + низкий отпуск

2. высокий отпуск

3. закалка + высокий отпуск

4. шлифовка поверхности

5. дробеструйная обработка

5. Какой из перечисленных химических элементов обязательно присутствует

в латунях:

1. Fe

2. C

3. Zn

4. Al

5. Sn

6. Какие дефекты кристаллической решетки обеспечивают высокую

пластичность металлов:

1. вакансии

2. дислокации

3. атомы примесей

4. дислоцированные (междоузельные) атомы

5. границы зерен

7. Перечислите все типовые структуры металлической основы различных

видов серых чугунов:

1. феррит

2. ледебурит

3. феррит + перлит

4. ледебурит + цементит первичный

5. перлит

8. Какую марку стали следует предпочесть для сварных конструкций,

работающих в агрессивных средах:

1. У8

2. 08

3. 12Х18Н10Т

4. 12Х18Н9

5. Ст1

9. Какая структура получается при полной закалке доэвтектоидных сталей:

1. мартенсит + цементит вторичный

2. мартенсит

3. феррит + перлит

4. мартенсит + феррит

5. аустенит

10. Каково максимально возможное содержание Zn (в %) в однофазных

() латунях:

1. 0,8

2. 2,14

3. 6,67

4. 39

5. 45

11. Какое из перечисленных утверждений неверно? Холодная пластическая деформация:

1. повышает прочность металла

2. повышает электросопротивление

3. снижает пластичность

4. повышает ударную вязкость

5. повышает твердость

12. Наличием какой фазы в структуре серые чугуны отличаются от белых

1. феррит

2. графит

3. цементит

4. аустенит

5. мартенсит

13. Что такое теплостойкость сплава:

1. способность выдерживать высокие температуры

2. способность не изменять размеры изделия при нагревании

3. способность сохранять высокую твердость при длительном нагревании

4. способность не окисляться при высоких температурах

5. жаропрочность

14. Какая структура обеспечивает максимальную твердость доэвтектоидной

стали:

1. перлит + феррит

2. троостит

3. мартенсит отпуска

4. мартенсит

5. сорбит отпуска

15. Какие две операции и в какой последовательности используются для

эффективного упрочнения сплавов типа дуралюмин:

1. отжиг

2. отпуск

3. закалка

4. обработка холодом

5. старение

16. Какой материал следует использовать для обшивки самолетов:

1. латунь

2. углеродистая сталь

3. высокопрочный чугун

4. дуралюмин

5. силумин

17. Укажите фазы, из которых формируется равновесная структура

углеродистых сталей и белых чугунов при нормальных температурах:

1. аустенит

2. феррит

3. цементит

4. мартенсит

5. перлит

18. Укажите, какую структуру должна иметь сталь У12 после грамотно

проведенной закалки:

1. перлит + цементит вторичный (П+Ц _II)

2. мартенсит (М)

3. аустенит + Ц _II

4. М + Ц _II

5. М + феррит

19. Измерение какого механического свойства используется обычно для

контроля качества термической обработки:

1. прочность

2. твердость

3. пластичность

4. ударная вязкость

5. износостойкость

20. Какой из перечисленных сплавов успешно используется в качестве

подшипникового (антифрикционного) материала:

1. У8

2. Л90

3. БрС30

4. Д16

5. ШХ15

21. В чем причина роста твердости сталей в равновесном (отожженном)

состоянии при увеличении содержания в них углерода:

1. уменьшается размер зерна

2. увеличивается наклеп

3. в структуре появляется ледебурит

4. возрастает количество цементита в структуре

5. при большом количестве углерода в структуре появляется мартенсит

22. Какой из перечисленных материалов обладает наибольшей пластичностью:

1. эвтектоидная сталь

2. доэвтектоидная сталь

3. заэвтектоидная сталь

4. доэвтектический белый чугун

5. техническое железо

23. Какой химический элемент (и в каком количестве) делает сталь

коррозионностойкой:

1. Mn

2. Ni

3. Cr

4. C

5. Ti

24. Расположите необходимые операции обработки стальных шестерен

в правильной последовательности:

1. закалка

2. цементация

3. высокий отпуск

4. средний отпуск

5. низкий отпуск

25. Укажите два наиболее важных достоинства сплавов типа дуралюмин,

обусловивших их широкое применение в качестве конструкционных

авиационных материалов:

1. высокая прочность

2. высокая твердость

3. хорошая ударная вязкость

4. высокая удельная прочность

5. коррозионная стойкость

Правильный ответ I

(ПО1): 4 (высокая пластичность)

ПО2: 3 (2,14 %С)

ПО3: 5 (высокая теплостойкость)

ПО4: 4 (закалка +отпуск) т.к. обеспечивает оптимальное сочетание прочности, твердости и пластичности, ударной вязкости.

ПО5: 1 (гетерогенная структура) – такая структура, состоящая из мягких и твердых структурных составляющих, обеспечивает хорошее удержание смазки в зоне трения.

ПО6: 4 (ударная вязкость)

ПО7: 5 (длительный отжиг отливок из белого чугуна)

ПО8: 4 (40Х13) ПО9: 3 (рекристаллизационный отжиг) ПО10: 2 (АМц) ПО11: 4 (рекристаллизация) ПО12: 3 (придание графитным включениям шаровидной формы) ПО13: 1 (сталь 08 с минимальным содержанием углерода) ПО14: 5 (сорбит отпуска или зернистый сорбит) ПО15: 4 (естественное старение) ПО16: 3 (объемноцентрированная кубическая ) ПО17: 2 (шаровидный Г + П – высокопрочный чугун на перлитной основе) ПО18: 3 (железо) ПО19: 2 – аустенит, т. к. в результате закалки он превращается в мартенсит, обеспечивающий максимальную твердость, что является целью закалки. ПО20: 1 (однофазную ) ПО21: 3 (твердость растет, пластичность падает) ПО22: 3 (перлит) ПО23: по всем, кроме 5 (прочность) ПО24: 3 (прочность падает, пластичность растет) ПО25: 4 (силумин – литейный Al – сплав)

Правильный ответ II ПО1: 5 (упрочнение металла в результате холодной пластической деформации) ПО2: 2, 3, 5 (феррит, цементит, аустенит) ПО3: 4 (Р6М5) ПО4: 3 (закалка + высокий отпуск) ПО5: 3 (Zn) ПО6: 2 (дислокации) ПО7: 1, 3, 5, (феррит, феррит + перлит, перлит) ПО8: 3 (12Х18Н10Т) ПО9: 2 (мартенсит) получаемый в результате закалки стали. ПО10: 4 (39 % Zn) ПО11: 4 (повышает ударную вязкость) ПО12: 2 (графит) ПО13: 3 (способность сохранять высокую твердость при длительном нагревании) ПО14: 4 (мартенсит) ПО15: 3, 5 (закалка + старение) ПО16: 4 – дуралюмин, т. к. он обладает высокой удельной прочностью (отношение прочности к удельному весу), хорошей коррозионной стойкостью и деформируемостью. ПО17: 2, 3 (феррит и цементит) ПО18: 4 (М + Ц _II) ПО19: 2 (твердость) ПО20: 3 (БрС30 – свинцовая бронза) ПО21:4 (возрастает количество цементита в структуре) ПО22: 5 (техническое железо) ПО23: 3 (Cr в количестве  13%) ПО24: 2,1,5 (цементация – закалка – низкий отпуск) ПО25: 4.5 (высокая удельная прочность и коррозионная стойкость)

Влияние химических элементов на сталь

Вы когда-нибудь задумывались, что на самом деле означают все эти элементы, перечисленные в отчете об испытаниях материалов? Читай дальше!

Углерод

Углерод обычно считается наиболее важным легирующим элементом в стали и может присутствовать в количестве до 2% (хотя в большинстве свариваемых сталей его содержание составляет менее 0,5%). Повышенное количество углерода повышает твердость и прочность на растяжение, а также реакцию на термическую обработку (прокаливаемость). Повышенное количество углерода снижает свариваемость.

Сера

Сера обычно является нежелательной примесью в стали, а не легирующим элементом. В количествах, превышающих 0,05%, он вызывает хрупкость и ухудшает свариваемость. Легирующие добавки серы в количестве от 0,10% до 0,30% улучшают обрабатываемость стали. Такие типы могут называться «ресульфурированными» или «свободнообрабатываемыми». Легкообрабатываемые сплавы не предназначены для использования там, где требуется сварка.

Фосфор

Фосфор обычно считается нежелательной примесью в сталях. Он обычно содержится в количестве до 0,04% в большинстве углеродистых сталей. В закаленных сталях это может привести к охрупчиванию. В низколегированные высокопрочные стали фосфор может добавляться в количестве до 0,10 % для повышения прочности и коррозионной стойкости.

Кремний

Обычно лишь небольшое количество (0,20%) кремния присутствует в стальном прокате, когда он используется в качестве раскислителя. Однако в стальных отливках обычно присутствует от 0,35 до 1,00%. Кремний растворяется в железе и имеет тенденцию упрочнять его. Наплавленный металл обычно содержит примерно 0,50% кремния в качестве раскислителя. Некоторые присадочные металлы могут содержать до 1% для обеспечения улучшенной очистки и раскисления при сварке на загрязненных поверхностях. Когда эти присадочные металлы используются для сварки на чистых поверхностях, прочность полученного металла сварного шва будет заметно увеличена. Возникающее в результате снижение пластичности может вызвать проблемы с растрескиванием.

Марганец

Стали обычно содержат не менее 0,30% марганца, так как он способствует раскислению стали, предотвращает образование сульфида железа и включений, а также повышает прочность за счет повышения прокаливаемости стали. В некоторых углеродистых сталях можно найти количества до 1,5%.

Хром

Хром является мощным легирующим элементом стали. Сильно повышает прокаливаемость стали, заметно повышает коррозионную стойкость сплавов в окислительных средах. Его присутствие в некоторых сталях может вызвать чрезмерную твердость и растрескивание в сварных швах и рядом с ними. Нержавеющие стали могут содержать более 12% хрома.

Молибден

Молибден является сильным карбидообразователем и обычно присутствует в легированных сталях в количестве менее 1%. Повышает прокаливаемость и прочность при повышенных температурах. В аустенитных нержавеющих сталях улучшает стойкость к точечной коррозии.

Никель

Никель добавляется в стали для повышения прокаливаемости. Он часто улучшает ударную вязкость и пластичность стали, даже при повышенной прочности и твердости. Он часто используется для повышения ударной вязкости при низких температурах.

Алюминий

Алюминий добавляется в сталь в очень небольших количествах в качестве раскислителя. Это также измельчитель зерна для повышения прочности; стали с умеренными добавками алюминия были изготовлены с «мелкозернистой практикой».

Ванадий

Добавление ванадия приводит к повышению прокаливаемости стали. Он очень эффективен, поэтому его добавляют в незначительных количествах. При содержании выше 0,05% сталь может становиться хрупкой во время обработки для снятия термических напряжений.

Общие определения стали

Чугунный слиток

Сроки и условия гарантии каждого производителя могут различаться. Большинство производителей ремонтируют, заменяют или исправляют любые дефекты материала или изготовления в течение различных периодов времени. Многие стальные резервуары, построенные более 60 лет назад, используются до сих пор. TI1is свидетельствует об эффективности, надежности и экономичности стальных конструкций. Надлежащее техническое обслуживание, улучшенные краски и системы катодной защиты значительно увеличили ожидаемый срок службы стальных резервуаров.

Низкоуглеродистый

Максимум 0,15% углерода, используется для электродов, пластин и профилей, листов, полос, отличная свариваемость.

Мягкая сталь

Максимум 0,15-0,30% углерода, используется для конструкционных профилей, пластин и стержней, хорошая свариваемость.

Средний углерод

Максимум 0,30-0,50% углерода, используется для деталей машин, хорошая свариваемость – может потребоваться предварительный и последующий подогрев.

Высокоуглеродистый

Максимум 0,50-1,00% углерода, используется для пружин, штампов, рельсов, плохая свариваемость – трудно сваривать без предварительного и последующего нагрева.

Спасибо Американскому обществу сварщиков за предоставление некоторой информации, используемой в этом ресурсе.

Избранный партнер

Induron

Компания Induron, основанная в 1947 году, производит высокоэффективные покрытия для различных промышленных применений, включая сточные воды, хранение питьевой воды, очистку и транспортировку.

www.induron.com

«STI/SPFA позволяет нам оставаться в курсе событий в нашей отрасли и позволяет нам оптимизировать ресурсы, которые предлагает наше членство».

Эд Маккарти
Сэмюэл Сон и Ко

Узнать больше

Знаете ли вы?

В сталелитейной промышленности непосредственно занято 387 000 рабочих, и в общей сложности поддерживается около 2 000 000 рабочих мест в США.

#ВыберитеСталь

Оставайтесь на связи

Получайте обновления от STI/SPFA по важным отраслевым вопросам для производителей резервуаров для хранения, сосудов под давлением, водопроводных труб и специальной продукции, включая информацию о безопасности, нормативные вопросы, возможности обучения и многое другое.

Подписаться

Linkedin-in Facebook-f Твиттер Инстаграм Pinterest-p YouTube

STI/SPFA продвигает и объединяет промышленность по производству стальных листов посредством разработки стандартов , образование и связь .

944 Donata Court
Lake Zurich, IL 60047

847-438-8265 | [email protected]

© Copyright STI/SPFA. Все права защищены.

Политика в отношении файлов cookie | Политика конфиденциальности | Условия использования

Из каких химических элементов состоит тело человека?

Элементный состав человеческого тела

Первоначально это было опубликовано на Elements. Подпишитесь на бесплатный список рассылки, чтобы каждую неделю получать красивые визуализации мегатенденций в области природных ресурсов по электронной почте.

Человеческое тело — чудесный, хорошо смазанный и исключительно сложный механизм. Чтобы человек жил здоровой жизнью, требуется, чтобы множество функционирующих частей объединились, и каждая биологическая деталь в нашем теле, от обыденной до самой волшебной, управляется всего 21 химическим элементом.

Из 118 элементов на Земле только 21 присутствует в организме человека. Вместе они составляют смесь расходящихся молекул, которые объединяются, чтобы сформировать нашу ДНК, клетки, ткани и органы.

Основываясь на данных, представленных Международной комиссией по радиологической защите (ICRP), в приведенной выше инфографике мы разбили человеческое тело на его элементный состав и процентное содержание, в котором они существуют.

Эти 21 элемент можно разделить на три основных блока в зависимости от количества, обнаруженного в организме человека, основного строительного блока (4 элемента), основных минералов (8 элементов) и микроэлементов (9 элементов).

Элементарная четверка: ингредиенты для жизни

Четыре элемента, а именно кислород, углерод, водород и азот, считаются наиболее важными элементами, присутствующими в нашем организме.

Кислород является наиболее распространенным элементом в организме человека, на его долю приходится примерно 61% массы человека. Учитывая, что около 60-70% тела составляет вода, неудивительно, что кислород и водород являются двумя наиболее распространенными химическими элементами в организме. Вместе с углеродом и азотом эти элементы соединяются за 96% массы тела.

Вот посмотрите на состав четырех элементов жизни:

Элемент	Масса тела (кг)	Процент массы тела (%)
Кислород	43 кг	61,4%
Углерод	16 кг	22,9%
Водород	7,0 кг	10,0%
Азот	1,8 кг	2,6%

Значения приведены для среднего человека весом 70 кг.

Давайте посмотрим, как каждый из этих четырех химических элементов способствует полноценной работе нашего организма:

Кислород

Кислород играет решающую роль в обмене веществ, дыхании и насыщении клеток кислородом. Кислород также содержится в каждой значимой органической молекуле в организме, включая белки, углеводы, жиры и нуклеиновые кислоты. Это существенный компонент всего, от наших клеток и крови до нашей мозговой и спинномозговой жидкости.

Углерод

Углерод является наиболее важным структурным элементом и причиной того, что мы известны как формы жизни на основе углерода. Это основной строительный блок, необходимый для образования белков, углеводов и жиров. Разрыв углеродных связей в углеводах и белках является нашим основным источником энергии.

Водород

Водород, наиболее распространенный химический элемент во Вселенной, присутствует во всех жидкостях организма, позволяя транспортировать и выводить токсины и отходы. С помощью водорода суставы в нашем теле остаются смазанными и способны выполнять свои функции. Также говорят, что водород обладает противовоспалительными и антиоксидантными свойствами, помогая улучшить мышечную функцию.

Азот

Важным компонентом аминокислот, используемых для построения пептидов и белков, является азот. Он также является неотъемлемым компонентом ДНК и РНК нуклеиновых кислот, химической основой нашей генетической информации и генеалогии.

Основные и дополнительные минералы

Основные минералы необходимы для поддержания здоровья вашего организма. Ваше тело использует минералы для нескольких процессов, в том числе для правильной работы костей, мышц, сердца и мозга. Минералы также контролируют выработку полезных ферментов и гормонов.

Минералы, такие как кальций, являются важным компонентом наших костей и необходимы для роста и развития костей, а также для сокращения мышц. Фосфор способствует прочности костей и зубов и жизненно важен для метаболизма энергии.

Ниже представлен элементный состав основных минералов:

Элемент	Масса тела (г)	Процент массы тела (%)
Кальций	1000 г	1,43%
Фосфор	780 г	1,11%
Калий	140 г	0,20%
Сера	140 г	0,20%
Хлор	100 г	0,14%
Натрий	95 г	0,14%
Магний	19 г	0,03%
Железо	4,2 г	0,01%

Значения приведены для среднего человека весом 70 кг.

Другие макроминералы, такие как магний, калий, железо и натрий, необходимы для межклеточных коммуникаций, таких как электрические передачи, которые генерируют нервные импульсы или сердечные ритмы, и необходимы для поддержания здоровья щитовидной железы и костей.

Чрезмерный дефицит любого из этих минералов может вызвать различные нарушения в организме. Большинство людей получают эти минералы как часть своего ежедневного рациона, включая овощи, мясо, бобовые и фрукты. Однако в случае дефицита эти минералы также назначаются в качестве добавок.

Биологический состав микроэлементов

Микроэлементы или микроэлементы представляют собой небольшие количества минералов, обнаруженных в живых тканях. Некоторые из них, как известно, необходимы для питания, в то время как другие могут считаться несущественными. Обычно они находятся в нашем организме в минимальных количествах и составляют всего 1% нашей массы.

Первостепенное значение среди них имеют микроэлементы, такие как цинк, медь, марганец и фтор. Цинк действует как средство первого реагирования на инфекции и, таким образом, повышает устойчивость к инфекциям, уравновешивая иммунный ответ.

Вот распределение микроэлементов в нашем организме:

Элемент	Масса тела (мг)	Процент массы тела (%)
Фтор	2600 мг	0,00371%
Цинк	2300 мг	0,00328%
Медь	72 мг	0,00010%
Йод	13 мг	0,00002%
Марганец	12 мг	0,00002%
Молибден	9,5 мг	0,00001%
Селен	8 мг	0,00001%
Хром	6,6 мг	0,00001%
Кобальт	1,5 мг	0,000002%

Значения приведены для среднего человека весом 70 кг.