Легкие цветные металлы – список, названия, классификация и использование :: BusinessMan.ru

alexxlab | 22.12.2020 | 0 | Вопросы и ответы

список, названия, классификация и использование :: BusinessMan.ru

Ведущей отраслью в экономике нашей страны является металлургия. Для успешного ее развития нужно много металла. В данной статье речь пойдет о цветных тяжелых и легких металлах и их использовании.

Классификация цветных металлов

В зависимости от физических свойств и назначения, они подразделяются на такие группы:

• Легкие цветные металлы. Список этой группы большой: в ее состав входит кальций, стронций, цезий, калий, а также литий. Но в металлургической промышленности чаще всего используются алюминий, титан и магний.
• Тяжелые металлы пользуются большой популярностью. Это всем известные цинк и олово, медь и свинец, а также никель.

• Благородные металлы, такие как платина, рутений, палладий, осмий, родий. Золото и серебро широко применяются для изготовления украшений.
• Редкоземельные металлы – селен и цирконий, германий и лантан, неодим, тербий, самарий и другие.
• Тугоплавкие металлы – ванадий и вольфрам, тантал и молибден, хром и марганец.
• Малые металлы, такие как висмут, кобальт, мышьяк, кадмий, ртуть.
• Сплавы – латунь и бронза.

Легкие металлы

Они имеют широкое распространение в природе. Эти металлы обладают маленькой плотностью. У них высокая химическая активность. Они представляют собой прочные соединения. Металлургия этих металлов начала развиваться в девятнадцатом веке. Их получают путем электролиза солей в расплавленном виде, электротермии и металлотермии. Легкие цветные металлы, список которых имеет много пунктов, используются для производства сплавов.

Алюминий

Относится к легким металлам. Имеет серебристый цвет и точку плавления около семисот градусов. В промышленных условиях используется в сплавах. Он применяется везде, где нужен металл. У алюминия плотность низкая, а прочность – высокая. Этот металл легко режется, пилится, сваривается, сверлится, паяется и сгибается.

Сплавы образует с металлами различных свойств, такими как медь, никель, магний, кремний. Они обладают большой прочностью, не ржавеют при неблагоприятных погодных условиях. У алюминия высокая электро- и теплопроводность.

Магний

Он относится к группе легких цветных металлов. Имеет серебристо-белый цвет и пленочное окисное покрытие. Обладает маленькой плотностью, хорошо обрабатывается. Металл устойчив к воздействию горючими веществами: бензином, керосином, минеральными маслами, но подвержен растворению в кислотах. Магний не магнитен. Обладает низкими упругими и литейными свойствами, подвергается коррозии.

Титан

Это легкий металл. Он не магнитен. Имеет серебристый цвет с отливом голубоватого тона. Обладает высокой прочностью и устойчивостью к коррозии. Но у титана маленькая электропроводность и теплопроводность. Теряет механические свойства при температуре 400 градусов, приобретает хрупкость при 540 градусах.

Механические свойства титана повышаются в сплавах с молибденом, марганцем, алюминием, хромом и другими. В зависимости от легирующего металла, сплавы имеют разную прочность, среди них есть и высокопрочные. Такие сплавы применяются в самолетостроении, машиностроении, судостроении. Из них производят ракетную технику, бытовые приборы и многое другое.

Тяжелые металлы

Тяжелые цветные металлы, список которых весьма широк, получают из сульфидных и окисленных полиметаллических руд. В зависимости от их типов, методы получения металлов отличаются по способу и сложности производства, в процессе которого должны полностью извлекаться ценные составляющие сырья.

Металлы этой группы бывают гидрометаллургическими и пирометаллургическими. Полученные любым методом металлы называются черновыми. Они подвергаются процедуре рафинирования. Только после этого их можно использовать в промышленных целях.

Медь

Цветные металлы, список которых представлен выше, в промышленности используются не все. В данном случае речь идет о распространенном тяжелом металле – меди. У нее высокая теплопроводность, электропроводность и пластичность.

Сплавы меди нашли широкое применение в такой отрасли промышленности, как машиностроение, а все благодаря тому, что этот тяжелый металл хорошо сплавляется с другими.

Цинк

Он тоже представляет цветные металлы. Список названий большой. Однако далеко не все тяжелые цветные металлы, к которым относится цинк, используются в промышленности. Этот металл хрупкий. Но если нагреть его до ста пятидесяти градусов, он будет без проблем коваться и с легкостью прокатываться. У цинка высокие антикоррозионные свойства, но он поддается разрушению при воздействии щелочью и кислотой.

Свинец

Список цветных металлов будет неполным без свинца. Он серого цвета с проблеском голубого оттенка. Температура плавления составляет триста двадцать семь градусов. Он тяжелый и мягкий. Хорошо куется молотком, при этом не твердеет. Из него выливают различные формы. Устойчив к воздействию кислот: соляной, серной, уксусной, азотной.

Латуни

Это сплавы из меди и цинка с добавлением марганца, свинца, алюминия и других металлов. Стоимость латуни меньше, чем меди, а прочность, вязкость и коррозионная стойкость – выше. У латуни хорошие литейные свойства. Из нее производят детали путем штамповки, раскатки, вытяжки, вальцовки. Из этого металла делают гильзы для снарядов и многое другое.

Использование цветных металлов

Цветными называют не только сами металлы, но и их сплавы. Исключение составляет так называемый “чермет”: железо и, соответственно, его сплавы. В странах Европы цветные металлы носят название нежелезистых. Цветные металлы, список которых немаленький, нашли широкое применение в разных отраслях во всем мире, в том числе и в России, где являются основной специализацией. Производятся и добываются на территориях всех регионов страны. Легкие и тяжелые цветные металлы, список которых представлен большим разнообразием наименований, составляют отрасль промышленности под названием «Металлургия». Это понятие включает в себя добычу, обогащение руд, выплавку как металлов, так и их сплавов.

В настоящее время отрасль цветной металлургии получила широкое распространение. Качество цветных металлов очень высокое, они отличаются долговечностью и практичностью, применяются в строительной индустрии: ими отделывают здания и сооружения. Из них производят профильный металл, проволоку, ленты, полосы, фольгу, листы, прутки различной формы.

businessman.ru

Легкий цветной металл – Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Легкий цветной металл

Cтраница 1

Легкие цветные металлы – алюминий, магний и бериллий отличаются не только малой плотностью ( до 2700 кг / м3), но и высокой химической активностью, теплоемкостью, теплопроводностью и электропроводимостью, что осложняет их сварку. Эти металлы имеют низкую температуру плавления ( особенно магний и алюминий), но при их окислении образуются чрезвычайно тугоплавкие и плотные ( тяжелые) оксиды, нерастворимые в металле и существенно затрудняющие процесс сварки.  [1]

Подобно легким цветным металлам ( алюминию, магнию, кальцию), легкие редкие металлы получают электролизом расплавленных солей или металлотермическими способами.  [2]

Растущая промышленность легких и цветных металлов, спе циальных сталей требует с каждым годом все большего количества высококачественного сырья для электродных заводов, что в свою очередь вызывает ( необходимость дальнейшего совершенствования процессов коксования смол.  [3]

Алюминий относится к группе легких цветных металлов. После кислорода он является самым распространенным элементом в природе.  [4]

Алюминий относится к числу важнейших легких цветных металлов. По масштабам производства и потребления он занимает второе место среди всех металлов ( после железа) и первое место среди цветных металлов. Поэтому в цветной металлургии производство этого металла выделено в отдельную специализированную подотрасль Алюминиевая промышленность включающую добычу сырья для алюминиевой промышленности, производство алюминия, глинозема и фтористых солей.  [5]

Коррозионное растрескивание наблюдается также у легких цветных металлов и их сплавов ( сплав ы Al – – Mg) и медноцинковых сплавах. Легирование и термическая обработка существенно снижают склонность этих сплавов к коррозионному растрескиванию.  [7]

За последние годы возросло потребление легких, цветных металлов и неметаллических материалов, в том числе пластмасс и других высокомолекулярных соединений.  [8]

К цветной металлургии относится производство тяжелых и легких цветных металлов ( важнейшими из них являются медь, цинк, свинец, олово, алюминий, магний), редких и благородных металлов, механическая и термическая обработка их, а также переработка лома и отходов, содержащих эти металлы. Методы производства и переработки сырья в цветной металлургии значительно более разнообразны, чем в черной металлургии, что обусловлено рядом причин. Во-первых, цветные металлы содержатся в рудах в виде разнообразных соединений-сернистых, мышьяковистых, углекислых и др., тогда как железо находится в руде главным образом в виде окислов. Во-вторых, в большинстве руд цветные металлы содержатся в значительно меньших количествах, чем железо в железных рудах. Для рафинирования цветных металлов широко применяют электролиз.  [9]

К цветной металлургии относится производство тяжелых и легких цветных металлов ( важнейшими из них являются медь, цинк, свинец, олово, алюминий, магний), редких и благородных металлов, механическая и термическая обработка их, а также переработка лома и отходов, содержащих эти металлы. Методы производства и переработки сырья в цветной металлургии значительно более разнообразны, чем в черной металлургии, что обусловлено рядом причин. Во-первых, цветные металлы содержатся в рудах в виде разнообразных соединений-сернистых, мышьяковистых, углекислых и др., тогда как железо находится в руде главным образом в виде окислов. Во-вторых, в большинстве руд цветные металлы содержатся в значительно меньших количествах, чем железо в железных рудах. Для рафинирования цветных металлов широко применяют электролиз.  [10]

В случае чистовой обработки изделий из легких цветных металлов и сплавов, пластмасс, полупроводниковых материалов большой эффект в повышении точности и чистоты обработанной поверхности, увеличении производительности достигается при использовании инструментов, оснащенных алмазами.  [11]

При обработке вязких, материалов ( легких и цветных металлов, низкоуглеродистых, конструкционных, легированных и нержавеющих сталей, титановых сплавов) там, где нарезание резьбы обычными метчиками затруднено, находят все более широкое применение бесстружечные метчики. Они не имеют стружечных канавок и режущих элементов и поэтому не нарезают, а выдавливают резьбу в предварительно просверленном отверстии.  [12]

Алюминий – серебристо-белый пластичный металл, относящийся к легким цветным металлам.  [13]

Для третьего типа кривых ( рис. 2, в, легкие цветные металлы, жаропрочные сплавы в определенном интервале температур) наклон прямой сохраняется вплоть до очень малого уровня напряжений.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Маркировка стали.

Углеродистые конструкционные стали маркируют Ст, цифрами, обозначающими содержание углерода в долях процента и буквами кп- кипящая, пс – полуспокойная, сп – спокойная, Г- с повышенным содержанием марганца, А – высококачественная .

Например: Ст 2пс – конструкционная , содержащая 0,2% углерода, полуспокойная.

Углеродистые инструментальные стали обозначают буквой У , например: У7А – инструментальная, содержит 0,7% углерода, высококачественная.

Легированные стали содержат названия легирующих добавок (первые буквы наименования металлов) и их содержание после цифр, указывающих содержание углерода:

Например: 12ХН4А- 12- 0,12% углерода, Х-хром, Н-никель, 4- содержание легирующих добавок, А- высококачественная сталь.

В ТН ВЭД черные металлы включены в

раздел ХУ – Недрагоценные металлы и изделия из них,

группы 72 – черные металлы, 73- изделия из черных металлов.

Группа 72 имеет подгруппы:

1 – первичная продукция в форме гранул или порошка,

11 – железо и нелегированная сталь.

111 – коррозионностойкая сталь,

1У – легированная сталь прочая.

Цветные металлы

Принята следующая классификация цветных металлов:

1. Легкие, имеющие плотность менее 5 г/см³

2. Тяжелые, плотностью более 5 г/ см³

3. Тугоплавкие, температура их плавления выше, чем у железа (1539^о)

4. Благородные – серебро, золото, платина и металлы платиновой группы

5. Рассеянные – распространенные в земной коре, но не имеющие значительных месторождений

6. Редкоземельные – имеют малое содержание в земной коре

7. Радиоактивные

Данная классификация не имеет четко очерченных границ входящих в них металлов, отдельные металлы по своим свойствам могут быть отнесены к разным группам. Например, платина – благородный металл, имеет высокую температуру плавления, титан – легкий и тугоплавкий металл и т.д.

В ТН ВЭД цветные металлы отнесены к разным группам:

Группа 28 – металлы щелочные, щелочно-земельные, редкоземельные, ртуть, драгоценные металлы в коллоидном состоянии и радиоактивные.

Группа 71 – драгоценные металлы и металлы, плакированные драгоценными металлами.

Группа 74 – медь и изделия из нее.

Группа 75 – никель и изделия из него.

Группа 76 – алюминий и изделия из него.

Группа 78 – свинец и изделия из него.

Группа 79 – цинк и изделия из него.

Группа 80 – олово и изделия из него.

Группа 81 – прочие недрагоценные металлы.

Группы 82, 83 – изделия из недрагоценных металлов.

Легкие металлы

Название металла	Символ	Номер в период. системе	Атомная масса	Плот-ность, г/ см3	Темпера- тура плавле -ния, град
Литий	Li	3	6,941	0,534	180,5
Бериллий	Be	4	9,01	1,848	1284
Натрий	Na	11	23,98	0,968	97,83
Магний	Mg	12	24,305	1,739	651
Алюминий	Al	13	26,98	2,699	660
Калий	K	19	39,098	0,862	63,55
Кальций	Ca	20	40,08	1,540	851
Титан	Ti	22	47,9	4,505	1665
Рубидий	Rb	37	85,47	1,532	38,9
Стронций	Sr	38	87,62	2,630	770
Цезий	Cs	55	132,9	1,90	28,5
Барий	Ba	56	137,34	3,760	740

Все легкие металлы имеют серебристо-белый цвет.

Наибольшее значение из них имеет алюминий.

Алюминий занимает 1-е место среди металлов по содержанию в земной коре и 2-е по использованию. Он обладает ковкостью, устойчив к коррозии, имеет высокие электро- и теплопроводность, уступая лишь серебру и меди. Алюминий – металл мягкий, легко полируется и царапается.

Получают алюминий электролизом из бокситов и алюмосиликатов. Выпускается различных марок:

Высокой чистоты А95 – А999 с содержанием примесей от 0,001 до 0,05%,

Технической чистоты А7, А8, А85 (0,15-1% примесей).

Сплавы алюминия подразделяют на :

1. деформируемые (дюрали) с медью, марганцем, цинком, магнием, литием, кадмием и др.,

2. литейные, которые включают:

   1. силумины (содержат также кремний),

   2. вторичные сплавы (получают переплавкой лома, их состав не нормируется).

Применяют алюминий

• в электротехнике (токоведущие жилы проводов),

• как конструкционный материал в машиностроении, авиации, строительстве, производстве бытовых товаров,

• входит в состав легирующих добавок,

• соединения алюминия – квасцы – используют для дубления кож, как протраву при крашении тканей.

Магний занимает 3-е место по содержанию в земной коре. Быстро окисляется на воздухе, в стружке горит белым цветом.

Применяется в производстве легких сплавов, для раскисления сталей, при получении трудновосстанавливаемых металлов, изготовлении осветительных и зажигательных ракет и снарядов.

Соединения магния – магнезиальные вяжущие материалы широко применяются в строительстве.

Литий используется в ядерной энергетике для регулирующих стержней атомных реакторов, в черной металлургии для раскисления, получения легированных и модифицированных сплавов, в цветной металлургии – для улучшения механических свойств сплавов. Литий входит в состав специальных стекол, термостойкой керамики.

Бериллий в сплавах с алюминием, магнием и медью применяется в самолетостроении и электротехнике, а также в ядерной технике, поскольку замедляет и отражает протоны, излучает нейтроны при бомбардировании альфа – частицами. Бериллиевые стекла проницаемы для рентгеновских лучей, они используются для окон рентгеновских трубок.

Натрий с калием используются как жидкие теплоносители в ядерных установках, он является восстановителем некоторых редких металлов – титана, циркония, тантала, применяется для упрочения сплавов, как катализатор органического синтеза.

Калий используется преимущественно для производства удобрений (90% солей), регенерации кислорода в подводных лодках, с натрием – в ядерных установках.

Титан по внешнему виду похож на сталь, прочен, пластичен, имеет исключительную химическую стойкость. Легкие и прочные титановые сплавы широко используются в технике, химической промышленности ( трубопроводы, насосы, реакторы), вакуумной технике (поглощает газы). Оксиды титана применяют для изготовления высококачественных титановых белил.

Рубидий – серо-белый вязкий металл, один из самых активных химических элементов. Используется для изготовления фотоэлементов, ламп дневного света, а также в вакуумной технике как газопоглотитель.

Стронций применяется для раскисления меди, получения бронзы, как поглотитель газов в электровакуумной технике, его соли образуют светящиеся глазури и эмали. Изотопы стронция (89, 90) сильно токсичны, они образуются при ядерных испытаниях.

Цезий очень мягкий металл, имеет золотистый оттенок, активнее калия и натрия, на воздухе воспламеняется, при взаимодействии с водой взрывается. Применяется в производстве фотоэлементов, т.к. является самым чувствительным к свету металлом, а также как газопоглотитель в вакуумных лампах.

Барий мягкий металл, в сплавах со свинцом применяется как типографские и антифрикционные сплавы, используется для поглотителей вакуумных установок, для защиты от радиоактивных и рентгеновских излучений, его соединения применяют при выработке красок, а также в пиротехнике.

studfiles.net

Применение тяжелых цветных металлов и сплавов

Медь, никель, свинец, цинк и олово у нас называют тяжелыми металлами. Это название возникло в период индустриализации страны в связи с понятием «тяжелая промышленность» и с ее значением для развития народного хозяйства. Вместе с тем такое название удачно отличает тяжелые металлы от столь же важного алюминия и других легких металлов, имеющих меньшую плотность.

Условной границей между тяжелыми и легкими металлами считают плотность, равную 5000 кг/м³. В иностранных языках нет аналогичных наименований, обобщающих эти группы металлов; однако значение их в технике повсюду признается первостепенным после железа.

Железо издавна стало основным материалом для строительных конструкций, машиностроения и транспорта. Однако уже в XIX в. с развитием новых отраслей промышленности и техники выявились некоторые его недостатки. Разумеется, речь идет не о чистом железе, а о его промышленных сплавах – чугунах и сталях. Обладая большим разнообразием ценных свойств, обычные чугуны и стали вместе с тем недостаточно стойки против коррозии на воздухе и особенно под действием воды, растворов солей и кислот, мало теплопроводны, мало электропроводны и обладают довольно высоким коэффициентом трения.

Тяжелые цветные металлы и их сплавы с начала XIX в. стали заменителями железа в тех отраслях производства, где требовались особые свойства, недостаточно выраженные у чугунов и сталей.

Медь

Медь имеет высокую электропроводность и теплопроводность. По показателям этих свойств она уступает только серебру. Пластичность меди позволяет легко обрабатывать ее прокаткой, штамповкой и волочением. С развитием электротехники медь стала основным материалом для проводов, шин, контактов и других токопроводящих изделий.

Высокая теплопроводность меди позволяет применять ее во всяких устройствах, проводящих тепло – в нагревателях и холодильниках. В химической промышленности из меди делают змеевики для нагревания или охлаждения растворов, варочные котлы, трубопроводы и другие детали аппаратуры.

Даже малые примеси других элементов сильно снижают электропроводность, теплопроводность и коррозионную стойкость меди. Для полного использования этих свойств необходим металл, содержащий не более 0,05 % примесей.

Однако чистая медь слишком мягка для строительных конструкций, деталей машин и арматуры. Сплавы ее с другими металлами имеют значительно большую прочность и твердость, многие из них превосходят медь и по другим ценным свойствам, например, по коррозионным и антифрикционным.

Сплавы меди с 10–40 % Zn – латуни дешевле чистой меди. Вместе с тем они хорошо обрабатываются давлением и резанием, более прочны, тверды и стойки против коррозии. Небольшие добавки железа, алюминия и марганца в различных комбинациях придают латуням еще большую прочность и твердость, а присадки олова, алюминия, марганца и никеля усиливают антифрикционность. В виде листов, прутков, труб и разных отливок латуни широко применяются в химическом и общем машиностроении, судостроении и военной технике.

Бронзами раньше называли только сплавы меди с 6–20 % Sn, известные высокими механическими свойствами, коррозионной стойкостью и антифрикционностью. Позднее из-за дефицитности олова подобные сплавы научились получать, добавляя к меди другие металлы. Теперь, помимо оловянных бронз, широко пользуются бронзами алюминиевыми (5–11) % Аl, свинцовистыми (25–33) % Рb, кремниевыми (4–5) % Si, бериллиевыми (1,8–2,3) % Be, кадмиевыми до 1 % Cd и др. Все эти сплавы содержат небольшие количества вторичных легирующих компонентов, которые усиливают те или иные свойства меди.

Каждый вид бронзы ценен в своей области применения: алюминиевые бронзы с добавками свинца нужны для подшипников, а бериллиевые идут для изготовления пружин.

Латуни и бронзы, подобно многим другим сплавам, подразделяются на литейные и деформируемые, пригодные для литья либо для обработки давлением, прокаткой, ковкой, штамповкой, волочением.

Медноникелевые и медноникелевоцинковые сплавы: мельхиор (5–35 % Ni) и нейзильбер (5–30 % Ni и 13–45 % Zn) особенно стойки в агрессивных средах, содержащих активные химические вещества. В виде ленты, листов и проволоки эти сплавы идут на изготовление медицинских инструментов, изделий точной механики, столовых приборов, бытовых и художественных изделий.

Медь известна с древних времен – бронзовый век был периодом быстрого развития материальной культуры. Впоследствии бронзу вытеснило более дешевое и доступное железо. С возникновением крупной промышленности производство и потребление меди вновь стало быстро увеличиваться.

До 1958 г. медь занимала первое среди цветных металлов место по масштабам мирового производства. Теперь она уступает в этом алюминию, но все еще остается дефицитным металлом, требующим заменителей. В электротехнике часть меди стали заменять алюминием – менее электропроводным, но более легким. Это выгодно: расход алюминия по массе почти в два раза меньше, чем меди. На железнодорожном транспорте медь и бронзу частично заменяют цинковыми сплавами. В военной технике патронные гильзы вместо латуни начали делать из стали и только покрывают их слоем латуни – плакируют. Замена меди другими, менее дефицитными металлами и сплавами — важная проблема нашего времени.

Никель

В сравнении с другими тяжелыми цветными металлами никель наиболее прочен, тверд, тугоплавок и стоек против коррозии. Подобно железу и кобальту, он ферромагнитен. Чистый никель пластичен и легко обрабатывается.

Никель сравнительно дорог, и потребление его в чистом виде невелико. Для защиты от коррозии и декоративных целей тонким слоем никеля покрывают изделия из железа, алюминия, магния, цинка и других металлов (никелирование). В виде листов, труб, проволоки его расходуют на особые изделия для химических производств – детали аппаратуры и приборов.

Никель требуется также для производства щелочных аккумуляторов – железоникелевых и никелекадмиевых. Эти аккумуляторы легче, компактнее и надежнее в работе, чем свинцовые. Во многих производствах химической технологии  применяют  никелевые катализаторы.

Более половины всего никеля потребляется в сплавах с железом. Хромоникелевые, нержавеющие и кислотоупорные стали, содержащие обычно до 8% никеля, хром и другие металлы, широко применяются в химической промышленности и станкостроении, а также для постройки долговечных сооружений, в машиностроении и военной технике. Прочные и износоустойчивые никелистые чугуны, содержащие хром, молибден и медь, нужны для производства мощных двигателей внутреннего сгорания локомотивов, специальных станков и штампов.

Многие никелевые сплавы жаростойки: они не окисляются на воздухе при высоких температурах. Сюда относятся сплавы ЭИ, инконель, нимоник, гастеллой и др., способные работать при температурах до 600 °С. Их применяют для производства турбин реактивных самолетов, газотурбинных установок и в атомных реакторах.

Нихром (75–85 % Ni, 10–20 % Cr, остальное железо) и другие подобные термоэлектрические сплавы никеля не только жаростойки, но и обладают высоким омическим сопротивлением и служат для нагревателей из проволоки или ленты.

Сильномагнитный сплав никеля с железом (пермаллой) и другие сходные с ним сплавы применяются в электротехнике и радиотехнике.

Из сплавов никеля с цветными металлами наиболее важны медноникелевые, о них уже говорилось выше.

Первый металлический никель был получен в Швеции в 1751 г., а производство его для продажи началось только в 1825 г. Долгое время оно оставалось незначительным. Многие ценные свойства никеля не были известны вплоть до начала XX в., поэтому только в 20 столетии спрос на этот металл начал быстро расти.

Теперь потребление никеля во всех странах строго учитывают и принимают меры к экономному его расходованию. Для этого все большую часть никеля в нержавеющих сталях заменяют хромом, а обычные стали покрывают тонким слоем нержавеющей стали (плакирование).

Свинец

Свинец известен с древних времен – не менее двух тысячелетий до н. э. Тогда особенно ценилась легкая обрабатываемость мягкого свинца и его высокая плотность. Из свинца делали монеты, украшения, различные сосуды водопроводные трубы, метательные снаряды для пращей и катапульт. С изобретением пороха свинец стали применять для изготовления картечи, пуль и дроби.

Стойкость свинца против разбавленной серной, соляной кислот и многих других реагентов сделала этот металл в XIX в. основным материалом возникавшей тогда химической промышленности. Свинец легко прокатывается. Листовой (рольный) свинец толщиной от 2 до 10 мм удобен для покрытия аппаратуры и защиты ее от коррозии.

Оболочки кабелей, предназначенных для долгой работы под землей, в воде или во влажной атмосфере, делают и теперь из свинца, добавляя к нему для большей пластичности небольшие количества других металлов.

Свинцовые аккумуляторы по-прежнему необходимы для зажигания двигателей внутреннего сгорания, несмотря на появление никелевых аккумуляторов, которые значительно дороже. На производство кабелей и аккумуляторов затрачивается около половины всего свинца.

В атомной технике свинец служит защитой от γ – лучей, которые он поглощает лучше многих других материалов.

В военном деле свинец и теперь нужен для изготовления шрапнелей и сердечниковых пуль.

Сплавы свинца отличаются от чистого металла либо большей прочностью и твердостью, либо антифрикционностью; в большинстве своем они еще и стойки против коррозии.

Сплавы с малым коэффициентом трения – баббиты (по фамилии изобретателя Баббита) – подразделяются на оловянистые и безоловянистые. Первые содержат, кроме свинца, олово, медь, сурьму, кадмий, никель и теллур, а вторые – натрий, кальций, теллур и другие элементы. Баббиты легкоплавки, их заливают в жидком виде во вкладыши подшипников или наносят слоем на стальную ленту.

Типографские сплавы для отливки шрифтов содержат, кроме свинца, сурьму, олово и медь. Сурьма придает им твердость, а олово – литейные качества.

В химической промышленности часто применяют сплавы свинца с сурьмой – твердые и стойкие против коррозии.

В сплавах для пайки – припоях свинцом частично заменяется более дорогое и дефицитное олово.

Спрос на свинец постоянно опережает его производство. Поэтому в современной промышленности намечаются все новые пути экономии свинца. Свинцовые оболочки некоторых кабелей теперь стараются заменять пластмассовыми, а антикоррозионные покрытия – синтетическими органическими материалами. Типографские свинцовые сплавы иногда удается заменить сплавами цинка, а в перспективе – пластмассами, когда будут получены пластмассы с хорошими литейными свойствами.

Цинк

Сведения об истории развития производства цинка различны. По некоторым из них этот металл умели получать в Индии и Китае еще в V в. Промышленное производство цинка в Европе возникло лишь в XVIII в. в Англии, затем в Верхней Силезии.

Сейчас около половины производимого цинка расходуется на покрытие железа для предохранения его от коррозии. Тонкий слой цинка наносят на железо горячим способом либо электролизом. Электролитическое покрытие тоньше и расходуется цинк при этом более экономно; однако из-за более сложного оборудования горячее оцинкование пока применяется чаще, чем электролиз. Цинк надежно предохраняет железо от коррозии на воздухе и в холодной воде. Оцинкование значительно дешевле покрытия оловом – лужения или никелем – никелирования.

Другая важная область потребления цинка – изготовление сплавов, в том числе уже известных нам латуней и нейзильбера.

Сплавами на основе цинка частично заменяют бронзы и баббиты в подшипниках. Эти цинковые сплавы содержат алюминий 8–11 %, медь 1–2 % и магний 0,03–0,06 %. Те же компоненты, но в иных соотношениях с цинком, содержатся в типографских сплавах, сходных по свойствам со свинцовосурьмяными сплавами.

В сравнении с другими цветными металлами цинк дешев, а ресурсы его в известных месторождениях достаточно велики. Поэтому проблема замены цинка другими металлами не возникала. С ростом производства алюминия и снижением его стоимости может оказаться выгодным покрытие железа не цинком, а алюминием – алитирование.

metallurgy.zp.ua

Цветная металлургия: предприятия, отрасли, руды, продукция

Цветная металлургия – это не только комплекс мероприятий по получению цветных металлов (добыча, обогащение, металлургический передел, получение отливок чистых металов и сплавов на их основе), но и переработка лома цветных металлов.

Научно-технический прогресс не стоит на месте, и цветные металлы на сегодняшний день широко используются для разработки инновационных конструкционных материалов. Только отечественная металлургическая промышленность выпускает порядка 70 видов сплавов, используя разнообразное сырье.

В связи с низким содержанием необходимого компонента в руде и примесей других элементов, цветная металлургия является энергозатратным производством и имеет сложную структуру. Так, меди в руде содержится не более 5%, а цинка и свинца не более 5,5%. Колчеданы, добываемые на Урале, многокомпонентные, и в их составе находится порядка 30 химических элементов.

Цветная металлургия

Цветные металлы подразделяются на шесть категорий, согласно своим физическим свойствам и предназначению:

1. Тяжелые. Имеют высокую плотность, соответственно, и вес. К ним относятся Cu, Ni, Pb, Zn, Sn.
2. Легкие. Имеют малый вес из-за незначительной удельной плотности. К ним относятся: Al, Mg, Ti, Na, Ka, Li.
3. Малые: Hg, Co, Bi, Cd, As, Sb.
4. Легирующие. В основном используются для получения сталей и сплавов с необходимыми качествами. Это W, Mo, Ta, Nb, V.
5. Благородные. Широко известны и используются для изготовления ювелирных украшений. Среди них Au, Ag, Pt.
6. Редкоземельные, рассеянные: Se, Zr, Ga, In, Tl, Ge.

Специфика отрасли

Руды цветных металлов, как было выше сказано, содержат малое количество добываемого элемента. Поэтому на тонну той же меди необходимо до 100 т руды. Из-за большой потребности в сырье цветная металлургия, по большей части, располагается вблизи своей сырьевой базы.

Цветные руды для своей переработки требуют большого количества топлива или электроэнергии. Энергетические затраты достигают половины общих затрат, связанных с выплавкой 1 т металла. В связи с этим металлургические предприятия располагаются в непосредственной близости от производителей электроэнергии.

Производство редких металлов в основном основано на восстановлении из соединений. Сырье поступает с промежуточных этапов обогащения руд. Из-за небольших объемов и трудности производства получением редких металлов занимаются лаборатории.

Состав отрасли

Виды цветной металлургии включают в себя отрасли, связанные с получением определенных видов металлов. Так, укрупнено можно выделить следующие отрасли:

• производство меди;
• производство алюминия;
• производство никеля и кобальта;
• производство олова;
• производство свинца и цинка;
• добыча золота.

Получение никеля тесно связано с местом добычи никелевых руд, которые расположены на Кольском полуострове и в Норильском районе Сибири. Многие отрасли цветной металлургии отличаются многоступенчатым металлургическим переделом промежуточных продуктов.

Цветные металлы

На этом основании эффективен комплексный подход. Это сырье для получения других сопутствующих металлов. Утилизация отходов сопровождается получением материалов, использующихся не только в других отраслях тяжелого машиностроения, но и в химической и строительной отраслях.

Металлургия тяжелых металлов

Получение меди

Основными этапами получения чистой меди являются выплавка черновой меди и ее дальнейшее рафинирование. Черновая медь добывается из руд, а низкая концентрация меди в уральских медных колчеданах и большие ее объемы не позволяют перенести производственные мощности с Урала. В качестве резерва выступают: медистые песчаники, медь-молибденовые, медь-никелевые руды.

Рафинирование меди и переплавка вторичного сырья производится на предприятиях, которые удалены от источников добычи и первичной плавки. Благоприятствует им низкая стоимость электричества, так как для получения тонны меди расходуется до 5 кВт энергии в час.

Металлургический завод

Утилизация сернистых газов с последующей переработкой послужила стартом для получения серной кислоты в химической промышленности. Из остатков апатитов производит фосфатные минеральные удобрения.

Получение свинца и цинка

Металлургия цветных металлов, таких как свинец и цинк, имеет сложную территориальную разобщенность. Добычу руды ведут на Северном Кавказе, в Забайкалье, Кузбассе и на Дальнем Востоке. А обогащение и металлургический передел проводится не только возле мест выемки руды, но и на других территориях с развитой металлургией.

Свинцовые и цинковые концентраты богаты на химическую элементную базу. Однако сырье имеет разное процентное содержание элементов, из-за чего не всегда цинк и свинец можно получить в чистом виде. Поэтому технологические процессы в районах различны:

1. В Забайкалье получают только концентраты.
2. На Дальнем Востоке получают свинец и цинковый концентрат.
3. На Кузбассе получают цинк и свинцовый концентрат.
4. На Северном Кавказе ведут передел.
5. На Урале производят цинк.

Металлургия легких металлов

Наиболее распространенным легким металлом является алюминий. Сплавы на его основе обладают свойствами, присущими конструкционным и специальным сталям.

Для получения алюминия сырьем являются бокситы, алуниты, нефелины. Производство разделено на две стадии:

1. На первой стадии получают глинозем и необходим большой объем сырья.
2. На второй стадии электролитическим методом производят алюминий, на что требуется недорогая энергия. Поэтому этапы производства находятся на разных территориях.

Получение алюминия и сплавов сосредоточено в промышленных центрах. Сюда же поставляется лом на вторичную переработку, что в итоге снижает себестоимость готовой продукции.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

stankiexpert.ru

Цветные металлы и сплавы – свойства и применение

Металлы – это группа веществ, которые в природе встречаются в виде руд и соединений. В свободном виде добывают очень немногие разновидности: в частности, драгоценные металлы. В состав черных металлов входит железо, в составе цветных этот элемент отсутствует. Как правило, это сплавы, более устойчивые к внешним воздействиям и активно используются в разных отраслях промышленности.

Зачастую они продаются в виде проката и, несмотря на название, могут не отличаться ярким цветом или блеском. В зависимости от степени сложности добычи и обработки формируется и итоговая стоимость металлопроката.

Плюсы металлов и сплавов

• Легко плавятся;
• Устойчивы к внешним воздействия;
• Отличная теплопроводность;
• Малая плотность.

Разновидности цветных металлов

Медь

Относится к группе тяжелых металлов. В исходном состоянии она пластичная, розовато-золотистого цвета. Отличается высокой электропроводностью, поэтому используется в электрике и электронике. Проста в обработке. Сплав меди с цинком – это латунь, с прочими металлами – бронза.

Цинк

Тяжелый сине-белый металл. Если чистый цинк взаимодействует с кислородом, на его поверхности появляется оксидная пленка. Очень востребован в разных областях промышленности.

Свинец

Тяжелый серый металл с высокой токсичностью. Легко плавится. После прокатки получаются тонкие листы. Активно используется при производстве автомобилей, оружия, в медицинской сфере. Применяется и при изготовлении топлива.

Олово

Тяжелый металл серого или белого цвета. В виде порошка быстро темнеет. Даже в холодном виде олово очень гибкое и пластичное, легко плавится. Для изготовления крепежей и фурнитуры используются сплавы олова с кадмием и висмутом.\

Магний

Относится к группе легких металлов. Серебристо-белый, высокая устойчивость к внешним факторам. Разрушается при нагреве до 600 градусов по Цельсию. Используется при строительстве транспортных средств, в военной промышленности.

Алюминий

Один из самых популярных легких металлов. Следует знать, что он плохо поддается сварке. Высокая электропроводимость, простой процесс обработки, низкая себестоимость. Используется в разных сферах промышленности.

Сурьма

Это представитель подгруппы малых цветных металлов. Сизо-белая, с синеватым оттенком. Легко крошится, используется в тандеме с другими металлами. Применяют сурьму и в медицинских целях.

Ртуть

Агрегатное состояние малого цветного металла – жидкое. Используется в медицинской отрасли и в промышленных целях.

Кадмий

Малый цветной металл белого цвета. Имеет характерный металлический отблеск. Можно легко разрезать ножом. В чистом виде очень токсичен.

Молибден

Легирующий мягкий серебристый металл. В чистом виде в природе не встречается. Легко обрабатывается, менее прочный, чем вольфрам. Применяют в ракетостроительной промышленности и авиации.

Вольфрам

Легирующий бело-серебристый металл, очень похож на платину. Плотный, туго плавится, используется в ювелирной отрасли, промышленности, медицине.\

Ванадий

Легирующий пластичный металл бело-серебристого цвета. Пластичный, используется чаще в составе сплавов. Устойчив к коррозии, повышает прочность других металлов.

Кобальт

Легирующий металл серебристого цвета, может иметь синеватый или желтоватый оттенок. Используется при изготовлении медицинского оборудования, инструментов.

Серебро

Благородный металл, который отличается высокой пластичностью. Не окисляется, имеет высокую электро- и теплопроводимость.

Золото

Благородный цветной металл, который не окисляется даже в расплавленном состоянии. Растворяется только в смеси азотной и соляной кислоты. Хорошо поддается обработке.

Платина

Благородный металл, используется в чистом виде и высоко ценится. Устойчива к внешним воздействиям и деформациям.

Тантал

Редкий цветной серебристый металл. Очень плотный и твердый, но обработке поддается хорошо. Основные сферы использования: ядерная, химическая промышленность, металлургия.

Ниобий

Редкий цветной металл с характерным стальным отблеском. Тугоплавкий, с высокими парамагнитными свойствами. Используют в радиоэлектронике и авиационной промышленности.

Никель

Тяжелый металл, серебристо-белый, очень пластичный. Входит в ряд сплавов, ферромагнетик. Прост в обработке, из никеля изготавливают спирали, трубы, листы и прочие элементы.

Титан

Несмотря на то, что титан – представитель группы легких металлов, он отличается высокой прочностью. Используется в чистом виде и в сплавах. Из титана изготавливают качественные механизмы и крепежи.

Одним из ведущих производителей никелевого и титанового проката является компания Уральский никелевый прокат.

best-stroy.ru

Легкие и цветные металлы | Обработка цветных металлов и синтетических материалов

Легкие и цветные металлы

Легкие сплавы имеют некоторые особенности в их технологической обработке: резке, гибке, штамповке, прессовании по сравнению со сталями.

Резка листов и профилей из легких сплавов бывает газоэлектрической и механической.

Газоэлектрическую резку выполняют вручную — на установках ЭДР-60, РДМ-1—60 и ЭДР-60 (переносная с машинным резаком), а также на стационарной газорезательной машине СГУ, оборудованной устройством для дуговой резки. Электродами при резке служат прутки из лантанированного вольфрама марки ВЛ (вольфрам с присадкой окиси лантана). При резке в среде аргона (или аргона с водородом) можно применять только вольфрамовые прутки. При помощи газоэлектрической резки можно выполнять разделку кромок деталей толщиной более 12 мм под сварку.

Механическую резку листов и плит из алюминиевых сплавов делят на прямолинейную и криволинейную. Для первой используют гильотинные ножницы, пресс-ножницы, дисковые и ленточные пилы;
для второй — копировально-фрезерные станки, роликовые, вибрационные ножницы и пресс-ножницы. Резку по криволинейным кромкам листового материала толщиной до 10 мм и вырезку в нем отверстий производят на стационарных вибрационных ножницах Н-535 или на копировально-фрезерном станке СТФ-1М. Тонкие листы (до 3 мм) разрезают по прямым и кривым линиям пневматическими ножницами-кусачками ПНК-3. Профили режут дисковыми и ленточными пилами, на пресс-ножницах, отрезных или ножовочных станках, под прессами в штампах.

Гибку листового и профильного материала выполняют в холодном и горячем состоянии.

Холодную гибку осуществляют в вальцах, штампах под прессами, на фланцегибочных и листогибочных (МС) станках или выколоточными молотками, при этом к состоянию поверхностей оборудования и приспособлений, применяемых при гибке алюминиевых сплавов, предъявляют особенно жесткие требования. На рабочей поверхности валков не должно быть местных выработок и забоин; перед гибкой валки тщательно осматривают, протирают ветошью.

Небольшие детали и короткие фланцы гнут обычным ручным способом в тисках или на каркасе, изготовленном из профильной стали; доводку деталей толщиной до 4 мм  выполняют на деревянных столах или тумбах молотками (киянками) из легкого сплава или твердой резины. Минимальные радиусы гибки профилей зависят от формы профиля, высоты стенки и направления изгиба.

Горячую гибку листов и профилей из алюминиевых сплавов выполняют лишь тогда, когда очень сложную форму изгиба невозможно получить холодной гибкой. Заготовку нагревают в электропечах, имеющих приборы для контроля температуры. Температура нагрева деталей для гибки не должна превышать 480° С; продолжительность выдержки деталей при этой температуре зависит от их толщины. Заканчивать гибку необходимо при температуре не ниже 250° С. Детали из сплавов марок АМг5, АМг6 и АМг61 после горячей гибки должны быть подвергнуты отжигу, режим которого назначают в зависимости от марки сплава. При температуре отжига деталь выдерживают в течение 30—45 мин.

Штамповка алюминиевых сплавов в основном не отличается от штамповки стали и может выполняться на аналогичном оборудовании вместе с вырубкой, вытяжкой и отбортовкой, которые производятся в обычных штампах на эксцентриковых, фрикционных и кривошипных прессах.

Выдавливание — экономичный способ изготовления деталей, имеющих небольшую толщину, на автоматическом или полуавтоматическом оборудовании. Детали формируются по патрону (модели) под действием давления, прикладываемого к вращаемой заготовке. Патроны делают из дерева твердой породы, алюминиевых сплавов или мягкой стали (при массовом производстве).

Прессование алюминиевых сплавов выполняют в холодном состоянии. В результате изменяются механические свойства сплавов: твердость и прочность повышаются, а относительное удлинение, ударная вязкость и коррозионная стойкость понижаются, так как получается наклеп; для восстановления кристаллической структуры, утраченной в связи с наклепом, применяют отжиг, в процессе которого происходит рекристаллизация.

В процессе прессования в контейнер пресса закладывают заготовку из алюминиевого сплава и при ходе поршня пресса металл выдавливается пресс-гибкой через матрицу. Форма поперечного сечения прессованных элементов (профилей или панелей) зависит от формы отверстия в матрице и практически может быть любой.

Сверление, зенкование, строгание и фрезерование деталей из алюминиевых сплавов производят на специально оборудованных участках, отделенных от участков обработки тяжелых металлов, чтобы не смешивать стружку. Режущим инструментом при штучной обработке деталей служат стандартные сверла и зенкеры, применяемые при обработке стали. Обычные сверла применяют при сверлении отверстий в деталях толщиной до 20 мм. Строгание и фрезерование выполняют на обычных станках режущим инструментом, применяемым при обработке стали.

Особенности клепки корпусов из легких сплавов. Клепку деталей из алюминиевых сплавов производят алюминиевыми заклепками диаметром до 16 мм в холодном состоянии. Диаметр заклепочных отверстий должен немного превышать диаметр заклепок, чтобы не было зазоров между стержнем заклепки и листом. Клепку производят пневматическими клепальными молотками обратным способом, когда со стороны закладной головки производят удары молотком, а со стороны замыкающей головки ставят поддержку.

Защита алюминиевых сплавов от коррозии. Наиболее эффективным и надежным способом защиты алюминиевых сплавов является химическое и электрохимическое (основной способ) оксидирование. При этом на поверхностях листов или профилях образуются большой плотности окисные (оксидные) пленки, предохраняющие металл от коррозии. Химическое содержание, толщина и свойства окисных пленок зависят от состава и свойств оксидируемого металла, состава оксидирующей среды и других условий.

Оксидированию предшествуют подготовительные операции: удаление консервирующей смазки и краски, химическое обезжиривание, промывка деталей в горячей и холодной воде, осветление (раствором едкого натрия или серной кислоты) и повторная промывка.

При электрохимическом оксидировании (анодировании) металл помещают в электролитную ванну постоянного или переменного тока, содержащую раствор серной кислоты три температуре 13—25° С; деталь выдерживают 30—40 мин, после чего ее вынимают и промывают холодной водой, уплотняющей окисную пленку.

В целях предохранения конструкций от коррозии применяют лакокрасочные покрытия.

www.stroitelstvo-new.ru