Cуществуют в нашем обиходе вещи настолько привычные, что представить себе нашу жизнь без них практически невозможно. Когда-то, конечно, люди обходились без ложки или колеса, но сегодня – такое вряд ли кого-то устроит. Среди таких вещей – востребованных и незаменимых – безусловно, множество вещей из металла. А это значит, что и сам металл – как материал для изготовления многих предметов, используемых в быту, строительстве, на производстве, - незаменим и вряд ли когда-нибудь потеряет свое значение для человека. Поэтому уделять внимание выработке и обработке металла, а также способам его применения будут еще долгое время. Предлагаем Вашему вниманию небольшой очерк об одном из двух видов металлов – о черном металле.
Черные металлы – металлы, в основе которых железо, а именно: само железо, сталь, чугун, ферросплавы.
Железо – основной черный металл, используемый человеком. Производство железа и его сплавов - это 95 процентов мировой металлургической промышленности. Железо – один из самых популярных химических элементов на земле (он занимает четвертое место после оксигена, кремния и алюминия). На долю этого черного металла приходится около 5 процентов массы земной коры.
Железо известно человеку с древних времен, однако достаточно длительное время люди не умели добывать железо из земной коры. Они использовали металл, попавший на землю в составе метеоритов. Добывать железо научились древние египтяне в третьем тысячелетии до нашей эры. С тех пор триумфальное и уверенное шествие железа по планете продолжается.
Этот черный металл сегодня добывают, в основном, из руды. Существует несколько способов, основной из которых – доменный процесс.
Железо – это ковкий металл серебристо-белого цвета с высокой реакционной способностью. Этот черный металл, благодаря своим химическим и физическим свойствам, применяется очень широко. Назовем несколько наиболее важных и перспективных направлений применения железа:
· железо входит в состав, более того, является основой других черных металлов – стали и чугуна
· железо (а точнее, его магнитная окись) входит в состав основного компонента современных компьютеров – жестких дисков
· железо активно применяется в машиностроении (электродвигатели, трансформаторы)
· этот черный металл служит анодом во многих аккумуляторах
· железо применяется даже для уничтожения вредителей в садоводстве
И хотя областей применения железа множество, на практике чаще применяют другие черные металлы – сплавы железа с углеродом: сталь и чугун. Поговорим о об этих видах черного металла более подробно.
Сталь – один из самых востребованных черных металлов.Сталь – это сплав железа с углеродом, при содержании углерода до 2 процентов. Сталь – это уникальный материал. Он имеет множество характеристик, в зависимости от которых подразделяется на большое количество видов и подвидов. Соответственно, различные виды этого черного металла применяются в разных областях жизнедеятельности человека для различных целей и потребностей. Разница в механических и химических свойствах стали зависит от различной термообработки этого черного металла. Большинство видов стали может принимать различную форму в результате процессов прокатки, литья, прессования, а также при полировке этого черного металла. Некоторые виды этого черного металла очень мягкие, поддаются даже ручной обработке. Другие - наоборот, могут сами резать стекло.
Существует несколько классификаций стали. Две основные группы этого черного металла - конструкционная и инструментальная сталь. Эти группы отличаются содержанием углерода, а следовательно, и механическими, физическими и химическими свойствами.
Конструкционная сталь имеет более низкое содержание углерода среди других видов черного металла. Используется для изготовления различных деталей, механизмов и конструкций для последующего применения в машиностроении и строительстве.
Инструментальная сталь имеет высокое содержание углерода - от 0,7 процента и выше. Соответственно, ее основные свойства - высокая твердость и прочность. Применяется этот вид черного металла для изготовления инструментов.
Каждый из этих видов стали имеет целый ряд подвидов, что позволяет стали оставаться разнообразным, а значит, широко применяемым черным металлом.
Особый вид стали - нержавеющая сталь. В состав этого черного металла входит хром, а также никель и марганец. Основная особенность этого вида стали - высокие антикоррозионные свойства, стойкость к воздействию окружающей среды. Применяется нержавеющая сталь во многих областях промышленности - для производства гидравлических прессов, турбин, пружин, инструментов, бытовых предметов (в том числе посуды) и многого другого.
Еще одна разновидность черных металлов - чугун. Чугун - это сплав железа с углеродом, в котором содержание углерода больше 2,14 процента. Одно из основных свойств чугуна - его текучесть в расплавленном виде. Он хорошо заполняет литейные формы, поэтому часто используется для изготовления деталей литьем.
Углерод в составе чугуна может содержаться в виде цементита и графита. В зависимости от концентрации и соотношения этих составляющих чугуны делятся на:
· белые
· серые
· ковкие
· высокопрочные
В белом чугуне углерод содержится только в виде цементита. Для этого вида черного металла характерным является высокое электросопротивление.
В сером чугуне углерод находится в виде пластинчатого графита. Это основной материал для литья.
Ковкий чугун получают при дальнейшей термической обработке белого чугуна. Графит в этом черном металле имеет форму хлопьев. Этот чугун отличает высокая пластичность.
Высокопрочный чугун характеризируют долговечность и хорошие эксплуатационные показатели. Углерод в нем находится в шаровидном состоянии. Этот чугун применяют для изготовления особо важных деталей, требующих особой прочности.
Ассортимент изделий из чугуна особо широкий. Черный металл, чугун, например, применяется для изготовления элементов канализации (люки, решетки), запчастей, предметов домашнего обихода (ванны, посуда, радиаторы) и т.д.
Как видим, черные металлы - казалось бы, весьма «простой» материал - совсем таким не является. Существует множество технологий изготовления черных металлов и их нюансов. Соответственно, существует много видов и подвидов черных металлов, каждый из которых обладает рядом своих специфических свойств и особенностей. В зависимости от этих свойств различные черные металлы находят различные сферы применения, которые охватывают разные области жизни человека. Таким образом, черные металлы оказываются делом отнюдь не простым, а довольно-таки серьезным, прочно вошедшим в наш быт и, по-видимому, остающимся в нем надолго.
Cуществуют в нашем обиходе вещи настолько привычные, что представить себе нашу жизнь без них практически невозможно. Когда-то, конечно, люди обходились без ложки или колеса, но сегодня – такое вряд ли кого-то устроит. Среди таких вещей – востребованных и незаменимых – безусловно, множество вещей из металла. А это значит, что и сам металл – как материал для изготовления многих предметов, используемых в быту, строительстве, на производстве, - незаменим и вряд ли когда-нибудь потеряет свое значение для человека. Поэтому уделять внимание выработке и обработке металла, а также способам его применения будут еще долгое время. Предлагаем Вашему вниманию небольшой очерк об одном из двух видов металлов – о черном металле.