Почему одни металлы идеально подходят для строительства небоскребов, а другие - для электроники? Ответ кроется в понимании ключевых различий между черными и цветными металлами. В этой статье вы узнаете об их уникальных свойствах, составе и различных сферах применения, а также о том, что их отличает и почему это важно. К концу статьи вы поймете, как эти металлы играют ключевую роль во всем - от строительства до высокотехнологичных гаджетов.
Когда речь заходит о металлах, что приходит на ум?
Когда речь заходит о металлах, на ум приходят сверкающие украшения или блестящие кастрюли и сковородки. Однако не многие ассоциируют металлы с черным цветом. Тем не менее, "черный металл" - это большая категория металлов.
Термин "черный" может легко заставить людей поверить, что черные металлы должны быть черными, а цветные - цветными. Это убеждение заставляет многих людей думать, что серебристо-белое железо, хром и серебристо-серый марганец не могут считаться "черными" металлами.
Однако железо, хром, марганец и их сплавы фактически входят в категорию черных металлов. В промышленности эти металлы принято называть черными.
В действительности чистое железо и хром имеют серебристо-белый цвет, а марганец - серебристо-серый. Поверхность стали обычно покрыта слоем черного Fe3O4Это, наряду с тем, что марганец и хром в основном используются для производства черных легированная стальМожет создаться впечатление, что эти металлы "черные".
Металлы - это группа веществ, которые характеризуются блеском, хорошей электропроводностью, теплопроводностью, сильными механическими свойствами и положительным температурным коэффициентом сопротивления. Всего в мире насчитывается 86 видов металлов.
Люди обычно делят металлы на две группы: черные и цветные, основываясь на их цвете, свойствах и других отличительных характеристиках.
Черные металлы в основном состоят из железа, хрома, марганца и их сплавов, таких как сталь, чугун, ферросплавы, чугун и т. д. Сталь и чугун - это сплавы на основе железа с углеродом в качестве основного дополнительного элемента, которые в совокупности называются железоуглеродистыми сплавами.
Чугун производится путем плавки железной руды в доменной печи и используется в основном для производства стали и литья.
Чугун, с содержание углерода больше 2,11%, может быть получен путем плавления чугуна в печи. Затем жидкий чугун можно отлить в отливки, которые называются чугунное литьё.
Ферросплав - это сплав, состоящий из железа и таких элементов, как кремний, марганец, хром, титан, и т.д. Он является одним из сырьевых материалов для производства стали и служит в качестве раскислителя и элемент сплава добавка.
Железоуглеродистый сплав с содержанием углерода менее 2,11% называется сталью, которая производится путем плавки чугуна, используемого для выплавки стали, в сталеплавильной печи по определенному технологическому процессу. Стальная продукция включает в себя слитки, заготовки для непрерывной разливки и прямую разливку в различные стальные отливки.
Как правило, под термином "сталь" подразумевается железо, которое было прокатано в различные формы стали. Несмотря на то, что в стране всего несколько рудников по добыче черных металлов, каждый из них производит большое количество продукции, в результате чего общий объем производства черных металлов составляет 95% от мирового объема производства металлов!
Железо, хром и марганец - основное сырье для выплавки чугуна и стали, которые играют важнейшую роль в экономике страны и служат важным показателем ее могущества.
Похожие статьи: Что такое черный металл?
Цветные металлы, также называемые в узком смысле цветными металлами, включают все металлы, кроме железа, марганца и хрома. В более широком смысле цветные металлы также включают сплавы цветных металлов, такие как медь, олово, свинец, цинк, алюминий, латунь, бронза, алюминиевые сплавы, и подшипниковые сплавы.
Цветной сплав - это сплав, состоящий из цветного металла как основного компонента (обычно составляющего более 50%) и одного или нескольких других элементов. В промышленности также используются такие металлы, как хром, никель, марганец, молибден, кобальт, ванадий, вольфрам и титан.
Похожие статьи: 72 Различные виды металлов
Эти металлы в основном используются в качестве добавок к сплавам для улучшения характеристик других металлов. Вольфрам, титан, молибден и другие металлы в основном используются для производства твердых сплавов для режущие инструменты. Эти цветные металлы называются промышленными металлами.
Цветные металлы можно разделить на тяжелые (такие как медь, свинец и цинк), легкие (такие как алюминий и магний), драгоценные (такие как золото, серебро и платина) и редкие (такие как вольфрам, молибден, германий, литий, лантан и уран).
В 1958 году Китай классифицировал железо, хром и марганец как черные металлы, а остальные 64 металла - как цветные. К этим 64 цветным металлам относятся алюминий, магний, калий, натрий, кальций, стронций, барий, медь, свинец, цинк, олово, кобальт, никель, сурьма, ртуть, кадмий, висмут, золото, серебро, платина, рутений, родий, палладий, осмий, иридий, бериллий, литий, рубидий, цезий, титан, цирконий, гафний, ванадий, ниобий, тантал, вольфрам, молибден, галлий, индий, таллий, германий, рений, лантан, церий, празеодим, неодим, самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий, лютеций, скандий, иттрий и торий.
По сравнению с чистыми металлами, сплавы цветных металлов обычно имеют более высокую прочность и твердостьОни обладают большей прочностью, меньшим температурным коэффициентом сопротивления и хорошими общими механическими свойствами. К распространенным цветным сплавам относятся алюминиевый сплав, медный сплав, магниевый сплавНикелевый сплав, оловянный сплав, танталовый сплав, титановый сплав, цинковый сплав, молибденовый сплав, циркониевый сплав и т.д.
Из-за важнейшей роли, которую редкие металлы играют в современной промышленности, их иногда отделяют от цветных металлов и классифицируют в отдельную категорию, в результате чего получается три основные категории металлов: черные металлы, цветные металлы и редкие металлы.
По сравнению с черными металлами, цветные отличаются большим разнообразием, и районов добычи цветных металлов гораздо больше.
Сегодня цветные металлы и их сплавы стали важнейшими конструкционными и функциональными материалами в различных отраслях промышленности, включая машиностроение, строительство, электронику, аэрокосмическую отрасль и использование атомной энергии.
В практическом применении цветные металлы обычно делятся на 5 категорий:
На первый взгляд, разница между черными и цветными металлами очевидна. Черные металлы содержат железо, а цветные - нет.
Однако за этим простым черно-белым определением кроется еще больше различий. Состав и области применения черных и цветных металлов сильно различаются.
Черный металл обещал долговечность:
К черным металлам относятся железо и многие виды стали, которые являются широко распространенными материалами. Благодаря своей прочности черные металлы широко используются в строительстве, трубопроводах и производстве инструментов.
Однако только потому, что они прочные, не означает, что им не хватает универсальности. Например, сталь - это сочетание железа и углерода, но, изменяя соотношение этих компонентов или добавляя другие материалы, сталь можно превратить во что угодно: от прочных стальных балок, используемых в высотных зданиях, до сверкающих отливки из нержавеющей стали.
Примеры черных металлов включают в себя:
Цветные металлы гарантируют гибкость:
Цветные металлы имеют множество применений, а их универсальность и уникальные свойства делают их идеальными для широкого спектра применений в различных отраслях промышленности.
Например, медь и алюминий обладают способностью проводить тепло и электричество, а многие цветные металлы составляют основу большинства смартфонов.
Кроме того, такие металлы, как золото и серебро, использовались в декоративных целях на протяжении тысячелетий.
Одним из ключевых преимуществ цветных металлов является то, что они по своей природе устойчивы к коррозии и магнетизму, что делает их популярным выбором для многих применений.
Примеры цветных металлов включают в себя:
Основные отличия:
Основные различия между черными и цветными металлами заключаются в их стоимости и доступности. Черные металлы, такие как углерод и железо, в изобилии содержат основные элементы, поэтому их легко получить и они относительно недороги.
С другой стороны, цветные металлы, такие как золото и серебро, являются дефицитными и, в связи с их широким распространением, обычно стоят дороже. Поэтому их часто называют "драгоценными металлами".
Металлы сыграли решающую роль в развитии человеческого общества, поскольку они способствовали многим ключевым переходам в истории человечества. Бронзовый и железный века, которые последовали за каменным веком, являются примерами того, как металлические материалы формировали человеческое общество.
После Второй мировой войны научно-технический прогресс привел к созданию новых металлических материалов, таких как ковкий чугун, легированный чугун, легированная сталь, жаропрочная сталь, нержавеющая сталь, никелевый сплав, титановый сплав и цементированный карбид, которые с тех пор применяются в практическом производстве.
В наше время исследования и разработки металлические материалы вышла за рамки традиционной сферы чистых металлов и чистых сплавов. С развитием теории и технологии появились новые металлические материалы, включая высокотемпературные конструкционные материалы, такие как нанометаллы, сплавы с высокой и средней энтропией, направленно затвердевшие столбчатые кристаллы, монокристаллические сплавы, металломатричные композиты и сплавы с памятью формы.
Металлические материалы стали важнейшей основой развития человеческого общества. Модернизация сельского хозяйства, промышленности, национальной обороны, научно-технический прогресс - все это поддерживается металлическими материалами, от сельскохозяйственных инструментов и механических деталей до сложного оружия, такого как самолеты, ракеты, стрелы, спутники, атомные подводные лодки, а также компоненты или детали, необходимые для таких передовых технологий, как атомная энергия, телевидение, связь, радар и электронные компьютеры.
В настоящее время многие страны мира, особенно с развитой промышленностью, борются за развитие металлургической и цветной металлургии и увеличение стратегических запасов металлов.
В заключение следует отметить, что металлические материалы являются важнейшими базовыми материалами и важными стратегическими ресурсами для национальной экономики, повседневной жизни, оборонной промышленности и научно-технического прогресса.