Отдел продаж

Телефоны: (3532) 25-27-22, 93-60-02, 93-50-02

E-mail: [email protected]

г.Оренбург, ул.Беляевская, д.50/1, стр.1

 

Разное

Виды металлоконструкций их классификация: Виды металлоконструкций: стоительные, лёгкие, нестандартные, дорожные и бытовые

Содержание

Классификация металлоконструкций по видам и назначению

Металлические конструкции используются практически везде, но большую популярность они приобрели в сфере строительства. Специалисты выбирают их за прочность, простоту в сборке и разборке. Но видов металлических конструкций довольно много. Некоторые идеальны для масштабного высотного строительства, другие оптимальны для машиностроения, третьи больше подходят для создания навесов.


Как делятся металлические конструкции?


1. Сооружения подразделяются по области применения. Представляем вам основные виды металлоконструкций:

  • Каркасы из металла, используемые для возведения зданий, вышек для сотой связи, создания основы торгово-развлекательного комплекса или сельскохозяйственной постройки.
  • Подпорки и эстакады, применяемые для мостов или наземных переходов. Отличаются сложнейшим устройством, требуют точных расчетов и технических знаний. Должны быть прочными и надежными, выдерживать нагрузку.
  • Балки – вытянутые элементы. Универсальны, поэтому применяются повсеместно.
  • Блок-контейнеры – применяются в дорожной инфраструктуре или складских помещениях. Нужны для сохранения определенных предметов или территорий.
  • Прокат, покрытый слоем цинка или полимеров. Идеален для сложных построек.
  • Ограждения, заборы, решетки. Главные качества – прочность и простота в монтаже.
  • Обслуживающие – требуются для комфорта или безопасности посетителей (стулья из железа, лестницы и не только).
  • Емкости из листовых металлических конструкций (контейнеры, урны, бачки). Применяются в химпромышленности и в сельскохозяйственной сфере.
  • Вспомогательные – простые сооружения, например, козырьки.
  • Нестандарт – постройки, которые нельзя отнести ни к одной из указанных категорий.

2. Также сооружения делят по тому, будут ли они передвигаться:

  • Целостные будут оставаться на одном и том же месте после монтажа.
  • Сборные состоят из ряда элементов, а одна или несколько частей передвигаются (пример: складная лестница).
  • Трансформируемые включают в себя несколько движущихся элементов с разными функциями.

3. Также конструкции отличаются по методу соединения:

  • Варка позволяет объединить разные типы металла или элементы разных сечений.
  • Клепки представляют собой детали крепежа, которые устанавливают в отверстия и фиксируют.
  • Ковка отличается сложностью и трудоемкостью, но позволяет получить долговечное соединение.
  • Штамповка используется тогда, когда нужно получить прочное соединение без шва.

Виды и классификация металлоконструкций

Большую группу подобных конструкций составляют антенные устройства для телевидения, радиовещания и многоканальной телефонной связи. При передаче средних волн мачта высотой 200…500 м может выполнять функции излучателя. В иных случаях башни и мачты служат для размещения на определенной высоте проволочной сети или специальных антенных устройств.  

 Большие пролеты (50…150 м и более) имеют спортивные сооружения, крытые рынки, выставочные павильоны и некоторые производственные здания (ангары, авиасборочные цехи и др.). Для перекрытия таких пролетов, как правило, используют стальные конструкции. Системы и конструктивные формы большепролетных покрытий очень разнообразны. Здесь возможны балочные, рамные, арочные, купольные, висячие и комбинированные системы, причем как плоские, так и пространственные. Основной нагрузкой в большепролетных зданиях является собственный вес, для снижения которого рационально применять облегченные ограждающие конструкции из алюминиевых сплавов, стали повышенной и высокой прочности, различные способы регулирования, в том числе предварительное напряжение. 

6. Листовые конструкции.

Представляют собою тонкостенные пластинки и оболочки различной формы. Резервуары служат для хранения нефтепродуктов, воды, сжиженных газов, кислот и других жидкостей. Применяют резервуары различной формы и размеров с вместимостью, достигающей 200 тыс. м3. Среди них вертикальные цилиндрические, горизонтальные цилиндрические и сферические резервуары, резервуары с понтоном, с плавающей крышей и многое другие.

Газгольдеры предназначены для хранения, смешивания и выравнивания состава газов. Их включают в газовую сеть между источниками получения газа и его потребителями в качестве своеобразных аккумуляторов. Применяют газгольдеры постоянного объема, в которых газ хранят при высоком давлении, и газгольдеры переменного объема с хранением газа при низком давлении. Переменность объема обеспечивают подвижным звеном или шайбой, которая, подобно поршню в цилиндре, перемещается по стенке газгольдера. Объем газгольдера переменного объема достигает 600 тыс. м3

Бункеры и силосы представляют емкости, предназначенные для хранения и перегрузки сыпучих материалов. Группы бункеров обычно объединяют в бункерные эстакады.  

К листовым конструкциям относят также трубопроводы большого диаметра, некоторые сооружения нефтепереработки доменного и химического производств.

7. Другие виды конструкций.

Это стальные конструкции мостовых, башенных, козловых кранов, кранов-перегружателей, отвальных мостов, крупных экскаваторов, строительных и дорожных машин, затворов и ворот шлюзов гидротехнических сооружений, радиотелескопов, антенн космической связи и др. 

Классификация металлоконструкций

По типу применения данные изделия подразделяется на следующие группы: трансформируемые, сборные, стационарного использования.

Конструкции, входящие в последнюю группу, выпускаются только для эксплуатации в готовом виде. При этом продукция первой и второй группы может разбираться на отдельные элементы, что очень удобно для транспортировки и хранения.

Металлоконструкции можно разделить на два вида: тяжелые (их выполняют, как правило, из стали), легкие (их изготавливают из сплавов алюминия).

В зависимости от своего назначения, конструкции из металла классифицируются на:

  • Ограждающие – перила, сендвич-панели, защитные решетки, заборы, двери, оцинкованный лист и многие иные.
  • Строительные – каркасы зданий, строений. Сюда относят витражи, ригели, панели, балки и пр.
  • Предназначенные для связи – радио- и телевышки, металлических опор ЛЭП.
  • Тару, выполненную из металла – ящики, цистерны, баки.
  • Изделия нестандартных размеров, предназначенные для уникальных и единичных проектов, производимые под заказ.
  • Малые конструкции – опоры для баннеров, рекламных щитов и другие.
  • Вспомогательные – козырьки, ангары, навесы, блок-контейнеры и пр.
  • Дорожные. Представлены эстакадами, путепроводами, рельсовыми путями, тоннелями.

Преимущества покупки металлоконструкций в Екатеринбурге

Современные металлоконструкции имеет массу достоинств. Среди них выделяют следующие:

  1. Невысокая стоимость.
  2. Мобильность и легкость. Данные изделия позволяют выполнять различные строительные работы за минимальные сроки, так их монтаж занимает незначительный период времени.
  3. Стойкость к неблагоприятным внешним факторам. Благодаря специальному антикоррозийному покрытию, конструкции, выполненные из металла, не боятся воздействия осадков и влаги.
  4. Высокие показатели прочности и жесткости.
  5. Длительный срок службы.

Помимо этого, металлоконструкции Пермь не приводят к нарушению экологической обстановки, отличаются надежностью и привлекательным внешним видом.

Основные виды металлоконструкций, классификация от экспертов компании Инновационные Конструкции.

Металлоконструкции получили широкое применение в строительстве, машиностроении, ЖКХ, энергетике, сельском хозяйстве и других отраслях. Они помогают значительно сократить сроки монтажных и строительных работ, получив надежные и долговечные сооружения или конструкции с высокой несущей способностью.

Основные виды металлоконструкций

В строительстве и других сферах сегодня применяют многочисленные виды металлоконструкций. Их классификация проводится по ряду параметров. Основными классификационными признаками являются:

  • способ изготовления;
  • назначение металлических конструкций;
  • виды используемых материалов.

Разберем, какие виды металлоконструкций бывают в каждой из этих категорий.
Мы оказываем профессиональные услуги по монтажу металлоконструкций.

Классификация по типу изготовления

При производстве металлоконструкций применяют разные способы формирования элементов и их соединения друг с другом. В зависимости от способа изготовления бывают такие виды металлических конструкций:

  • сварные – соединение элементов выполняется при помощи сварки;
  • винтовые, или болтовые – выполняется сборка на резьбовых крепежных элементах;
  • кованые – изготавливаются методом ковки;
  • штампованные – изготовление выполняется штамповкой из листового металла, детали не имеют соединений и швов;
  • клепаные – элементы конструкции соединяют между сбой заклепками.

Кроме того, часто применяют комбинированные металлоконструкции, которые изготавливаются с использованием двух или нескольких методов. Например, комбинируется сварная технология с болтовыми или клепаными соединениями, сварка с ковкой и другие методы.

Виды металлоконструкций по назначению

По назначению металлические конструкции классифицируют на такие типы:

  • несущие;
  • ограждающие;
  • декоративные.

Несущие металлоконструкции формируют каркас строений, который воспринимает нагрузку от всего веса сооружения и передает ее фундаменту. От них требуется высокая прочность и жесткость при сравнительно небольшом собственном весе.

Ограждающие конструкции используются для обшивки каркаса. Они формируют единый замкнутый контур здания. К их числу относятся ограждения, фасадные панели, сэндвич-панели, воротные блоки и другие элементы.

Декоративные конструкции применяют для украшения ландшафта или интерьера. Они также могут выполнять и утилитарные функции. К этой группе относят декоративные ограждения, фонари, фигурки и другие виды изделий.

Разновидности по типу материалов

Для производства металлоконструкций используют разные виды материалов и сплавов. Чаще всего их изготавливают из стали и алюминия.

Стальные конструкции при относительно небольшом весе характеризуются высокой прочностью и несущей способностью. Их недостаток состоит в слабой коррозионной стойкости, что требует применения защитных покрытий.

Алюминиевые металлоконструкции отличаются малым весом и стойкостью к коррозии. Их прочность несколько ниже по сравнению со стальными. Минус алюминия в том, что при контакте с другими цветными металлами он подвержен электрической коррозии.

Особенности металлоконструкций

При использовании металлоконструкций в строительстве необходимо учитывать их особенности. В том числе одной из важных характеристик является подверженность металлических элементов коррозии. В связи с этим они должны поставляться с защитным антикоррозионным покрытием. Во время эксплуатации может периодически требоваться покраска для восстановления покрытия.

Дополнительно нужно учитывать ограниченную огнестойкость металлоконструкций. Металл не поддерживает горение, но при значительном нагреве, его прочностные качества значительно снижаются. Это может приводить к обрушению конструкций во время пожара. Повышение огнестойкости достигается за счет использования специальных красок и при помощи других мер.

Преимущества

Своим широким применением металлоконструкции обязаны следующим преимуществам:

  • малый объем и вес по сравнению с ЖБК аналогичной несущей способности;
  • высокая прочность;
  • простой монтаж, выполняемый в ограниченные сроки;
  • возможность частичной сборки на производстве или непосредственно на площадке;
  • удобная транспортировка;
  • повышенная жесткость.

Эти плюсы позволяют быстро сооружать надежные строения, рассчитанные на длительную службу, при сравнительно небольших расходах.

Какие бывают металлоконструкции? Виды и особенности классификации

В современном строительстве широко применяются различные металлоконструкции. Целый ряд их достоинств позволяет возводить в кратчайшие сроки различные объекты промышленного и иного предназначения. Не только быстрота монтажных работ, но и оптимальная стоимость, прочность и долговечность обеспечивает возрастающий из года в год спрос на быстровозводимые здания с металлическим каркасом.

Как классифицируют металлоконструкции

В общем понимании слова под металлоконструкциями подразумевают изделия различного профиля и размеров, используемые не только в строительстве, но и в машиностроении и других сферах. 

При возведении объектов они применяются в как в качестве несущих конструкций (способных выдержать большую нагрузку), так и других элементов отделки. 

Существует несколько подходов к классификации:

  • по технологии изготовления;
  • по конфигурации;
  • по сфере применения;
  • по размеру.

Так, в современном производстве металлоконструкции выполняют путем:

  • прокатки;
  • штамповки;
  • литья;
  • сварки;
  • клепки;
  • сочетанием нескольких методов.

Применение металлоконструкций

Поскольку полный перечень различных форм, размеров конструкций, произведенных из различных марок стали и других металлов чрезвычайно велик, их по назначению подразделяют на три основных типа:  

  • стационарные;
  • сборные;
  • трансформируемые.

Внутри каждого вида идет деление на:

  • Легкие металлоконструкции, широко применяемые при строительстве быстровозводимых зданий.
  • Обычные каркасы, применяемые в любом строительстве в сочетании с другими материалами.
  • Небольшие металлоконструкции – элементы лестничных маршей, перил, дорожных знаков и т.д.
  • Различные резервуары.
  • Нестандартные изделия, изготавливаемые по специальным заказам.  
  • Коммуникационные металлоконструкции — антенны и опорные вышки.
  • Блок-контейнеры – модульные сооружения для различных нужд.

Достоинства металлоконструкций

Столь масштабное и повсеместное использование различных металлоконструкций объясняется солидным перечнем его достоинств в сравнении с другими строительными материалами:

  • универсальность;
  • прочность – способность выдерживать серьезные нагрузки;
  • легкость – не требуют сооружения мощного фундамента;
  • долговечность при правильной антикоррозионной обработке;
  • возможность серийного производства;
  • простота монтажа, во многих случаях – возможность демонтажа без нарушения целостности;
  • относительная дешевизна;
  • возможность выбора профиля с наименьшей металлоемкостью;
  • удобство складирования и транспортировки.

Основные материалы металлоконструкций

Львиная доля металлоконструкции изготавливается из стали, которая отличается прочностью и долговечностью. Там, где на первом месте стоит легкость, как правило, применяется алюминий. 

Компания ООО «НТК» предлагает услуги по строительству БМЗ с применением прокатных, гнутых и гнутосварных профилей!

Металлоконструкции в строительстве и их виды | ООО «Сталь-монтаж»

Для начала давайте разберемся, что же такое металлоконструкции? Под понятием металлоконструкций понимают изделия, детали, сооружения, выполненные из металлического профиля. Материал, использованный для изготовления может быть разным. Все зависит от необходимых качеств и назначения металлоконструкций. Самыми популярными материалами являются сталь, чугун, цветные металлы и различные сплавы.

 

Основные виды металлоконструкций

 

Так как использование сложных сооружений из металла очень распространено в наше время, то логично, что необходима их четкая классификация. Рассортировать металлоконструкции можно по нескольким параметрам:

Первый способ сортировки металлоконструкций — по типу строения:

  1. Сборные – сложные сооружения, состоящие из множества деталей, которые можно без особых трудностей разобрать для транспортировки.
  2. Трансформируемые – не разборные, или трудно разборные конструкции, состоящие из большого количества элементов, которые можно использовать для разных задач.
  3. Стационарные – наиболее часто используемый вид металлоконструкций, который используют при строительстве зданий, в качестве опорных сооружений. При этом строение стационарных конструкций подразумевает постоянное использование в готовом виде.

Также существует классификация металлоконструкций по их цели назначения:

  1. Ограждающие конструкции – всякого рода ворота, калитки, заборы и тому подобные.
  2. Строительные конструкции – прежде всего, это опорные каркасы (балки, колонны, купольные постройки), перекрытия и т.д.
  3. Дорожные конструкции – сооружения, используемые при оборудовании транспортных путей: эстакады, мосты, тоннели, железнодорожное полотно.
  4. Емкости из металла – различные короба, баки, контейнеры.
  5. Вспомогательные конструкции – защитные панели, навесы, решетки.
  6. Сооружения связи – опоры линий электропередач, вышки радио- и телевизионных антенн.

Неисчисляемое количество построек сейчас возводится с применением металлоконструкций (среди них различные ангары, торговые, жилые и спортивно-развлекательные комплексы и прочие общественные сооружения), что дает гарантию долговечности и, что самое главное, безопасности эксплуатации таких зданий.

При строительстве зданий, как правило используют стационарные каркасы и перекрытия, который дают зданию достаточную прочность и другие технические качества.
Вместе с тем, что использование металлоконструкций сильно облегчает ход строительных работ и улучшает эксплуатационные характеристики зданий, за счет замены устаревших элементов, такие технологии строительство заметно удешевляет всю стоимость строительства.

 

Строительные конструкции. Классификация и основные требования к ним

Строительной конструкцией называют элемент здания, сооружения или моста.

Классифицируются строительные конструкции по назначению и материалу.


По назначению бывают:

  1. Несущие – те конструкции зданий и сооружений, которые выдерживают силовые нагрузки. Они обеспечивают их устойчивость и прочность, а также позволяют безопасно эксплуатировать постройку. К ним относят: несущие стены, колонны, фундаменты, перекрытия и покрытия и др.
  2. Ограждающие – конструкции, которые ограничивают объем здания и разделяют его на отдельные функциональные помещения. Делят на: наружные (защищают от атмосферных воздействий) и внутренние (для обеспечения звукоизоляции и деления внутреннего пространства). К ограждающим конструкциям относят перегородки, самонесущие стены, заполнения проемов и т.д.

По материалу строительные конструкции делят на:

  • бетонные и железобетонные;
  • металлоконструкции;
  • деревянные;
  • каменные и армокаменные;
  • пластмассовые;
  • комплексные (комбинируют несколько видов материалов).

Основные требования, которые предъявляют к строительным конструкциям:

      1. Надежность. Это понятие включает в себя три составляющие: прочность, жесткость и устойчивость:
  • прочность – это способность конструкции воспринимать все нагрузки без разрушений;
  • жесткость – свойство, которое позволяет строительной конструкции под действием нагрузок деформироваться в допустимых пределах;

  • устойчивость – способность конструкции сохранять неизменное положение в пространстве под действием нагрузок.

    2. Удобство эксплуатации – это возможность использовать здания и сооружения по своему назначению. Нужно, чтобы конструкции были запроектированы таким образом, чтобы имелась возможность легко их осматривать, ремонтировать, реконструировать и усиливать.


    3. Экономичность. При проектировании необходимо сделать так, чтобы не было перерасхода строительных материалов и стараться обеспечить минимальные трудовые затраты при монтаже конструкции.

видов металлов и их применения | Классификация металлов

Металлы и достижения в производственных процессах дали нам промышленную революцию. Это привело к экспоненциальному росту человеческой цивилизации и привело нас туда, где мы находимся сегодня. Сегодня различные виды металлов окружают нас повсюду. С компьютера, который вы используете для считывания этой информации, на зажимы в вашей сантехнике. Сегодня находят применение более восьмидесяти различных типов металлов.

Типы металлов и их классификация

В природе доступно большое количество металлов.Их можно классифицировать различными способами в зависимости от того, какое свойство или характеристику вы используете в качестве критерия.

Классификация по содержанию железа

Наиболее распространенный способ их классификации — по содержанию железа.

Когда металл содержит железо, он называется черным металлом. Железо придает материалу магнитные свойства, а также делает его подверженным коррозии. Металлы, не содержащие железа, относятся к цветным металлам. Эти металлы не обладают никакими магнитными свойствами.Примеры включают, но не ограничиваются ими, алюминий, свинец, латунь, медь и цинк.

Периодическая таблица

Классификация по атомной структуре

Они также могут быть классифицированы на основе их атомной структуры в соответствии с периодической таблицей. Когда это сделано, металл может быть известен как щелочной, щелочноземельный или переходный металл. Металлы, принадлежащие к одной группе, ведут себя одинаково при взаимодействии с другими элементами. Таким образом, они имеют схожие химические свойства.

Магнитные и немагнитные металлы

Еще один способ отличить металлы — посмотреть, как они взаимодействуют с магнитами.По этому признаку можно разделить металлы на магнитные и немагнитные.

В то время как ферромагнитные металлы сильно притягиваются к магнитам, парамагнитные демонстрируют лишь слабое взаимодействие. Наконец, есть группа диамагнитных металлов, которые довольно слабо отталкиваются от магнитов.

Железо, его сплавы и их свойства

Все металлы имеют схожие механические свойства материалов. Но при внимательном рассмотрении один металл будет иметь небольшое преимущество перед другим по определенным свойствам.Можно настроить свойства при создании сплавов путем смешивания чистых элементов.

При выборе металла для конкретного применения необходимо учитывать несколько факторов, чтобы найти наиболее подходящий вариант. Эти факторы включают температуру плавления, стоимость, простоту обработки, достаточный коэффициент безопасности, доступное пространство, температурный коэффициент, тепло- и электропроводность, плотность и т. д. Давайте рассмотрим некоторые из популярных металлов и почему они выбраны для их применения. .

Железо

Эйфелева башня сделана из кованого железа

Не будет преувеличением назвать железо жизненной силой нашей цивилизации. Примерно 5 процентов земной коры состоит из железа. Таким образом, найти этот металл невероятно легко. Однако чистое железо — нестабильный элемент. При первой же возможности он вступает в реакцию с кислородом воздуха, образуя оксид железа.

Для извлечения железа из руд используется доменная печь. Чугун получают на первой ступени доменной печи, который может быть дополнительно очищен для получения чистого железа.Это железо часто попадает в стали и другие сплавы. Почти 90 процентов производимых металлов составляют черные металлы.

Например, сталь

— это черный металл, который находит множество применений. Мы не можем понять истинный потенциал железа, не узнав о стали.

Сталь

Чистое железо прочнее других металлов, но оставляет желать лучшего. Во-первых, чистое железо не устойчиво к коррозии. Чтобы уберечь железо от коррозии, нужно тратить много денег и энергии.Во-вторых, он также чрезвычайно тяжел из-за своей высокой плотности. Эти недостатки могут затруднить строительство и обслуживание конструкций.

Добавление углерода к железу в определенной степени смягчает эти недостатки. Эта смесь железа и углерода до определенных пределов известна как углеродистая сталь. Добавление углерода к железу делает железо намного прочнее, а также придает ему другие замечательные характеристики.

Другие элементы могут быть добавлены в следовых количествах для включения их свойств. Давайте посмотрим, как классифицировать сталь и на что она способна.

Каковы типы стали и их использование?

Сталь марки

является популярным строительным материалом благодаря своим превосходным свойствам. На сегодняшний день доступно более 3500 марок стали. Обладает высокой прочностью на растяжение и высоким соотношением прочности к весу. Это означает большую прочность на единицу массы стали. Это позволяет использовать стальные детали и компоненты небольшого размера, но при этом прочные.

Сталь

также чрезвычайно прочна. Это означает, что стальная конструкция может служить дольше и противостоять внешним факторам лучше, чем другие альтернативы. Он также пластичен и может принимать требуемые формы без ущерба для своих свойств. В зависимости от содержания железа сталь подразделяют на три категории.

Углеродистая сталь, классификация AISI

Арматура из низкоуглеродистой стали

  • Низкоуглеродистая сталь. До 0,25% углерода в железе дает нам низкоуглеродистую сталь, также известную как мягкая сталь. Он используется для труб в приложениях среднего давления. Арматурный прокат и в двутаврах в строительстве обычно из малоуглеродистой стали.Любые приложения, которые требуют большого количества стали без особого формования или гибки, также подходят для него. Например, корпус корабля.
  • Среднеуглеродистая сталь. Содержит 0,25…0,6 % углерода. Применение среднеуглеродистой стали включает те, которые требуют высокой прочности на растяжение и пластичности. Они находят применение в зубчатых передачах и валах, железнодорожных колесах и рельсах, стальных балках в зданиях и мостах и ​​т. Д. Другое применение — сосуды под давлением, за исключением случаев, когда они содержат холодные газы или жидкости из-за их склонности к холодному растрескиванию.
  • Высокоуглеродистая сталь. Сталь, содержащая более 0,6% углерода, является высокоуглеродистой сталью. Эта сталь более твердая и хрупкая, чем две предыдущие. Он находит применение в изготовлении стамесок и режущих инструментов. Отличные качества включают твердость и хорошую устойчивость материала к износу. Его также можно использовать в прессах и для изготовления сверл.

Хотя все вышеупомянутые стали обычно называют углеродистыми сталями, они содержат другие элементы для улучшения определенных свойств.Например, хром для коррозионной стойкости или марганец для улучшения прокаливаемости и прочности на растяжение.

Легированные стали

Этот тип металла содержит несколько элементов для улучшения различных свойств. Такие металлы, как марганец, титан, медь, никель, кремний и алюминий, могут быть добавлены в различных пропорциях.

Улучшает прокаливаемость стали, свариваемость, коррозионную стойкость, пластичность и формуемость. Легированные стали применяются в электродвигателях, подшипниках, нагревательных элементах, пружинах, шестернях и трубопроводах.

Ударопрочная инструментальная сталь в использовании

Инструментальная сталь — это тип металла, который также находит применение в производстве рельсов, проволоки, труб, валов и клапанов. Инструментальная сталь в основном используется в автомобильной, судостроительной, строительной и упаковочной отраслях.

Различные типы металлов

Кроме черных металлов у нас большой выбор цветных. Каждый из них обладает определенными качествами, которые делают их полезными в разных отраслях.

Алюминий

Алюминий получают главным образом из руды бокситов.Он легкий, прочный и функциональный. Это самый распространенный металл на Земле, и его применение повсеместно.

Это связано с его свойствами, такими как долговечность, легкий вес, коррозионная стойкость (узнайте больше о типах коррозии алюминия здесь), электропроводность и способность образовывать сплавы с большинством металлов. Он также не намагничивается и легко обрабатывается.

Медь

Говоря о различных видах металлов, нельзя не упомянуть медь и ее сплавы.Он имеет долгую историю, потому что его легко формировать. Даже сегодня это важный металл в промышленности. В чистом виде в природе не встречается. Таким образом, плавка и извлечение из руды необходимы.

Металлы являются хорошими проводниками, а медь выделяется больше других. Благодаря отличной электропроводности он находит применение в электрических цепях в качестве проводника. Его проводимость уступает только серебру. Он также обладает отличной теплопроводностью. Вот почему многие кухонные принадлежности сделаны из меди.

Латунь

Латунь представляет собой сплав меди и цинка. Количество каждого из металлов может варьироваться в зависимости от требуемых электрических и механических свойств металла. Он также содержит следовые количества других металлических элементов, таких как алюминий, свинец и марганец. Латунь является отличным кандидатом для изделий с низким коэффициентом трения, таких как замки, подшипники, сантехника, музыкальные инструменты, инструменты и фурнитура. Это необходимо в искробезопасных приложениях для предотвращения искрения и позволяет использовать в легковоспламеняющихся средах.

Бронза

Бронза

также является сплавом меди. Но вместо цинка бронза содержит олово. Добавление других элементов, таких как фосфор, марганец, кремний и алюминий, может улучшить его свойства и пригодность для конкретного применения. Бронза хрупкая, твердая и хорошо сопротивляется усталости. Он также обладает хорошей электро- и теплопроводностью и коррозионной стойкостью. Бронза находит применение в производстве зеркал и отражателей. Он используется для электрических разъемов.Благодаря своей коррозионной стойкости он находит применение в деталях, находящихся под водой, и в судовой арматуре.

Титан

Титан является важным инженерным металлом из-за его прочности и легкости. Он также обладает высокой термической стабильностью даже при температурах до 480 градусов Цельсия. Благодаря этим свойствам он находит применение в аэрокосмической промышленности. Военная техника — один из вариантов использования этого металла. Поскольку титан также устойчив к коррозии, его также используют в медицинских целях. Титан также используется в химической и спортивной промышленности.

Цинк

Оцинкованная сталь

Цинк является широко распространенным металлом и находит широкое применение в медицинской и промышленной сфере. Его основное применение – оцинковка стали. Это защищает сталь от коррозии. Цинк также используется для производства литья под давлением для электротехнической, металлургической и автомобильной промышленности. Поскольку цинк имеет низкий электрохимический потенциал, его использование включает морские применения для предотвращения коррозии других металлов за счет катодной защиты. Жертвенные цинковые аноды могут защитить клапаны, трубопроводы и резервуары.

Свинец

Свинец — это хорошо поддающийся механической обработке, устойчивый к коррозии металл. Трубопровод и краска представляют собой некоторые варианты использования. Свинец использовался в качестве антидетонатора в бензине. Позже было обнаружено, что побочный продукт этого свинца был причиной серьезных осложнений со здоровьем. Свинец по-прежнему широко используется в боеприпасах, автомобильных аккумуляторах, радиационной защите, подъемных грузах, оболочке кабелей и т. д.

Различные виды металлов и их классификация

Существуют различные типы металлов, подходящие для конкретных применений.Несмотря на то, что металлы производятся путем добычи руды из недр земли. Их извлекают из горных пород в ходе крупномасштабного промышленного процесса. Оставив это в стороне, наша цель здесь — обсудить различные типы металлов и их функции.

Но до этого разные металлы обладают одним или несколькими механическими свойствами, такими как твердость, способность противостоять повторяющимся нагрузкам, известная как усталостная прочность, пластичность и ковкость. Эти свойства часто приписывают дефектам или несовершенствам их кристаллической структуры.

Различные угловые железные профили и стальные стержни хранятся на полках в сталелитейном цехе.

Подробнее: Различные типы цветных металлов и их использование

Типы металлов и их классификация

Металлы можно классифицировать в соответствии со следующим:

  • Содержание железа
  • Атомная структура
  • Магнитные и немагнитные металлы

Классификация по содержанию железа:

Содержание железа является общепринятым способом классификации различных типов металлов.Металлы, содержащие железо, известны как черные металлы. Железный тип придает материалу магнитные свойства, а также делает его подверженным коррозии при воздействии влаги.

С другой стороны, металлы, не содержащие железа, называются цветными металлами. Они не обладают никакими магнитными свойствами. Примеры цветных металлов включают алюминий, свинец, латунь, медь и цинк.

Классификация металлов по их атомной структуре:

Металлы также можно классифицировать на основе их атомной структуры, указанной в периодической таблице.Они могут быть известны как щелочные, щелочноземельные или переходные металлы, принадлежащие к той же группе, которая ведет себя аналогично при взаимодействии с другими элементами. То есть, они имеют схожие химические свойства.

Классификация по магнитным и немагнитным металлам:

Еще один лучший способ отличить металлы — проверить, как они реагируют на магниты. На самом деле, это очень возможно для разных типов металлов, как магнитных, так и немагнитных, поскольку ферромагнитные металлы хорошо и сильно притягиваются к магнитам.С другой стороны, парамагнитные проявляют слабое взаимодействие с магнитами. Наконец, есть группа металлов, проявляющих слабое отталкивание к магнитам.

Теперь давайте углубимся в популярные виды металлов и их свойства.

Металлы, имеющиеся в наличии, имеют схожие механические свойства, но при внимательном рассмотрении один из них должен немного отличаться от другого. есть возможные способы настройки свойств металлов, чтобы получить желаемое свойство.

Есть вещи, которые следует учитывать при выборе металла для конкретного применения.Эти факторы могут включать:

  • Температура плавления
  • Стоимость, простота обработки
  • Доступное место
  • Достаточный запас прочности
  • Температурный коэффициент
  • Плотность и
  • Тепло- и электропроводность.

Подробнее: Все, что вам нужно знать о листовом металле

Типы металлов

Железо

В нашей сегодняшней жизни внедрение железа стало частью цивилизации, так как 5 процентов земной коры составляет железо.Это означает, что металлы так легко найти. Чистое железо считается нестабильным элементом, оно реагирует с кислородом воздуха с образованием оксида. Это первая возможность железа.

Железо извлекается из его руд с помощью доменной печи, на его первой стадии достигается получение чугуна. Хотя его можно дополнительно переработать в чистое железо. Железо часто попадает в сталь и другие сплавы. Черные металлы составляют почти 90 процентов производимых металлов.

Чистое железо прочнее других металлов, но не обладает часто требуемыми свойствами.Чистое железо не устойчиво к коррозии, что является одним из основных необходимых свойств. Чтобы железо не разъедало, необходимо выполнить некоторые тверкинги, которые будут стоить больше денег и энергии.

Во-вторых, чистое железо чрезвычайно тяжелое из-за его высокой плотности. Их применение в конструкциях усложняет их строительство и обслуживание. Чтобы сделать чистое железо полезным, к железу необходимо добавить углерод. Смесь железа и углерода до определенного предела известна как углеродистая сталь, что является большим преимуществом.Добавление углерода к железу делает железо намного прочнее, а также приобретаются некоторые другие замечательные характеристики. Это когда вам нужно узнать о стали.

Сталь

Стали

представляют собой металлы с высокой прочностью на растяжение и имеют высокое отношение прочности к весу, что означает большую прочность на единицу массы стали. Вот почему они отлично служат в качестве строительного материала. Используя сталь, можно получить более мелкие и прочные компоненты. Сталь чрезвычайно долговечна, то есть может прослужить дольше и противостоять внешним факторам лучше, чем другие альтернативы.

Кроме того, стали пластичны, и им можно придавать различные требуемые формы без потери их свойств. В зависимости от содержания железа стали делятся на три категории.

Подробнее: Различные виды кузнечного инструмента и оборудования

Классификация углеродистой стали

Ниже приведена классификация стали по содержанию в ней железа.

·         Низкоуглеродистая сталь:

Низкоуглеродистая сталь, также известная как мягкая сталь, содержит до 0.25% углерода в железе. Он часто используется для трубок с умеренным давлением. Он также распространен в строительных работах в качестве арматурных стержней и двутавровых балок, изготовленных из низкоуглеродистой стали. Как правило, низкоуглеродистая сталь используется в любых приложениях, требующих большого количества стали без деформации или гибки. Корабельный зал — хороший пример.

·         Среднеуглеродистая сталь:

Среднеуглеродистая сталь содержит около 0,25% углерода. Он также предлагает высокую прочность на растяжение и пластичность. Вот почему они в основном используются для зубчатых колес и валов, железнодорожных колес и рельсов, стальных балок в зданиях и мостах и ​​т. д.

·         Высокоуглеродистая сталь:

Высокоуглеродистая сталь содержит более 0,6% углерода. В отличие от ранее перечисленных, эта сталь более хрупкая и твердая. Он используется в таких приложениях, как долота и некоторые другие режущие инструменты, потому что он обладает отличными качествами, включая твердость и хорошую стойкость к износу материала. Он также хорошо служит в прессах и используется для изготовления сверл.

Вышеупомянутые типы сталей обычно называют углеродистыми, потому что они содержат некоторые элементы, улучшающие их свойства.Например, хром добавляют для коррозионной стойкости или марганец для улучшения прокаливаемости и прочности на растяжение.

Подробнее: Свойства и состав чугуна

Легированная сталь:

Эти типы металлов имеют несколько добавленных элементов для улучшения их различных свойств. Другие металлы, такие как марганец, медь, кремний, титан, никель и алюминий, могут добавляться в разных пропорциях.

Легированная сталь

обладает лучшей прокаливаемостью, коррозионной стойкостью, свариваемостью, пластичностью и формуемостью.он широко используется в подшипниках, нагревательных элементах, электродвигателях, пружинах, трубопроводах, шестернях и т. д. Ниже приведены типы легированной стали.

·         Нержавеющая сталь:

Нержавеющая сталь

содержит большое количество хрома, что делает ее в 200 раз более устойчивой к коррозии, чем низкоуглеродистая сталь. Это делает его идеальным для кухонной утвари, трубопроводов, стоматологического и хирургического оборудования и т. д. Он не требует покрытия, так как его поверхность выглядит привлекательно.

·         Инструментальная сталь:

Инструментальная сталь

используется для изготовления режущего и сверлильного инструмента, так как благодаря своей высокой твердости она идеально подходит для таких задач. эти типы стали содержат молибден, ванадий, кобальт и вольфрам, которые служат составляющими металлами.

Подробнее: различия между процессами сварки и пайки

Виды цветных металлов

Ниже приведены различные типы неметаллов, используемых в промышленности.

Алюминий:

Алюминий

получают из руды бокситов, обладающих легким, прочным и хорошими свойствами. Это самый распространенный металл на земле благодаря его хорошим свойствам, таким как долговечность, легкий вес, коррозионная стойкость, хорошая электропроводность, способность образовывать сплавы с металлами, немагнитность и простота обработки.

Медь:

Медь — это виды цветных металлов, которые никогда нельзя оставлять без внимания. Он существует уже давно, потому что его легко сформировать, и он до сих пор используется в промышленности. Медь не встречается в природе в чистом виде. Его добывают и выплавляют из руды.

Медные металлы являются лучшими проводниками по сравнению с другими, за исключением серебра. вот почему он используется в качестве проводника в электрической цепи. Кроме того, кухонная утварь часто изготавливается из меди из-за ее отличной теплопроводности.

Ведущий:

Свинец — это устойчивый к коррозии цветной металл, хорошо поддающийся механической обработке. Он используется в качестве антиблокировочного агента в бензине и в некоторых случаях может использоваться для трубопроводов и покраски. Свинец по-прежнему широко используется в боеприпасах, автомобильных аккумуляторах, радиационной защите, оболочке кабелей, грузоподъемных устройствах и т. д.

Латунь:

Латунь представляет собой сплав меди и цинка в значительном количестве в зависимости от электрических и механических свойств, которые требуются металлу.Он также содержит некоторое количество других металлических элементов, таких как алюминий, свинец и марганец.

Эти типы металлов используются для приложений с низким коэффициентом трения, таких как сантехника, музыка, подшипники, замки, инструменты, инструменты и фитинги. Латунь обеспечивает безопасность в приложениях для предотвращения искр и может использоваться в легковоспламеняющихся средах.

Титан:

Титан

— отличный тип инженерных металлов, поскольку он легкий и прочный. Он также обладает высокой термической стабильностью даже при температурах до 480 градусов Цельсия.Из-за этих свойств он используется в аэрокосмической промышленности, военной технике и медицине из-за его коррозионной стойкости. Наконец, титан используется в химической и спортивной промышленности.

Подробнее: Что такое электродуговая сварка, ее применение, преимущества и недостатки?

Бронза:

Бронза представляет собой сплав меди, но содержит олово, а не цинк. Другие элементы, такие как марганец, фосфор, кремний и алюминий, могут быть добавлены для улучшения их свойств в соответствии с конкретным применением.Бронза твердая, хрупкая и способна сопротивляться усталости. Он также обладает хорошей электро- и теплопроводностью и коррозионной стойкостью.

Эти виды цветных металлов используются для изготовления зеркал и отражателей. Он также используется в качестве электрического соединителя из-за его проводимости. Он также используется в погруженных в воду деталях и судовой арматуре из-за его коррозионной стойкости.

Цинк:

Цинк — это популярные виды металлов, используемые в медицине и промышленности.Его основное применение — гальванизация стали, защита ее от коррозии. Он также используется при создании литья под давлением для электротехнической, аппаратной и автомобильной промышленности. Поскольку цинк имеет низкий электрохимический потенциал, он используется в морской технике для предотвращения коррозии других металлов за счет катодной защиты. Жертвенные цинковые аноды могут защитить клапаны, резервуары и трубопроводы.

Подробнее: Что такое приварка шпилек, ее применение и преимущества?

Заключение

Металлы сегодня — это то, без чего мы не можем обойтись, по сути, это часть человеческой цивилизации, так как по ним есть открытия. в этой статье мы объяснили различные типы черных и цветных металлов, а также упомянули их классификацию.

Надеюсь, вам понравилось чтение, если да, пожалуйста, прокомментируйте и поделитесь с другими студентами технических специальностей. Спасибо!

металлов. Общие свойства. Добыча и классификация металлов

Когда сформировалась земля, расплавленная масса содержала множество различных металлов, которые сегодня мы добываем и используем в огромных количествах. Большинство металлов при расплавлении соединяются с горными породами, образуя металлические руды.Наиболее распространенными из них являются бокситы, из которых добывают алюминий, и железные руды, из которых добывают железо. Сегодня в обрабатывающей промышленности добывается и используется более семидесяти различных металлов. Некоторые из них, например, медь и свинец, можно использовать в чистом виде, чтобы воспользоваться их природными свойствами. Но часто мы комбинируем разные металлы или металл с другими материалами для образования сплавов. Создавая сплавы, мы можем изменять свойства металла в соответствии с нашими конкретными потребностями.

Металлы и сплавы можно использовать по-разному. Они важны для транспорта, телекоммуникаций, машиностроения, строительства и обрабатывающей промышленности.

  Общие свойства всех металлов

Физические свойства :

Металлы твердые, нелипкие, холодные и гладкие, очень часто блестящие и прочные. Они также пластичны и податливы, не ломаются легко. Металлы являются очень хорошими проводниками электричества, звука и тепла.При повышении температуры они расширяются, а при понижении всегда сжимаются. Их можно легко сваривать с другими металлами.

Химические свойства :

Металлы реагируют с кислородом в воде и воздухе. Это называется окислением или ржавлением и представляет собой красновато- или желтовато-коричневое чешуйчатое покрытие оксида железа, которое образуется на железе или стали, особенно в присутствии влаги.

Экологические свойства :

Большинство металлов подлежат вторичной переработке, а некоторые металлы, такие как свинец или ртуть, токсичны и представляют опасность для человека и окружающей среды.

Добыча металлов

Есть два типа шахт для добычи металлов:

  • Добыча открытым способом, которая используется, когда минерал находится близко к поверхности.
  • Подземная добыча, которая используется, когда минерал находится глубоко под поверхностью.

Для извлечения полезных ископаемых из породы используются экскаваторы, буры, взрывчатые вещества. Полезные ископаемые разделяются на руду и пустую породу.

Классификация металлов

  Металлы можно разделить на две основные группы: черные металлы – это те, которые содержат железо, и цветные металлы, которые не содержат железа.

Черные металлы

Чистое железо

малопригодно в качестве конструкционного материала, потому что оно слишком мягкое и пластичное. Когда железо остывает и переходит из жидкого состояния в твердое, большинство атомов в металле упаковываются плотно друг к другу в упорядоченные слои. Некоторые, однако. смещаются, создавая слабые места, называемые дислокациями. Когда кусок железа подвергается нагрузке, слои атомов в этих областях скользят друг по другу, и металл деформируется. Это начинает объяснять пластичность мягкого железа.Однако, добавляя углерод к железу, мы можем производить целый ряд сплавов с совершенно разными свойствами. Мы называем их углеродистыми сталями. Сплав   представляет собой смесь двух или более химических элементов, а основным элементом является металл.

Углеродистые стали: их свойства и применение

Мягкая сталь: содержание углерода от 0,1% до 0,3%. Свойства : менее пластичен, но тверже и прочнее железа, серого цвета, легко подвергается коррозии. Использование : балки или балки, винты, гайки и болты, гвозди, строительные леса, кузова автомобилей, складские помещения, бочки для масла.

Среднеуглеродистая сталь содержит от 0,3% до 0,7% углерода. Свойства : более твердая и менее пластичная, чем мягкая сталь, прочная и обладает высокой прочностью на растяжение. Использование : используется для производства изделий, которые должны быть прочными и износостойкими, например шестерни, инструменты, ключи и т. д.

Высокоуглеродистая сталь содержит от 0,7% до 1,3% углерода. Свойства : Очень твердый и хрупкий материал. Использование : Используется для режущих инструментов и изделий, которые должны выдерживать износ, таких как гильотина, пружины и т. д.

Нержавеющая сталь

– это сплавы железа и хрома. Доступен широкий ассортимент сталей с содержанием хрома от 13% до 27%. Свойства : Хром предотвращает ржавление благодаря оксидной пленке. Пластичность, твердость и прочность на растяжение. Это также блестящий привлекательный металл. Использование : столовые приборы, раковины, трубы, детали автомобилей и т. д.

Серый чугун представляет собой сплав железа (94%), углерода (3%), кремния (2%) и некоторых следов магния, серы и фосфора. Свойства: хрупкий, но чрезвычайно твердый и стойкий, корродирует из-за ржавчины. Использование: поршни, детали машин, уличные фонари, сливные крышки, инструменты.

Другие химические элементы могут быть добавлены в сталь для улучшения или достижения определенных свойств. Вот несколько примеров:

  • Кремний делает сплав магнитным и повышает эластичность.
  • Марганец делает сплав более твердым и жаростойким. Он используется для изготовления нержавеющей стали.
  • Никель повышает прочность и предотвращает коррозию.
  • Вольфрам делает сталь более твердой, жаростойкой и предотвращает коррозию.
  • Хром делает сплав более твердым и прочным, а также более стойким к ржавчине.

Цветные металлы

Это металлы, не содержащие железа. У них много применений, но они часто дороги, потому что их труднее извлечь.

Алюминий

Это самый распространенный металл в земной коре, после стали он является наиболее широко используемым из всех металлов сегодня. Свойства : Серебристо-белый цвет, легкий, очень устойчивый к коррозии, мягкий, ковкий и пластичный, низкой плотности, хороший проводник как электричества, так и тепла. Использование : высоковольтные линии электропередач, самолеты, автомобили, велосипеды, изделия из легких металлов.кровельные и оконно-дверные блоки, отделка, кухонный инвентарь и банки для питья.

Медь

Это чистый металл, который является третьим по важности металлом в мире с точки зрения объема потребления. Свойства : красновато-коричневый металл, пластичный и умеренно прочный, очень хороший проводник электричества и тепла, очень легко подвергается коррозии. Использование : электрические провода, телефонные линии, цилиндр и трубы для горячей воды для бытовых нужд, сердцевина автомобильного радиатора, украшения, архитектура.

Латунь

Этот термин « латунь » охватывает широкий спектр медно-цинковых сплавов. Свойства : Золотого цвета. Обладает очень хорошими антикоррозионными свойствами и устойчив к износу. Использование : Изделия кустарного промысла, ювелирные изделия, сантехника, конденсаторы и турбины.

Магний

Блестящий и серебристо-белый. Свойства : Очень легкий, мягкий и податливый, но не очень пластичный. Очень сильно реагирует с кислородом. Использование : Фейерверки, аэрокосмическая промышленность, автомобильная промышленность.

Олово

Это блестящий белый металл. Свойства : Не окисляется при комнатной температуре, очень мягкий. Использование : Мягкая пайка, оловянная фольга и жесть.

Свинец

Это серебристо-серый металл. Свойства : Мягкий и податливый. Он токсичен при вдыхании его паров. Использование : Батареи, используется в качестве добавки к стеклу для придания твердости и веса.

Бронза

Это сплав меди и олова. Свойства : Высокая устойчивость к износу и коррозии. Использование : Лодочные гребные винты, фильтры, церковные колокола, скульптуры, подшипники и шестерни.

Цинк

Это голубовато-серый блестящий металл. Свойства : Антикоррозийный, не очень твердый, слабый при низких температурах. Использование : Кровля, сантехника, потому что останавливает коррозию.

Испанские термины

 

Свинец – plomo

Цинк – цинк

Олово – Estaño

Медь – серебристый

Бронза – бронза

Латунь – латунь

Алюминий – алюминий

Магний – магнезио

Сталь – acero

Железо – Йерро

расплавленный — фундидо

руда — минерал/мена

сплав

— алеасьон

пустая порода — пустая порода

черные — ferrrosos

круто — enfriar

слабость — debilidad

корродирует — корроер

носить . — дегазация

шестерни — engranajes

нержавеющая сталь — неокисляемая

Прочность на растяжение — растяжение

столовые приборы — кубертерия

труба — туберия

раковина — фрегадеро

слив — дренаж

подшипники и шестерни — родамиентос и энгранайес

Гребные винты для лодок — helices de barco

блестящий — блестящий

Какие бывают марки стали?

Большинство людей думают, что сталь — это просто заранее заданная комбинация железа и углерода, но знаете ли вы, что существует более 3500 различных марок стали? Вы можете определить марку стали, измерив количество углерода, другие содержащиеся в ней сплавы и способ ее обработки производителем.

Четыре типа стали

Власти классифицируют и классифицируют типы стали на четыре группы: углеродистая, легированная, нержавеющая и инструментальная. Так из чего сделаны эти разные типы стали и для чего они используются?

Углеродистая сталь

Углеродистые стали содержат только следовые количества элементов, помимо углерода и железа. Эта группа является самой популярной из четырех марок стали и на ее долю приходится 90% производства стали.

Углеродистая сталь

имеет три основные подгруппы в зависимости от того, сколько углерода содержится в металле: низкоуглеродистые стали/мягкие стали (до 0.3% углерода), среднеуглеродистые стали (0,3–0,6% углерода) и высокоуглеродистые стали (более 0,6% углерода).

Компании часто производят эти стали в больших количествах, поскольку они дешевы в производстве и достаточно прочны, чтобы их можно было использовать в крупномасштабном строительстве.

Легированная сталь

Легированные стали

создаются путем добавления дополнительных легирующих элементов, таких как никель, медь, хром и/или алюминий. Включение этих элементов повышает прочность стали, пластичность, коррозионную стойкость и обрабатываемость.

Нержавеющая сталь

Нержавеющая сталь

содержит 10-20% хрома в качестве легирующего элемента, а также другие элементы, такие как никель, кремний, марганец и углерод.

Эти стали обладают чрезвычайно высокой коррозионной стойкостью и безопасны для использования в наружных конструкциях, поскольку обладают повышенной способностью выдерживать суровые погодные условия. Они также широко используются в электротехнике. Нержавеющая сталь 304, например, пользуется большим спросом благодаря своей способности противостоять элементам, сохраняя при этом электрический материал в безопасности.

В то время как различные сорта нержавеющей стали, такие как нержавеющая сталь 304, используются в строительстве, в большинстве отраслей промышленности нержавеющая сталь используется из-за ее санитарных свойств. Эти стали широко используются в медицинском оборудовании, трубопроводах, режущих инструментах и ​​оборудовании для пищевой промышленности.

Инструментальная сталь

Инструментальная сталь

, как вы, наверное, догадались по названию, отлично подходит для режущего и сверлильного оборудования. Секрет кроется в вольфраме, молибдене, кобальте и ванадии, которые повышают их термостойкость и общую долговечность.А поскольку они сохраняют свою форму при интенсивном использовании, они являются идеальным материалом для большинства ручных инструментов.

Какие бывают марки стали?

Системы сортировки стали дают нам возможность классифицировать типы стали на основе всех различных применений, которые отличают их друг от друга.

Например, скорость, с которой производители охлаждают сталь, может влиять на ее прочность на молекулярном уровне. Важную роль также играет время, в течение которого они удерживают сталь при критических температурах в процессе охлаждения.На самом деле, два стальных листа с одинаковым содержанием сплава могут иметь разные марки в зависимости от процесса термообработки.

  • Система оценки ASTM присваивает каждому металлу буквенный префикс на основе его общей категории («A» — обозначение материалов из железа и стали), а также последовательно присваиваемый номер, соответствующий конкретным свойствам этого металла.
  • Система классификации SAE использует четырехзначный номер для классификации. Первые две цифры обозначают тип стали и концентрацию легирующих элементов, а последние две цифры обозначают концентрацию углерода в металле.

Стандарты качества стали широко используются учеными, инженерами, архитекторами и государственными учреждениями для обеспечения качества и совместимости материалов. Эти стандарты обеспечивают общий язык для описания свойств стали с большой точностью и направляют производителей продукции в отношении надлежащих процедур обработки и применения.

Mead Metals делает класс

Mead Metals поставляет сталь, соответствующую самым высоким стандартам качества SAE, поэтому вы можете быть уверены, что ваш материал прочен и долговечен.Независимо от вашей отрасли или размера заказа, мы можем предоставить нужный тип стали для вашего уникального проекта. Свяжитесь с нами, чтобы получить быстрое предложение сегодня.

4 типа стали: чем они отличаются?

Человечество впервые научилось работать с железом около 6000 лет назад, хотя лишь несколько тысяч лет спустя этот ультрараспространенный элемент был применен в своей самой важной роли: производстве стали. Сталь используется в механических и электрических устройствах, тяжелом строительном оборудовании, кухонных приборах и инструментах.С таким большим разнообразием может возникнуть путаница при выборе типа для использования.

Сталь

представляет собой сплав железа, что означает, что она в основном состоит из железа и в сочетании с одним или несколькими легирующими металлами для получения новых материалов с уникальными свойствами. Существует четыре основных классификации, но есть также несколько подгрупп, которые служат разным целям. Его свойства меняются в зависимости от элементов, с которыми сочетается железо, а также от методов нагревания и охлаждения металла.

Ниже мы объясняем различные виды стали и назначение каждого типа.Мы надеемся, что эта информация поможет вам принять решение о том, какой тип использовать с ясностью и уверенностью.

Какие бывают виды стали?

Сталь классифицируется по своему составу: железо сплавляется с углеродом и любым количеством других элементов для достижения определенной цели. Четыре основных типа:

  • Углеродистая сталь
  • Нержавеющая сталь
  • Легированная сталь
  • Инструментальная сталь

1.Углеродистая сталь

Вся сталь содержит углерод, но углеродистая сталь уникальна тем, что в ее составе отсутствуют другие элементы. Хотя он содержит только 2% углерода или меньше по весу, его элементарная природа делает углеродистую сталь прочным и долговечным материалом, который идеально подходит для многочисленных применений.

Углеродистую сталь иногда путают с чугуном, хотя она должна содержать менее 2% углерода. Чугун содержит от 2% до 3,5% углерода, что придает ему шероховатую текстуру и более хрупкий характер.

Несмотря на то, что углеродистая сталь состоит из легированных металлов, она не имеет классификации сплавов из-за отсутствия в ее составе других легирующих элементов. Эта простота способствует популярности углеродистой стали — на ее долю приходится около 90% всего производства стали.

Типы углеродистой стали

Ниже порога содержания углерода в 2% углеродистая сталь может быть сгруппирована в три категории: низкоуглеродистая, среднеуглеродистая и высокоуглеродистая. Каждый тип сохраняет присущую углероду прочность, но его полезное назначение будет меняться по мере увеличения содержания углерода.

  • Низкий уровень углерода : это наиболее распространенный и наименее дорогой тип. Его легко формовать из-за его высокой пластичности — его врожденной способности растягиваться под нагрузкой. Проволока, болты и трубы используют этот тип стали.
  • Средний углерод : Содержание углерода от 0,31% до 0,60% придает этому сорту более высокую прочность и более низкую пластичность, чем сорта с низким содержанием углерода. Средние углерода содержатся в зубчатых колесах и железнодорожных путях.
  • Высокий углерод : Самый прочный сорт больше 0.61% углерода и часто используется для производства кирпичных гвоздей и острых режущих инструментов, таких как лезвия для траншеекопателей. Они содержат не более 2% углерода.

Относительная адаптируемость и низкая стоимость углеродистой стали делают ее идеальным выбором для различных строительных проектов, как крупных, так и небольших.

2. Нержавеющая сталь

Этот тип широко известен своей ролью в производстве медицинского оборудования и приборов, но диапазон его использования намного шире, чем просто газовая плита на вашей кухне.Хром — это сплав, который отличает нержавеющую сталь от других, придавая материалу характерный блеск.

Однако

Хром — это больше, чем просто косметическое дополнение: этот элемент устойчив к окислению и продлевает срок службы металла, предотвращая его ржавчину. Как правило, нержавеющая сталь имеет содержание хрома более 10,5%, а иногда и до 30% в некоторых случаях.

Более высокое содержание хрома непосредственно приводит к более высокому блеску при полировке и большей устойчивости к коррозии.Нержавеющая сталь отличается от хрома тем, что хром наносится гальваническим способом на другой металл для получения прочного полированного покрытия. Блеск изделий из нержавеющей стали с высоким содержанием хрома менее зеркальный из-за добавления других элементов.

Типы нержавеющей стали

Широко распространены кухонные, медицинские и автомобильные изделия, но нержавеющая сталь высоко ценится и для других целей. Он сгруппирован в четыре подкатегории, каждая из которых служит своей цели.

  • Мартенситные сплавы : Прочность является отличительной чертой мартенситных сплавов, но они подвержены коррозии.Они образуются в процессе быстрого охлаждения, что делает их идеальными для термической обработки и используются в медицинских инструментах, столовых приборах и плоскогубцах.
  • Ферритные сплавы : это менее дорогие стали с низким содержанием углерода и никеля. Автомобильные приложения являются обычными конечными пунктами назначения для ферритных сплавов из-за их прочности и блеска, вызванных хромом.
  • Аустенитные сплавы : Аустенитные сплавы имеют более высокое содержание хрома и никеля, что повышает их коррозионную стойкость и делает их немагнитными. Они присутствуют в коммерческих кухонных приборах и популярны, потому что они долговечны и их легко чистить.
  • Дуплексные сплавы : Комбинация аустенитных и ферритных сплавов приводит к получению дуплексного сплава, который наследует свойства обоих сплавов и удваивает прочность. Они также пластичны и устойчивы к коррозии из-за довольно высокого содержания хрома.

Варианты из нержавеющей стали, используемые в строительной отрасли, ценятся за их коррозионную стойкость и прочность.Они хорошо подходят для различных строительных работ, а также для хранения опасных строительных материалов.

3. Легированная сталь

Тип сплава представляет собой сплав железа с одним из нескольких других элементов, каждый из которых придает конечному продукту свои уникальные свойства. Это правда, что все стали являются сплавами, но углерод и хром — это особые сплавы, названия которых связаны с типом металла, который они образуют.

Легированная сталь как группа включает широкий спектр сплавов с таким же разнообразным набором свойств. В морских контейнерах используется сложный сплав, который сочетает в себе несколько элементов для получения прочного и долговечного продукта. Кремний не часто считают компонентом стали, но его магнитные свойства делают его идеальным компонентом большинства крупных машин. Алюминий универсален и используется в революционных строительных материалах, которые одновременно легкие и чрезвычайно прочные.

Некоторые из элементов, которые в сочетании с железом и углеродом образуют сплавы, также встречаются в инструментальных сталях — кобальт, вольфрам и молибден, например, являются сверхтвердыми металлами, которые желательны из-за их ударопрочности и режущих свойств.

Типы легированной стали

Разнообразный потенциал легированной стали позволяет производить индивидуальную настройку для конкретных применений. Однако, поскольку вторичные элементы, такие как углерод или хром, не всегда легко найти, некоторые сплавы имеют высокую цену.

Некоторые из наиболее распространенных сплавов включают:

  • Алюминий : Легкая, жаропрочная сталь, пластичная и простая в обработке, часто используется в системах горячего выхлопа и генераторах электроэнергии.
  • Медь : Коррозионностойкая сталь, которая очень эффективно проводит тепло, что делает ее отличным выбором для электропроводки и промышленных теплообменников.
  • Марганец : Чрезвычайно прочная ударопрочная сталь. Его можно найти в пуленепробиваемых шкафах, противосверлильных пластинах и высокопрочных сейфах.
  • Молибден : Свариваемая, коррозионно-стойкая сталь, работающая под высоким давлением, что делает ее подходящей для подводного строительства или нефте- и газопроводов.
  • Кремний : Мягкая сталь, ковкая и сильно магнитная, создает сильные постоянные магниты, которые используются в электрических трансформаторах.
  • Ванадий : Ударопрочная сталь, амортизирующая и виброустойчивая, часто встречающаяся в автомобильных деталях, таких как пружины и амортизаторы.

Благодаря своей универсальности сплавы широко используются во многих строительных проектах. Разновидности медных и алюминиевых сплавов особенно популярны из-за их малого веса и термообрабатывающих свойств.

4. Инструментальная сталь

Инструментальная сталь честна в своем деле: она используется для производства инструментов. Отпуск, процесс добавления высокой температуры, быстрого охлаждения, а затем повторного нагрева, создает инструментальную сталь, которая становится чрезвычайно твердой и жаростойкой. Они обычно используются в средах с высокими ударными нагрузками и очень абразивны.

Типы инструментальной стали

Для производства различных типов инструментов требуются различные типы инструментальной стали.Инструментальная сталь используется по-разному, чтобы наилучшим образом удовлетворить производственные требования конкретного инструмента. Добавленные элементы будут определять, для каких конкретных приложений он подходит.

  • Закалка на воздухе : Высокое содержание хрома в этой стали позволяет подвергать ее воздействию высоких температур без деформации.
  • Закалка в воде : Эта сталь во время использования подвергается закалке в воде; это самый доступный тип инструмента, который используется для изготовления обычных инструментов.
  • Закалка в масле : Эта сталь, закаленная в масле, исключительно устойчива к износу от скольжения и используется для производства ножей и ножниц.
  • Быстрорежущая сталь : Быстрорежущая сталь отличается высокой абразивностью и ударопрочностью. Он содержится в сверлах и электропилах.
  • Горячая обработка : Название говорит само за себя, но эта сталь выдерживает экстремальные температуры и используется в ковке и литье.
  • Ударопрочная : Небольшие количества углерода, кремния и молибдена упрочняют эту сталь и подходят для штампов и клепальных инструментов.

Эти типы можно дополнительно разделить по отрасли, в которой они используются, а также по их твердости и ударной вязкости.

Какие бывают марки стали?

Сталь

особенно сложна из-за множества ее свойств и областей применения. Были разработаны две комплексные системы оценок для точной классификации определенного типа даже в подгруппах. Эти системы стандартизированы для различных отраслей промышленности, что позволяет гарантировать целостность материала. Две системы оценки:

  • ASTM (Американское общество по испытаниям и материалам) : Буквенно-цифровая классификация, обозначающая общую классификацию стали и ее специфические свойства.
  • SAE (Общество автомобильных инженеров) : Четырехзначная числовая классификация, которая указывает тип стали и содержание углерода, а также наличие других легирующих элементов.

Вы можете найти сталь повсюду, материализованную в различных формах для удовлетворения различных потребностей. Это важный компонент многих строительных материалов, бытовой техники и даже инструментов, используемых для изготовления других инструментов. Комбинируя правильные элементы, можно получить точное соответствие стали практически для любого применения.

Железо и углерод — проверенные универсальные металлы, которые являются строительными блоками большей части того, что мы видим в современных городах, включая транспортные сети и телекоммуникационную инфраструктуру. Использование стали имеет долгую историю и будет продолжаться в далеком будущем по мере открытия новых способов комбинирования элементов.

Дополнительные источники : ThoughtCo  2 | 3 | 4 | Сталь.орг | ScienceDirect 2 | 3 | САЕ Интернэшнл | ASTM Международный

Похожие сообщения

Какие бывают четыре типа стали?

Сталь — такой мощный элемент, который бывает нескольких марок и имеет уникальный химический состав.Теперь, когда свойства стали и различные стальные сплавы настолько обширны, может быть шокирующим осознание того, что все виды, даже сталь, обработанная на станке с ЧПУ, состоят всего из двух компонентов: железа и углерода.
Однако настоящая разница начинается, когда в дело вступают дополнительные углеродные и легирующие элементы. Видите ли, долговечность и прочность стали определяются теми дополнительными компонентами (такими как марганец и фосфор), которые вводятся при ее разработке, и это то, что определяет ее категорию для конкретных применений.Итак, если вам интересно, какой тип стали купить для ваших конкретных нужд, вы должны понимать химическую структуру физических свойств стали, которые подразделяются на четыре основных типа.

Четыре основных типа стали

1. Углеродистая сталь

Углеродистая сталь

выглядит тусклой, матовой и, как известно, подвержена коррозии. В целом, есть три подтипа этого типа: низкоуглеродистая сталь, среднеуглеродистая и высокоуглеродистая, с низким содержанием углерода около 0,30%, среднеуглеродистая.60%, а высокие 1,5%. Само название на самом деле происходит от того факта, что они содержат очень небольшое количество других легирующих элементов. Они исключительно прочны, поэтому их часто используют для изготовления таких вещей, как ножи, провода высокого напряжения, автомобильные детали и другие подобные предметы.

Факт: Углеродистые стали составляют около 90% всего производства стали.

Сталь

C45/AISI 1045 представляет собой среднеуглеродистую сталь, подходящую для таких деталей, как шестерни, болты, оси и валы общего назначения, шпонки и шпильки.Немедленно укажите вашу деталь из углеродистой стали

2. Легированная сталь

Далее идет легированная сталь, представляющая собой смесь нескольких различных металлов, таких как никель, медь и алюминий. Они, как правило, более дешевы, более устойчивы к коррозии и предпочтительны для некоторых деталей автомобилей, трубопроводов, корпусов кораблей и механических проектов. Для этого прочность зависит от концентрации элементов, которые в нем содержатся.

Легированная сталь AISI 4317/18NiCrMo5: высокая прочность и ударная вязкость сердцевины, подшипники для тяжелых условий эксплуатации, толкатели кулачков, собачки сцепления, кольца компрессора, валы вентиляторов, шестерни для тяжелых условий эксплуатации, валы насосов. Немедленно укажите вашу деталь из легированной стали

3. Инструментальная сталь

Инструментальная сталь

славится своей твердостью, жаростойкостью и устойчивостью к истиранию. Название происходит от того факта, что они очень часто используются для изготовления металлических инструментов, таких как молотки. Для них они состоят из таких вещей, как кобальт, молибден и вольфрам, и это основная причина, по которой инструментальная сталь обладает такими повышенными характеристиками долговечности и термостойкости.

4. Нержавеющая сталь

И последнее, но не менее важное: нержавеющие стали, вероятно, являются наиболее известным типом на рынке.Этот тип блестящий и обычно содержит от 10 до 20% хрома, который является их основным легирующим элементом. Эта комбинация позволяет стали быть устойчивой к коррозии и очень легко формовать различные формы. Из-за простоты обращения, гибкости и качества нержавеющую сталь можно найти в хирургическом оборудовании, домашнем применении, изделиях из серебра и даже в качестве внешней облицовки коммерческих / промышленных зданий.

Факт: существует более 100 марок нержавеющей стали, что делает ее невероятно универсальным материалом, который можно индивидуализировать.

Нержавеющая сталь 316L: подходит для теплообменников, трубопроводов, материалов для наружного строительства в прибрежных районах, часовых браслетов, корпусов и т. д. для современных часов, оборудования для использования в морской, химической, красильной, пищевой промышленности. Немедленно укажите вашу запчасть из нержавеющей стали

Марки стали, на которые следует обратить внимание

Маркировка стали

очень часто используется инженерами, учеными, архитекторами и даже государственными учреждениями, чтобы укрепить их уверенность в согласованности и качестве материалов.

  • Система оценки ASTM: В этой системе каждому металлу присваивается буквенный префикс в зависимости от его категории. Например, буква «А» предназначена для материалов из стали и железа. Затем ему присваивается порядковый номер, отражающий особые свойства этого металла.
  • Система оценок SAE:  В этой системе оценок для классификации используется четырехзначное число. Первые два указывают тип стали вместе с концентрацией легирующих элементов, а последние два отражают концентрацию углерода в этом конкретном металле.

Заключение

В 1967 году в мире было произведено всего 500 миллионов тонн стали. Однако в 2016 году это число превысило 1 600 миллионов. Кроме того, по данным Всемирной ассоциации производителей стали, 55% веса типичного автомобиля приходится на долю стали. В этой реальности трудно представить мир без стали. Имея более 3500 различных марок стали, возможности его использования кажутся безграничными. От производства, изготовления до обработки стали с ЧПУ, каждый тип имеет идеальное место и характеристики для удовлетворения практически любых потребностей.

В конце концов, различные свойства стали связаны с использованием различных стальных сплавов и делятся на четыре типа, которые мы видим сегодня. Итак, если вы думаете о покупке стали, найдите время, чтобы определить идеальные свойства стали, которые вам нужны, и правильный сорт для выполнения работы, которую вы хотите выполнить. Вы поблагодарите себя, если сделаете это сейчас, а не обнаружите, что выбрали не тот вариант позже.

 


Источники и дополнительная литература

https://www.meadmetals.com/blog/steel-grades#:~:text=The%20Four%20Types%20of%20Steel,элементы%20кроме%20углерода%20и%20железо.
https://www.metalsupermarkets.com/types-of-steel/
https://www.thoughtco.com/steel-grades-2340174
https://en.wikipedia.org/wiki/Tool_steel#:~ :text=10%20Библиография-,Вода%2Dзакалка%20группа,содержащая%20до%20будь%20вода%20закалка.&text=%20вязкость%20из%20W%2Dгруппа,зерно%20размеры%20во время%20тепловой%20обработки.
https://www.worldsteel.org/media-centre/press-releases/2017/world-steel-in-figures-2017.HTML
https://www.etf.com/sections/features-and-news/1289-cars-and-metal-metal-and-cars?nopaging=1&__cf_chl_jschl_tk__=3a8ca3d47

c87c877dcfb2e55cd6233860cb-1600380671-0-AasJiDTBvhrkbY9YZHsDpzuaM-dpqbZOVjFpgmW-THnSW1enoB8aJgcv3id1B0g8hsOA_W0Cc5nUrnMnODkbsm64bthN- EhygbGpib0cUoZBi-O_iSX3sjZYrmoQEqq0KDXlKO2iscWjgPnCnFLvhiRpIs2RRmmSExzW3VEz51em5wiYtKsVO2ZWvx7Px8hkvbhBU-IJtpkrPSQy_qK_hZcjiu14ZPKEukYBqWLBpy_b6jJyx3ToAjECPcBiKrUDUte13WCLcBqdj4u_-9HBsQSNNC_uJo7qsMCmazJ0ATdkhJDAM2zMBsqhxeqxr8cFo-TsOAFrjrya4VJ4_rGhqgiGlrdSbSshIyyZ-WxEqIq45nob3TtucY8kQnhmLjSEfLGXwnVHfMytHPSXgsdk-XCDhHqPuvJMfa6GTvDlDUAvvaj1xFZBYWF42R_0aBCKlw
https: // эн. wikipedia.org/wiki/Steel#:~:text=Carbon%20steels,-Modern%20steels%20are&text=Carbon%20steel%2C%20состоял%20просто%20из,%20прокаливаемости%20%20толстых%20профилей.
http://www.osstainless.com/resources/articles/stainless-steel-grades.php#:~:text=There%20are%20over%20100%20grades,chromium%2C%208%25%20nickel

Структура металлов

Структура металлов


Структура
Металлы и другие одноатомные твердые вещества

Структуры чистых металлов легко описать, потому что
атомы, образующие эти металлы, можно рассматривать как идентичные
идеальные сферы.То же самое можно сказать и о структуре
редкие газы (He, Ne, Ar и др.) при очень низких температурах.
Все эти вещества кристаллизуются в одной из четырех основных структур:
простая кубическая ( SC ), объемно-центрированная кубическая ( BCC ),
шестиугольная плотнейшая упаковка ( HCP ) и кубическая плотнейшая упаковка ( CCP ).


Простая кубическая упаковка

При кристаллизации твердого вещества частицы, образующие твердое
упаковать как можно плотнее.Чтобы проиллюстрировать этот принцип, давайте
попробуй представить лучший способ упаковки сфер, например, пинг-понг
шары в пустую коробку.

Один из подходов заключается в тщательной упаковке шариков для пинг-понга.
образуют квадратную упакованную плоскость сфер, как показано на рисунке
ниже.

Наклонив коробку в одну сторону, мы можем сложить вторую плоскость
сферы прямо поверх первой. Результат — обычный
структура, в которой простейшей повторяющейся единицей является куб из восьми
сферы, как показано на рисунке ниже.

Эта структура называется простой кубической упаковкой . Каждый
сфера в этой структуре соприкасается с четырьмя одинаковыми сферами в
тот же самолет. Он также касается одной сферы на плоскости выше и одной
в самолете внизу. Каждый атом в этой структуре может образовывать связи с
его шесть ближайших соседей. Поэтому говорят, что каждая сфера имеет
координационный номер от 6.

Простая кубическая структура не является эффективным способом использования
пространство.Только 52% доступного пространства фактически занято
сферы в простой кубической структуре. Остальное пустое место.
Поскольку эта структура неэффективна, кристаллизуется только один элемент полоний.
в простой кубической структуре.


Объемно-центрированный куб
Упаковка

Другой подход начинается с разделения сфер, чтобы сформировать
квадратно-упакованная плоскость, в которой они не совсем касаются друг друга,
как показано на рисунке ниже.

Сферы во второй плоскости упаковываются выше отверстий в
первой плоскости, как показано на рисунке ниже.

Сферы в третьей плоскости над отверстиями во второй
самолет. Сферы в четвертой плоскости упаковываются над отверстиями в третьей.
самолет и так далее. В результате получается структура, в которой
нечетные плоскости атомов одинаковы, а четные
самолеты идентичны.Это АБАБАБАБАБ . . . повторяющийся
структура известна как объемно-центрированная кубическая упаковка .

Эта структура называется объемно-центрированной кубической , потому что
каждая сфера касается четырех сфер на плоскости выше и еще четырех
на плоскости внизу, расположенные по углам куба. Таким образом,
повторяющаяся единица в этой структуре представляет собой куб из восьми сфер
с девятой такой же сферой в центре тела в
другими словами, объемно-центрированный куб, как показано на рисунке ниже.Координационное число в этой структуре 8.

.

Осмотрите объемно-центрированный кубический кристалл ниже:

Нажмите левую кнопку мыши и
перетащите структуру. Нажмите вправо
кнопку мыши, чтобы увидеть параметры.

Для этой страницы требуется MDL Chime
плагин. Загрузите его здесь.

Объемно-центрированная кубическая насадка более эффективна.
способ использования пространства, чем простая кубическая упаковка68%
пространство в этой структуре заполнено.Все металлы в
Группа IA (Li, Na, K и т. д.), более тяжелые металлы группы IIA.
(Ca, Sr и Ba), а также ряд ранних переходных металлов.
(например, Ti, V, Cr, Mo, W и Fe) упаковываются в объемно-центрированную кубическую
структура.


Плотно упакованный
Конструкции

Две структуры настолько эффективно упаковывают сферы, что они
называются наиболее плотно упакованными структурами .

Оба начинают с упаковки сфер в плоскости в
каждая сфера касается шести других, ориентированных по углам
шестигранника, как показано на рисунке ниже.

Затем формируется вторая плоскость путем упаковки сфер.
над треугольными отверстиями в первой плоскости, как показано на
рисунок ниже.

Сферы в третьем плане могут упаковываться
прямо над сферами в первой плоскости, чтобы сформировать ABABABAB .
. . повторяющаяся структура. Поскольку эта структура состоит из
чередование плоскостей шестиугольных плотноупакованных сфер, это
называется гексагональной плотноупакованной структурой .Каждая сфера
касается трех сфер на плоскости вверху, трех сфер на
плоскости внизу и шесть сфер в той же плоскости, как показано на
рисунок ниже. Таким образом, координационное число в шестиугольной
ближайшая упакованная структура 12.

74% пространства в шестиугольном плотно упакованном
структура заполнена. Нет более эффективного способа упаковки сфер.
известна, и гексагональная плотнейшая структура важна
для металлов, таких как Be, Co, Mg и Zn, а также благородный газ He
при низких температурах.

Есть еще один способ укладки шестигранника
наиболее плотно упакованные плоскости сфер. Атомы на третьем плане
может быть упакован над отверстиями в первой плоскости, которые были
не используется для формирования второй плоскости. Четвертый шестиугольник
Затем плотнейшая плоскость атомов упаковывается непосредственно над
первый. Чистый результат — ABCABCABC . . . структура,
который называется кубических плотно упакованных . Каждая сфера в этом
структура касается шести других в той же плоскости, трех в
плоскости вверху и три в плоскости внизу, как показано на рисунке
ниже.Таким образом, координационное число по-прежнему 12.

.

Разница между шестиугольным и кубическим
Плотнейшие структуры можно понять, заметив, что
атомы в первой и третьей плоскостях лежат непосредственно друг над другом
в гексагональной плотноупакованной структуре. В куб.
плотноупакованная структура, атомы в этих плоскостях ориентированы
в разных направлениях.

Плотнейшая кубическая структура точно такая же, как
эффективен как гексагональная плотнейшая упакованная структура.(Оба используют
74% доступного пространства.) Многие металлы, в том числе Ag, Al, Au,
Ca, Co, Cu, Ni, Pb и Pt кристаллизуются в кубической форме с плотнейшей упаковкой.
структура. То же самое происходит со всеми редкими газами, кроме гелия, когда они
газы охлаждаются до достаточно низких температур для затвердевания.

Элементарная гранецентрированная кубическая ячейка является простейшей
повторяющаяся единица в кубической плотноупакованной структуре. Фактически,
наличие в этой структуре гранецентрированных кубических элементарных ячеек
объясняет, почему структура известна как кубических
плотно упакованы.


Координационные номера и
Конструкции металлов

Координационные номера четырех структур
металлов приведены в таблице ниже. Это легко
понять, почему металлы упаковываются в гексагональные или кубические плотнейшие упаковки
структуры. Эти конструкции не только эффективно используют пространство
насколько это возможно, они также имеют максимально возможную координацию
номера, что позволяет каждому атому металла образовывать связи с
наибольшее количество соседних атомов металла.

Координационные номера для Common Crystal
Конструкции

Структура   Координация
Номер
  Штабелирование
Шаблон
простой кубический   6   АААААААА . . .
объемно-центрированный кубический   8   АБАБАБАБ . . .
шестигранник в плотной упаковке   12   АБАБАБАБ . . .
куб. в плотной упаковке   12   ABCABCABC .. .

Менее очевидно, почему одна треть металлов
упаковать в объемно-центрированную кубическую структуру, в которой
координационное число всего 8. Популярность этой структуры
можно понять, обратившись к рисунку ниже.

Координационное число объемно-центрированной кубической
структуры, приведенные в таблице выше, учитывают только те атомы, которые
действительно коснуться данного атома в этой структуре. Рисунок выше
показывает, что каждый атом также почти касается четырех соседей в
той же плоскости, пятая соседняя двумя плоскостями выше и шестая
двумя плоскостями ниже. Расстояние от каждого атома до ядра
этих ближайших атомов всего на 15% больше, чем расстояние до
ядра атомов, которых он фактически касается. Каждый атом в
Таким образом, объемно-центрированная кубическая структура может образовывать в общей сложности 14
облигации
восемь сильных связей с атомами, которых он касается, и шесть более слабых
связывается с атомами, которых он почти касается.

Это облегчает понимание того, почему металл
может предпочесть объемно-центрированную кубическую структуру шестиугольной
или кубическая плотноупакованная структура. Каждый атом металла в
наиболее плотно упакованные структуры могут образовывать прочные связи с 12 соседними
атомы. В объемноцентрированной кубической структуре каждый атом образует
всего 14 связей с соседними атомами, хотя шесть из них
связи несколько слабее, чем остальные восемь.


Физические свойства
которые являются результатом строения металлов

Структуры металлов можно использовать для объяснения
многие характерные физические свойства металлов.

На просьбу объяснить, почему металлы имеют
характерный металлический блеск или блеск, как сказали бы многие
что металлы отражают (буквально, отбрасывают) свет, который сияет
на их поверхности. Фактически они могут утверждать, что свет отражается
от поверхности металла, как ракетка отскакивает от стен
площадки для игры в ракетбол. Что-то не так с этим
Аналогия, однако. Металлы фактически поглощают значительную часть
света, попадающего на их поверхность.

Часть энергии, захваченной, когда металл
поглощает свет, превращается в тепловую энергию. (Вы можете легко
продемонстрируйте это, положив руку на поверхность автомобиля
который провел несколько часов на солнце. ) Остальная энергия
переизлучается металлом как «отраженный» свет. Серебряный
лучше любого другого металла отражает свет, и все же только
88% света, попадающего на поверхность серебряного зеркала,
переизлученный. Это поднимает важный вопрос: почему металлы
поглощать свет, когда другие вещества, такие как стекло в
окна автомобиля, не так ли? Свет поглощается, когда энергия этого
излучение равно энергии, необходимой для возбуждения электрона
возбужденное состояние с более высокой энергией или когда энергия может быть использована для
перемещать электрон через твердое тело.Поскольку электроны
делокализованный в металлах и песке
поэтому свободно перемещаться через твердые металлы
легко поглощают свет. Другие твердые тела, такие как стекло, не имеют
электроны, которые могут двигаться через твердое тело, поэтому они не могут поглощать
светятся так, как это делают металлы. Эти твердые вещества бесцветны и могут только
окрашиваться путем добавления примеси, в которой энергия, связанная
при возбуждении электрона с одной орбитали на другую падает в
видимая часть спектра. Обычно стекло окрашивают
добавлением небольшого количества одного из переходных металлов.кобальт
дает синий цвет, хром делает стекло зеленым, а
следы золота дают темно-красный цвет.

Почему металлы твердые? Неметаллы, такие как водород
и кислород являются газами при комнатной температуре, потому что эти элементы
может получить заполненную оболочку валентных электронов, разделив пары
электронов с образованием относительно небольших молекул, таких как H 2
и O 2 , которые движутся достаточно быстро на уровне комнаты
температура выхода из жидкости в газообразную фазу.Металлы не могут этого сделать. В металле недостаточно электронов
атома, чтобы позволить ему заполнить свою валентную оболочку, разделяя пары
электроны с одним или двумя ближайшими соседями. Единственный способ металл
можно получить эквивалент заполненной оболочки валентных электронов
заключается в том, что эти электроны могут быть разделены рядом
соседние атомы металла. Это возможно только при большом количестве
атомы металлов находятся близко друг к другу, поэтому металлы
твердые вещества при комнатной температуре.

Почему металлы ковкие и пластичные? Большинство металлов
упаковать либо в объемно-центрированную кубическую, либо в шестиугольную плотнейшую упаковку, либо в
кубические плотноупакованные структуры. Теоретически изменение формы
металл — это просто вопрос приложения силы, которая заставляет
атомы в одной из плоскостей скользят мимо атомов в соседней
плоскости, как показано на рисунке ниже. На практике проще
Делайте это, когда металл горячий.

Почему металлы являются хорошими проводниками тепла и
электричество? Как мы уже видели, делокализация
валентные электроны в металле позволяют твердому телу проводить
электрический ток.Чтобы понять, почему металлы проводят тепло, вспомните
что температура является макроскопическим свойством, отражающим
кинетическая энергия отдельных атомов или молекул. туго
упаковка атомов в металле означает, что кинетическая энергия может быть
передаются от одного атома к другому быстро и
эффективно.


Твердые растворы и
Интерметаллические соединения

Большинство растворов, с которыми работают химики, включают
газ (например, HCl) или твердое вещество (например, NaCl), растворенное в
жидкости (например, воды).Также возможно приготовление растворов
в котором газ, жидкость или твердое тело растворяются в твердом теле.
Наиболее важным классом твердых растворов являются те, в которых
твердое вещество растворяется в другом. Два примера твердых растворов
это медь, растворенная в алюминии, и углерод, растворенный в железе.

Растворимость одного твердого вещества в другом обычно
зависит от температуры. При комнатной температуре, например, медь
не растворяется в алюминии. Однако при 550°С алюминий может
образуют растворы, содержащие до 5. 6% меди по весу. Алюминий
металл, насыщенный медью при 550С, попытается
отбрасывают атомы меди по мере охлаждения до комнатной температуры. В
теории, раствор может отталкивать атомы меди, образуя
поликристаллическая структура, состоящая из мелких кристаллов более или
менее чистый алюминий с вкраплениями мелких кристаллов меди
металл. Вместо этого атомы меди соединяются с алюминием.
атомов по мере охлаждения раствора с образованием интерметаллического соединения
с формулой CuAl 2 .

CuAl 2 — прекрасный пример
разница между смесью (такой как раствор меди
растворенный в алюминии) и соединение. Решение может содержать
разное количество меди и алюминия. При 550С, например,
раствор может содержать от 0 до 5,6% металлической меди путем
масса. Интерметаллическое соединение имеет фиксированный состав CuAl 2
всегда составляет 49,5% алюминия по весу.

Интерметаллические соединения, такие как CuAl 2
являются ключом к процессу, известному как дисперсионное твердение . Металлоалюминиевые пакеты в кубической плотно упакованной структуре, в которой
одна плоскость атомов может скользить мимо другой. В результате чистая
металл алюминия слишком слаб, чтобы его можно было использовать в качестве конструкционного металла в
автомобилей или самолетов. В результате дисперсионного твердения получаются сплавы,
в пять-шесть раз прочнее алюминия и делают
отличный конструкционный металл.

Первый этап дисперсионного твердения
алюминий предполагает нагрев металла до 550°С. тогда медь
добавляют с образованием раствора, который гасят холодной водой.
раствор остывает так быстро, что атомы меди не могут соединиться
для образования микрокристаллов металлической меди.

Сравнение твердого тела с кирпичной стеной имеет один важный момент.
недостаток. Это приводит к мысли, что атомы не могут двигаться
через металл. Это не совсем так. Распространение через
металла может произойти, хотя это происходит медленно. В течение периода
время атомы меди могут двигаться через закаленный раствор с образованием
микрокристаллы интерметаллида CuAl 2 ,
настолько малы, что их трудно увидеть в микроскоп.

Эти частицы CuAl 2 твердые.
и сильный. Настолько сильно, что они препятствуют течению алюминиевого металла.
что их окружает. Эти микрокристаллы CuAl 2
укрепить алюминиевый металл, мешая плоскостям пути
атомы скользят мимо друг друга. В результате получается металл, который одновременно
тверже и прочнее чистого алюминия.

Медь, растворенная в алюминии при высокой температуре
является примером решения замены , в котором медь
атомы упаковываются в положения, обычно занимаемые атомами алюминия.Есть и другой способ приготовления твердого раствора. Атомы
одного элемента можно упаковать в отверстия междоузлия или ,
между атомами элемента-хозяина, потому что даже самый эффективный
кристаллические структуры занимают только 74% доступного пространства в
кристалл. В результате получается интерстициальный раствор .

Сталь

при высоких температурах является хорошим примером
промежуточный раствор. Сталь образуется при растворении углерода в
железо. При очень высоких температурах железо уплотняется в кубическую форму.
плотно упакованная структура, которая оставляет достаточно места, чтобы позволить
атомы углерода, чтобы поместиться в отверстия между атомами железа.Ниже
910C, железные металлические пакеты в объемно-центрированной кубической структуре, в
в которых отверстия слишком малы, чтобы удерживать атомы углерода.

Это имеет важные последствия для
свойства стали. При температурах выше 910°С углерод легко
растворяется в железе с образованием твердого раствора, содержащего столько же
как 1% углерода по массе. Этот материал податлив и
пластичен, и его можно раскатать в тонкие листы или забить в
различные формы. Когда этот раствор охлаждается ниже 910°С, железо
переходит в объемно-центрированную кубическую структуру, а атомы углерода
отбрасываются от металла.Если дать раствору остыть
постепенно атомы углерода мигрируют через металл, образуя
соединение с формулой Fe 3 C, которое выпадает в осадок
из раствора. Эти кристаллы Fe 3 C служат той же
роль в стали, которую кристаллы CuAl 2 играют в алюминии они
тормозят течение плоскостей атомов металла и тем самым заставляют
металл прочнее.


Отверстия в плотной упаковке
и простые кубические структуры

Металлы — не единственные твердые вещества, которые легко упаковываются.
кубический, объемно-центрированный кубический, шестиугольный с плотнейшей упаковкой и кубический
плотнейшие структуры.Использование большого количества ионных твердых веществ
эти структуры тоже.

Хлорид натрия (NaCl) и сульфид цинка (ZnS),
например, образуют кристаллы, которые можно рассматривать как кубические
наиболее плотно упакованные массивы отрицательных ионов (Cl или S 2-),
с положительными ионами (Na + или Zn 2+ ), упакованными в
дырки между наиболее плотно упакованными плоскостями отрицательных ионов. Там
однако есть тонкое различие между этими структурами, потому что
ионы Na + в NaCl упаковываются в разные отверстия
от используемых ионами Zn 2+ в ZnS.

В плотно упакованном
структура. На рисунке показаны так называемые тетраэдрических отверстий .
рисунок ниже. Сплошные линии на этом рисунке представляют собой одну плоскость
наиболее плотно упакованных атомов. Пунктирные линии обозначают секунду
плоскость атомов, которые упаковываются над отверстиями в первой плоскости.
Каждое из отверстий, отмеченных цифрами t , касается трех атомов в
первой плоскости и один атом во второй плоскости. Их называют
тетраэдрические отверстия, потому что положительные ионы, которые упаковываются в эти отверстия
окружены четырьмя отрицательными ионами, расположенными по углам
тетраэдра.

октаэдрических отверстий в плотно упакованном
структура показана на рисунке ниже. Еще раз твердое тело
линии представляют собой одну плоскость наиболее плотно упакованных атомов, а пунктирные
линии соответствуют второй плоскости, которая упаковывается над отверстиями
в первой плоскости. Каждое из отверстий помечено или .
касается трех атомов в первой плоскости и трех атомов в
второй самолет. Их называют октаэдрическими отверстиями, потому что положительные
ионы, которые занимают эти отверстия, окружены шестью отрицательными ионами
расположены по углам октаэдра.

Тетраэдрические отверстия очень маленькие. Самый большой
атом, который может вписаться в тетраэдрическую дырку, не искажая
тетраэдр имеет радиус всего в 0,225 раза больше радиуса атомов
которые образуют отверстие. Октаэдрические отверстия почти в два раза больше
четырехгранные отверстия. Самый большой атом, который может поместиться в
октаэдрическое отверстие имеет радиус, в 0,414 раза превышающий радиус атомов
которые образуют отверстие. Относительный размер атомов или ионов,
образуют кристалл, поэтому определяет, является ли он тетраэдрическим или
используются восьмигранные отверстия.

Иногда положительные ионы слишком велики, чтобы их можно было упаковать
либо тетраэдрические, либо октаэдрические отверстия в плотноупакованном
строение отрицательных ионов. Когда это происходит, отрицательные ионы
упаковываются в простую кубическую структуру, а положительные ионы упаковываются в куб.
отверстий
между плоскостями отрицательных ионов.


Правила соотношения радиусов

Обсуждение тетраэдра, октаэдра и
кубических отверстий в предыдущем разделе предполагает, что структура
ионного твердого тела зависит от относительного размера ионов, которые
образуют твердое тело.Относительный размер этих ионов определяется радиусом
отношение
, которое представляет собой радиус положительного иона, деленный на
радиус отрицательного иона.

Связь между координационным числом
положительных ионов в ионных твердых телах и отношение радиусов
ионов приведены в таблице ниже. По мере увеличения отношения радиусов
количество отрицательных ионов, которые могут упаковаться вокруг каждого положительного
ион увеличивается. Когда отношение радиусов находится между 0.225 и 0,414,
Положительные ионы стремятся упаковаться в тетраэдрические дырки между плоскостями
отрицательные ионы в кубической или гексагональной плотноупакованной структуре.
Когда отношение радиусов находится между 0,414 и 0,732, положительный
ионы имеют тенденцию упаковываться в октаэдрические дырки между плоскостями отрицательных
ионы в наиболее плотно упакованной структуре.

Правила соотношения радиусов

Радиус
Отношение
  Координация
Номер
  Отверстия, в которых
Упаковываются положительные ионы
0. 225 — 0,414   4   четырехгранные отверстия
0,414 — 0,732   6   восьмигранные отверстия
0,732 — 1   8   кубических отверстий
1   12   плотно упакованная структура

Таблица выше предполагает, что тетраэдрические отверстия
не используются до тех пор, пока положительный ион не станет достаточно большим, чтобы коснуться всех
четыре отрицательных иона, образующих эту дырку.Как радиус
увеличивается с 0,225 до 0,414, положительный ион искажает
структуру отрицательных ионов к структуре, которая
пуристы могли бы назвать плотно упакованным .

Как только положительный ион станет достаточно большим, чтобы
коснуться всех шести отрицательных ионов в октаэдрическом отверстии, положительный
ионы начинают упаковываться в октаэдрические дырки. Эти отверстия используются
пока положительный ион не станет настолько большим, что не сможет поместиться даже в
искривленное восьмигранное отверстие.

В конце концов достигнута точка
при котором положительный ион уже не может вписаться ни в
тетраэдрические или октаэдрические отверстия в плотноупакованном кристалле. Когда
отношение радиусов составляет примерно от 0,732 до 1, ионные твердые тела имеют тенденцию
кристаллизоваться в простой кубический массив отрицательных ионов с
положительные ионы, занимающие некоторые или все кубические отверстия между
эти самолеты. Когда отношение радиусов около 1, положительные ионы
могут быть включены непосредственно в позиции
плотно упакованная структура.

Практическая задача 1:

следующие соединения имеют аналогичные эмпирические формулы. Использовать
правила отношения радиусов и таблица ионных радиусов в
приложение, чтобы объяснить, почему они имеют разные
структуры.

(а) NaCl

(б) ЦНС

(в) CsCl

Нажмите
здесь, чтобы проверить свой ответ на практическое задание 1

На структуру ионных твердых тел также влияет
различия в обилии тетраэдрических и октаэдрических отверстий
в плотноупакованной структуре.Существует столько же октаэдрических
отверстия, так как есть сферы, которые образуют наиболее плотно упакованные
структура. Таким образом, если NaCl представляет собой соль 1:1, в которой Na +
ионы занимают октаэдрические отверстия в плотноупакованном массиве Cl
ионов, все октаэдрические дырки в этой структуре должны быть
заполненный.

Тетраэдрических отверстий в два раза больше.