Metāli mūs ieskauj vienmēr un visur. Mūsdienās tā ir neatņemama daļa no daudzām lietām, ko lietojam ikdienā. Pietiek tikai paskatīties telpā, kurā atrodaties, lai saprastu, ka tas tā patiešām ir.
Jau no skolas laikiem zinām, ka visi šie minerāli ir sadalīti divās lielās grupās – melnajos un krāsainajos metālos. Kuri no viņiem pieder pie kuras grupas, mums ir jānoskaidro. Kādi krāsainie metāli pastāv uz mūsu planētas?
Kas ir blekmetāls
Kategorijā "melnie metāli" ietilpst dzelzs un visi tās sakausējumi, kas pašlaik pastāv. Tīrā veidā dzelzs ir atrodams tikai pētniecības laboratorijās. Galvenokārt tas ir tērauds.
Šis metāla veids tiek veidots, savienojot dzelzi ar oglekli un pievienojot papildu elementus, kas iegūst iegūtajam metālam noteiktas konkrētajā ražošanā nepieciešamās īpašības (piemēram, magnētiskas).
Dzelzs un tērauds
Parasti melno metālu ražošanā ir vairākas standarta fāzes: rūdas ieguve un tās apstrāde domnā. Pēc tam tiek iegūts čuguns, no kura vēlāk tiek saņemtsjebkura veida tērauda un dzelzs sakausējumi. Pēdējos biežāk izmanto smagajā rūpniecībā. Atšķirībā no tiem krāsainie metāli ir mīkstāka viela ar nedaudz atšķirīgām īpašībām, tos izmanto citā jomā.
Čuguna sastāvā ir 93% dzelzs un aptuveni 3-5% oglekļa, kā arī atlikušie elementi nelielos daudzumos. Šo materiālu ražošanā izmanto reti, jo tas ir trausls. To var atrast dažu veidu cauruļu, vārstu vai vārstu ražošanā. Bet lielākā daļa saražotās dzelzs (vairāk nekā 90%) tiek pārstrādāta tēraudā.
Galvenie tērauda veidi, kas izgatavoti no dzelzs, ir: oglekļa un zema oglekļa satura (rūdīts) tērauds, nerūsējošais tērauds, ferīta-hroms, hroms, martensīta-hroms, hroms-vanādijs, sakausējums, niķelis, volframs, molibdēns un mangāna tērauds.
Dzelzsrūda
Tīrā veidā šis periodiskās tabulas elements zemes garozā ir ietverts diezgan nelielos daudzumos (tikai 5,5%). Bet to ir daudz dažādu dzelzsrūdu sastāvā.
Nozīmīgākās atradnes (rezerve ir vairāk nekā 30 triljoni tonnu) ir dzelzs kvarcītu slāņi, kuru vecums pārsniedz divus miljardus gadu. Tos galvenokārt izplata tādās vietās kā Dienvidamerika un Ziemeļamerika, Āfrika, Indija un Austrālijas rietumi.
Kas ir krāsainie metāli
Citai lielai metālu grupai, atšķirībā no iepriekšējās, ir vairākmīkstas īpašības, tie ir elastīgāki, tiem ir siltuma un elektriskā vadītspēja, izturība pret koroziju un daudzas citas.
Krāsainie metāli ir visu metālu un to sakausējumu, izņemot dzelzi, apvienotais nosaukums. Tos var saukt arī par "krāsainajiem metāliem", kas būtu diezgan godīgi.
Krāsainie metāli ir:
- zelts, sudrabs, platīns (dārgmetāli);
- alumīnijs, titāns, magnijs, litijs, berilijs (gaišais);
- varš, alva, svins, cinks, kob alts, niķelis (smags);
- niobijs, molibdēns, cirkonijs, hroms, volframs (ugunsizturīgs);
- indijs, gallijs, tallijs (izkaisīti);
- skandijs, itrijs un visi lantanīdi (retzemju metāli);
- rādijs, tehnēcijs, aktīnijs, polonijs, torijs, francijs, urāns un transurāna elementi (radioaktīvi).
Krāsainās metalurģijas vēsture
Krāsainie metāli mūsdienās tiek aktīvi izmantoti inženierzinātnēs, ķīmiskajā rūpniecībā, celtniecībā un daudzās citās ražošanas jomās. Pateicoties zinātnes un tehnoloģiju progresam, šī materiāla klāsts nepārtraukti paplašinās, un metālu ieguves tehnoloģijas turpina pilnveidoties.
Laika gaitā krāsaino metālu izmantošana ir augusi, kā rezultātā ir atklāti jauni elementi un nosaukumi. Ražošanā sāka izmantot arvien vairāk metālu. 20. gadsimta sākumā tika izmantoti aptuveni 15 priekšmeti, bet pēc 50 gadiem - divreiz vairāk. Līdz šim tiek izmantoti vairāk nekā 70 dažādi metāli, kas ir lielākā daļa no pašreizējiemslavens.
Pieprasījuma līmeņa kāpumu pēc smagajiem krāsainajiem metāliem noteica militārās rūpniecības (munīcijas ražošanas) pieaugošās vajadzības, bet aviācijas un kosmosa rūpniecībā tika izmantota vieglo grupa.
Dižciltīgo grupu plaši izmanto juvelierizstrādājumu un rotājumu ražošanā kopš seniem laikiem. 20. gadsimta 90. gados šiem nolūkiem tika izmantoti 78% zelta, 36% platīna un 15% sudraba. Ja ņemam vērā citas jomas, kur tiek izmantoti krāsainie dārgmetāli, tad tās ir elektroniskā ražošana (zelta kontakti ierīcēs), automobiļu ražošana (apmēram 43% platīna), un sudrabs tika izmantots filmu un fotomateriālu izgatavošanai.
Krāsaino metālu īpašības
Katram no šīs grupas metāliem piemīt īpašības, kas lielā mērā nosaka tā piederību tai. Tas arī noved pie krāsaino metālu izmantošanas daudzās nozarēs.
Tātad, piemēram, lielākajai daļai no tiem ir augsta siltumietilpība un siltumvadītspēja, kas dod iespēju ātri atdzist pēc metināšanas. Tam ir arī negatīvā puse: strādājot ar tādiem metāliem kā magnijs un varš, tie ir jāuzsilda tieši pirms metināšanas, savukārt paša procesa laikā ir jāizmanto spēcīgi siltuma avoti, lai tie neatdziest.
Vēl viena raksturīga īpašība ir mehānisko īpašību samazināšanās. Ņemot to vērā, ir rūpīgi jāstrādā ar tiem, lai izvairītos no deformācijas.
Krāsainie metāli karsēšanas procesā aktīvireaģēt ar gāzēm. Titāns, molibdēns un tantals skaidri parāda šo īpašību.
Šo metālu grupu var izmantot ilgu laiku, taču tie ir jāaizsargā no skābekļa, kas iznīcina metālus. Lai to izdarītu, vadītāji, piemēram, ir pārklāti ar aizsargājošu laku. Iepriekš metāls bija piemērots gruntēšanas procedūrai divos slāņos.
Vara rūdas
Šis rūdas veids ir visizplatītākais krāsaino metālu kategorijā. Šim metālam ir arī visplašākā pielietojuma joma: celtniecība, rūpnieciskā enerģētika, lidmašīnu ražošana, medicīna, efektīvu siltummaiņu ražošana un daudzi citi.
Vara atradņu vietas ir arī dažādas. Mūsdienās liela nozīme tiek piešķirta slikti izplatītām rūdām (porfirētā tipa), kuras iegūst vulkānu atverēs. Ķīmiskais elements tika izveidots no karsta šķīduma, kas nāca no magmas kamerām. Liels šādas rūdas krājums atrodas Ziemeļamerikā un Dienvidamerikā.
Cits vara rūdas veids ir pirīts, ko iegūst jūru un okeānu dibenā. Avots - zeme Urālos.
Un vēl viens milzīgs šādu rūdu avots ir vara smilšakmens (Čitas reģions Krievijā, Katanga Āfrikā).
Tādējādi krāsainie metāli ir neaizstājams materiāls daudzu mums apkārt esošo lietu ražošanā.
