Металдардың сипаттамасы жән жіктелуі

Пән: Өнеркәсіп, Өндіріс
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 12 бет
Таңдаулыға:

Тақырыбы: Металдардың сипаттамасы жән жіктелуі

Мазмұны:

1) Кіріспе . . .

2) Негізгі бөлім

1. Металдар туралы жалпы сипаттама . . .

2. Металдардың классификациясы . . .

3. Қара металдар . . .

4. Түсті металдар . . .

3) Қорытынды . . .

Кіріспе

Қазіргі ғылым мен техниканың дамуы жаңа материалдар алу мен оларды қолдана білуге байланысты. Бұл материалдардың ішінде ең маңыздылары - металдар мен олардың қорытпалары. Олар өздерінің ерекше қасиеттеріне байланысты халық шаруашылығының барлық саласында - атом энергетикасында, космостық техникада, прибор жасауда, ауыл шаруашылығында, т. б. қолдананады.

Металдар деп металдық жылтыры бар, электр тоғын және жылуды жақсы өткізетін, сонымен қатар соғуға, балқытып -пісіруге болатын мөлдір емес заттарды айтады.

Қарқынды дамып келе жатқан техника металл материалдарға күн сайын жаңа талаптар қойып отыр. Көптеген практикалық мақсаттар үшін әртүрлі, айрықша қасиеттері бар жаңа металдар мен қорытпаларды мүмкіндігінше тиімді пайдалану үшін олардың фазалық күйін, құрылысын және қасиеттерін жанөжақты зерттеу керек. Оларды Құю, жылумен, қысыммен т. б. әдістермен өңдеу кезінде жүретін ішкі өзгерістердің табиғатын терең түсіну керек.

Қаэіргі кезде металлургия дегеніміз ол ғылыми зерттеу мекемелерінде немесе өнеркәсіп саласында металдарды және олардың құймалары мен қосылыстарын өндіру деп түсінуге болады. Ерте кезден бастап-ақ адам баласы металл өндіру меңгере білген.

Металдар туралы жалпы сипаттама

Европа елдеріндегі заводтарда металлургия саласында бірінші зерттеулерді 1494-1555 жылдары жүргізген ғалым-металлург Агрикола (Бауер) болған. Ресейде 1711-1765 жылдары орыстың ұлы ғалымы М. В. Ломоносов 1748 жылы өзінің химиялық реакциялардағы массаның сақталу заңын ашуына байланысты, металдарды өндіру тәсілдері ғылыми жролмен шешіле бастады. Сондықтан М. В. Ломоносов Ғылыми металлургияның негізін қалаушы және бірінші рет орыс тілінде 1763 жылы металлургия туралы өзінің еңбегін жазған. Ол өзінің еңбегінде метадардың ауамен тотығатындығын ғылыми негізде дәлелдеп, металлургия саласына даңғыл жол ашып берді. Осындай зертеулерге байланысты металлургия процесі кнінен өріс алып М. В. -Ломоносов алғаш рет университетте физикалық химиялық пәнінен сабақ берді.

1748-1795 жылдары Н. П. Соколов бірінші рет балқытылған металдардың күкіртпен әрекеттесуін зерттеп, олардың өзіне тән әртүрлі қасиеттері бар бар екендігін дәлелдеген. Академик Г. И. Гесс 1805-1850 жылдарда химиялық реакциялардан бөлініп шыққан жылудың сақталуына байланысты термохимия мен термодинамика заңдарын ашты.

1834 жылы М. Фарадей металдарды электролизбен өндіруге болатынын дәлелдеді. Осыған байланысты қазіргі кезде көп металдар осы тәсіломен өндіріледі. Орыстың ұлы ғалымы Д. И. Менделеев 1869 жылы көптеген зерттеудің нәтижесінде элементтердің периодтық заңын ашты. Бұл сол кездегі дүние жүзіндегі химия саласындағы жетістіктердің бірі болып есептелінеді

Осы кездегі Д. И. Менделеев кестесіндегі 107 химиялық элементтердің 80-нен астамы металдарға жатады. Оның ішіндегі 40-тан астамы сирек кездесетін металдар тобына кіреді. Металдар жай заттар қатарына жатады, қалыпты жағдайда олардың атомдарында металдық байланыс болады. Осы байланыс олардың физикалық және химиялық қасиеттерінің ұқсастығын көрсетеді. Металдарға жалпы тән қасиет олардың токты және жылу өткізгіштігі, металдық жарқылы, соғылғыштығы, жатады. Атомдар мен иондар кристалда белгілі бір тәртіппен орналасып металға тән металдық тор түзеді. Металлургия саласында көп компонентті металдар алынады, мысалы, металдар, олардың құймалары, металл керамикасы және композиттер. Біздің елдің өндірістік структурасына сәйкес металдар мынадай топтарға бөлінеді.

1. Қара металдар . Бұл топқа темір, марганец, ванадий, хром және осы металдардың қосылыстары жатады.

2. Түсті металдар . Бұл топтағы металдар олардың технологиясына байланысты өзара мынадай группаларға бөлінеді. (1-кесте)

Сирек кездесетін шашыранды металдардың (германийдің, галлидің, индийдің, таллийдің, селеннің, теллурдің) басқа металдарға қарағанда ерекшелігі олардың табиғатта шашыранды түрінде кездесетіндігі, өз минералдарының және кен орындарының жоқтығы. Сондықтан оларды өндіру күрделі жұмыс. Яғни бұл металдарды шикізаттардан алдын-ала байыту керек. Сондықтан олар полиметалдық концентраттарды өңдегенде, ерітіндіде, қалдықта және шаңда жиналады.

Ал сирек кездесетін баяу балқитын металдардың (вольфрамның, молибденнің, танталдың, ниобийдің, цирконийдің) табиғатта өздерінің минералдары мен кен орындары бар. Олардың рудаларын байыту арқылы концентраттарын алып, содан соң металдарды өндіреді.

Металдардың техникалық

классификациясы

Қара металдар Түсті металдар

Түсті металдардың техникалық классификациясы

Металдардың группалары: Металдардың группалары

Элементтер: Элементтер

Металдардың группалары:

Ауыр металдар
Жеңіл металдар
Шашыранды металдар
Баяу балқитын металдар
Сирек- жер металдары
Радиактивті металдар
Асыл металдар

Элементтер:

Cu, Ni, Pb, Zn, Sn, Cd, Co, As, Sb, Bi, Hg.

Al, Mg, Ti, Na, K, Li, Ba, Ca.

Ge, Ga, In, Tl, Se, Re.

Ti, Zr, Hf, V, Nb, Nb, Ta, W, Mo, Re.

Se, Y, La және лактонойдтар.

Ra, Ac, Po актонойдтар, Th, Pa, U.

Au, Ag, Pt және платинойдтар.

Табиғи жағдайда кездесетін 92 элементтің 70-ке жуығы металдарға жатады. Металл еместерге H, B, C, N, O, инертті газдар, He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, галогендер F, Cl, Br, J және Si6 P6 S сияқты элементтер жатады. Периодтық системада (1-кесте) сынық сызықтың оң жағында металл еместер, ал сол жағында металдар орналасқан. Бірақ элементтерді металлдар мен металлоидтарға бөлу жеткіліксіз, өйткені олардың барлық ерекшеліктері ескерілмейді. Кейбір элементтер (мысалы Sn) бір аллотропиялық түрде металдық, ал басқа бір түрінде бей металдық қасиет көрсетеді. IVB, VB және VIB тобына кіретін элементтердің ішінде металлдар мен металл еместердің ортасында жататын жартылай металдар (жартылай өткізгіштер) бар. Оларға Si, Ge, As, Se, Тr, α-Sn жатады.

* Лантоноидтар

** Актиноидтар

Қатты металда атомдар бір-бірімен химиялық байланыста болады. Мұндай байланыс иондар мен валенттік электрондардың арасында пайда болатын кулондық (электлік) күштердің әсерімен жүзеге асады. Атомдардың сыртқы валенттік электрондары ортақ электрондық «газ» құрып, белгілі бір ретпен орналасқан иондар мен еркін қозғала алатын электрондар системиасы пайда болады. Бірақ тәжерибе көрсеткендей, қатты металдардың қасиеттер, мысалы балқу және булану температуралары, атомдық көлеиі, тығыздығы, кристалдық тордағы атомаралық қашықтығы, иондану потенциалы олардың атомдық салмағына немесе элементтердің периодттық системадағы орнына периодтты түрде байланысты болады

Қара металдар

Қара металдарға темір және негізінде темір металлы бар қорытпалар жатады.

Темір - ақ түсті, жылтыр түрі бар, кесу және қысу тәсілдерімен оңай өңдеуге болатын металл. Оның тығыздығы 7, 8 г/см3, балқу температурасы 1539 С. Темір таза күйінде берікктігі кем, морт металл. Сондықтан көбінесе практикада қорытпа түрінде пайдаланылады. Бұл қорытпа темір мен көміртегінің қоындылары, олар - болат пен шойын металдары.

Болат - құрамында 2, 14% көміртегі және басқа элементтері бар қорытпа. Болаттың тығыздығы 7, 7-7, 9 г/см3. Болат металдарын өндірісте қолдану ретіне (сапасына, маркасын анықтайтын құрамына және т. б. сипатттамасына) қарай әр түрлі қласқа (топқа) бөлуге болады (мысалы, конструкциялық легірленген, көміртекті, арнайы мақсатқа арналған көміртекті, қалыпты сапалы, ерекше сапалы, т. с. с. болаттар) . Жер қойнауында көп тараған металдың бірі - темір металы. Сондықтан қазіргі кезде темір қорытпаларын пайдаланбайтын бірде-бір өнеркәсіп жоқ деп айтуға болады.

Шойын - құрамында көміртегінің мөлшері 2, 14%-тен артық болатын темір қорытпалары. Шойын өте морт, болаттан қатты, созымталдығы төмен, омырылғыл металл. Шойынды соғу, созу, кесу тәсілдерімен өңдеу өте қиын, сол себептен шойыннан жасалған бұйымдар әдетте құйма әдістерімен алынады. Шойынның тығыздығы 7, 8 г/см3. Шойын кристалдарының арасындағы көміртегінің шоғырланған ерітіндісі оларға қосымша кернеу туғызып, шойын металының қаттылығын арттырады. Мұндағы қатты ерітіндіге кірмеген шойындағы көміртегі мөлшері темір мен көміртегінің химиялық қосындысы - цементит немесе бос графит түрінде болады.

Егер шойынның құрамындағы көміртегі бос графит түрінде кристалданса, оны сұр шойын деп атайды, себебі оның омырылып сынған жерінің түрі сұр болады. Сұр шойындар былай белгіленеді: СЧ 10, СЧ 15, СЧ 25, СЧ 40 және т. с. с. Егер де шойынның құрамындағы көміртегі цементит түрінде қалыптасса, оны ақ шойын деп атайды, себебі оның омырылып сынған жері ақшыл болады. Ақ шойын сұр шойынға қарағанда қатты келеді, өйткені цементит құрастырушысының қаттылығы жоғары. Ақ шойындар морт омырылып келеді, сондықтан олар машина жасау өнеркәсіптерінде өте аз пайдаланылады. Өнеркәсіпте жиі кездесетін сұр шойынның бір түрі - беріктігі жоғары шойын. Бұл шойынның құрылымында біркелкі графиттің майда түрін алу үшін оған қосымша заттар (модификаторлар) қосады. Ол қосымша заттар шойынның құрылымын майдалап, жұмыр домалақ шар сияқты түрге айналдырады. Қосылған қосымша заттардың әсерінен құрлымы майда түйіршіктерінен қалыптасқандық тан бұл шойынның беріктігі басқа маркалы шойындармен салыстырғанда өте жоғары болады. Модификацияланған беріктігі жоғары шойынды былай белгілейді: ВЧ 35, ВЧ 40, ВЧ 50, ВЧ 80 және т. с. с. Шойындардың төртінші түрі - соғылғыш шойын - созымталдығы анағұрлым артық, қызулық өндеуге ықтимал шойындар. Соғылғыш шойын дарды алу үшін ақ шойындарды белгілі технологиялық тәртіппенен қызулық өндеуге өткізеді. Қызулық өндеу процестері кезінде ақ шойынның құрамындағы темірдің карбиді (цементит) бөлініп, жапалақ, үлпек қар тәрізді бос графит түрінде қалыптасады. Соғылғыш шойындағы жапалақ тәрізді графиттің ұзындығы сұр шойындағы графиттің ұзындығынан әлдеқайда қысқа келеді. Қызулық өндеу арқылы алынған соғылғыш шойынның беріктігі сұр шойындар мен беріктігі жоғары модификацияланған шойындардың механикалық қасиеттерінің аралығында орналасады. Соғылғыш шойындарды былай белгілейді: КЧ 33-8, КЧ 37-12, КЧ 50-4, КЧ 60-7 және т. с. с. Соғылғыш, сұр, беріктігі жоғары шойындар әсіресе ауыр машина жасайтын өндірісте және тағы басқа өнеркәсіптерде кеңінен қолданылады.

Хром - жылтыр, шыны тілетін ақ металл. Балқу температурасы 1520-1830 С, тығыздығы 7, 19 г/см3. Хром металына қышқылдар ерітінділері онша әсер етпейді, ылғалды және құрғақ ауада тотықпайды. Хром металы ең алдымен металл өндіретін өнеркәсіптерінде, ыстыққа төзімді болаттарды алу процестерінде негізгі легірлеуші элементтерінің бірі болып саналады. Сонымен бірге әр түрлі бұымдарды коррозиядан қорғау қаптағыштарын жасатуға пайдаланылады. Мысалы, хром металы жалатылған бұйымдардың төзімділігі, сырты жылтырап, сәнділігі айтарлықтай артады. Сондықтан хром металы жалатылған бұйымдардың пайдалынатын уақыты едәуір ұзарады. Хром әр түрлі өнерқәсіптерде аппаратуралардың және медициналық приборлардың, өлшеуіш, кескіш кұралдардың және т. б. үй тұрмысында қолданылатын бұйымдарының коррозияға төзімділігін әлдеқайда арттыру және оларға сәнділік қасиет беру үшін жиі қолданылады.

Ванадий - жылтыр сұр металл, балқу температурасы 1700 С, тығыздығы 6, 11 г/см3. Ванадий көбінесе темір, мыс, мырыш, титан, уран кендерінде кездеседі, ал таза түрінде кездеспейді. Ванадий тотығын химиялық реакцияларда катализатор ретінде және қымбат платина металының орнына қолданады. Ванадий қара металдар өндіретін өнеркәсіптерде түрлі легірленген болат металын (төзімділігі жоғары, қажалмайтын) және автомашиналар өндірісінде мотор, цилиндр жасау үшін, сонымен қатар тез кескіш аспаптар дайындауға пайдаланылады.

Түсті металдар

Ауыр металл

Мыс -созылғыш, қақталғыш, жұмсақ, қызғылт түсті металл. Балқу температурасы-1083 С. Мыс, азот, күкірт қышқылдарында және аммиакта жақсы еріп, көкшіл ерітінді түзеді, ылғалды ауада көмір көмір қышқылының әсерінен оның бетінде жасылдау жұқа қабат пайда болады. Мыс металының тығыздығы 8, 942 г/см3. Мыс-техникада, өндірістерде кеңінен тараған металдың бірі. Ол жылуды және тоқты жақсы өткізеді, мысалы, мыс темірге қарағанда электр тогын 5, мырыштан - 3, Вольфрамнан -12, титаннан - 34, алюминийден - 15 есе тез өткізеді. Сондықтан мыс металы қазіргі кезде прибор, электротехника, машина жасау және т. б. өндірістерде кеңінен пайдаланады.

Жеңіл металл

Алюминий - жеңіл, ақ күміс тәрізді металл, оның тығыздығы 2, 7 г/см3, балқу температурасы 660 С. Таза алюминиий токты және жылуды жақсы өткізеді. Ол суық (бөлме температурасында) және ыстық (жоғарғы температурада) күйінде қысыммен жақсы өңделеді. Алюминий мыстан 3, 2 есе жеңіл металл. Ал алюминий металын коррозияға төзімді, мүлде тотықпайды деуге болады. Алюминий басқа металмен қосып әр түрлі қосындылар алады. Қазіргі кездегі көп тараған қосындылар: силумин (алюминий және кремнийдің қосындысы), дюралюминий - күрделі қорытпа (алюминий мен магний, марганец, темір, кремний және мыс металдарының қосындысы) . Дюралюминийдің силуминнен айырмасы - оның беріктігі, қаттылығы, силумин қосылысынан анағұрлым жоғары. Қазіргі кезде алюминий металын қолданбайтын өнеркәсіп жоқ, әсіресе авиацмя, автомобиль өнеркәсіптерінде көп пайдаланылады.

Магний - жеңіл, созылғыш ақ күміс тәрізді металл, оның тығыздығы 1, 74 г-см3, беріктігі төмен, осал металл. Балқу температурасы 650 С. Ол алюминийден 1, 5, титанннан 2, темірден 5 есе жеңіл металл. Магний металдардың әр түрлі жеңіл қорытпаларын, жоғары беріктікті шойын, сондай-ақ ванадий титан, уран металдарын, сонымен қатар басқа да конструкциялық металдар алуда жиі қолданылады. Таза магний отқа жанады. Мысалы, оны кескен кездегі түскен ұсақ магний жоңқалары өздігінен жануы мүмкін. Сол себептен магний металы өртегіш, тез жанатын бұйымдар жасауға, әскери өндірістерде жиі пайдаланылады. Мысалы, магний қорытпалары авиация өнеркәсібінде (реактивтік, поршеньді моторлар жасауға), ракета техникасында (баллистикалық ракета және электроника аппараттарын жасауға) ғ, автомобиль өнеркәсібінде (двигатель бөлшектерін), сонымен қатар станок жасау өнекәсіптерінде (фрезер станоктарының бұрғылау бөлшектерін жасауға) және әр түрлі оптика бұйымдарын жасауға кеңінен пайдаланылады.

Титан - ақ, күміс тәрізді, жарқырағыш, көркем, қиын балқитын металл, оның тығыздығы 4, 5 г/см3, балқу температурасы 1690 С. Көміртегімен титан аса қатты карбид түзеді. Титанға басқа қоспа қосқанда оның беріктігі жоғары, коррозияға төзімді) әр түрлі қорытпалар алуда, және самолет пен ракета жасау өнеркәсіптерінде түрлі мақсатта қолданылады.

Кадмий - майысқақ, созылғыш, жұмсақ, күміс түсті ақ металл. Оның тығыздығы 8, 65 г/см3, балқу температурасы 321 С. Кадмий металының буы және тұздары улы келеді, сол себептен технологиялық процестерде техникалық қауіпсіздік ережесін сақтау керек. Кадмий Қышқылдарда нашар еріп, ал сілтілерде тіпті ерімейді. Мырыш металына қарағанда кадмийдің беріктігі жоғары. Кадмий металы көбінесе кеме жасау өнекәсіптерінде әр түрлі конструкциялық материалдарды коррозиядан қорғап, олардың төзімділігін едәуір арттыру үшін жиі қолданылады.

Бериллий - жеңіл, ақ-сұр түсті металл, тығыздығы 1, 85 г/см3, балқу температурасы 1282 С. Бериллийдің тығыздығы аз болса да оның беріктігі титан металының қорытпалары беріктігінен айтарлықтай жоғары. Бериллий металы коррозияға төзімді болғандықтан ракета құрылысында, ядролық техникада, авиация өнеркәсіптерінде кеңінен қолданылады.

Баяу балқитын

Вольфрам - ақ күміс тәрізді, ең ауыр салмақты металдардың бірі. Балқу температурасы 3377 С, тығыздығы 13, 3 г/см3. Ыстыққа өте төзімді, сыртқы реңі платина металына ұқсайды. Вольфрам көбінесе күрделі түзілістер қалпында марганец, кальций немесе темір тотықтарымен аралас болады. Олардың табиғатта ең көп кездесетін түрі - вольрамит минералы, ол қаттылығы өте жоғары жылтырауық қоңыр түсті минерал. Вольфрам металы радиоэлектроника және электроника детальдарын, сонымен қатар әр түрлі өте төзімді, қаттылығы және ыстыққа беріктігі анағұрлым жоғары қорытпаларды дайындау үшін пайдаланылады.

Молибден - жылтыр сұр, күміс тәрізді, қиын балқитын металл, тығыздығы 10, 2 г/см3, балқу температурасы 2617 С. Қазіргі кезде молибден болат металын легірлеу, электровакуум, электр жарық бергіш приборларын жасау және т. б. коррозияға берік қорытпалар дайындау үшін кеңінен қолданылады.

Сирек - жер металдары

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.