Если верить легендам, то выкованные из дамасской стали клинки и по остроте, и по прочности превосходили любую современную сталь. На этих клинках, изготовленных в средние века на Востоке, всегда есть характерный узор – кажется, что по поверхности стали течёт вода. С течением времени секреты производства дамасской стали были утеряны, оставив после себя лишь мифы о том, что раскалённый меч следовало окунуть в мочу мальчика с рыжими волосами или козы, питающейся исключительно листьями папоротника.
Сплав
Так как большинство металлов в чистом виде оказываются слишком мягкими и довольно неустойчивыми, для улучшения их свойств изготовляют смеси нескольких металлов или металла и неметалла. То есть сплавы.
Сплав – это материал, состоящий из нескольких металлов или металла и неметалла.
Сплав можно изготовить двумя разными методами. В первом случае металлы или металл и неметалл расплавляются отдельно, а затем расплавы смешивают и охлаждают. Но если исходные вещества имеют слишком разную температуру плавления, то из них сперва приготовляют тонкую порошкообразную смесь, которую затем при высокой температуре и большом давлении подвергают прессованию (спеканию).
Свойства сплавов обычно похожи на свойства металлов. Тем не менее, иногда свойства сплавов значительно отличаются от исходных металлов. Свойства сплавов легко изменить, меняя содержание исходных веществ в сплаве.
По сравнению с чистыми металлами, у сплава много преимуществ: очень часто они обладают лучшими физическими и/или химическими свойствами, чем у соответствующих чистых металлов.
Железо
По распространённости химических элементов в земной коре железо занимает 4 место (4,1% по массе) вслед за кислородом, кремнием и алюминием. В природе железо в основном встречается в виде соединений. Важнейшей рудой является красная железная руда, или гематит (Fe2O3), а также чёрная железная руда, или магнетит (Fe3O4). Чтобы добыть железо из руды, её при высокой температуре обрабатывают сильными восстановителями.
Железо является металлом с наиболее широкой областью применения, из-за чего и производство железа и его сплавов стоит на первом месте. В год в мире производится более миллиарда тонн железа, что составляет ~95% от всего производства металлов. Так как железо относительно дешёвый металл и обладает хорошими физическими свойствами, то его применяют повсюду. Например, железо используется в изготовлении железобетона и транспортных средств, в строительстве мостов, зданий и различных железобетонных конструкций.
Свойства железа: |
|
- Железо получают путём взаимодействия железной руды с окислителем.
- Железо составляет 95% земной коры.
- Железо производят больше всех других металлов.
- Чистое железо имеет красноватый оттенок.
- Железо очень широко используется в строительстве.
- Основными железными рудами являются гематит и магнетит.
Дополнительный материал
Железо является одним из самых важных элементов на Земле, и на его счёт приходится треть (примерно 35%) массы планеты. Железо является основной составляющей ядра Земли и именно оно обуславливает магнитное поле, благодаря которому мы можем пользоваться, например, компасом. Магнитное поле также защищает Землю от очень сильных космических излучений, которые могли бы уничтожить всё живое. Например, на Марсе магнитное поле отсутствует. Считается, что это одна из причин, почему на Марсе нет никаких форм жизни.
Сплавы железа: чугун и сталь
В производстве железа из руды на самом деле получают сплав железа и углерода – чугун. Чугун содержит около 2–5% углерода (обычно 3–4%). Чугун довольно хрупок и его тяжело обрабатывать. Но при этом есть у чугуна и свои преимущества, например, более низкая температура плавления (по сравнению с другими сплавами железа и углерода), расплавленный чугун текуч и его можно хорошо лить в формы. Из чугуна изготавливают машинные детали, чугунные сковороды и кастрюли, вафельницы и радиаторы.
Если понизить содержание углерода в чугуне, можно получить сталь (углерода 0,002–2%), которая куда лучше подвергается обработке. Стали находят очень широкое применение, например из них изготавливают рабочие инструменты, кузова автомобилей и корпуса кораблей, разные стальные конструкции и т. д. Очень часто к стали добавляют и другие металлы (например, Cr, V, Mn, Ti) – так получают легированные стали. Эти добавки улучшают свойства стали: прочность, твёрдость и коррозионную стойкость. Например, нержавеющая сталь в своём качестве содержит хром (10–30%), который и придаёт стали устойчивость к коррозии. Из нержавеющей стали изготавливают столовые приборы и посуду.
Состоит из углерода, железа и некоторых других металлов. | |
Трудно обрабатываемый и хрупкий сплав. | |
Состоит из углерода (до 5%) и железа. | |
Используется при изготовлении кузовов автомобилей и судовых корпусов. | |
Состоит из углерода (до 2%) и железа. | |
Устойчивый к коррозии материал. |
Подумай!
- Зачем из металлов изготовляют сплавы?
- Сравни сплавы железа – чугун и сталь. Чем они похожи, а чем отличаются?
Я знаю, что ...
- Сплав – это материал, состоящий из нескольких металлов или металла и неметалла.
- Чугун – это сплав железа и углерода, в котором содержание углерода обычно 3–4%.
- Сталь – это сплав железа и углерода, в котором содержание углерода <2%.
- Легированные стали получают, добавляя к стали другие металлы (например, Cr, V, Mn, Ti).
- Service provided by Star Cloud LLC