Что такое черный металл? - Полное руководство

Что такое черный металл?

Термин «железо» происходит от латинского слова Ferrum, что означает «металлическое соединение, содержащее железо». Черные металлы – это те, которые содержат в своем составе лишь небольшое количество железа. Черные металлы обладают магнитными свойствами и обладают высокой прочностью и твердостью благодаря содержанию в них железа.

Черный металл — это любой металл, состоящий в основном из железа и обладающий магнитными свойствами. Черный металл известен своей твердостью, долговечностью и прочностью на растяжение. Некоторые распространенные черные металлы включают легированную сталь, углеродистую сталь, чугун и кованое железо. Черные металлы известны и используются благодаря своей прочности.

Черные металлы очень уязвимы к коррозии при воздействии влаги, кислой или агрессивной среды из-за высокого содержания молекул углерода. Поэтому их обычно смешивают с множеством различных легирующих элементов для получения желаемых свойств.

Некоторые примеры используемых легирующих элементов включают хром, ванадий, никель и марганец. Эти элементы могут придавать железным сталям свойства материала, которые делают их широко используемыми в различных отраслях машиностроения.

Некоторые желательные свойства черного металла включают долговечность, большую прочность на растяжение, магнитность, низкую устойчивость к коррозии, серебристый цвет, способность к переработке и электропроводность. Тем не менее, трудно определить общие свойства черных металлов в целом из-за большого разнообразия легирующих элементов, которые используются для изменения их характеристик.

Свойства, которыми они обладают, делают их идеальными для использования как в промышленном, так и в архитектурном секторах для таких проектов, как небоскребы, мосты, железнодорожные проекты и транспортные средства. Благодаря своим магнитным свойствам черные металлы также широко используются в различных приборах и двигателях.

Однако черные металлы имеют высокое содержание углерода, что обычно делает их более подверженными коррозии; нержавеющая сталь является исключением из-за содержания в ней хрома, как и кованое железо из-за чистоты содержания железа. Черные металлы широко используются практически во всех отраслях промышленности, таких как производство транспортных контейнеров, промышленных трубопроводов, автомобилей, железнодорожных путей, кораблей и многих коммерческих и бытовых инструментов.

Полезные ресурсы:

• Что такое цветные металлы?
• Что такое металлы и различные типы металлов?
• Что такое щелочные металлы?

Что такое железо?

В химии прилагательное «Черный» указывает на соединение, содержащее железо (II), что означает железо в его +2-окислительном состоянии, возможно, в виде двухвалентного катиона Fe2+. Он противостоит «трехвалентному железу» или железу (III), то есть железу в его степени окисления +3, например, трехвалентному катиону Fe3+.

Это использование было в значительной степени заменено номенклатурой IUPAC, которая требует, чтобы степень окисления обозначалась римскими цифрами в скобках, например, оксид железа (II) для оксида железа (FeO), оксид железа (III) для оксида железа (Fe2O3). , и оксид железа (II, III) для оксида Fe3O4, который содержит обе формы железа.

Вне химии «черный» обычно означает «содержащий железо». Слово происходит от латинского слова Ferrum («железо»). К черным металлам относятся сталь и чугун (с содержанием углерода в несколько процентов) и сплавы железа с другими металлами (например, нержавеющая сталь). «Цветные» используется для описания металлов и сплавов, не содержащих заметного количества железа.

Термин «черные» обычно применяется только к металлам и сплавам. Вместо этого прилагательное железистый используется для обозначения неметаллических веществ, содержащих железо, таких как «железистая вода»; или до оранжево-коричневого цвета, напоминающего ржавчину.

Свойства черных металлов

Черные металлы обладают некоторыми общими свойствами, в том числе склонностью к ржавчине и магнитными свойствами. Список общих свойств черного металла включает:

• Прочный
• Хорошая прочность на растяжение
• Хорошая электропроводность
• Низкая коррозионная стойкость
• Серебряный цвет
• Подходит для вторичной переработки
• Обычно магнитный

Черные металлы могут включать широкий спектр различных легирующих элементов, в том числе хром, никель, марганец, молибден, а также ванадий, марганец. Эти легирующие элементы придают железным материалам различные свойства, которые позволяют использовать их в различных инженерных и других областях, включая инструменты, трубопроводы, контейнеры, столовые приборы и более крупные конструкции, такие как небоскребы.

Список черных металлов

Некоторые распространенные черные металлы включают легированную сталь, углеродистую сталь, чугун и кованое железо, давайте обсудим каждый из них по отдельности.

1. Сталь

Сталь производится путем добавления железа к углероду, который делает железо твердым. Легированная сталь становится еще прочнее, поскольку в нее вводятся другие элементы, такие как хром и никель. Сталь производится путем нагревания и плавления железной руды в печах. Стальная банка вынимается из печей и разливается в формы для формирования стальных стержней. Сталь широко используется в строительстве и обрабатывающей промышленности.

2. Углеродистая сталь

Углеродистая сталь имеет более высокое содержание углерода по сравнению с другими типами стали, что делает ее исключительно твердой. Он широко используется в производстве станков, сверл, лезвий, метчиков и пружин. Он может держать острую режущую кромку.

3. Легированная сталь

Легированные стали включают такие элементы, как хром, никель и титан, для придания большей прочности и долговечности без увеличения веса. Нержавеющая сталь - это важная легированная сталь, изготовленная с использованием хрома. Легированные стали используются в строительстве, станках и электрических компонентах.

4. Чугун

Чугун представляет собой сплав железа, углерода и кремния. Чугун хрупкий, твердый и устойчивый к износу. Он используется в водопроводных трубах, станках, автомобильных двигателях и печах.

Чугун получают при легировании железа содержанием углерода 1,5-4%. Другие элементы, включая кремний, марганец, серу и фосфор, будут присутствовать, но только в небольших количествах. Чугун хрупок, но обладает хорошей износостойкостью благодаря своей твердости. Кроме того, его легко отливать, он относительно дешев, имеет высокую прочность на сжатие и низкую температуру плавления.

5. Кованое железо

Кованое железо — это сплав с таким небольшим содержанием углерода, что это почти чистое железо. В процессе производства добавляется немного шлака, который придает кованому железу превосходную стойкость к коррозии и окислению, однако у него низкая твердость и усталостная прочность. Кованое железо используется для ограждений и перил, сельскохозяйственных орудий, гвоздей, колючей проволоки, цепей и различных украшений.

Примеры и использование каждого из них

Из-за различных свойств черных металлов они имеют множество применений, которые различаются в зависимости от используемого металла:

Нелегированные стали

Нелегированные стали, также известные как углеродистые стали, используют углерод в качестве легирующего элемента. Эти стали содержат другие элементы, такие как марганец, кремний, сера и фосфор, но содержание этих элементов настолько мало, что они не влияют на свойства материала.

Нелегированные стали классифицируются как имеющие низкое, среднее или высокое содержание углерода, и каждая из них имеет разные характеристики и методы обработки:

1. Низкоуглеродистая сталь

Низкоуглеродистые стали, также называемые мягкими сталями, содержат всего 0,05-0,25% углерода. Недорогие и ковкие, эти стали широко используются для таких изделий, как гайки и болты или поковки. Поверхностную твердость этих сталей можно повысить путем науглероживания.

2. Среднеуглеродистая сталь

Среднеуглеродистые стали содержат 0,25-0,6% углерода. Это более высокое содержание углерода обеспечивает увеличение прочности и твердости по сравнению с низкоуглеродистыми сталями. Однако пластичность этих сталей ниже, чем у низкоуглеродистых сталей.

Повышенное содержание углерода и марганца в среднеуглеродистых сталях означает, что их можно подвергать отпуску и закалке. Эти стали широко используются для изготовления компонентов автомобильной промышленности, таких как шестерни, оси и валы, но также подходят для использования на железной дороге.

3. Высокоуглеродистая сталь

Высокоуглеродистые стали содержат 0,6-1% углерода и являются самыми прочными из нелегированных сталей. Эта прочность делает их идеальными для применений, требующих устойчивости к механическому износу, и при этом они хорошо сохраняют свою форму.

С другой стороны, эти стали уступают низкоуглеродистым сталям по свариваемости, пластичности и ударной вязкости. Высокоуглеродистая сталь используется для изготовления пружин, лезвий, рельсовой стали, проволочных канатов, износостойких пластин, инструментов и многого другого.

Легированные стали и легирующие элементы

Легированные стали составляют еще одну подгруппу черных металлов, причем каждый легирующий элемент по-своему влияет на свойства материала. Эти легирующие элементы включают хром, медь, никель, кремний и титан, но их можно комбинировать для обеспечения ряда свойств. Вот свойства наиболее распространенных из этих легирующих элементов:

1. Хром

Хром используется для изготовления нержавеющей стали, при этом содержание хрома более 11% делает металлы устойчивыми к коррозии. Слой окисленного хрома поверх металла предотвращает контакт нижележащего металла с кислородом, тем самым значительно снижая вероятность коррозии. Хром также увеличивает твердость, прочность на растяжение, ударную вязкость и износостойкость металла.

2. Марганец

Марганец можно использовать в качестве легирующего элемента для предотвращения образования сульфидов железа, а также для повышения прочности при высоких температурах, улучшения пластичности и износостойкости. Марганец также может улучшить прокаливаемость за счет закалки, уменьшая опасность образования дефектов и делая металл более стабильным.

3. никель

Никель при использовании с другими элементами может повысить пластичность и коррозионную стойкость. Например, смесь 18 % хрома и 8 % никеля позволяет получить чрезвычайно прочную нержавеющую сталь.

4. Кремний

Кремний можно использовать для улучшения магнитных свойств металла, а также для повышения прочности и обеспечения эластичности для таких устройств, как пружины.

5. Титан

Титан можно использовать для повышения прочности и коррозионной стойкости металла, а также для ограничения размера аустенитного зерна.

6. Ванадий

Карбиды ванадия также ограничивают размер зерна металла, повышая пластичность легированного материала. Ванадий также улучшает прочность, твердость, износостойкость и ударопрочность. Однако при использовании в слишком больших количествах это может отрицательно сказаться на свойствах материала.

7. Молибден

Молибден хорошо влияет на стальные сплавы, работающие при высоких температурах. Он не только улучшает механические свойства, но и обеспечивает более высокую устойчивость к ржавчине и коррозии, а также усиливает действие других легирующих элементов.

Часто задаваемые вопросы.

Что такое черные металлы?

Слово «железный» происходит от латинского слова «Ferrum», что означает «железо». ‘ К черным металлам относятся сталь, чугун, а также сплавы железа с другими металлами (например, нержавеющая сталь).

Примеры черных металлов?

Некоторые из наиболее часто встречающихся примеров черного металла включают сталь, чугун и кованое железо. Сталь, известная своей прочностью и обрабатываемостью, широко используется в строительстве и обрабатывающей промышленности.

Что такое черные и цветные металлы?

Черные металлы определяются как те металлы, которые содержат железо. Цветные металлы - нет. Одно из основных различий в специализации заключается в том, работают ли литейные заводы с черными металлами, цветными металлами или с обоими. Определение черного металла - это любой металл, содержащий железо; цветные металлы - нет.

Какие четыре распространенных черных металла?

Наиболее распространенными черными металлами являются чугун, кованое железо, легированная сталь и углеродистая сталь, также называемая конструкционной сталью.

Какие бывают 3 типа металлов?

Существует три основных типа металлов:черные металлы, цветные металлы и сплавы. Черные металлы – это металлы, состоящие в основном из железа и небольшого количества других элементов.

Как производятся черные металлы?

Черные металлы приходится извлекать из железной руды. Источником железной руды является земная кора, которая содержит металлы и соединения металлов, такие как оксид железа. Однако руда часто смешивается с другими веществами. Чтобы оптимизировать использование металла, его необходимо извлечь из смеси.

Какой черный металл наиболее распространен?

Углеродистые стали, возможно, являются наиболее широко используемым типом черного металла. Они в основном состоят из железа, причем более 90% их химического состава приходится на этот элемент. Единственным важным легирующим элементом углеродистой стали является углерод.

Почему нержавеющая сталь состоит из черных металлов?

Нержавеющая сталь относится к черным металлам, так как содержит железо. Черные металлы в основном содержат железо. В них добавляются небольшие количества других металлов или элементов для придания требуемых свойств. Черные металлы обладают магнитными свойствами и мало сопротивляются коррозии.

В чем разница между железом и железом?

Оксид железа, широко известный как оксид железа (II), содержит железо, потерявшее 2 электрона в процессе окисления. Таким образом, он может связываться с другими атомами, у которых есть дополнительные 2 электрона. Оксид железа, широко известный как оксид железа (III). Он содержит железо, потерявшее 3 электрона.

Почему черные металлы магнитятся?

Термин «черный металл» относится к любому металлу, содержащему железо. Благодаря содержанию железа черные металлы обладают магнитными свойствами, прочностью и твердостью.

Что такое ферросплав?

Черные сплавы (ферросплавы) или металлы — это металлы, состоящие в основном из железа (Fe). Сталь – это сплав на основе железа, обычно содержащий менее 1 % углерода, в то время как железо часто содержит 2 % и более углерода.

Почему марганец является железным?

Марганец и кобальт содержат железо, поэтому их называют железистыми минералами. В отличие от слюды, бокситы не содержат железа, поэтому они цветные.

Что такое железосодержащие минералы, приведите два примера?

Минералы, содержащие железо, называются железистыми минералами. Примером железосодержащих минералов являются хромиты, железная руда и марганец.