Андрей Смирнов
Время чтения: ~21 мин.
Просмотров: 0

Металлы

История развития представлений о металлах

См. также: История производства и использования железа

Знакомство человека с металлами началось с золота, серебра и меди, то есть с металлов, встречающихся в свободном состоянии на земной поверхности; впоследствии к ним присоединились металлы, значительно распространенные в природе и легко выделяемые из их соединений: олово, свинец, железо и ртуть. Эти семь металлов были знакомы человечеству в глубокой древности. Среди древнеегипетских артефактов встречаются золотые и медные изделия, которые, по некоторым данным, относятся к эпохе, удаленной на 3000—4000 лет от н. э.

К семи известным металлам уже только в средние века прибавились цинк, висмут, сурьма и в начале XVIII столетия мышьяк. С середины XVIII века число открытых металлов быстро возрастает и к началу XX столетия доходит до 65, а к началу XXI века — до 96.

Ни одно из химических производств не способствовало столько развитию химических знаний, как процессы, связанные с получением и обработкой металлов; с историей их связаны важнейшие моменты истории химии. Свойства металлов так характерны, что уже в самую раннюю эпоху золото, серебро, медь, свинец, олово, железо и ртуть составляли одну естественную группу однородных веществ, и понятие о «металле» относится к древнейшим химическим понятиям. Однако воззрения на их натуру в более или менее определенной форме появляются только в средние века у алхимиков. Правда, идеи Аристотеля о природе: образования всего существующего из четырёх элементов (огня, земли, воды и воздуха) уже тем самым указывали на сложность металлов; но эти идеи были слишком туманны и абстрактны. У алхимиков понятие о сложности металлов и, как результат этого, вера в возможность превращать одни металлы в другие, создавать их искусственно, является основным понятием их миросозерцания.

Лишь Лавуазье выяснил роль воздуха при горении и показал, что прибыль в весе металлов при обжигании происходит от присоединения к металлам кислорода из воздуха, и таким образом установил, что акт горения металлов есть не распадение на элементы, а, напротив, акт соединения, вопрос о сложности металлов был решен отрицательно. Металлы были отнесены к простым химическим элементам, в силу основной идеи Лавуазье, что простые тела суть те, из которых не удалось выделить других тел. С созданием периодической системы химических элементов Менделеевым элементы металлов заняли в ней своё законное место.

Техника выполнения

Специалисты выделяют два способа прокатки:

  1. Металлические слитки разогреваются и подаются к специальным зажимным механизмам. Поверхность заготовки очищаются от образовавшихся дефектов. Заготовки нагреваются повторно, подаются через вращающиеся валы ещё раз.
  2. Промышленный способ, подразумевающий постоянное литье без перерыва. Расплавленный металл подаётся под вращающиеся катки. Это метод подходит для обработки цветных металлов.

Далее изделия подвергаются токарным работам, шлифовке, фрезеровке, расточке, сверлению, разрезанию. Этапы прокатки алюминиевых сплавов:

  1. Лист проходит через подвижные катки, чтобы получились ровные поверхности.
  2. Металл фрезеруется.
  3. На заготовку с двух сторон накладываются алюминиевые листы.
  4. Деталь нагревается.

Последними этапами идёт отжиг, холодная прокатка.

Прокат — технологическая операция, с помощью которой изготавливают металлические детали разных размеров и формы. Существует несколько способов обработки. Продукция, которую делают с помощью этого метода обработки, популярна в различных направлениях промышленности.

Свойства сплавов

Свойства, которыми обладают металлические сплавы, подразделяются на:

  1. Структурно — нечувствительные. Они обуславливаются свойствами компонентов, и их процентным содержанием. К ним относятся :
    • плотность;
    • температура плавления;
    • тепловые и упругие характеристики;
    • коэффициент термического расширения;
  2. структурно — чувствительные. Определяются свойствами элемента — основы.
  3. https://www.youtube.com/watch?v=qgzo40bfL1o
  4. Все сплавные материалы в той или иной мере проявляют характерные металлические свойства:
    • блеск;
    • пластичность;
    • теплопроводность;
    • электропроводность.
  5. Кроме того, свойства подразделяют на:
    • Химические, определяемые взаимоотношениями материала с химически активными веществами.
    • Механические, определяемые взаимодействием с другими физическими телами.
  6. Основными характеристиками сплавных материалов, влияющими на их пригодность для применения в той или иной инженерной конструкции, являются:
    • Прочность-характеристика силы противостояния механическим нагрузкам и разрушению.
    • Твердость-способность к сопротивлению внедрению в материал твердых тел.
    • Упругость-возможность восстановить исходную форму тела после деформации, вызванной внешней нагрузкой.
    • Пластичность — свойство, обратное упругости. Определяет способность материала к изменению формы тела без его разрушения под приложенной нагрузкой и сохранения этой новой формы.
    • Вязкость — способность сопротивляться быстро возрастающим (ударным) нагрузкам

Арматура — вид металлопроката

Арматура – изделие в виде металлического прута, которые выполнено из особых сортов стали (углеродистая и низколегированная сталь), может быть с нанесенными насечками или гладкая. Арматурный сортовой прокат соответственно разделяют на рифленую с периодическим профилем и гладкую. Кроме этого специалисты выделяют такие типы арматуры:

  • В зависимости от типа производства — арматура горячекатаная канатная, стержневая и холоднокатаная из проволоки
  • В зависимости от принципа работы в железобетонных изделиях: ненапрягаемая и напрягаемая
  • В зависимости от назначения: анкерная, монтажная, строительная, рабочая и распределительная

Каждый тип арматуры применяется по своему особому применению, к примеру, монтажная – для сооружения несущих каркасов железобетонных изделий, напрягаемая — в многопустотных плитах перекрытия. В зависимости от назначения, арматура производится из разных марок стали, применяется различная технология изготовления, существуют особенности эксплуатационных характеристик и строения.
К примеру, обозначения арматурного проката могут иметь такие буквенные сокращения:

  • В – строительная упрочненная с вытяжкой
  • Т – упрочненная строительная
  • К – стойкая к воздействию коррозии и растрескиванию под напряжением
  • С – возможна электросварка

Большой популярностью сортовой металлопрокат пользуется в гражданском строительстве и промышленном, а их динамика развития сильно влияет на общий рост производства различных категорий сортового проката.

основные виды.. Статьи компании «»МЕТАЛЛУРГ-ИНВЕСТ»»

Форма поперечного сечения прокатанного изделия называется его профилем. Совокупность различных профилей разных размеров, получаемая прокаткой, называется сортаментом.Сортамент прокатываемых изделий отличается чрезвычайным разнообразием.Можно в общих чертах наметить следующие основные группы стального проката: сортовой, трубный, листовой, специальные виды и периодический.Профили сортового проката разделяются на две группы:

  •  профили простой геометрической формы —  полоса, круг, квадрат,  прямоугольник, шестигранник;
  •  фасонные профили, которые в свою очередь можно подразделить на фасонные профили общего назначения и профили специального назначения.

Листовой прокат бывает двух основных видов: листовая сталь толстая и листовая сталь тонкая.Листовая сталь толстая имеет ширину 600—3000 мм и выше при толщине 4—60 мм а в особых случаях до 450 мм и выше.Листовая сталь тонкая имеет толщину 0,2—4,0 мм. Тонколистовая сталь весьма разнообразна. К ней относится, в частности, оцинкованная сталь, жесть белая (покрытая оловом), жесть черная полированная, сталь декапированная (т. е. отожженная и протравленная для удаления окалины). Разновидностью тонколистовой стали является стальная лента.Трубы стальные в основном разделяются на бесшовные с наружным диаметром 5—426 мм при толщине стенок 0,5—40 мм и трубы сварные с наружным диаметром до 720 мм при толщине стенок до 14 мм. Кроме того, стальные трубы разделяются на многочисленные виды по их назначению (общего назначения, котельные, водогазопроводные, паропроводные, газовые, крекинговые, бурильные и многие другие).В качестве примеров специальных видов проката можно указать бандажи, колеса, зубчатые колеса.Периодический прокат получает распространение как фасонная заготовка для последующей штамповки, а также в некоторых случаях как заготовка под окончательную механическую обработку. Сущность периодического проката заключается в том, что поперечное сечение его не является одинаковым по форме и площади, а периодически изменяется.

Некоторые виды профилей проката:1 — блюм; 2 — квадратная сталь с закругленными углами; 3 — квадратная сталь; 4 — круглая сталь; 5 — полосовая сталь; 6 — треугольная сталь; 7 — овальная сталь; 8 — полукруглая сталь; 9 — сегментная сталь; 10 — ромбовидная сталь; 11 — неравнобокая угловая сталь; 12 — равнобокая угловая сталь; 13 — швеллер; 14 — двутавровая балка; 15 — тавровая сталь; 16 — рельс; 17 — зетовая сталь; 18 — колонная (квадратная) сталь; 19—34 — специальные стали; 19—21, 24 и 25 — для сельхозмашиностроения; 22 и 23 — для строительства; 29. 31, 32 и 34 — для автотракторостроения; 33 — для деталей швейных машин; 27 —для подковных гвоздей;28 — для подковных шипов; 26 — желобчатая для рессор

Выше было дано понятие о разнообразных видах стального проката. Следует, однако, иметь в виду, что аналогичные виды проката изготовляют также из цветных металлов и сплавов.

Прокатку стали обычно осуществляют после предварительного нагрева ее до необходимых температур (горячая прокатка). Однако горячекатаный металл часто подвергают последующей холодной прокатке для улучшения качества поверхности и повышения точности размеров (холоднокатаные листы и лента), а также для получения таких размеров, которые вообще нельзя получить горячей прокаткой (тонкие листы).В результате горячей прокатки исходный литой металл получает резко выраженную полосчатую (волокнистую) макроструктуру и неоднородность механических качеств в продольном и поперечном направлениях, что необходимо учитывать при использовании прокатанного материала для тех или иных деталей и изделий. После холодной прокатки металл получает упрочнение (наклеп).Прокатку круглых, квадратных, шестигранных и многих других профилей осуществляют с обычной и с повышенной точностью. При обычной точности допускаемое отклонение составляет для мелких размеров профилей (до диаметра 25 мм) ±0,5 мм, для крупных (диаметром 160—200 мм) ±2,5 мм. При повышенной точности соответствующие цифры будут ±0,25 и ±1,7 мм (последняя цифра — для диаметров 130—150 мм). 

Разновидности

По количеству расположенных в рабочей клети валков и их размещению станки проката делятся на такие типы:

  • двухвалковые — в конструкции имеют парные механизмы для прессования, которые могут вращаться в разные стороны;
  • трехвалковые — содержат по три вала в каждой клети;
  • четырехвалковые — состоят из двух пар рабочих деталей;
  • многовалковые — имеют в конструкции от 4 и более валков, а в универсальных их используют в вертикальном положении, иногда их устанавливают в промежутках между горизонтальными;
  • валки, смонтированные под углом к поверхности металлической заготовки.

Прокатные прессы различают по расположению клетей:

  • оборудование с расположением рабочих механизмов в одну линию называют линейными;
  • в ступенчатых установках клети устанавливают в несколько линий параллельно основному потоку;
  • оборудование для непрерывного и полунепрерывного проката, с помощью таких станков в промышленности добиваются высокой производительности.

В зависимости от типа продукции, которую выпускают в процессе прессования заготовок установки делятся на такие разновидности:

  1. Обжимное оборудование. Позволяют изготавливать слитки из стали весом до 25 тонн. Из рабочих клетей выходит деталь квадратного или прямоугольного сечения.
  2. Станки непрерывного прессования для заготовительного материала. В результате эксплуатации таких механизмов дорабатывают плиты из стали в специальный профиль и листы.
  3. Рельсобалочные прокатывают блюмы в рельсы, швеллера и балки больших размеров. В промышленности применяют станы ступенчатого и последовательного вида.
  4. Сортовые станки используют для производства металлических деталей разного сорта.
  5. В процессе изготовления проволоки в цехе устанавливают проволочные станы, они делятся на ступенчатые, полунепрерывные и непрерывные.
  6. При помощи листопрокатного станка обрабатываются слябы. Применяются толстолистовые, широкополосовые, а также с моталками.
  7. Трубопрокатное оборудование производит бесшовные и сварные трубы. В процессе проката применяют два уровня обработки. Первоначально из круглого бруска производят пустотелую гильзу, далее из нее изготавливают трубу необходимого диаметра.

Двутавры

Крупногабаритный прокат представляющий собой Н-образную металлическую конструкцию. Производиться длинной от 1,5 метра до 24 метров.
Двутавры бывают как горячекатаными — так и сварными. А в сою очередь и горячекатаные и сварные, разделяются на большую номенклатуру серий двутавров:

Основная серия — со стандартным сечением.
Серия Б — профиль, полки которой производиться без какого-либо уклона. Еще двутавры данной серии именуют «стандартными» или «нормальными».Серия Д — с этой маркировкой производятся все виды двутавров — не попадающих под какую-либо из существующих серий. Серия К — марка колонных двутавров, используемых как колонны либо опоры — при возведении или усилении строящихся или возведенных конструкций.Серия Ш — широкополочные. Сжимают усилия в небольших слабых колоннах конструкций. Высота полок равна ширине.

Еще стоит отметить что двутавры это семейство — с самым большим количеством серий. На странице «Двутавры» описаны все характеристики, свойства, производственные процессы, и применения данного продукта.

Взаимодействие с простыми веществами

На внешнем электронном уровне у большинства металлов небольшое количество электронов (1-3), поэтому они в большинстве реакций выступают как восстановители (то есть «отдают» свои электроны).

Реакции с простыми веществами

С кислородом реагируют все металлы, кроме золота и платиновых металлов. Реакция с серебром происходит при высоких температурах, но оксид серебра(II) практически не образуется, так как он термически неустойчив. В зависимости от металла на выходе могут оказаться оксиды, пероксиды, надпероксиды:

4Li+O2=2Li2O{\displaystyle {\mathsf {4Li+O_{2}=2Li_{2}O}}}оксид лития
2Na+O2=Na2O2{\displaystyle {\mathsf {2Na+O_{2}=Na_{2}O_{2}}}}пероксид натрия
K+O2=KO2{\displaystyle {\mathsf {K+O_{2}=KO_{2}}}}надпероксид калия

Чтобы получить из пероксида оксид, пероксид восстанавливают металлом:

Na2O2+2Na=2Na2O{\displaystyle {\mathsf {Na_{2}O_{2}+2Na=2Na_{2}O}}}

Со средними и малоактивными металлами реакция происходит при нагревании:

3Fe+2O2=Fe3O4{\displaystyle {\mathsf {3Fe+2O_{2}=Fe_{3}O_{4}}}}
2Hg+O2=2HgO{\displaystyle {\mathsf {2Hg+O_{2}=2HgO}}}
2Cu+O2=2CuO{\displaystyle {\mathsf {2Cu+O_{2}=2CuO}}}

С азотом реагируют только самые активные металлы, при комнатной температуре взаимодействует только литий, образуя нитриды:

6Li+N2=2Li3N{\displaystyle {\mathsf {6Li+N_{2}=2Li_{3}N}}}

При нагревании:

2Al+N2=2AlN{\displaystyle {\mathsf {2Al+N_{2}=2AlN}}}
3Ca+N2=Ca3N2{\displaystyle {\mathsf {3Ca+N_{2}=Ca_{3}N_{2}}}}

С серой реагируют все металлы, кроме золота и платины.

Железо взаимодействует с серой при нагревании, образуя сульфид:

Fe+S=FeS{\displaystyle {\mathsf {Fe+S=FeS}}}

С водородом реагируют только самые активные металлы, то есть металлы IA и IIA групп, кроме Be. Реакции осуществляются при нагревании, при этом образуются гидриды. В реакциях металл выступает как восстановитель, степень окисления водорода −1:

2Na+H2=2NaH{\displaystyle {\mathsf {2Na+H_{2}=2NaH}}}
Mg+H2=MgH2{\displaystyle {\mathsf {Mg+H_{2}=MgH_{2}}}}

С углеродом реагируют только наиболее активные металлы. При этом образуются ацетилениды или метаниды. Ацетилениды при взаимодействии с водой дают ацетилен, метаниды — метан.

2Na+2C=Na2C2{\displaystyle {\mathsf {2Na+2C=Na_{2}C_{2}}}}
Na2C2+2H2O=2NaOH+C2H2{\displaystyle {\mathsf {Na_{2}C_{2}+2H_{2}O=2NaOH+C_{2}H_{2}}}}

Виды сортового проката и их краткая характеристика

К сортовому прокату, согласно ГОСТ 535 – 2005, относится только тот прокат, в котором касательная к любой из точек контура его поперечного сечения, это сечение не пересекает. К такому виду проката можно отнести стальной круг, шестигранник, квадрат и полосовой прокат.

Характерной чертой всех профилей сортового проката, является простая геометрическая форма в их поперечном сечении. Такой вид проката по большому счету, используется в качестве полуфабрикатов для промышленного выпуска других видов изделий.

По качеству обработки своей поверхности, прокат сортовой подразделяется на определенные группы. Описание этих групп и предъявляемые к ним требования можно найти в ГОСТе.

Стальной круг

Данное изделие выглядит как стальной пруток с круглым поперечным сечением. Изготавливают это изделие по ГОСТ 2590 – 2006. Стальной круг арматура и металлопрокат может изготовляться из стали углеродистой обыкновенного качества, легированной, низколегированной, и качественной углеродистой стали. Применяется круг в строительной и производственной сфере.

В строительстве его чаще всего используют в качестве арматуры,  а в производственной области из него изготавливают оси, втулки, валы и другие детали. Применяют его и при изготовлении кованых изделий.

Стальной квадрат и стальной шестигранник

Из самого названия уже становиться понятным, что стальной квадрат представляет из себя пруток с квадратным сечением. Выпускается он на основании ГОСТ 2591 — 2006. Материалом для его изготовления служат такие же марки стали, как и для стального круга. Данный вид сортового проката имеет высокий спрос как в области промышленного, так и гражданского строительства.

Благодаря геометрически правильной форме его часто применяют при изготовлении металлических ворот, оград, скамеек и других похожих изделий. Все то же самое можно смело отнести и к стальному шестиграннику, хотя конечно и есть отдельные нюансы и тонкости в их различии по — мимо самой формы.

Полоса стальная

Следующим представителем является стальная полоса. Это изделие выпускается самых разных размеров и в своем сечении имеет правильный прямоугольник. Ее можно отнести к самому распространенному виду сортового проката. По сути, стальная полоса является заготовкой для многих изделий, в том числе и изделий фасонного металлопроката.

Применяют стальную полосу, например, для изготовления автомобильных рессор, режущего инструмента, в качестве конструктивного элемента в различных металлоконструкциях, а также в качестве декоративных элементов, в разнообразных ограждениях, решетках и т.д. Применяют полосу и для изготовления стальных труб. Стальная полоса может изготавливаться из различных сортов стали, а соответственно иметь и разные сферы своего применения.

История горячей прокатки листа

Листовой металл известен людям достаточно давно. Древние ассирийцы, греки, римляне и другие народы умели получать плоские листы из мягких, пластичных металлов и сплавов (меди, бронзы, серебра, свинца, золота). Однако основной технологией производства долгое время оставалась ковка, которая не позволяла обеспечить точность по толщине. Первое приспособление для прокатки плоского листа придумал Леонардо да Винчи, в работах которого найден чертеж двухвалкового станка для деформации олова.

Станок для ручной прокатки металлического листа

Эта идей развилась в прокатные станки с ручным, а затем и с водяным приводом. На них получали медные листы, а с XVIII века начали применять для холодной прокатки пудлингового железа. Технология позволяла выпускать тонкие кровельные листы и аналогичную продукцию.

С изобретение паровых машин стала возможна и горячая прокатка, которая ранее была недостижима из-за малой скорости процесса (заготовка остывала и теряла пластичность). Из-за экономичности и высокой производительности способ начал распространяться и совершенствоваться: в 1892 году, в городе Теплице (Чехия), впервые опробовали технологию непрерывной прокатки.

Современным достижением металлургии следует считать ЛПА – литейно-прокатные агрегаты, которые позволили объединить в одном модуле разливку жидкой стали на слябовую (сляб — толстая плита, из которой обычно катают лист) заготовку и ее прокатку.

Схема литейно-прокатного модуля

  1. тонкослябовая машина непрерывного литья заготовки;
  2. проходная печь для выравнивания температуры заготовки и нагрева под прокатку;
  3. прокатные клети, в которых заготовка деформируется в лист;
  4. установка для водяного охлаждения проката;
  5. рулон готового проката.

Такая технология дает возможность экономить время, энергию на нагрев под прокатку, уменьшает площадь завода, снижает затраты на производство.

Физические свойства металлов

Твёрдость

Все металлы (кроме ртути и, условно, франция) при нормальных условиях находятся в твёрдом состоянии, однако обладают различной твёрдостью. Ниже в таблице приводится твёрдость некоторых металлов по шкале Мооса.

Твёрдость некоторых металлов по шкале Мооса:
ТвёрдостьМеталл
0.2Цезий
0.3Рубидий
0.4Калий
0.5Натрий
0.6Литий
1.2Индий
1.2Таллий
1.25Барий
1.5Стронций
1.5Галлий
1.5Олово
1.5Свинец
1.5Ртуть(тв.)
1.75Кальций
2.0Кадмий
2.25Висмут
2.5Магний
2.5Цинк
2.5Лантан
2.5Серебро
2.5Золото
2.59Иттрий
2.75Алюминий
3.0Медь
3.0Сурьма
3.0Торий
3.17Скандий
3.5Платина
3.75Кобальт
3.75Палладий
3.75Цирконий
4.0Железо
4.0Никель
4.0Гафний
4.0Марганец
4.5Ванадий
4.5Молибден
4.5Родий
4.5Титан
4.75Ниобий
5.0Иридий
5.0Рутений
5.0Тантал
5.0Технеций
5.0Хром
5.5Бериллий
5.5Осмий
5.5Рений
6.0Вольфрам
6.0β-Уран

Температура плавления

Температуры плавления чистых металлов лежат в диапазоне от −39 °C (ртуть) до 3410 °C (вольфрам). Температура плавления большинства металлов (за исключением щелочных) высока, однако некоторые металлы, например, олово и свинец, могут расплавиться на обычной электрической или газовой плите.

Плотность

В зависимости от плотности, металлы делят на лёгкие (плотность 0,53 ÷ 5 г/см³) и тяжёлые (5 ÷ 22,5 г/см³). Самым лёгким металлом является литий (плотность 0,53 г/см³). Самый тяжёлый металл в настоящее время назвать невозможно, так как плотности осмия и иридия — двух самых тяжёлых металлов — почти равны (около 22,6 г/см³ — ровно в два раза выше плотности свинца), а вычислить их точную плотность крайне сложно: для этого нужно полностью очистить металлы, ведь любые примеси снижают их плотность.

Пластичность

Большинство металлов пластичны, то есть металлическую проволоку можно согнуть, и она не сломается. Это происходит из-за смещения слоёв атомов металлов без разрыва связи между ними. Самыми пластичными являются золото, серебро и медь. Из золота можно изготовить фольгу толщиной 0,003 мм, которую используют для золочения изделий. Однако не все металлы пластичны. Проволока из цинка или олова хрустит при сгибании; марганец и висмут при деформации вообще почти не сгибаются, а сразу ломаются. Пластичность зависит и от чистоты металла; так, очень чистый хром весьма пластичен, но, загрязнённый даже незначительными примесями, становится хрупким и более твёрдым. Некоторые металлы, такие, как золото, серебро, свинец, алюминий, осмий, могут срастаться между собой, но на это могут уйти десятки лет.

Электропроводность

Все металлы хорошо проводят электрический ток; это обусловлено наличием в их кристаллических решётках подвижных электронов, перемещающихся под действием электрического поля. Серебро, медь и алюминий имеют наибольшую электропроводность; по этой причине последние два металла чаще всего используют в качестве материала для проводов. Очень высокую электропроводность имеет также натрий, в экспериментальной аппаратуре известны попытки применения натриевых токопроводов в форме тонкостенных труб из нержавеющей стали, заполненных натрием. Благодаря малому удельному весу натрия, при равном сопротивлении натриевые «провода» получаются значительно легче медных и даже несколько легче алюминиевых.

Теплопроводность

Высокая теплопроводность металлов также зависит от подвижности свободных электронов. Поэтому ряд теплопроводностей похож на ряд электропроводностей, и лучшим проводником тепла, как и электричества, является серебро. Натрий также находит применение как хороший проводник тепла; широко известно, например, применение натрия в клапанах автомобильных двигателей для улучшения их охлаждения.

Наименьшая теплопроводность — у висмута и ртути.

Цвет

Цвет у большинства металлов примерно одинаковый — светло-серый с голубоватым оттенком. Золото, медь и цезий соответственно жёлтого, красного и светло-жёлтого цвета.

Трубы

Из все видов, которые имеет металлопрокат, трубы являются самым распространенным. Этот вид изделий может иметь однослойное и многослойное строение. Технологии позволяют производить трубы не только кольцевого, но также прямоугольного, квадратного и овального сечений. Круглая труба считается самой популярной, так как она обладает отличной пропускной способностью, на изготовление нужно сравнительно небольшое количество сырья, и давление на ее стенках распределяется равномерно, что продлевает срок ее службы. По виду сварного шва изделия могут быть спиралешовные или прямошовные.

Трубы применяются для транспортировки различных жидкостей и газов. В зависимости от переправляемого продукта сплав металлопроката будет разным. Это объясняется тем, что при взаимодействии с газами и химически активными веществами на трубах может появляться коррозия и деформация. Они могут также использоваться не по прямому назначению, например, в качестве опоры или ограждения.

Применение сортового проката

Сортовой тип, по сути, является полуфабрикатом, из которого посредством дальнейшей обработки получают готовую продукцию. Данный материал широко применяется в строительстве. Из него производят конструктивные элементы зданий и сооружений, а также множество других изделий.

После дополнительной обработки из заготовок сортового типа изготавливают следующее:

  • детали для различных механизмов;
  • крепежные детали;
  • гнутые профили.

Технология профилирования гнутых профилей

Виды сортовой продукции

Главной особенностью этого типа является то, что его поперечное сечение имеет простую геометрическую форму. Он разделяется на следующие разновидности:

  • простой;
  • арматура.

Существует несколько типов простого проката:

  • круглый;
  • квадратный;
  • шестигранный;
  • полосовой.

Арматура – это множество простых элементов, которые соединены между собой. Арматуру применяют при строительстве железобетонных конструкций в сочетании с бетоном. Данное изделие позволяет усилить свойства бетона, либо служить для его растяжения.

Виды арматуры

В зависимости от качества поверхности, такой прокат стали делится на следующие группы:

  • 1ГП – продукт, который не требуют дальнейшей обработки поверхности;
  • 2ГП – продукт, поверхность которого требует горячей обработки давлением;
  • 3ГП – продукт, поверхность которого обрабатывается холодным способом, подразумевающим механическую резку.

Применение стального круга

Стальной круг – это один из наиболее распространенных видов рассматриваемой продукции. Данное изделие изготавливается в виде стального прута, имеющего круглое поперечное сечение. Стандартный диаметр стального круга варьируется от 5 до 270 мм. Однако при необходимости диаметр круга может быть увеличен до 330 мм.

Стальной круг нашел широкое применение в машиностроении. В этой области промышленности его используют для изготовления различных втулок, валов, осей и прочих деталей, входящих в конструкцию машин. Помимо этого он применяется при изготовлении оград, кованых изделий, в том числе заборов, решеток на окна и двери и других изделий.

Применение стального круга в изготовлении решеток

Применение квадратов и шестигранников

Квадратный тип продукта, как и шестигранный, является таким же стальным прутом, имеющим либо квадратное, либо шестигранное поперечное сечение. Их стороны имеют стандартные размеры, варьирующиеся от 6 до 200 мм. Изготовление продукции более внушительных размеров возможно лишь по индивидуальному заказу.

Эти виды чаще всего применяются в строительстве. Из них изготавливают конструкционные элементы ворот, оград, скамеек и других конструкций.

Применение полосового проката

Стальные полосы применяются при изготовлении металлических конструкций, а также гнутого профиля, например, уголков. Полосовая продукция применяется при изготовлении автомобильных рессор, различных режущих инструментов, либо в качестве элементов конструкций, которые работают на растяжение. Сортовой металлопрокат полосового типа также применяется при изготовлении труб и различных декоративных элементов.

https://youtube.com/watch?v=1xJsQsxvg-Y

Сортамент горячекатаной листовой продукции

Лист представляет собой вид металлопродукции, который имеет большую длину и ширину при относительно малой толщине. Эти основные размеры и определяют выбор типоразмера для решения тех или иных задач. Основные разновидности горячекатаного листа представлены в ГОСТ 19903. По этому стандарту продукция может иметь следующие характеристики:

  • ширина: от 0,5 до 3,8 м;
  • длина: 0,71-12 м;
  • толщина: 0,4 160 мм.

Прокат с указанными характеристиками поставляется в картах (листах). Также существует вариант поставки в рулонах. При этом толщина стали может варьировать в пределах 1,2 – 12 мм, а ширина— 0,5-2,2 м. Масса рулона обычно составляет до 20 т. Для этой группы типоразмеров горячекатаного проката отклонения по геометрии нормируются в зависимости от класса:

  • А (повышенной точности);
  • Б (нормальной точности).

По типу обработки в ходе прокатки выделяют:

  • лист с обрезной (О)
  • необрезной (НО) кромкой.

В зависимости от качества геометрии выделяют следующие группы проката:

  • ПН (нормальная плоскостность);
  • ПУ (улучшенной);
  • ПВ (высокой);
  • ПО (особо высокой);

Кроме предельных отклонений по основным размерам, горячекатаный лист контролируют по серповидности (до 3 мм на погонный метр), качеству поверхности, телескопичности (для рулонной стали).

Химические свойства металлов

Выше уже было сказано, что металлы достаточно легко расстаются со своими электронами (окисляются), т.е. в окислительно-восстановительных реакциях являются восстановителями.

Во всех химических реакциях металлы являются восстановителями, проявляя только положительные степени окисления
Me-ne- → Men+
  • M — металл;
  • e- — электрон;
  • n — целое число.

Металлы характеризуются низкими величинами энергии ионизации (энергии, необходимой, для отрыва электрона от атома).

Восстановительная способность металлов:

  • в периодах уменьшается слева-направо;
  • в главных подгруппах увеличивается сверху-вниз.

Металл является более сильным восстановителем, чем он стоит левее в периоде и ниже в главной подгруппе.

Восстановительная активность металлов, в реакциях, протекающих в растворах веществ, зависит от места металла в электрохимическом ряду напряжений.

Химические реакции металлов с неметаллами (простыми веществами):

  • с водородом металлы образуют гидриды:Ca+H2 = CaH2 — гидрид кальция
  • с галогенами металлы образуют галогениды (соли):Mg+Br2 = MgBr2 — бромид магния
  • с кислородом металлы образуют оксиды:4Na+O2 = 2Na2O — оксид натрия
  • с серой металлы образуют сульфиды (соли):Fe+S = FeS — сульфид железа
  • с углеродом металлы образуют карбиды:Ca+2C = CaC2 — карбид кальция

Химические реакции металлов с сложными веществами:

  • металлы от лития до натрия (см. ряд напряжений) вытесняют водород при н.у. с образованием щелочей:
    2Na+2H2O = 2NaOH+H2
  • металлы, стоящие левее водорода, реагируют с разбавленными кислотами с образованием солей и выделением водорода:
    2Al+6HCl = 2AlCl3+3H2
  • металлы реагируют с растворами солей менее активных металлов, восстанавливая при этом менее активный металл, с образованием соли более активного металла:
    Fe+CuSO4 = FeSO4+Cu
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации