Черный металл что это
Чёрные металлы – свойства и классификация чермета
Эти черные металлы стали неотъемлемым компонентом нашей цивилизации. Без стали и чугуна сложно представить и повседневную жизнь, и высокие технологии.
Что такое черные металлы
Под термином « черные металлы » понимаются железо и сплавы с ним как основным компонентом (стали, чугуны).
По некоторым классификациям к черным металлам относятся марганец, ванадий, хром. Это сырье при производстве чугунов и сталей.
Основные железистые сплавы – чугуны, стали, ферросплавы. Они составляют 90% объема продукции металлургических предприятий. Остальное добирают цветные металлы.
Почти все металлы (90+%), востребованные экономикой, относятся к «черному» сегменту.
Неофициальное наименование сегмента черных металлов – чермет.
Классификация
Главные продукты чермета – сталь и чугун. Это сплавы железа, углерода плюс легирующие присадки, улучшающие утилитарные характеристики продукта.
Сталь и чугун различает доля углерода в составе. У стали его менее 2,14%, у чугуна – больше, у некоторых марок до 5,9%.
Данные сплавы черных металлов также классифицируются на основе физических параметров и химического состава.
Чугуны
Главная разновидность чугуна – литейный. Другие виды:
По другой классификации чугуны подразделяют на белые, серые, ковкие.
Стали
Подразделяются на простые (нелегированные) и легированные:
Традиционные добавки-лигатуры к чугуну, стали: вольфрам, кремний, марганец, медь, хром, никель.
При переработке руды избавляют от азота, кислорода, серы, фосфора, других вредных примесей.
Самые известные виды легированной стали – нержавеющая и оцинкованная.
Технология получения продукции
Продукцию получают на металлургических комбинатах из двух источников : руды (первичное производство) и металлического лома (метод вторичной переработки).
Первичное производство
Исходник для получения черных металлов – железная руда.
С месторождения ее отправляют на металлургические комбинаты, где подвергают многоступенчатой обработке:
Из расплава формируют чушки, прокат, болванки, другие виды заготовок для промышленности.
Чугун, отлитый в виде чушек
Второй способ – кислородно-конвертерный. Процесс проходит в конвертере – стальной печи, выложенной изнутри огнеупорным кирпичом. Здесь на избыточный углерод, другие примеси чугуна воздействуют кислородом. То есть продувают его сквозь массив чугунного расплава под давлением.
Процессы идут при температурах, исчисляемых тысячами градусов по Цельсию. Они плохо совместимы с экологией, поскольку загрязняют атмосферу, воду, почву.
Вторичная переработка
В широком понимании черный металлолом – это некондиционные, утратившие первоначальные свойства изделия из чугуна или стали.
Лом черного металла – востребованное сырье. В пункты приема берут все – от стружки до крупных конструкций.
Такое разнообразие обусловило необходимость классификации чермета по ГОСТу. Виды лома описаны ГОСТом РФ №2787-75, №278-86 (ознакомиться с ГОСТ 2787-75).
Цена черных металлов обычных кондиций, по сравнению с цветметом, невелика – 8-20 руб. за кг. Стоимость изделий смешанного состава, например, хромистой стали вчетверо – впятеро больше.
Учитывая массивность изделий (чугунные радиаторы отопления, ванны, ограды), заработать можно и на простом ломе. Заодно очистить пространство от хлама.
Вторичная переработка лома выгодна и производителям. Процесс впятеро дешевле получения продукта из руды. Кратно уменьшаются выбросы, а значит и штрафы за загрязнение окружающей среды.
Сферы использования
Сталь и чугун – традиционный материал промышленности.
Этому способствуют его прочность, твердость, устойчивость к внешним воздействиям, долговечность, легкость обработки, ценовая доступность (по сравнению с цветметом). Такие кондиции присущи материалу независимо от способа получения – из руды или лома.
В промышленности это материал деталей механизмов, конструкций, инструментария:
Из чугуна получаются эстетичные ажурные решетки, ворота, другой декор для открытых пространств и интерьеров.
Сталь в строительстве – это прочные крыши, перекрытия, лестницы, шахты лифтов.
Еще одна сфера применения вторичных черных металлов – полезные вещи, сделанные своими руками либо в маленьких мастерских. Самые востребованные: летний душ, мангал, пресс, буржуйка, аксессуары для рыбалки, накопитель воды на дачном участке. Дизайнеры создают инсталляции, которые становятся музейными экспонатами либо пополняют частные коллекции.
Чугунная печь — буржуйка
Бизнес проектом может стать и пункт приема вторсырья, и создание артефактов из лома черных металлов.
ЧЁРНЫЕ МЕТАЛЛЫ — душа и тело современной промышленности
Медицине известен печальный и трогательный факт. Студент-химик решил подарить любимой девушке кольцо. Не простое, а из железа собственной крови. Парень делал себе кровопускания, а из крови выделял железо. Только ему не удалось подарить уникальное кольцо — студент умер от малокровия, так и не набрав нужного количества черного металла.
Железо и вся таблица Менделеева
К черным металлам относятся железо и произведенные из него сплавы. По некоторым классификациям сюда же относят ванадий, хром, марганец. Вот вам весь список черных металлов. Удивительно, что среди употребления людьми огромного количества других металлов 90% составляют черные (правда, в основном в виде сплавов).
А вот историки этому не удивляются. Они знают, какими темпами развивалось человечество. Сравните сами.
Первая стадия — первобытно-общинный строй. Начался он примерно 200 000 лет назад (как минимум) и делится на 3 стадии:
Сравните, как жил человек в каменном веке, и как живет сейчас. И весь взлет цивилизации — за счет металлов.
Где добывают руду черных металлов
К железным рудам относятся железняки — красный, магнитный, бурый. Это магнетит, гематит, лимонит. Бурые железняки привлекательны примесями ванадия, кобальта, марганца, никеля и других металлов.
Российские железорудные месторождения
Россия обладает крупнейшими железорудными запасами в мире, хотя содержание железа на тонну добытой руды наша страна уступает некоторым странам. Огромное и уникальное по содержанию железа (до 60%) месторождение гематита расположено в Курской области. Это знаменитая Курская магнитная аномалия.
Бесценная копилка минералов, Каменный Пояс, имеет магнетитовые месторождения (горы Магнитная, Благодать, Высокая). Есть магнетит на Кольском полуострове и в Сибири.
Крупнейшие залежи лимонита (бурого железняка):
Добывают руду открытым (в карьерах) или закрытым (в шахтах) способами.
Переработкой руды в железо занимаются на металлургических комбинатах.
Что производят из черных металлов
Само железо не пользуется спросом. Оно пластично, хорошо поддается ковке и прокатке, у него хорошие электро- и теплопроводность. Но все его привлекательные качества меркнут перед одним большим «но» — оно ржавеет.
В Дели (Индия) уже 1600 лет стоит железная колонна. И не ржавеет. Много версий выдвинули ученые по этому поводу, но до сих пор непонятно, отчего она не заржавела за полторы тысячи лет.
А вот сплавы черных металлов (чугун и сталь) необходимы экономике любой страны.
Основной помощник в превращении железа в сплавы — углерод.
Сталь содержит гораздо меньше углерода:
Углерод не все, что нужно хорошей стали или качественному чугуну. Небольшие добавки марганца, меди, ванадия хрома и других металлов придают сплавам требуемые качества. Это могут быть термостойкость, устойчивость к коррозии (ржавчине), хорошая ковкость, упругость металла.
Морская вода — настоящая жидкая руда. В ней около 80 элементов таблицы Менделеева. Если извлечь из океанов все железо, то на долю каждого жителя Земли придется 35 тонн. За все время цивилизации произвели всего по 6 тонн на человека.
Делаем железо из руды, чугун из железа, сталь из чугуна
Этими сложными вещами занята черная металлургия.
Она (вернее люди, в ней работающие) добывает руду, обогащает ее, затем выплавляют в доменных печах. Получившийся в процессе плавки чугун в сталеплавильных печах превращают в стали.
А дальше сталь отправляют в прокат на прокатные станы. Они разные, и форм проката много. Из проката получают листы стали, швеллеры, рельсы, уголки.
Применение чермета
Черные металлы используют во многих отраслях промышленности. Причиной такой популярности являются их основные свойства — дешевизна, высокая прочность, универсальность качеств.
Ни одна промышленность не живет без черных металлов и их сплавов.
Производство стали в мире растет, и большую долю металла потребляют «азиатские тигры».
Металлолом чермета
Черный металлолом — это все металлическое, сделанное из железа и его производных. Все, что люди сделали, попользовались и выбросили за ненадобностью. От громадных списанных кораблей (жители портовых городов видели ржавые остовы бывших красавцев) до кусков ржавых труб — все это различные виды лома.
Современное развитие экономики диктует бережное отношение к материальным ресурсам. Поэтому вторичная переработка лома черных металлов, использование того, что раньше считалось мусором, выгодна для развития хозяйства страны. И экология при этом «говорит спасибо», ведь становится меньше свалок, сохраняются природные ресурсы. Они на нашем земном шарике хоть велики, но не безграничны.
Покупаем металлолом черных металлов
Лом нержавейки достаточно дорогой. В зависимости от содержания никеля стоит от 42 до 52 рублей за килограмм.
Лом черного металла гораздо дешевле, от 11 до 14 рублей за кг.
Строгие потребители металлолома
При приеме лома черных металлов его потребители-покупатели — металлурги — предъявляют к нему определенные требования.
Заготовка металлолома производится практически в каждом населенном пункте. И поверьте, туда до сих пор попадает лом еще советских времен.
Существует государственный стандарт на вторичные черные металлы.
Классификация металлолома
Чермет по ГОСТу делится на 2 группы по содержанию углерода. Это стальной лом и чугунный лом.
Наличие легирующих добавок делит металлолом на две категории — легированные и углеродистые. В свою очередь легированные по содержанию элементов имеют 67 групп.
Показатели качества лома также отслеживаются потребителем, и подразделяются на 28 видов.
Какая польза в сборе металлолома
Россия производит немного стали, зато металлолома потребляет от 20 до 30%.
Лом черного металла подразделяется на:
Сфера применения вторичных черных металлов широка. Основных причин тут две — это дешевле, чем плавить железо из руды и занимает меньше времени. К тому же люди, временно оставшиеся без работы, могут заработать на кусок хлеба сбором металлолома. Это их маленький бизнес.
В советские времена металлолом собирали пионеры. И хотя притащить заржавевший трактор им было не под силу, но приличную часть металла на утилизацию детишки отправляли. В этом можно найти скрытую пользу. Пока дотянешь кусок металла до места, сил на драки и разборки, которыми печально известны многие подростки, уже не оставалось. Вот и подумаешь, не возродить ли полезное начинание по сбору металлолома…
Какие металлы относятся к чёрным?
Определение чёрных металлов зависит от того, под каким ракурсом рассматривается этот термин. С точки зрения физических свойств к чёрным металлам относят магнитные химические элементы. В их числе:
С технической точки зрения под определение чёрных металлов подпадает углеродистая сталь и нелегированные чугуны. Границу между этими группами металлов определяет содержание углерода в сплавах: менее 2,14 % – это сталь, 2,14 % и выше – чугун.
Чем отличаются чёрные металлы от цветных
Приведённый выше перечень является исчерпывающим для магнитных химических элементов (чёрных металлов). Если составить объединённый список цветных и чёрных металлов, то в него войдут 78 химических элементов периодической таблицы. При этом три вида чёрных металлов, за исключением железа, по отдельным признакам одновременно относят и к цветным тоже. Их подразделяют на типы:
Перечислить всё, что относится к чёрным металлам с технической точки зрения, намного сложнее. Общее количество марок стали и чугуна включает несколько сотен наименований продукции. При этом часть из них не обладает магнитными свойствами, что позволяет по совокупности признаков относить такие сплавы одновременно к чёрным и цветным металлам.
Сталь – это чёрный или цветной металл?
Вопрос о принадлежности стали к чёрным или цветным металлам следует рассматривать исходя из классификации углеродистых сплавов, которая предусмотрена множеством ГОСТов.
Согласно разным нормативным документам, сталь подразделяется на следующие виды чёрных металлов:
Из всего обширного сортамента марок стали только семь наименований образуют группу немагнитных сплавов. Напоминаем, что отсутствие магнитных свойств является главным признаком цветных металлов. В то же время в состав немагнитных марок стали входит железо, что является одним из определяющих признаков чёрных металлов.
С учётом малочисленности группы немагнитных сталей их можно считать исключением из общего правила с не вполне определённым статусом. С обыденной точки зрения принято считать, что чёрные металлы – это такие сплавы, которые подвержены коррозии от атмосферных воздействий. Хотя ржаветь могут и высоколегированные сплавы.
Титан – цветной металл или чёрный?
Титан используется в производстве высокопрочных и жаропрочных сплавов, а также в качестве легирующей добавки к углеродистым маркам стали. В титановых сплавах содержание титана составляет от 85 до 99,5 %. Основные добавки в них – это алюминий, ванадий, молибден, марганец, цирконий. Титан входит в группу лёгких цветных металлов наряду с алюминием и другими химическими элементами.
Сплавы на титановой основе также безоговорочно относятся к цветным металлам. Их используют для литья и производства широкого спектра металлопродукции: листового металла, труб, профилей, фольги, поковок, штампованных заготовок и т. д. Небольшие добавки титана в углеродистую сталь придают сплавам повышенную прочность и другие специальные свойства.
Свинец – цветной или чёрный металл?
Чугун – это чёрный или цветной металл?
Напоминаем, что основное различие между чёрными и цветными металлами – наличие или отсутствие магнитных свойств. Существует несколько марок немагнитных чугунов, для легирования которых используется никель, марганец, кремний и хром. Весь сортамент чугунов подразделяется на белые, серые, ковкие, высокопрочные и передельные сплавы. Абсолютное их большинство приходится на чугуны с магнитными свойствами.
Чугун применяется в литейном производстве, и только передельный чугун используют для последующей выплавки стали. В основном чугун – это чёрный металл, но немагнитные сплавы имеют двойственную сущность, которая позволяет относить их к обеим группам металлов. Кстати, часть марок легированных чугунов также подвержены коррозии под атмосферными воздействиями.
Алюминий – это цветной или чёрный металл
Алюминий – самый распространённый цветной металл. По содержанию в земной коре он в 3,5 раза превосходит железо. Алюминий в чистом виде и сплавы на его основе широко используются в производстве огромного ассортимента продукции. Существует восемь систем алюминиевых сплавов по их базовому составу:
Все без исключения алюминиевые сплавы также относятся к группе цветных металлов. Кроме того, алюминий широко применяется для легирования углеродистых сплавов (стали и чугуна) для придания им специальных свойств. Это в равной степени относится и к большинству других легирующих элементов из числа цветных металлов.
Цинк – цветной или чёрный металл
Цинк входит в группу тяжёлых цветных металлов. Его используют в производстве цветных сплавов, антифрикционных изделий, анодов и для антикоррозионной защиты продукции из чёрных металлов, не считая других сфер применения.
Медь – цветной металл или чёрный
Медь не входит в перечень 18 химических элементов, составляющих 99,8 % массы земной коры, поскольку она принадлежит к группе тяжёлых цветных металлов. В чистом виде медь используется в производстве разных видов медного проката общего назначения, электротехнической продукции и для других целей.
Медь является базовым материалом в изготовлении бронзовых и латунных сплавов. Она также входит в число основных легирующих элементов углеродистой стали. Медь также широко используется в производстве цветных сплавов на основе алюминия и других цветных металлов, где она составляет меньшую долю от массы готовой продукции.
Медь и сплавы на её основе все без исключения относятся к группе цветных металлов. Они не обладают магнитными свойствами. Как легирующий элемент она может входить в состав чёрных металлов (углеродистых сплавов) для придания им специальных свойств. Но в этом случае её нельзя рассматривать как отдельный вид металла.
Латунь – цветной или чёрный металл?
Латунь наряду с бронзой является одним из основных видов цветных сплавов на базе меди. Сортамент продукции из латуни и бронзы практически идентичен. Он включает:
Латунь и бронза превосходят медь по прочности, но в отличие от неё не используются для легирования углеродистых и производства других цветных сплавов. Отдельного внимания заслуживают медно-никелевые сплавы, которые также относят к цветным металлам.
Никель – цветной металл или чёрный?
По физическим свойствам никель – это чёрный металл. Однако с технической точки зрения его причисляют к цветным металлам. Наряду с хромом, ванадием, молибденом, марганцем никель входит в первую пятёрку легирующих элементов по массовости их применения. Помимо этого, его используют в производстве широкого спектра сплавов, в которых он является основным или вторым по массовой доле элементом.
К ним относятся производимые согласно ГОСТ 492-73 и ГОСТ 19241-2016 сплавы. В их числе мельхиор, хромель, константан, манганин и другие ценные сплавы, которые отличает очень высокая коррозионная стойкость. Значительное содержание в углеродных сплавах никеля и хрома также обеспечивает им стойкость ко всем видам коррозии, в том числе в результате атмосферных и агрессивных воздействий.
Никель наряду с другими легирующими элементами придаёт углеродистым сплавам заданные специальные свойства. В их числе жаропрочность и жаростойкость, повышенная механическая прочность, стойкость к разным видам агрессивной среды и прочее. С учётом высокой ценности высоколегированных сплавов, в том числе имеющих магнитные свойства, их справедливо причисляют к цветным металлам.
Что делают из чёрного металла
Граница, разделяющая чёрные и цветные металлы, не всегда выглядит чёткой и однозначной. Поэтому на обыденном уровне к чёрным металлам относят углеродистые и низколегированные марки стали, а также нелегированный чугун. Мы можем назвать следующие примеры чёрных металлов, а точнее – продукции из них:
Детализированный перечень продукции из чёрных металлов можно продолжать почти до бесконечности. Однако не забывайте: не всё, что ржавеет, является чёрным металлом.
Чёрные металлы
Чёрные металлы.
Чёрные металлы – железо и сплавы на его основе (стали, ферросплавы, чугуны). К чёрным металлам также зачастую относят марганец и, иногда, – хром и ванадий.
Чёрные металлы:
Чёрные металлы – железо и сплавы на его основе (стали, ферросплавы, чугуны). К чёрным металлам также зачастую относят марганец и, иногда, – хром и ванадий.
Чёрные металлы – это собирательное название ряда металлов и сплавов: железа, сплавов на его основе (сталей, ферросплавов, чугунов), а также марганца, иногда – хрома и ванадия.
В узком смысле к черным металлам относят только железо и сплавы на основе железа (стали, ферросплавы, чугуны).
Чёрные металлы составляют более 90 % всего объёма используемых в общественном производстве металлов, из них основную часть составляют различные стали.
Виды чёрных металлов:
В зависимости от процентного содержания углерода в железе различают чугуны и стали.
Чугун – это сплав железа с углеродом (и другими элементами), в котором содержание углерода не менее 2,14 %.
Для справки: 2,14 % – это точка предельной растворимости углерода в аустените на диаграмме состояний.
Согласно ТН ВЭД ЕАЭС чугуны делятся на передельный чугун (т.е. чугун, применяемый для дальнейшей переработки в сталь) и зеркальный чугун.
Согласно ТН ВЭД ЕАЭС передельный чугун – это сплав железа с углеродом, непригодный для ковки, содержащий более 2 мас.% углерода и который может содержать один или более других элементов в следующих пределах:
– хрома не более 10 мас.%,
– марганца не более 6 мас.%,
– фосфора не более 3 мас.%,
– кремния не более 8 мас.%,
– других элементов в целом не более 10 мас.%.
Согласно ТН ВЭД ЕАЭС зеркальный чугун – это сплав железа с углеродом, содержащий более 6 мас.%, но не более 30 мас.% марганца, а по другим компонентам – соответствующий передельному чугуну.
Сталь – это сплав железа с углеродом (и другими элементами), содержащий не менее 45 % железа и в котором содержание углерода находится в диапазоне от 0,02 до 2,14 %.
Согласно ТН ВЭД ЕАЭС сталь – это сплавы на основе железа, которые обладают ковкостью и содержат 2 мас.% или менее углерода. Хромистые стали, однако, могут содержать более высокий процент углерода.
По содержанию углерода стали делятся на:
– низкоуглеродистые (менее 0,25 %),
– среднеуглеродистые (от 0,25 до 0,6 %),
– высокоуглеродистые (более 0,6 %).
Выделяется отдельная категория сталей – легированные стали.
Легированная сталь – сталь, которая, кроме обычных примесей, содержит элементы (добавки), специально вводимые в определённых количествах для обеспечения требуемых физических или механических свойств. Эти элементы (добавки) называются легирующими. Легирующие добавки повышают прочность, коррозийную стойкость стали, снижают опасность хрупкого разрушения. В качестве легирующих добавок применяют хром, никель, медь, азот (в химически связанном состоянии), ванадий, титан и др.
Легированные стали по содержанию легирующих элементов делятся на:
– низколегированные (до 4 % легирующих элементов),
– среднелегированные (от 4 до 11 % легирующих элементов),
– высоколегированные (свыше 11 % легирующих элементов).
Ферросплавы – это сплавы железа с другими элементами (хром, кремний, марганец, титан и др.), применяемые главным образом для раскисления и легирования стали (например, феррохром, ферросилиций).
Согласно ТН ВЭД ЕАЭС ферросплавы – это сплавы в виде чушек, болванок, кусков или других первичных форм, полученных в результате непрерывного литья, а также в форме гранул или порошков, агломерированных или неагломерированных, обычно применяемые как добавки при производстве других сплавов или в качестве раскислителей, десульфураторов или для других аналогичных целей в черной металлургии и обычно непригодные для ковки, содержащие 4 мас.% или более железа и один или более из приведенных ниже элементов в следующих соотношениях:
– хрома более 10 мас.%,
– марганца более 30 мас.%,
– фосфора более 3 мас.%,
– кремния более 8 мас.%,
– других элементов в сумме более 10 мас.%, исключая углерод, при условии содержания меди не более 10 мас.%.