Черный металл и цветной металл в чем разница
Черные и цветные металлы: различия и сферы применения
Разница между черными и цветными металлами заключается содержании железа. Сегодня металл широко используется как в промышленных, так и в коммерческих целях. Однако использование черных и цветных металлов имеет разные назначение. Купить алюминиевый прокат можно на сайте производителя.
Что такое черный металл?
Черный металл — это металл, содержащий железо.
Наиболее распространены черные металлы:
Черный металл используется для изготовления автомобилей, поездов и рельсов, вентиляторов, неподвижных деталей, контейнеров, промышленных труб, заборов, гвоздей, инструментов и аксессуаров и т. д., за исключением чугуна высокой чистоты и нержавеющей стали. Сталь содержит всего 10% хрома, что означает, что она ржавеет и подвергается коррозии при воздействии элементов. Если он вступает в контакт с мочевиной, его следует намочить. С другой стороны, черный металл магнитен. Поэтому он идеально подходит для разделения и переработки отходов.
Что такое цветной металл?
Цветные металлы — не содержат железа.
Основные преимущества использования цветных металлов — их легкость и низкая ударная вязкость по сравнению с черными металлами. Цветные металлы с небольшим содержанием железа или без него более устойчивы к ржавчине и коррозии. Его немагнитные свойства делают его идеальным для электроустановок. Электронные устройства и другие типы проводящих устройств также используются в легковоспламеняющихся и взрывоопасных средах, поскольку они не образуют искр.
Например, алюминий легкий, его легко лить, ковать, обрабатывать и сваривать. Одним из самых распространенных примеров, — это самолеты, которые изготовлены из литого алюминия. Помимо экранов, рам, поршней, радиаторов и подобных компонентов, он также используется в автомобилях, грузовиках, лодках и мотоциклах. Цветные металлы можно эффективно использовать для создания крыш, слоев, труб и статуй. Из-за своей высокой электропроводности они используется в качестве основного металла в чугуне в виде проволоки и других проводников. Цинк часто используется в качестве защитного покрытия чугуна или оцинкованной стали для предотвращения ржавчины. Таким образом, черные и цветные металлы имеют свои характеристики и подходят для разных целей.
Разница между черным и цветным металлом
Ключевое преимущество, нивелирующее разницу между черными и цветными металлами, – возможность вторичной переработки.
В недрах земли металлы представлены наиболее обширно. Все они, кроме ртути, являются твердыми веществами, обладающими характерным металлическим блеском и способностью хорошо пропускать электричество и тепло.
Они обладают уникальным сочетанием прочности и пластичности. Их можно ковать, сваривать, вытягивать в проволоку, прокатывать в листовой и сортовой прокат и использовать для литья. По химическому составу металлы классифицируют на черные и цветные.
Это разделение построено по очень простому принципу – в составе черных металлов и сплавов присутствует железо, а в цветных оно отсутствует. Естественно, что разница в химическом составе обуславливает и разнообразные физические свойства.
Группа черных металлов
Ее основу составляют углеродистые и легированные стали. Кроме железа и углерода (его массовая доля не превышает 2,14%) они содержат:
раскислители, минимизирующие количество кислорода в расплавленной стали;
легирующие компоненты, улучшающие общие физические и отдельные служебные свойства.
Несмотря на высокие параметры прочности, износостойкости, хорошую пластичность и ударную вязкость, стали склонны к ржавлению. При этом они подвержены коррозии межкристаллической, атмосферной, химической и электрохимической. Исключение – нержавеющие сплавы. Они содержат в повышенном количестве хром, который в связи с железом и углеродом способствует высокой стойкости стали к ржавлению, язвенной и фреттинг-коррозии.
Также в эту группу входят чугуны белые, ковкие, серые и высокопрочные. Это тоже сплавы железа, углерода и легирующих веществ. Только массовая доля C превышает порог 2,15%. К тому же в чугуне углерод находится в виде неметаллических включений графита или цементита. Такая структура придает чугунам прочность, но делает хрупкими и снижает пластичность.
Все черные металлы имеют различные оттенки серого цвета и проявляют магнитные свойства. Исключение – отдельные марки пищевых легированных сталей. Они широко используются в качестве строительного и конструкционного материала.
Группа цветных металлов
На заре развития цивилизации человечество стало первыми использовать цветные металлы. Изначально это была медь, а потом и ее сплав – бронза. Но это не единственные представили цветмета. Данная группа довольно обширная, поэтому цветные металлы также подразделяются на:
тяжелые. К ним относятся все та же медь, в том числе и ее производные сплавы – бронзы и латуни, никель, олово, свинец и цинк;
легкие. Это алюминий, магний, титан и их сплавы.
Итак, цветные металлы могут иметь структуру в оттенках самых разных цветов: от красноватой меди и до серебристо-белого олова и алюминия. Именно по этой причине к данной категории иногда причисляют золото, серебро и платину, которые являются драгметаллами, и представителей редкоземельной группы – лантан, церий, неодим.
Свойства цветных металлов более вариативны, а одним из обобщающих качеств, кроме отсутствия железа, является коррозионная стойкость. Они отличаются плотностью, весом, магнитными свойствами, электропроводностью и тугоплавкостью.
В промышленности наиболее востребованы медь, алюминий и цинк. Они:
используются как конструктивный материал;
применяются как металлические защитные покрытия для стали;
выступают так же, как и Ti, Mg, Cr, Ni, Mo, W, V, Co, легирующими компонентами при выплавке стали, чугуна и цветных сплавов.
Переработка
Ключевое преимущество, нивелирующее разницу между черными и цветными металлами, – возможность вторичной переработки. Только стали и чугуны в процессе переплавки частично утрачивают свои первичные свойства из-за потери химических элементов, чего не скажешь о меди и алюминии.
Стоимость
Если сравнивать цены черных и цветных металлов, то последние окажутся более дорогими. Это обусловлено их меньшим присутствием в земной коре и дорогостоящей технологией переработки руды и выплавки.
Лекция по технологии на тему «Черные металлы. Цветные металлы и их сплавы»
Они обладают уникальным сочетанием прочности и пластичности. Их можно ковать, сваривать, вытягивать в проволоку, прокатывать в листовой и сортовой прокат и использовать для литья. По химическому составу металлы классифицируют на черные и цветные.
Это разделение построено по очень простому принципу – в составе черных металлов и сплавов присутствует железо, а в цветных оно отсутствует. Естественно, что разница в химическом составе обуславливает и разнообразные физические свойства.
Свойства
В группу черных металлов входит железо и все его сплавы. Они составляют около 90% всего материала, который используется в экономике. В природе они встречаются редко, поэтому добывают материал путем обработки железной руды. Главным отличием черных металлов является то, что в их составе всегда есть железо. Цветные его не содержат, обычно встречаются еще и в разных цветах. От этого и появилось такое название. Цветные металлы отличаются друг от друга техническими возможностями и составом, а черные все между собой похожи, поскольку в основном состоят из железа.
Свойства чермета появляются только после изменения его состава, перечислим главные достоинства этого материала:
Благодаря этим качествам черный металл больше используют в строительстве для создания сооружений гражданского и промышленного масштаба. Здания выдерживают высокую нагрузку и имеют долгий срок службы.
Цветные металлы стоят дороже из-за того, что их мало, но сплавы используются для производства приборов и изделий с ограниченными свойствами.
Чугун и сталь
Как правило, в производстве черные металлы проходят несколько стандартных фаз: добыча руды и её обработка в доменной печи. После этого получается чугун, из которого впоследствии получают любые виды стали и железных сплавов. Последние чаще используются в тяжелой промышленности. В отличие от них, цветные металлы —это более мягкое вещество, обладающее несколько другими свойствами, они используются в другой сфере.
В состав чугуна входит 93% железа и около 3-5% углерода, плюс остаточные элементы в незначительном количестве. Этот материал редко используется для производства, поскольку обладает хрупкостью. Его можно встретить при изготовлении некоторых видов труб, вентилей или же клапанов. Но большинство производимого объема чугуна (более 90%) перерабатывается в сталь.
Основные виды стали, которые изготавливаются из железа, это: углеродистая и низкоуглеродистая (закалённая) сталь, нержавеющая, феррито-хромовая, хромовая, мартенситно-хромовая, хром-ванадиевая, легированная, никелевая, вольфрамовая, молибденовая и марганцевая сталь.
Основные виды
В сравнении с черным, у цветного металла гораздо больше разновидностей. Добавление различных веществ в состав привело к тому, что материал стали классифицировать по семи группам. У цветного металла есть тугоплавкие, легкие и тяжелые, рассеянные, редкоземельные, радиоактивные, благородные, рассеянные материалы. Мы не будем перечислять все эти типы, а остановимся лишь на самых востребованных металлах и их свойствах:
У черного металла не так много сплавов, в промышленных целях используется только 2 разновидности:
Группа черных металлов
Ее основу составляют углеродистые и легированные стали. Кроме железа и углерода (его массовая доля не превышает 2,14%) они содержат:
Несмотря на высокие параметры прочности, износостойкости, хорошую пластичность и ударную вязкость, стали склонны к ржавлению. При этом они подвержены коррозии межкристаллической, атмосферной, химической и электрохимической. Исключение – нержавеющие сплавы. Они содержат в повышенном количестве хром, который в связи с железом и углеродом способствует высокой стойкости стали к ржавлению, язвенной и фреттинг-коррозии.
Также в эту группу входят чугуны белые, ковкие, серые и высокопрочные. Это тоже сплавы железа, углерода и легирующих веществ. Только массовая доля C превышает порог 2,15%. К тому же в чугуне углерод находится в виде неметаллических включений графита или цементита. Такая структура придает чугунам прочность, но делает хрупкими и снижает пластичность.
Все черные металлы имеют различные оттенки серого цвета и проявляют магнитные свойства. Исключение – отдельные марки пищевых легированных сталей. Они широко используются в качестве строительного и конструкционного материала.
Область применения
Из цветного металла создаются детали для автомобилей, кораблей и самолетов. С их помощью делают металлоконструкции, ювелирные украшения, предметы искусства. Сплавы цветметаллов применяют в промышленности и медицине. С их помощью создают оборудование, гиподермические иглы, инструменты для проведения операции. Иридий берется во время лучевой терапии, а золото с платиной используется в стоматологии.
Черные металлы активно применяют в пищевой отрасли, при создании электротехники и генерировании энергии. В строительстве домов, промышленных сооружений и автомобилей они используются чаще цветмета. Некоторые сплавы специально создают для суровых эксплуатационных условий, добавляя примеси, которые сделают материал устойчивей, надежней и пр.
Происхождение металлических отходов
Медные – это лом латуни, бронзы.
Самый ценный – электротехнический:
Металлолом сдают в следующем виде:
Примут и с включениями, но приемочная цена понизится.
Олово значительно дороже меди, но его меньше.
Ценится у приемщиков сплав олова и свинца – баббит, один из дорогих.
Свинец принимают в виде:
Источники титана:
С большей охотой принимается алюминий:
В зависимости от того, где добыт металл, варьируется приемочная цена.
Цинковый лом и сплав этого металла с алюминием и магнием ценится в три раза выше, чем просто цинковые отходы. Называют такой сплав ЦАМ. Его в большом количестве можно найти в автомобиле.
Переработка
Из-за повышения оборотов производства и потребительского спроса все больше организаций занимается переработкой лома. Если не следить за отходами, то в скором времени экология и люди пострадают, поскольку некоторые материалы опасны для здоровья, окружающей среды.
Переработка доступна для черных и цветных металлов. Самое ценное для этого процесса сырье содержится в аккумуляторах, батареях и бытовой технике. Процесс переработки сырья подразумевает несколько этапов:
Крупным предприятиям сдача металла позволяет сократить расходы. Именно такие организации в основном и влияют на экологическую обстановку, поскольку потребители не производят отходы в таких масштабах.
Цветные и черные металлы используются почти во всех отраслях жизни человека. Умение отличать их друг от друга позволит заранее принять во внимание слабые и сильные стороны материала, а также заранее спланировать их переработку и повторное использование.
Сходства и различия
Сплав латуни по большей части состоит из меди, поэтому естественно, что они похожи
не только визуально, но и некоторыми свойствами. Чем больше меди в сплаве, тем сильнее их цвета будут схожи. На этом точные совпадения заканчиваются.
сплавы латуни, где меди
менее 80%
. Они слегка похожи на золото, так как имеют выраженный желтый оттенок. Чем больше цинка, тем оттенок светлее.
Из-за этого латунь даже используют для подделки или имитации золота
. У меди же главный оттенок – красноватый, который часто отливает розовым.
При сильном понижении температуры латунь не теряет своей, сравнительно ограниченной, пластичности и не становится хрупкой
. Электричество и тепло проводит хуже.
Отличаются они по такому признаку, как твердость
,
пластичнее
, а латунь, наоборот,
твердая
и придать ей какую-либо форму без применения отжига сложно.
Стружка также получается разная: у латуни – игольчатая
, у меди –
закрученная в спираль
.
Рассмотрим свойства, которые имеет латунь и медь, есть ли у них отличия:
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.