Черные и цветные металлы: использование, различия и особенности

• Что такое черный металл
• Виды и сплавы черных металлов
• Сферы применения черных металлов
• Что такое цветной металл
• Виды и сплавы цветных металлов
• Сферы применения цветных металлов
• Разница между черными и цветными металлами
• Часто задаваемые вопросы

Металлы – целая группа химических веществ и их сплавов, которые нашли широкое применение в различных областях промышленности. Существует множество систем классификации металлов и одна из них – разделение металлов на черные и цветные. У людей, не имеющих специальных знаний в области металлообработки, металлургии или химии, нередко возникают вопросы, по каким параметрам металлы разделяют на черные и цветные, в чем отличия этих категорий и какие особенности применения.

Для начала определим, что металлы в общем – это вещество, отличающееся следующими характеристиками:

• высокой электропроводимостью;
• высокой теплопроводностью;
• магнитными свойствами;
• высокой температурой плавления и кристаллизации (исключение составляет ртуть);
• прочностью, устойчивостью к нагрузкам и механическим воздействиям;
• пластичностью;
• возможностью обработки с помощью технологий сварки, резки и ковки.

Что такое черный металл

К черным металлам относят металлы и сплавы, которые содержат в составе железо. Для улучшения характеристик изделий в стальные сплавы могут добавлять другие виды металлов, а также углерод и прочие присадки. Из отличительных характеристик черных металлов выделяют:

• высокую прочность;
• высокие показатели твердости;
• устойчивость к механическим воздействиям.

Черные металлы имеют относительно невысокую стоимость, могут обрабатываться методом ковки и сварки.

Виды и сплавы черных металлов

Из основных видов черных металлов выделяют сталь и чугун. Сталь представляет собой металл, в состав которого входит до 99% железа и от 0,2 до 2% углерода. Также допустимо добавление в сплав других видов металлов, способствующих улучшению таких характеристик, как плавкость, прочность, устойчивость к коррозии и т.д.

Второй вид распространенного черного металла – чугун. От стали этот материал отличается повышенным содержанием углерода (от 3 до 5%). Чугун отличается следующими характеристиками:

• повышенная прочность и износостойкость;
• отличные литейные качества;
• возможность вторичного использования;
• относительно невысокая стоимость.

 Из недостатков у чугуна отмечают только высокую хрупкость, которая появляется за счет высокого содержания углерода.

К черным металлам также относят:

• ферросплав (в состав металла входит железо, кремний, хром, марганец, титан и прочие элементы);
• литейный чугун (металл получают с помощью технологии плавления чугуна в литейной печи);
• железоуглеродистый сплав.

Сферы применения черных металлов

Как упоминалось, черные металлы отличаются высокой прочностью и невысокой ценой. Материал имеет широкий спектр применения. В зависимости от вида, чермет применяют в машиностроительной промышленности, в самолетостроении, в кораблестроении и других областях. Из черного металла изготавливают строительную арматуру, каркасы зданий и сооружений, инструменты и детали. Так как черные металлы хорошо проводят электрический ток и обладают высокой теплопроводностью, изделия из чермета используют в электронике, климатической технике и т.д. Также стоит выделить следующие области применения:

• изготовление посуды;
• производство декоративных элементов;
• изготовление мебельных каркасов и проч.

Широкий спектр применения черных металлов обусловлен тем, что за счет использования различных добавок можно улучшать технические характеристики получаемого материала. Таким образом получают нержавеющую сталь, инструментальную сталь с повышенной прочностью, материалы, подходящие для эксплуатации при неблагоприятных климатических условиях, для использования с агрессивными средами и т.д.

Что такое цветной металл

Цветными металлами называют все металлы, за исключением железа, хрома и марганца. К наиболее распространенным видам цветных металлов относятся алюминий, медь, свинец, цинк, а также их сплавы. К ключевым характеристикам цветных металлов относят:

• устойчивость к коррозии;
• высокая электропроводность;
• высокая пластичность;
• гибкость;
• небольшой удельный вес (относительно черных металлов).

Свойства цветных металлов и сплавов могут сильно меняться в зависимости от состава сплава.

Виды и сплавы цветных металлов

Существует огромное количество цветных металлов. К основным видам, которые наиболее часто используют в различных областях промышленности, относят:

• тяжелые металлы (свинец, цинк, медь);
• легкие металлы (алюминий, литий, титан);
• тугоплавкие (ванадий, вольфрам);
• благородные (золото и серебро);
• радиоактивные (уран, радий).

Каждый из видов цветных металлов отличается уникальными характеристиками, которые обуславливают область применения материала.

Сферы применения цветных металлов

Как упоминалось, область применения цветных металлов зависит от их вида. Наиболее часто в промышленности используют следующие виды цветмета:

• Медь. Этот металл отличается высокой электропроводностью и теплоемкость. Медь не подвержена коррозии, со временем на поверхности образуется оксидная пленка, которая служит дополнительной защитой от негативных воздействий среды. Медь применяют в электротехнических приборах, для изготовления элементов трубопроводов, для изготовления труб, водостоков, при производстве декоративных элементов и украшений.
• Латунь. Этот металл представляет собой сплав меди с цинком. Материал имеет привлекательный внешний вид с характерным, напоминающим золото, блеском. Латунь используют в ювелирном деле, для изготовления элементов декора. Материал отличается повышенной устойчивостью к негативным воздействиям среды, долговечностью и прочностью. Из металла изготавливают сантехнические детали, элементы трубопроводов, втулки, переходники, элементы для систем охлаждения двигателей и т.д.
• Алюминий. Этот металл отличается небольшим весом, что позволяет использовать алюминиевые элементы в авиастроительстве, в кораблестроении и в ракетостроении. Алюминиевые сплавы с повышенной прочностью подходят для изготовления строительных конструкций. Такое решение позволяет облегчать общий вес сооружения и снижать нагрузки на фундамент. Алюминий используют при изготовлении климатических приборов, элементов декора, для изготовления элементов трубопроводов и т.д. Алюминий активно используется в пищевой промышленности. Из этого металла изготавливают посуду, пищевую фольгу и проч. Алюминий необходим для изготовления электротехнических приборов, металл используют в микроэлектронике.
• Свинец. Свинец занимает четвертое место в металлопроизводстве после стали, чугуна и алюминия. Считается, что первым металлом, который начали обрабатывать люди, был свинец. Материал отличается достаточной мягкостью, низкой теплопроводностью, легко поддается обработке. Однако свинец имеет серьезный недостаток, этот металл токсичен, что значительно ограничивает область его применения. Сейчас свинец используют для защиты от радиации в атомной промышленности, в медицине, в научно-исследовательских учреждениях и проч. Металл используют в автомобилестроении для изготовления аккумуляторов. Свинцовые детали применяют в электронных и электротехнических приборах. Металл подходит для изготовления различных взрывчатых смесей. В строительной области свинец используют при изготовлении бетонных и цементных смесей.
• Цинк. Этот металл используется в чистом виде только в фармацевтике и медицине, это металл обладает выраженными антисептическими свойствами, помогает снимать раздражения, необходим для роста волос. Цинк используют для приготовления мазей, лечебных шампуней и других фармацевтических средств. В металлургической промышленности цинк добавляют в сплавы цветных и черных металлов для улучшения технических и эксплуатационных характеристик. Цинк также применяется в металлургии при восстановлении драгоценных металлов. Кроме того, цинковые пластины применяют в полиграфическом производстве для изготовления пластин для иллюстраций в печатных изданиях.
• Никель применяют в медицине, в частности, при изготовлении ортодонтических конструкций. Элемент необходим для создания жаропрочных сплавов, которые применяют в ракетостроении. В автомобиле строении никель добавляют в сплавы железа с кадмием и цинком для изготовления аккумуляторов.
• Титан - легкий и прочный металл, который необходим для изготовления элементов и деталей в космической отрасли, автомобилестроении, авиастроении, кораблестроении. Титан активно используют в медицине для изготовления имплантатов и медицинских инструментов. Из титановых сплавов изготавливают элементы трубопроводов и водостоков. Материал также активно используется в химической промышленности и в ювелирном деле.

Также стоит отметить драгоценные или благородные металлы: золото, платину, серебро. Эти материалы могут использоваться в точных приборах, а также в ювелирном производстве.

Разница между черными и цветными металлами

Одно из различий между черными и цветными металлами заключается в магнитных свойствах. Черные металлы являются ферромагнетиками, цветные металлы – не являются. Также можно выделить следующие особенности цветных металлов в сравнении с черметом:

• Металлы не поддаются коррозии, устойчивы к негативным воздействиям среды. Со временем некоторые материалы покрываются оксидной пленкой (например, алюминий, медь или цинк). Однако такая пленка не влияет на эксплуатационные характеристики, кроме того, служит дополнительной защитой от негативных факторов и повреждений.
• Все цветные металлы отличаются высокими антифрикционными свойствами.
• Цветмет отличается повышенной электропроводностью, высокой теплопроводностью, теплоемкостью.
• Все изделия из цветного металла плохо поддаются окрашиванию.
• Из цветных металлов создают сплавы, обладающие повышенной устойчивостью к негативным воздействиям среды, экстремально низким или экстремально высоким температурам.

Кроме того, цветные металлы отличаются более легким весом. Также стоит отметить высокую стоимость цветных металлов в сравнении с черметом, цена на цветные металлы обусловлена сложностью получения.

Часто задаваемые вопросы