Towaroznawstwo CHARAKTERYSTYKA NIEKTÓRYCH METALI -
A A A

CHARAKTERYSTYKA NIEKTÓRYCH METALI

Żeliwo otrzymuje się z powtórnego przetopienia surówki od­lewniczej z dodatkiem złomu i koksu w piecach żeliwiakach. Żeli­wo jest stopem żelaza zawierającym do 4,5% węgla oraz domieszki fosforu, siarki i krzemu. Węgiel występuje w żeliwie w postaci wolnej jako grafit lub w postaci związanej jako węglik żelaza zwany cementytem. Cementyt jest jasny i błyszczący, grafit szary, stąd żeliwo ma w przełomie charakterystyczną, niejednolitą barwę. Żeliwo szare zawiera dużo wolnego grafitu, charaktery­zuje się stosunkowo łatwą obrabialnością, znaczną wytrzymałością na wysokie temperatury, małą kurczliwoścfą. Żeliwo białe zawiera dużo cementytu, cechuje je duża twardość oraz kruchość, mała kurczliwość. Żeliwo modyfikowane charakteryzuje się niemal trzykrotnie większą wytrzymałością na zerwanie w sto­sunku do żeliwa szarego, większą odpornością na korozję, lepszą odlewnością, cechuje je pewna ciągliwość. Jako modyfikatora do otrzymania tego rodzaju żeliwa stosuje się stop wapnia z krzemem lub aluminium. Modyfikatory dodaje się do płynnego żeliwa sza­rego tuż przed wykonaniem odlewów. Żeliwo sferoidalne charakteryzuje się jednolitą barwą, dużą wytrzymałością na ude­rzenia, na ścinanie, na działanie korozji, ma zdolność tłumienia drgań i dużą wytrzymałość na wysokie temperatury. Żeliwo sferoi­dalne otrzymujemy przez dodanie do żeliwa szarego manganu, miedzi, niklu i fosforu. Charakterystyczne cechy żeliwa oraz jego taniość powodują, że żeliwo ma duże zastosowanie w budowie maszyn, a zwłaszcza korpusów, kół zębatych, bloków cylindrowych, tłoków, w budowie kotłów, części piecowych, elementów instalacji wodnej i kanaliza­cyjnej, a żeliwo sferoidalne służy do wyrobu panewek, niektórych łożysk wałkowych, wałów wykorbionych. Stal jest stopem żelaza z węglem, manganem, krzemem, fosfo­rem siarką i innymi pierwiastkami. Zawartość żelaza w stali wy­nosi 97-5-98,5%, węgla 0,05-5-1,7% i pozostałych składników do 1,3%. W zależności od składu chemicznego rozróżnia się stal węglową i stopową. Jeżeli w stali węglowej zawartość węgla stanowi 0,05-5-0,15%, nazywamy ją stalą miękką, przy zawartości do 0,35% C stal nosi nazwę średnio twardej, wreszcie stal twarda zawiera 0,75% C. Wśród stali stopowych wyróżniamy m.in. stal nierdzewną, zawierającą chrom, stal żaroodporną zawierającą wol­fram, chrom, krzem i aluminium, stal kwasoodporną z zawartością chromu i niklu, stal magnetyczną uszlachetnioną kobaltem i ni­klem, stal antymagnetyczną zawierającą miedź, stal oporową za­wierającą mangan, chrom, nikiel, krzem. Ze względu na zastosowanie dzieli się stal na konstrukcyjną i narzędziową. Pręty stalowe, kształtowniki itp. wykonuje się ze stali węglowej, rdzenie transformatorów ze stali magnetycznej, obudowy zegarków ze stali antymagnetycznej, spirale grzejne ze stali oporowej. Stal węglową przeznacza się do produkcji narzędzi pracujących w niezbyt trudnych warunkach, np. pił ręcznych, siekier, młotków, nożyc (rys. 66). Ze stali stopowych, np. wolfra­mowych, wykonuje się noże. Właściwości technologiczne stali zależą również od składu che­micznego. Ogólnie można stwierdzić, że stale są spawalne, skra-walne, odlewane i kowalne. Huty dostarczają stal w postaci wyrobów walcowanych, ku­tych, prasowanych i ciągnionych. Stal lana dostarczana w postaci odlewów nosi nazwę staliwa. W 1976 r. wyprodukowano w Polsce ok. 15,6 min ton stali. Aluminium otrzymujemy metodą elektrolityczną z boksytów, a w Polsce również z glinokrzemianów. Aluminium, zwane także glinem, jest metalem lekkim, miękkim, dobrze przewodzącym cie­pło i prąd elektryczny, daje się walcować w pręty, blachy i folie. Blachy te dają się łatwo i głęboko tłoczyć. Aluminium nie jest wytrzymałe na zginanie, skręcanie i kucie, daje się spawać, two­rzy łatwo stopy z innymi metalami. Stop aluminium z miedzią i magnezem, zwany duraluminium, charakteryzuje się dużą twardością. Aluminium utlenia się tworząc na powierzchni ścisłą, trwałą warstwę tlenku aluminium chroniącą metal przed dalszym utlenianiem. Aluminium ulega działaniu zasad i kwasów nieorga­nicznych. Kwasy organiczne działają na aluminium bardzo powoli. Ze względu na swe cenne właściwości aluminium znajduje wielorakie zastosowanie. Z aluminium produkujemy naczynia ku­chenne. Folia aluminiowa służy jako opakowanie produktów spo­żywczych oraz na zastosowanie w elektrotechnice i elektronice. Znaczne ilości aluminium wykorzystujemy w produkcji sprzętu lotniczego i turystycznego oraz w budownictwie. Aluminium służy do zabezpieczenia stali przed korozją, stopy aluminium znajdują zastosowanie w wielu konstrukcjach, w urządzeniach wodno-ka-nalizacyjnych. Aluminium posiada duże walory estetyczne ze względu na srebrzystą barwę i łatwość polerowania. Miedź jest metalem o charakterystycznej czerwonej barwie. Otrzymujemy ją z chalkopirytów i kuprytów zarówno metodą wy­topu, jak i elektrolityczną. Miedź utlenia się dość łatwo, lecz po­wierzchownie, pokrywając się warstwą czarnego tlenku miedzio­wego, ściśle przylegającą do powierzchni metalu. Ponadto miedź wiąże z powietrza węgiel tworząc na swej powierzchni węglan miedzi, zielonkawy nalot zwany śniedzią. Miedź ulega działaniu . zasad i soli, jest odporna na działanie kwasów, jest dobrym prze­wodnikiem ciepła i elektryczności. Miedź jest metalem bardzo plastycznym, daje się kuć, walco­wać i wyciągać w druty, nie jest natomiast wytrzymała na skrę­canie, ściskanie i uderzanie. Łatwo tworzy stopy z innymi metalami. Znane są stopy miedzi z cyną lub aluminium zwane brązem, z cynkiem zwane mosiądzem i stopy miedzi z cynkiem, cyną i ołowiem zwane spiżem. Miedź znajduje największe zastosowanie w elektrotechnice i elektronice. Z miedzi produkujemy przewody i urządzenia elek­trotechniczne. Używa się jej do budowy aparatury chemicznej, do budowy maszyn. Ze stopów miedzi produkuje się aparaturę wodną, okucia meblowe i budowlane, z twardych stopów miedzi — pa­newki i koła zębate. Produkcja miedzi elektrolitycznej w Polsce wyniosła w 1965 r. 37,4 tys. ton, pokrywając ok. 55% zapotrzebowania na ten me­tal. Po wybudowaniu nowych kopalń miedzi i rozbudowie huty miedzi w Legnicy oraz po uruchomieniu nowej huty miedzi pod Głogowem produkcja miedzi elektrolitycznej wzrosła w 1976 r. do 270,0 tys. ton. Cynk otrzymujemy z rud zwanych galmanem i blendą cynko­wą stosując metodę wytopu lub elektrolityczną. Cynk jest meta­lem o barwie srebrzystej w odcieniu niebieskawym, topi się w tem­peraturze 419°C, jest kruchy, łamliwy. Podgrzany do temperatury 150°C staje się bardzo plastyczny. W tej temperaturze poddajemy cynk obróbce hutniczej. W temperaturach 200-^250°C cynk staje się metalem tak kruchym, że daje się łatwo zetrzeć na proszek. Cynk nie jest metalem wytrzymałym na ścieranie, zginanie, skręcanie czy uderzenie. Stop cynku z innymi metal a-m i, zwłaszcza z miedzią i aluminium, ma znacznie lepsze właści­wości mechaniczne. Cynk w powietrzu suchym ulega bardzo powolnemu działaniu atmosferycznemu, natomiast w powietrzu wilgotnym lub w wodzie pokrywa się szybko cienką, dość ścisłą warstewką zasadowego wę­glanu cynkowego. Warstwa ta chroni cynk przed korozją. Cynk ulega natomiast łatwo działaniu kwasów, tworząc trujące dla ży­wych organizmów sole cynku. Zastosowanie cynku jest szerokie. Jego odporność na działanie atmosferyczne czyni go niezastąpionym w produkcji blach i drutu. Duże ilości cynku przeznacza się na pokrywanie blach stalowych warstwą ochronną. Blacha ocynkowana ma barwę srebrzystą o charakterystycznym wzorze. Blachy ocynkowane są używane przede wszystkim do produkcji rynien, wanien i wiader, a także do pokrywania dachów. Tlenek cynku jest cenionym białym barwnikiem znanym pod nazwą bieli cynkowej. Produkcja cynku w Polsce w 1976 r. wynosiła 237 tys. ton. Zapotrzebowanie na cynk zostaje nie tylko w pełni pokrywane, ale pozwala na znaczny eksport cynku. W 1976 r. eksportowano ponad 61,6 tys. ton cynku. Cyna jest metalem otrzymywanym metodą wytopu z rudy zwa­nej kasyterytem. Cynę ze złomów i odpadów otrzymujemy naj­częściej metodą elektrolityczną. Cyna ma barwę srebrzystą, silny połysk, bardzo niską temperaturę topnienia. Temperatury ujemne są szkodliwe dla cyny, cyna kruszy się. Jest metalem charaktery­zującym się dużą plastycznością, daje się walcować na blaszki o grubości do setnych części milimetra, wyciągać w druty o prze­kroju dziesiętnych części milimetra. Nie jest wytrzymała na skrę­canie, zgniecenie i rozerwanie. Jest metalem krystalicznym, wy­dającym charakterystyczny szelest przy zgirianiu. Brak szelestu świadczy o dużym zanieczyszczeniu cyny. Jedną z podstawowych zalet cyny jest jej odporność na działanie tlenu, kwasów organicz­nych, słabych zasad i soli oraz znaczna odporność na działanie kwa­sów mineralnych. Znaczne ilości cyny przeznacza się do powlekania blach stalo­wych. Blachy te noszą nazwę blach białych, służą głównie do pro­dukcji puszek do konserw. Ponadto używa się cyny do powlekania warstwą ochronną wyrobów gotowych, do produkcji folii zwanej cynfolią, która służy jako opakowanie niektórych produktów spo­żywczych. Ważniejsze stopy cyny — to lutowie, powstałe ze stopie­nia cyny z ołowiem, stopy łożyskowe i brązy. W Polsce zapotrzebowanie na cynę jest pokrywane niemal cał­kowicie importem, głównie z Wielkiej Brytanii i Chińskiej Repu­bliki Ludowej. Ołów otrzymuje się metodą wytopu z rudy zwanej galeną. Ma on barwę szaroniebieską, jest metalem ciężkim, mało wytrzyma­łym na zginanie, rozciąganie i uderzenia. Charakteryzuje się małą przewodnością prądu elektrycznego i ciepła. Ulega działaniu tlenu zwłaszcza w wilgotnym otoczeniu. Powstały tlenek ołowiu pokry­wa metal ścisłą warstewką, chroniąc go przed dalszym utlenia­niem. Ołów jest odporny na działanie kwasów mineralnych z wy­jątkiem kwasu azotowego. Czysty ołów jest odporny także na działanie kwasów organicznych, zasad i soli, jednakże niewielkie zanieczyszczenia czynią go łatwo rozpuszczalnym nawet w słabych roztworach kwasów, zasad i soli. Sole i pary ołowiu są trujące. Ołowiu używa się na powłoki ochronne kabli i urządzeń pod­wodnych, do produkcji amunicji, do budowy akumulatorów, opor­nic. Płyty ołowiane są dobrym materiałem ochronnym przed pro­mieniowaniem radioaktywnym. Stopy ołowiu z innymi me­talami mają zastosowanie w przemyśle maszynowym. Powszech­ne zastosowanie ma stop ołowiu z cyną, zwany lutowiem. Produkcja ołowiu w Polsce nie pokrywa krajowego zapotrze­bowania na ten metal. Importujemy ołów głównie z Bułgarii i ZSRR. Nikiel otrzymuje się z siarczków niklowo-żelazowych zarówno metodą wytopu, jak i elektrolityczną. Nikiel jest metalem srebrzy­stym o odcieniu żółtym. Posiada cenne właściwości technologicz­ne, daje się kuć, walcować, spawać, odlewać oraz łatwo polerować. Jest wytrzymały na zgniatanie, skręcanie, ściskanie i uderzanie, daje się wyciągać w druty. Ważną zaletą niklu jest jego duża od­porność na działanie tlenu. Spośród kwasów jedynie kwas azoto­wy rozpuszcza nikiel. Ponad 90% produkcji niklu przeznaczamy na stopy z żelazem i innymi metalami. Poza tym używamy niklu do powlekania blach i wyrobów gotowych. Czystego niklu używamy w elektronice. W Polsce nie produkujemy niklu w ilości mającej większe zna­czenie przemysłowe. Srebro jest metalem szlachetnym, występuje w postaci siarcz­ków. Otrzymuje się je metodą elektrolityczną. Czyste srebro jest metalem miękkim, kowalnym i ciągliwym. Jest bardzo dobrym przewodnikiem elektryczności i ciepła. Charakteryzuje się dużą odpornością na działanie atmosferyczne, nie utlenia się nawet w wysokich temperaturach. Rozpuszcza się w kwasie azotowym, w roztworze cyjanku potasu lub sodu. Czyste srebro znajduje zastosowanie głównie w elektronice i elektrotechnice. Stopów srebra używamy do produkcji wyrobów jubilerskich, do posrebrzania niektórych wyrobów ze stali, do pro­dukcji luster. Soli srebra używamy między innymi do produkcji papierów i błon fotograficznych. W Polsce otrzymujemy srebro, jako produkt uboczny, w pro­dukcji ołowiu i innych metali.