§ 80. Понятие о металлургии

Вы изучили общие свойства металлов, познакомились более подробно со свойствами некоторых из них: натрия и калия, кальция, алюминия, хрома и железа. Рассмотрим теперь, как получают металлы и их сплавы в промышленности.

Наука о промышленных способах получения металлов называется металлургией, соответствующие заводы - металлургическими, отрасль промышленности - металлургической или просто металлургией.

Металлургию подразделяют на черную (железа и его сплавов) и цветную (цветных металлов). Цветные металлы в соответствии с их свойствами делят на легкие, тяжелые, благородные, редкие и др. К легким металлам относят титан, алюминий, магний, щелочноземельные и щелочные металлы; к тяжелым - медь, свинец, никель, цинк, олово; к благородным - золото, серебро, металлы платиновой группы.

Из чего получают металлы и их сплавы на заводах?

Скопления химических элементов в виде простых веществ или соединений, из которых на данном уровне техники экономически целесообразно получать металлы, топливо, химические продукты, строительные и другие материалы, называются месторождениями полезных ископаемых, месторождения металлов - рудными месторождениями. Добычей из недр земли полезных ископаемых занята горная (горнодобывающая) промышленность.

Металлические руды, как и другие виды полезных ископаемых, часто содержат наряду с ценными веществами также такие, которые не имеют практического значения и затрудняют переработку. С развитием промышленности природные запасы богатых руд исчерпываются и приходится все шире использовать сырье с низким содержанием ценных веществ. Бедные руды приходится обогащать, т. е. тем или иным способом удалять часть пустой породы.

Важнейшая стадия металлургического производства - получение металла или сплава из его соединений химическими методами. Для проведения этой стадии руду предварительно подготавливают, например крупнокусковые руды измельчают, а пылевидные спекают.

Заключительная стадия ряда металлургических производств - обработка полученного металла давлением или литьем, термическая обработка и т. д.

Металлургическая наука исследует все эти стадии производственного процесса. При этом она опирается на химию, физику, минералогию, геологию и другие естественные науки.

В настоящее время используются в машиностроении главным образом сплавы железа - стали. На их долю приходится более 90% общего веса применяемых металлов.

В течение XX в. приобрели большое значение как добавки к сталям марганец, хром, никель, кобальт, ванадий, молибден, вольфрам. Стали с такими добавками называются легированными (от латинского слова "лигаре" - связывать, соединять). Среди цветных металлов первые два места по размерам производства сейчас занимают медь и алюминий. Мировое производство меди растет. Это объясняется тем, что у меди сочетаются такие свойства, как высокие электропроводность и теплопроводность, прочность, стойкость к коррозии, хорошие литейные качества. Она представляет собой замечательный материал для изготовления всевозможного электротехнического оборудования. На эти нужды расходуется примерно половина всей продукции медеплавильных заводов. Сплавы меди используют как конструкционные материалы: в химическом аппаратостроении, для изготовления точных приборов, в автомобильной промышленности. Однако медь дефицитна и дорога. Поэтому стремятся заменять ее другими металлами, в частности алюминием.

Бурное развитие алюминиевой промышленности объясняется в первую очередь тем, что малая плотность алюминия удачно сочетается с другими свойствами - прочностью сплавов, стойкостью против коррозии, хорошими литейными качествами. Некоторые сплавы алюминия не уступают по прочности стали при плотности меньшей в 2,5-3 раза.

Широкому применению алюминия способствует значительная распространенность его в природе, относительная легкость добычи алюминиевых руд, быстрота совершенствования технологии. Алюминий - самый дешевый из цветных металлов.

Наряду с алюминием получили большое значение два других легких металла - магний и титан.

Магний образует с алюминием сверхлегкие и одновременно прочные сплавы. Получены сплавы на основе магния, отличающиеся стойкостью к коррозии, выдерживающие высокую температуру. Их применяют как конструкционные материалы в самолетостроении, при изготовлении электронного оборудования.

Легкие сплавы на основе титана сохраняют прочность при более высоких температурах, чем алюминиевые и магниевые. Вследствие этого их используют при изготовлении отдельных частей реактивных двигателей. Высокая коррозионная устойчивость титановых сплавов открыла им дорогу в химическое аппаратостроение. Производство титана насчитывает немного лет. Технология, применяемая в настоящее время, сложна. Поэтому он еще дорог.

Для новых областей техники - атомной, ракетной, электронной - понадобились бериллий, цирконий, ниобий, литий и другие металлы.

1. Месторождения каких полезных ископаемых находятся в вашей области, крае, республике? Имеются ли месторождения металлических руд и каких?
2. На какие естественные науки опирается металлургия? Мотивируйте свой ответ.
3. Что изучает металлургия как наука?
4. Пользуясь справочными таблицами, сопоставьте плотности легких и тяжелых цветных металлов.
5. Какие легированные стали вам известны? Какие изделия из этих сталей применяют в быту?
6. Составьте таблицу, в которой сопоставьте химические, технические и экономические данные о легких металлах и областях их применения.