Các loại kim loại – Kim loại tinh khiết, hợp kim và ứng dụng của chúng

Kim loại và những tiến bộ trong quá trình sản xuất đã mang lại cho chúng ta cuộc cách mạng công nghiệp. Điều này dẫn đến sự phát triển theo cấp số nhân của nền văn minh nhân loại đưa chúng ta đến vị trí như ngày nay. Ngày nay, các loại kim loại khác nhau đều ở xung quanh chúng ta. Từ máy tính bạn đang sử dụng để đọc thông tin này đến các kẹp trong hệ thống ống nước của bạn. Ngày nay, hơn 80 loại kim loại khác nhau được sử dụng.

Các loại kim loại và phân loại của chúng

Một số lượng lớn các kim loại có sẵn trong tự nhiên. Chúng có thể được phân loại theo nhiều cách khác nhau tùy thuộc vào thuộc tính hoặc đặc điểm mà bạn sử dụng làm thước đo.

Phân loại theo hàm lượng sắt

Cách phổ biến nhất để phân loại chúng là theo hàm lượng sắt của chúng.

Khi một kim loại chứa sắt, nó được gọi là kim loại đen . Sắt truyền các đặc tính từ tính cho vật liệu và cũng khiến chúng dễ bị ăn mòn. Các kim loại không có hàm lượng sắt là kim loại màu. Những kim loại này không có bất kỳ tính chất từ ​​tính nào. Ví dụ bao gồm nhưng không giới hạn ở nhôm, chì, đồng thau, đồng và kẽm.

==> Mua ngay đinh vít kẽm giá tốt

Phân loại theo cấu trúc nguyên tử

Chúng cũng có thể được phân loại dựa trên cấu trúc nguyên tử của chúng theo bảng tuần hoàn. Khi thực hiện xong, một kim loại có thể được gọi là kim loại kiềm, kiềm thổ hoặc kim loại chuyển tiếp. Các kim loại thuộc cùng một nhóm hoạt động tương tự khi phản ứng với các nguyên tố khác. Vì vậy, chúng có tính chất hóa học tương tự nhau.

Kim loại từ tính và phi từ tính

Một cách khác để phân biệt các kim loại là xem cách chúng tương tác với nam châm. Trên cơ sở đó có thể chia kim loại là kim loại có từ tính và không có từ tính .

Trong khi kim loại sắt từ hút nam châm mạnh, thì kim loại thuận từ chỉ thể hiện tương tác yếu. Cuối cùng, có một nhóm gọi là kim loại nghịch từ thể hiện lực đẩy nam châm yếu hơn.

Sắt, hợp kim của nó và tính chất của chúng

Tất cả các kim loại đều có chung một số tính chất cơ học giống nhau của vật liệu . Nhưng khi đánh giá kỹ lưỡng, một kim loại sẽ có một chút lợi thế hơn một kim loại khác về một số tính chất nhất định. Có thể điều chỉnh các đặc tính khi tạo hợp kim bằng cách trộn các nguyên tố tinh khiết.

Khi chọn kim loại cho một ứng dụng cụ thể, có khá nhiều yếu tố cần xem xét để tìm ra lựa chọn phù hợp nhất. Những yếu tố này bao gồm điểm nóng chảy, chi phí, tính dễ gia công, hệ số an toàn đủ, không gian có sẵn, hệ số nhiệt độ, độ dẫn nhiệt và điện, mật độ, v.v. Chúng ta hãy xem xét một số kim loại phổ biến và lý do tại sao chúng được chọn cho các ứng dụng của chúng .

Bàn là

Sẽ không quá lời khi coi sắt là huyết mạch của nền văn minh của chúng ta. Khoảng 5% vỏ Trái đất là sắt . Vì vậy, nó là một kim loại cực kỳ dễ tìm. Sắt nguyên chất là một nguyên tố không ổn định. Ở cơ hội đầu tiên, nó phản ứng với oxy trong không khí để tạo thành oxit sắt.

Khai thác sắt từ quặng của nó sử dụng lò cao. Gang lợn đạt được từ giai đoạn đầu tiên của lò cao có thể được tinh chế thêm để thu được sắt nguyên chất. Sắt này thường kết thúc bằng thép và các hợp kim khác. Gần 90% kim loại được sản xuất là kim loại đen.

Ví dụ, thép là một kim loại đen có nhiều ứng dụng. Chúng ta không thể hiểu hết tiềm năng thực sự của sắt nếu không học về thép.

Thép

Sắt nguyên chất mạnh hơn các kim loại khác nhưng nó để lại nhiều điều mong muốn. Thứ nhất, sắt nguyên chất không có khả năng chống ăn mòn. Để giữ cho sắt không bị ăn mòn, phải tiêu tốn rất nhiều tiền bạc và sức lực. Thứ hai, nó cũng cực kỳ nặng do mật độ dày. Những nhược điểm này có thể làm cho cấu trúc khó xây dựng và bảo trì hơn.

Thêm cacbon vào sắt làm giảm bớt những điểm yếu này ở một mức độ nhất định. Hỗn hợp sắt và cacbon đạt đến giới hạn quy định này được gọi là thép cacbon. Thêm cacbon vào sắt làm cho sắt cứng hơn nhiều cùng với việc truyền đạt các đặc tính tuyệt vời khác.

Các nguyên tố khác có thể được thêm vào với lượng nhỏ để kết hợp các đặc tính của chúng. Chúng ta hãy xem cách phân loại thép và khả năng của nó.

Các loại thép và công dụng của chúng là gì?

Thép là vật liệu xây dựng phổ biến nhờ những đặc tính tuyệt vời của nó. Hơn 3500 loại thép có sẵn ngày nay. Nó có độ bền kéo cao và tỷ lệ độ bền trên trọng lượng cao. Điều này có nghĩa là cường độ nhiều hơn trên một đơn vị khối lượng thép. Điều này cho phép sử dụng các bộ phận và thành phần thép có kích thước nhỏ nhưng vẫn chắc chắn.

Thép cũng cực kỳ bền. Điều này có nghĩa là kết cấu thép có thể tồn tại lâu hơn và chịu được các tác nhân bên ngoài tốt hơn so với các giải pháp thay thế khác. Nó cũng dễ uốn và có thể được tạo hình thành các dạng cần thiết mà không ảnh hưởng đến các đặc tính của nó. Tùy thuộc vào hàm lượng sắt, thép được phân thành ba loại.

Phân loại thép cacbon AISI

• Thép carbon thấp. Có tới 0,25% cacbon trong sắt cung cấp cho chúng ta thép cacbon thấp, còn được gọi là thép nhẹ . Nó được sử dụng cho đường ống trong các ứng dụng áp suất vừa phải. Các thanh cốt thép và trong dầm chữ I trong xây dựng thường từ thép cacbon thấp. Bất kỳ ứng dụng nào yêu cầu lượng thép cao mà không cần tạo hình hoặc uốn cong nhiều cũng phù hợp với nó. Một ví dụ là thân tàu.
• Thép cacbon trung bình. Chứa 0,25… 0,6% cacbon. Các ứng dụng của thép cacbon trung bình bao gồm những ứng dụng cần độ bền kéo và độ dẻo cao. Họ tìm thấy các ứng dụng trong bánh răng và trục, bánh xe và đường ray, dầm thép trong các tòa nhà và cầu, v.v … Một ứng dụng khác là bình chịu áp lực, ngoại trừ trường hợp nó chứa khí lạnh hoặc chất lỏng vì nó có xu hướng nứt lạnh.
• Thép với hàm lượng các bon cao. Thép có chứa hơn 0,6% cacbon là thép cacbon cao. Loại thép này cứng hơn và giòn hơn hai loại trước. Nó tìm thấy các ứng dụng trong việc chế tạo đục và dụng cụ cắt. Những phẩm chất tuyệt vời bao gồm độ cứng và khả năng chống mài mòn vật liệu tốt . Nó cũng có thể được sử dụng trong máy ép và sản xuất mũi khoan.

Mặc dù tất cả các loại thép nêu trên thường được gọi là thép cacbon, chúng có chứa các nguyên tố khác để cải thiện một số tính chất nhất định. Như crom để chống ăn mòn hoặc mangan để cải thiện độ cứng và độ bền kéo.

==>> Xem ngay cốp pha dải phân cách là gì?

Thép hợp kim

Loại kim loại này chứa nhiều nguyên tố để tăng cường các đặc tính khác nhau. Các kim loại như mangan, titan, đồng, niken, silicon và nhôm có thể được thêm vào theo các tỷ lệ khác nhau.

Điều này cải thiện độ cứng, khả năng hàn, chống ăn mòn, độ dẻo và khả năng định hình của thép. Các ứng dụng cho thép hợp kim là động cơ điện, ổ trục, bộ phận gia nhiệt, lò xo, bánh răng và đường ống.

• Thép không gỉ : Thép không gỉ chứa lượng crôm cao. Đây là lý do tại sao nó có khả năng chống ăn mòn cao hơn 200 lần so với thép nhẹ. Nó làm cho nó trở thành ứng cử viên lý tưởng để sản xuất đồ dùng nhà bếp, đường ống, thiết bị phẫu thuật và nha khoa. Ngoài ra, vì không cần sơn phủ, bạn có thể có một bề mặt kim loại như ý muốn với lớp hoàn thiện bề mặt phù hợp .
• Thép dụng cụ: Thép dụng cụ được sử dụng để chế tạo các dụng cụ cắt và khoan . Độ cứng cao của chúng làm cho chúng trở thành một lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng này. Chúng chứa molypden, vanadi, coban và vonfram là các kim loại cấu thành.

Thép công cụ là một loại kim loại cũng được ứng dụng trong sản xuất đường ray, dây điện, đường ống, trục và van. Thép công cụ chủ yếu được sử dụng trong lĩnh vực ô tô, đóng tàu, xây dựng và đóng gói.

Các loại kim loại khác nhau

Ngoài kim loại đen, chúng tôi có nhiều lựa chọn về kim loại màu. Mỗi loại đều có những phẩm chất nhất định làm cho chúng hữu ích trong các ngành công nghiệp khác nhau.

Nhôm

Nhôm có nguồn gốc chủ yếu từ quặng bôxít. Nó nhẹ, mạnh và nhiều chức năng. Nó là kim loại phổ biến nhất trên Trái đất và việc sử dụng nó đã tràn ngập các ứng dụng ở khắp mọi nơi.

Điều này là do các đặc tính của nó như độ bền, trọng lượng nhẹ, chống ăn mòn ( tìm hiểu thêm về các loại nhôm ăn mòn tại đây ), tính dẫn điện và khả năng tạo hợp kim với hầu hết các kim loại. Nó cũng không có từ tính và dễ gia công.

Đồng

Khi nói về các loại kim loại khác nhau, không thể bỏ qua đồng và các hợp kim của nó . Nó có lịch sử lâu đời vì nó rất dễ hình thành. Thậm chí ngày nay, nó là một kim loại quan trọng trong ngành công nghiệp. Nó không xảy ra trong tự nhiên ở dạng nguyên chất. Vì vậy, nấu chảy và chiết xuất từ ​​quặng là cần thiết.

Kim loại là chất dẫn điện tốt và đồng nổi bật hơn các loại khác. Do tính dẫn điện tuyệt vời, nó được ứng dụng trong các mạch điện như một chất dẫn điện. Độ dẫn điện của nó chỉ đứng sau bạc. Nó cũng có khả năng dẫn nhiệt tuyệt vời. Đây là lý do tại sao nhiều dụng cụ nấu nướng được làm từ đồng.

Thau

Đồng thau là hợp kim của đồng và kẽm. Số lượng của mỗi kim loại có thể khác nhau tùy thuộc vào các tính chất điện và cơ học của kim loại đó. Nó cũng chứa một lượng nhỏ các nguyên tố kim loại khác như nhôm, chì và mangan. Đồng thau là một ứng cử viên tuyệt vời cho các ứng dụng ma sát thấp như khóa, vòng bi , hệ thống ống nước, nhạc cụ, công cụ và phụ kiện. Nó không thể thiếu trong các ứng dụng an toàn về bản chất để ngăn chặn tia lửa và cho phép sử dụng trong môi trường dễ cháy.

Đồng

Đồng cũng là một hợp kim của đồng. Nhưng thay vì kẽm, đồng chứa thiếc. Thêm các nguyên tố khác như phốt pho, mangan, silic và nhôm có thể cải thiện tính chất và tính phù hợp của nó đối với một ứng dụng cụ thể. Đồ đồng giòn, cứng và chống mỏi tốt. Nó cũng có khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt tốt và chống ăn mòn. Đồng được tìm thấy ứng dụng trong sản xuất gương và phản xạ. Nó được sử dụng cho các đầu nối điện. Do khả năng chống ăn mòn của nó, nó được sử dụng trong các bộ phận chìm và phụ tùng tàu.

Titan

Titan là một kim loại kỹ thuật quan trọng do bền và nhẹ. Nó cũng có độ ổn định nhiệt cao ngay cả ở nhiệt độ cao tới 480 độ C. Do những đặc tính này, nó được ứng dụng trong ngành hàng không vũ trụ. Thiết bị quân sự là một trong những trường hợp sử dụng cho kim loại này. Vì titan cũng chống ăn mòn nên các ứng dụng y tế cũng sử dụng nó. Titan cũng được sử dụng trong ngành công nghiệp hóa chất và đồ thể thao.

Kẽm

Kẽm là một kim loại phổ biến và được sử dụng nhiều trong lĩnh vực y tế và công nghiệp. Công dụng chính của nó là mạ thép. Điều này bảo vệ thép khỏi bị ăn mòn. Kẽm cũng được sử dụng để sản xuất khuôn đúc cho ngành công nghiệp điện, phần cứng và ô tô. Vì kẽm có tiềm năng điện hóa thấp, các ứng dụng của nó bao gồm các ứng dụng hàng hải để ngăn chặn sự ăn mòn của các kim loại khác thông qua bảo vệ catốt . Cực dương kẽm hy sinh có thể bảo vệ van, đường ống và bể chứa.

Chì

Chì là một kim loại có khả năng gia công cao, chống ăn mòn. Đường ống và sơn đại diện cho một số trường hợp sử dụng. Chì được sử dụng như một chất chống kích nổ trong xăng. Sau đó, người ta phát hiện ra rằng sản phẩm phụ của loại chì này là nguyên nhân gây ra các biến chứng sức khỏe nghiêm trọng . Chì vẫn phổ biến trong đạn dược, ắc quy ô tô, bảo vệ bức xạ, nâng tạ, bọc cáp, v.v.