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文檔簡介
1、金屬的用途“大地之子”鈦鈦是一種銀白色的金屬,早在1791年,英國科學家威廉姆格里戈爾在英國密那漢郊區(qū)找到這種神奇的元素時,首先發(fā)現(xiàn)了這種新元素。過了4年,德國化學家克拉普洛特又從匈牙利布伊尼克的一種紅色礦石中,發(fā)現(xiàn)了這種元素,便以希臘神話中的英雄來命名。鈦的意思是“地球的兒子”。鈦的外形很像鋼鐵,但遠比鋼鐵堅硬,且體重只有鐵的一半。在常溫下,鈦可以安然無恙地“躺”在各種強酸、強堿中;就連最兇猛的酸王水,也不能腐蝕它。有人曾把一塊鈦片扔
2、進大海,經(jīng)過5年以后取出來,仍然閃閃發(fā)亮,沒有半點銹斑。俗話說:“真金不怕火煉”??墒氢伒娜埸c比黃金還高出600多攝氏度。正因為鈦的本領(lǐng)非凡,所以有著廣泛用途?,F(xiàn)在,鈦是制造飛機、坦克、軍艦、潛艇不可缺少的金屬。在宇宙飛船和導彈中,也大量用鈦代替鋼鐵。鈦與氮、碳結(jié)合生成的氮化鈦、碳化鈦,也是非常堅硬的化合物,它們的耐熱本領(lǐng)甚至還比鈦高1倍。這樣堅硬而耐熱的材料,可以代替超級鋼,制造高速切削刀具。鈦的許多特殊性能,還在化工、超聲波和超導技
3、術(shù)中得到應用。然而,鈦有個最大的缺點,就是提煉比較困難。這主要是因為鈦在高溫下可以與氧、碳、氮以及其他許多元素化合。所以人們曾把鈦當作“稀有金屬”其實,鈦的含量約占地殼重量的6‰,比銅、錫、錳、鋅的總和還要多10多倍。在世界上,我國鈦的儲藏量最多,四川的攀枝花,鈦的儲藏量占全國90%以上,是世界上罕見的大鈦礦。鋁的外衣將銀白色的鋁放在空氣中,沒有多久,便穿上了一件極薄的、近乎透明的白色外衣——氧化膜。真使人難以相信,鋁的這件外衣,同光彩
4、奪目的紅、藍寶石的主要成分竟是一個東西,都是氧化鋁(A1203)。它們的區(qū)別,只是晶體的結(jié)構(gòu)不同。然而,你可別瞧不起鋁的這件貌不驚人的外衣,它對于鋁的使用卻作出了杰出的貢獻哩!大家都知道,鋼鐵是具有多種寶貴性能的材料。將鋼鐵放在空氣中,也會穿上一件外衣——鐵銹(主要成分是氧化鐵)??墒卿撹F的這件外衣結(jié)構(gòu)很疏松,大氣中的氧、水蒸氣、二氧化碳分子都能穿過這件外衣的無數(shù)孔隙,深入到鋼鐵內(nèi)部,繼續(xù)把鋼鐵變成鐵銹,直至整塊鋼鐵都變成無用的“爛鐵”
5、為止。所以,為了保護鋼鐵不被銹蝕,人們常讓鋼鐵制品另外穿上一件保護衣——防銹物質(zhì)。鋁的外衣與鋼鐵的外衣不同,它雖然非常薄,但是卻“天衣無縫”,非常致密。即使把鋁塊拉長、壓扁、扭轉(zhuǎn)或彎曲,它也不會松掉、脫落,仍能牢牢地裹在鋁的表面。氧氣、水蒸氣、二氧化碳分子對它都無可奈何,鉆不過去。鋁的外衣——氧化鋁不溶于水,熔點高達2050℃。把鋁制品加熱到660℃時,金屬鋁已熔化成為液體,可是氧化鋁仍然覆蓋在液態(tài)鋁表面,防止氧氣與鋁接觸。鋁的外衣稱得
6、上是一副不怕水浸、火燒,能夠保護自己免受大氣腐蝕的盔甲。但是,鋁的外衣也有關(guān)中不足之處:一是天然形成的這件防護衣太薄了,厚度只有萬分之二到萬分之四毫米,一張普通的紙也比它厚五百倍,因此經(jīng)不起機械的損傷;二是怕酸、怕堿。如果這件外衣能夠再厚一些,能更堅硬、耐磨損、耐腐蝕,就更好了。為了使鋁的外衣增厚,人們想到,鋁的外衣——氧化鋁膜,是鍋與空氣中的氧發(fā)生氧化反應生成的。如果用比氧具有更強的氧化性物質(zhì)來和鋁發(fā)生氧化反應,那末,生成的氧化鋁膜豈
7、不是可以更厚實一些了嗎鋼鐵和合金鋼鐵和合金統(tǒng)稱為金屬材料。金屬材料一般利用它們的物理性質(zhì),如延展性、硬度、抗拉強度、導熱性、導電性等。有時也利用它們的化學性質(zhì),如抗氧化、抗酸堿性等。除了作導線、儀器儀表的零部件、廚房用具等外,很少用金屬單質(zhì),常用的是它們的合金,因為合金的性能和使用價值都比單質(zhì)高。通常所指的合金是有色合金的泛稱,如銅合金、鋁合金等。實際上鋼也是合金,普通的鋼材是鐵和碳的合金,所以也叫碳素鋼。鋼里除鐵、碳外,加入其他的元素
8、,就叫合金鋼。另加入一種元素的合金鋼,即是三元合金鋼。如錳鋼、硅鋼(也叫矽鋼,矽是硅過去的中文名稱)等。另外加入兩種或兩種以上元素的叫多元合金鋼。合金鋼還常按用途命名,如工具鋼、高速鋼、不銹鋼等。我國的鋼鐵工業(yè)發(fā)展較快,特別是一些大型鋼鐵廠的建成投產(chǎn),鋼的年產(chǎn)量迅速增加(目前寶鋼的年產(chǎn)量為600萬噸,到1999年可達1000萬噸),1993年已達8688萬噸,居世界第三位。下面介紹一些重要的鋼種。在碳素鋼中有一般碳素鋼和優(yōu)質(zhì)碳素鋼。前者
9、含碳量在0.4%以下的用作鐵絲、鉚釘、鋼筋等建筑材料,含碳量0.4~0.5%的用作車輪、鋼軌等,含碳量0.5~0.6%的用來制造工具、彈簧等。后者含硫、磷等雜質(zhì)比一般碳素鋼低,常用作機械零件,在機械制造業(yè)中應用最多。在合金鋼中有錳鋼、硅鋼等。錳鋼一般含錳1.4~1.8%,用于制造汽車、柴油機上的連桿螺栓、半軸、進汽閥和機床的齒輪等。硅鋼是含硅量高的鋼,具有很高的電阻,在電氣工業(yè)中有廣泛應用。例如,變壓器用的鋼即是含碳量小于0.02%、含
10、硅3.8~4.5%的硅鋼。在按用途命名的鋼中,常見的有工具鋼、高速鋼和不銹鋼。工具鋼是用作車刀、刨刀、銼刀、鋸條、拉絲工具等的合金鋼。常用的有鉻鋁工具鋼(含鉻1.2~1.5%、含鋁1.0~1.5%)、鉻鉬釩工具鋼(含鉻11~12%、含鉬0.4~0.6%、含釩0.15~0.3%)、鉻錳鉬工具鋼(含鉻0.6~0.9%、含錳1.2~1.6%、含鉬0.15~0.3%)等。高速鋼也叫鋒鋼,是含鎢的合金鋼,用于制造高速運轉(zhuǎn)的切削工具。它一般含鎢8.
11、5~19%、含鉻3.8~4.4%、含釩1~4%。不銹鋼主要指含鉻、鎳的合金鋼,品種很多,常見的有含鉻17~20%、含鎳8~11%。如果再加入鈦(1%左右),鋼的耐酸能力更強。重要的有色金屬合金中,銅合金較多,下面介紹其中的5種。鋁青銅含銅90~95%、鋁5~10%,用作裝飾品和用具。青銅含銅67~89%、鋅2~33%、錫0~9%(不含錫的也叫無錫青銅)、鉛0~2%,用作制造機械零件。此外還有特種青銅,如磷青銅、鈹青銅、硅青銅等,具有耐腐
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