Metalai

5802 0

Turinys

Įvadas..............................3

Kas yra metalai?..............................4

Metalų lydiniai..............................4

Iš metalų istorijos............................5

Trumpai apie metalurgiją.........................5

Senovės metalai.............................5

Viduramžių metalai...........................7

Dažniausiai naudojami metalai.....................8

Auksas..............................8

Sidabras..............................8

Gyvsidabris..............................9

Aliuminis..............................9

Geležis..............................10

Švinas..............................11

Varis..............................11

Magnis..............................12

Metalų kelias į gyvenimą.....................12

Metalų vardai..............................13

Metalų tėvynė..............................14

Metalų savybės..........................15

Metalų mechaninės savybės......................16

Technologinės metalų savybės.....................16

Metalai ir spalvos............................17

Gyvybė, sveikata ir metalai.........................17

Nuodai iš metalų.............................19

Metalų vertė..............................20

Metalų ateities prognizės.........................21

Metalų korozija ir antikorozinė apsauga.................21

Išvados..............................23

Literatūra..............................24 Įvadas

Mūsų amžius , kaip jį pavadintume – atomo, chemijos, mokslinės techninės revoliucijos, kibernetikos ar kitaip – faktiškai tebėra. geležies amžiaus tęsinys. Geležies lydinių – ketaus ar plieno – pasaulyje kasmet išlydoma šimtai milijonų tonų. Metalinių gaminių nuolat gausėja buityje ir ūkyje, jie keičia aplinką.

Nors aplink labai daug metalo, bet mes jįį pažįstame menkai, todėl jis atrodo pilkas, kasdieniškas ir neįdomus. Iš tikrųjų apie kiekvieną metalą galima papasakoti labai daug, apie kiekvieną iš jų parašyta ir teberašoma disertacijos ir daugybė mokslinių straipsnių. Tik populiarios, plačiajai visuomenei skirtos informacijos apie metalus pasigendame. Daugelis mūsų domisi jais tik tiek, kiek jie būtini kasdieninei veiklai, o platesnės ir gilesnės žinios paliekamos specialistams. Žinoma, tai neteisingas požiūris. Taip, matyt, yra iš dalies todėl, kad mokslas apie metalus nėra pakankamai populiarinamas.

Dėl plačios informacijos apimties išsamiai irr populiariai papasakoti apie metalus beveik neįmanoma, todėl mano referato pagrindinis tikslas – praskaidrinti metalus supančią nuobodžią ir pilką kasdienybę, parodyti jų svarbą mokslui, technikai ir gyvenimui. Pagrindinis referato uždavinys – populiaria forma papasakoti apie metalų istoriją, jų kelią į gyvenimą, išaiškinti metalų pa

avadinimų kilmę, aprašyti metalų savybes, panaudojimą bei pateikti metalų ateities prognozes. Kas yra metalai?

Kasdieninėje praktikoje metalais vadiname grynus cheminius elementus ir sudėtingus jų lydinius (kartais metalų lydinius su nemetalais, pavyzdžiui, plienas – geležies anglies lydinys), kuriems būdingos metališkosios savybės: elektros ir šilumos laidumas, plastiškumas, kalumas, kristalinė sandara, lūžio blizgesys, didėjanti elektrinė varža kylant temperatūrai, elektromagnetinių bangų atspindys ir kt. Idealiai grynų metalų nėra. Juose visuomet yra natūralių arba gamybinių priemaišų. Pagal užterštumą priemaišomis metalai skirstomi: negryni (medžiagoje yra mažiau kaip 99% pagrindinio metalo), techniškai gryni (99-99,9% pagrindinio metalo), chemiškai gryni (99,99-99,999% pagrindinio metalo), ir spektriškai gryni (medžiagoje yra daugiau kaip 99,999% pagrindinio metalo).

Visi metalai ir jų lydiniai sąlyginai skirstomi į juodosius ir spalvotuosius. Juodieji metalai – tai geležis ir lydiniai jos pagrindu: plienas, ketus, ferolydiniai. Jie sudaro 955% visų gaminamų metalų. Spalvotieji – tai visi kiti metalai ir jų lydiniai. Jie skirstomi į lengvuosius, kurių tankis iki 4g/cm3 (magnis, berilis, aliuminis ir kt.), sunkiuosius (nikelis, varis, švinas ir kt.), tauriuosius (auksas, sidabras, platina ir kt.), retuosius sunkiai lydžius metalus (vanadis, molibdenas, volframas ir kt.). Palyginus su juodaisiais, spalvotieji metalai yra labai brangūs, todėl visur, kur tik galima, juos stengiamasi pakeisti juodaisiais metalais arba plastikais. Spalvotieji metalai naudojami daugelyje mašinų bei prietaisų. Jie naudojami gryni arba įeina į daugelio lydinių sudėtį. Metalų ly
ydiniai

Metalų lydiniai yra medžiagos, gautos sulydžius skirtingus metalus arba metalus su nemetalais. Svarbiausia lydinių savybė yra metalinis ryšys, kuris suteikia metališkųjų savybių. Metalų lydinius galima gauti sukepinant skirtingų metalų supresuotus miltelių mišinius, išpurškiant skystus metalus, panaudojus difuzinius ir kitus procesus. Tokie lydiniai vadinami pseudolydiniais.

Techniškai gryni metalai yra plastiški. Jie laidesni elektrai bei šilumai negu jų lydiniai, tačiau ne tokie stiprūs, mažiau atsparūs dilimui. Metalus legiruojant (sulydant su kitais elementais) gali keistis jų savybės. Cheminiai elementai, iš kurių sudaromi lydiniai, vadinami komponentais. Lydinius sudaro tik tokie komponentai, kuriuos išlydžius gaunami vienalyčiai skystieji tirpalai. Be pagrindinių komponentų lydinyje yra naudingų (gerinančių lydinio savybes) ir žalingų priemaišų, galinčių pabloginti ir mechanines, ir fizines savybes. Todėl neišvengiamų priemaišų kiekį ir metaluose, ir iš jų gaminamuose lydiniuose stengiamasi kiek galima sumažinti. Visiškai pašalinti priemaišas yra per brangu ar net techniškai neįmanoma. Todėl praktikoje naudojami metalai su tam tikru priemaišų kiekiu. Metalų lydiniais vadinami tokie metalai, kuriuose vienų ar kitų komponentų yra daugiau, negu normalių neišvengiamų priemaišų.

Metalų lydinių savybės priklauso nuo trijų faktorių: komponentų savybių, komponentų sudaromo lydinio tipo ir lydinio būvio. Iš metalų istorijos

Besidomintiems istorija yra aišku, jog visuomenės ir civilizacijos raida, ypač vystymosi šuoliai, glaudžiai susiję su metalų gavyba. Tai liudija metalų vardais pavadintos is
storinės epochos bei tuo metu klestėjusių kultūrų palikimas. Nors ir labai svarbus metalų vaidmuo civilizacijos raidai, tačiau apie juos mus pasiekusios žinios yra labai paviršutiniškos, neišsamios. Todėl neatrodytų keista, jei net šiuolaikinis metalų specialistas nežinotų vieno ar kito metalo amžiaus, jo tėvynės, sunkaus ir vingiuoto kelio į gyvenimą arba kitų metalų istorijos klausimų. Taigi, išsamiai aprašyta metalų dabartis ir mažai pateikiama duomenų iš metalų istorijos, kuri iš dalies atsako į rūpimus klausimus: kaip metalų ištekliai naudoti anksčiau, kaip kinta jų sąnaudos dabar ir t.t. Trumpai apie metalurgiją

Kad pasakojimas apie metalus būtų aiškesnis, reikėtų bent trumpai apžvelgti sąvokas, susijusias su jų gavybą. Žodis metalas (lot. metallum) kilęs iš graikų kalbos žodžio metalon – šachta, rūdynas. Taigi pavadinimas apibūdina ne pačią medžiagą, o jos žaliavų šaltinį. Gr. metallurgio – kasu rūda, apdirbu metalą. Net natūraliomis sąlygomis randamuose aukso, sidabro, platinos, vario, geležies ir kt. grynuoliuose yra įvairių metalų priemaišų (jie nėra gryni). Meteoritinė geležis taip pat nėra gryna – tai geležies ir nikelio lydinys. Taigi tradicinė metalurgija yra ne grynų metalų, o lydinių lydymas. Grynų metalų metalurgija yra nauja tradicinės metalurgijos atšaka, kurioje tradiciniais metodais išlydyti lydiniai sudėtingais būdais ir priemonėmis gryninami, kol gaunami metalai su suskaičiuotais priemaišų atomais. Taip gaunami metalai – superlaidininkai, kosminės ir strateginės technikos me
etalai. Apie metalurgijos raidą, kaip dabar gaminami plačiausiai technikoje naudojami metalai, žinios labai įdomios, plačios ir gilios. Senovės metalai

Daugelyje darbų minima populiarioji senovės metalų septyniukė: auksas, sidabras, varis, alavas, švinas, gyvsidabris ir geležis. Pasak mitologijos, visi metalai priklausė Plutonui, valdžiusiam požemio karalystę. Jie taip pat buvo siejami su kosmine planetų energija. Septyniukė, o kodėl ne aštuoniukė arba net devyniukė? Auksas, sidabras, gyvsidabris ir varis gamtoje randami grynuolių pavidalu, todėl žmogui žinomi nuo neatmenamų laikų. Geležį pirmiausia žmogus galėjo aptikti meteorituose. Kad alavas ir švinas gerai išlydomi iš rūdų, žinojo jau senovės metalurgai. Daugelis mokslininkų spėlioja, jog jau senovėje buvo žinomi stibis ir platina, nes gamtoje pasitaiko jų grynuolių.

Kada žmogus pradėjo naudoti metalus, rašytinių šaltinių nėra. Iškasenos yra vienintelis ir kuklus senovės metalų kalendorius, todėl ir žinios apie juos yra menkos. Mokslininkai mano, kad ankstyviajame istoriniame periode (gerokai prieš Senovės Graikijos kultūros suklestėjimą) žmogus dar naudojo paplitusias gamtines medžiagas. Įgijęs patirties, senovės žmogus gamtoje paplitusį molį sugebėjo perdirbti į tvirtą keramiką. O po keramikos žmogus labiau pradėjo domėtis ir metalais. Kokį metalą žmogus pradėjo naudoti pirmiausia, vieningos nuomonės nėra. Galima tik spėlioti, kad akiai patrauklius gamtinius darinius iš aukso ar sidabro žmogus galėjo pastebėti pirmiausia. Įrankiams gaminti šie metalai netiko, nes jie labai minkšti ir plastiški, mažai paplitę jų grynuolių. Tačiu tas ir kitas vertingas šių tauriųjų metalų savybes senovės žmogus pastebėjo ir labai meistriškai jas panaudojo. Dar 2600 m. pr. m. e. Tarpupio meistrai pradėjo šiuolaikinio juvelyrinio meno epocha. Jų dirbiniai meniškumu ir techniniu atlikimu prilygsta arba netgi pralenkia šiuolaikinius. Iš to aišku, kad tuometiniai meistrai jau žinojo šių metalų savybes ir juvelyrinių dirbinių gamybos technologiją. Matyt, tai nulėmė juvelyrinių dirbinių iš šių metalų grožis.

Taip pat spėjama, kad visų pirma žmogus pradėjo naudoti varį. Tuomet jo amžius yra apie 10 000 metų. Akmenį jis pakeitė jau VI tūkst. pr. m. e. Vario tėvynė – tai dabartinė Turkija, šiaurės Irakas ir šiaurės vakarų Iranas. Iš vario grynuolių pirmieji primityviai kalti papuošalai datuojami net VIII tūkst. pr. m. e.

Varis akmenį įvairiuose žemės kampeliuose pakeitė ne vienu metu. Vario grynuolių, karštai kaltų ir atkaitintų peilių, ginklų ašmenų, žemės ūkio padargų ir kt. rasta Šiaurės Amerikoje prie Didžiųjų ežerų. Jie pagaminti II-I tūkst. pr. m. e. Pietų Amerikos tikrieji šeimininkai – indėnai – vario epochą sutiko tik prieš 400 metų. Net dabar yra genčių, gyvenančių akmens amžiaus sąlygomis.

Senovės Graikijos vario epocha vėlesnė negu Egipto, o bronzos – atvirkščiai, nes Graikijoje greta vario lydinių buvo ir “alavinio akmens” (alavo rūdu). Jau tada pastebėta, kad varis su “alaviniu akmeniu” lengviau lydosi, įgauna geresnių savybių. Alavinė bronza kur kas kietesnė už varį, mažiau dyla. Išvysčius bronzos metalurgiją, labai sustiprėjo Senovės Graikijos galia ir suklestėjo kultūra, o mums ji paliko neįkainojamus, prieš tūkstančius metų sukurtus istorinius paminklus iš bronzos.

Seniausia žalvario (vario lydinys su cinku) iškasena rasta Palestinoje. Ji datuojama 1500 m. pr. m. e. Dabartinis vario lydinys su 4% cinko – tompakas – visiškai panašus į auksą. Šis žalvaris yra aukso pakaitalas.

Bronza savo vardą gavo nuo nedidelio Italijos uosto Adrijos jūroje Brindizio. Per šį uostą senovės romėnai gabendavo es brintisi – varį iš Brindizio į Europą.

Jeigu vario istorinė epocha tęsėsi apie 2000 metų, tai bronzos tik 1000 metų.

Geležies kelias į gyvenimą buvo nelengvas, nes ją buvo kur kas sunkiau apdoroti negu bronzą. Dar sunkiau išlydyti geležį iš rūdų (iš geležies oksidų arba karbonatų). Todėl tuometinė geležis buvo labai brangi. Afrikos tautelės už svarą geležies duodavusios dešimt svarų aukso. Iš senovės Skandinavijoje rastų kapų taip pat galima spręsti, jog ir čia geležis buvo labai brangi: rastų bronzinių kard.ų tik ašmenys geležiniai.

Alavas naudotas anksčiau negu pradėta lydyti bronza. Alavinių dirbinių amžius siekia V tūkst. pr. m. e. Meniški alaviniai indai buvo gaminami net iki XVII a. Alavas pradėtas anksti ir plačiai naudoti tikriausiai dėl to, kad jis yra plastiškas, minkštas, sidabriškai baltas. Be to, senovėje alavo rūdų telkinių buvo randama tiesiog žemės paviršiuje. Jau I tūkst. pr. m. e. atsirado rūdų importas ir eksportas. Senovės Indijoje slūgsojo sodrūs alavo rūdynai, o šis metalas buvo vadinamas trapu.

Telkiniai, kuriuose būtų bent 1% alavo, dabar yra retenybė (panašių telkinių neseniai aptikta Lenkijoje). Šiuo metu alavas išgaunamas iš rūdų, kuriose yra bent 0,002 –0,001% alavo. Štai kodėl jau daugiau kaip 50 metų šis metalas labai taupomas. Deja, taupumas nepakankamas.

Alavo vardas (lot. Stannum) kilęs iš sanskrito stan – kietas. Atrodo, kad priešiškesnio šiam minkštam ir labai plastiškam metalui vardo parinkti neįmanoma.

Iš švino (Plumbum) nepagaminsi nei kardo, nei norago, jis labai minkštas, plastiškas ir lydus. Tačiau švinas labai vertingas metalas žmonijai, nors nė vienas istorinis amžius nepavadintas jo vardu. Jau žiloje senovėje švinas vartotas kaip statybinis skiedinys. Tvirtovių, šventyklų ir kitokių senovinių statinių sienų akmenys būdavo surišami tarpus tarp jų užpildant lydytu švinu.

Švino baltasis (bazinis švino karbonatas) buvo žinomas jau prieš 3000 metų. Tai balti milteliai arba kristalai. Jau labai seniai iš švino buvo daromos plombos. Jų ir pavadinimas kilęs iš lotyniško švino pavadinimo. Dabar šioje srityje šviną pakeitė kitos medžiagos.

Gyvsidabris yra senovinis nesenstantis taurusis, normaliomis sąlygomis skystas metalas. Yra sunkiausias iš žemėje žinomų skysčių. Nors gyvsidabrio tiek išvaizda, tiek savybės yra kaip metalų, bet tik po ilgų dvejonių 1759 m. jis buvo priskirtas metalams.

Senovės Egipte gyvsidabris ir jo pagrindinis mineralas cinoberis buvo žinomi jau III a. pr. m. e., o Indijoje – II-I a. pr. m. e. Senovėje amalgavimu iš rūdų buvo išgaunamas auksas. Šis būdas taikomas ir dabar. Viduramžių alchemikams gyvsidabris buvo vienu iš daugelio klaidų šaltinių. Jie teigė, kad visi metalai kilę iš jo paveikti su Aristotelio elementais: ugnimi, oru, vandeniu arba žeme.

Cinko istorija iš dalies aptarta kalbant apie varį. Spėjama, kad jau žiloje senovėje į vario rūdą buvo dedama cinko rūdos, variui šviesinti.

Kada pirmą kartą gautas grynas cinkas, tiksliai nenustatyta. Nedideliais kiekiais jis buvo gabenamas iš Rytų. Cinko metalurgijos pradžia buvo labai sunki. Tik po daug mėginimų 1743 m. Bristolyje pastatyta pirmoji cinko metalurgijos gamykla, lydžiusi juodcinkį (cinką su kitų metalų priemaišomis). Viduramžių metalai

Ieškota, ko nėra, rasta, ko nelaukta. Viduramžius senovė pasitiko tik su senovės metalų septyniuke. Iš neregėto prietaringumo, painių klaidų ir atkaklaus darbo dirvos pradėta žengti sunkiu ir vingiuotu keliu prie mūsų laikų mokslo slenksčio. Viduramžių chemijos mokslą net iki XVI a. užgožė alchemija. Lot. alchemia kilusi iš arabiško žodžio al-kimiya – tyrinėjimai; jų tikslas – paprstus metalus paversti auksu, naudojant nesamą filosofinį akmenį.

Į klaidingą kelią alchemikus pastūmėjo tai, kad nebuvo mokslinės bazės ir programos. Tačiau ir klysdami, patys to nesitikėdami, į mokslą ir gamybą jie įnešė nemažą indėlį. Jų nuopelnas yra tas, kad senovės metalus papildė naujai atrastais: arsenu, stibiu, bismutu, cinku ir vėliau – nikeliu ir kobaltu. Vėliau jų tyrinėjimų rezultatai buvo apibendrinti to meto veikaluose apie metalus ir davė neabejotinos naudos tiek mokslui, tiek praktikai. Kalnakasyba, metalurgija ir metalų apdirbimas sparčiai plėtojosi. Augant metalų gavybai, reikėjo labai daug bandymų rūdų sudėčiai ir metalų savybėms nustatyti.

Greta kuriamų mokslinių medžiagotyros pradų atsirado ir pseudomokslinių. Viduramžių alchemikai klydo, siedami metalus su planetomis: auksas – Saulė, sidabras – Mėnulis, gyvsidabris – Merkurijus, varis – Venera, geležis – Marsas, alavas – Jupiteris, švinas – Saturnas, o cinkui, bismutui, stibiui ir arsenui pritrūko planetų.

Alchemija sudarė evoliucinę metalų grandinę, kurios apačioje – geležis, toliau varis, švinas, alavas, sidabras, o pačiame viršuje – auksas. Tradiciškai metalams buvo priskiriamos antgamtinės savybės, iš jų daromi amuletai, papuošalai, ginklai, pinigai ir t.t. Dažniausiai naudojami metalai

Bet kuris metalinis daiktas pritraukia dėmesį, net jei tai tik bronzinė stalčiaus rankenėlė ar kukli žvakidė. Ar reikalinga šiandien kalvio profesija? Ar gražu metaliniai daiktai interjere? Koks metalas reikalingiausias ir naudingiausias? Auksas

Auksas – Au (lot. Aurum), periodinės elementų sistemos I grupės cheminis elementas, grynuolių klasės mineralas. Tai ryškus, geltonas (įvairių atspalvių dėl priemaišų), taurusis metalas, yra minkštas, tąsus ir kalus, dažniausiai randamas dendritų,grūdelių, žvynelių, plokštelių, dulkių pavidalu. Kaip ir visi taurieji metalai, auksas atsparus oro, rūgščių ir šarmų veikimui. Jį tirpina tik karališkasis vanduo (koncentruotų azoto ir druskos rūgščių mišinys).

Lydiniai. Aukso-sidabro lydiniai yra minkšti, plastiški, lengvai apdirbami mechaniškai. Aukso-vario lydiniai ne tokie plastiški, kietesni ir trapesni už gryną auksą. Lydiniai su platina, geležimi, cinku, indžiu yra atsparūs dilimui, gerai liejami ir apdirbami mechaniškai. Naudojami ir lydiniai su porcelianu.

Radimo vietos. Aukso yra Australijoje, Brazilijoje, Indonezijoje, JAV (Kalifornijos, Aliskos valstijos), Kanadoje, Kinijoje, PAR( didžiausias pasaulyje Witawatersando aukso telkimiai), Rusijoje. Didžiausias rastas aukso luitas – Holtermano plokštė (Australija, 1872) – 214,326 kg (gryno aukso jame 85,05 kg).

Panaudojimas. Auksas ir jo lydiniai naudojami monetų ir juvelyrinių dirbinių, medalių, dantų protezų, chem. aparatūros gamybai. Radiotechnikoje ir elektronikoje naudojami auksu padengti laidai ir kontaktai, izotopu 198Au gydomos vėžinės ligos. Aukso-sidabro-paladžio-platinos lydiniai naudojami kosminėje technikoje, miniatiūrinių elektroninių radijo lempų gamyboje.

Įdomybės. Auksas – Saulės pagimdyta medžiaga, susijusi su Apolonu, raudona spalva, pradžių pradžia. Alchemija sudarė evoliucinę metalų grandinę, kurios apačioje – geležis, o pačiame viršuje – auksas. Šis metalas suteikia energijos, neša sėkmę brandiems žmonėms. Jis gali būti kenksmingas dar bręstančiam, jaunam organizmui. Vaikai ir paaugliai dėl šio metalo gali jausti nuovargį ir įtampą. Auksas padeda atsipalaiduoti nuo pervargimo, depresijos; suteikia protui aiškumo, padeda priimti sprendimus. Manoma, kad iš karto į kartą perduodami auksiniai papuošalai turi didelę energijos galią. Su jais nevertėtų skirtis. Sidabras

Sidabras – Ag (lot. Argentum), baltas metalas, metalinio blizgesio, kalus, minkštas. Lydymosi temperatūra 960,8, virimo 2148 C, tankis 10 5000 kg/m3. Geriausiai iš metalų praleidžia elektrą ir šilumą. Sidabro lydiniai – tai lydiniai, kuriuose yra 40-95% sidabro ir iki 60% kitų elementų (aukso, vario, paladžio, nikelio, molibdeno, mangano, cinko, aliuminio).

Sidabras – tobulas metalas, susijęs su Mėnuliu, žydra

spalva, žadinantis jausmus ir idealius vaizdinius. Tai

vienas seniausiai žmonijai pažįstamų ir jos vertinamų

metalų, išgaunamas lydant rūdą. Turi didžiausią šviesos

atspindžio gebą, pasižymi nepaprastu plastiškumu.

Įdomybės. Šis metalas sugeria į save visus žmogaus

išgyvenimus. Manoma, kad jis tamsėja, jei žmogus

išgyvena daug neigiamų emocijų. Tikima, kad sidabras

turi magišką galią. Pvz., naktį galvūgalyje pastačius krištolinį indą su vandeniu ir sidabriniu šaukštu, galima sužinoti atsakymą į rūpimą klausimą. Atsakymas ateis vėliausiai po 3 naktų. Sidabras – mėnulio metalas, simbolizuojantis dvasios tyrumą. Neretai ikonas ir kryžius gamina būtent iš sidabro. Sidabrinis žiedas ant kairiosios rankos piršto gydo hipertoniją, gerina imunitetą, reguliuoja vidaus organų veiklą. Sidabras gerina regėjimą, smegenų ir širdies veiklą ir kt. Gyvsidabris

Gyvsidabris – Hg (lot. Hidragigum), blizgus, skystas,sidabro baltumo metalas. Jo šiluminio plėtimosi koeficientas apie du kartus didesnis negu kitų metalų. Jis turi specifinių savybių. Tai vienintelis skystas metalas, sunkiausias iš visų metalų. 7 kartus sunkesnis už orą. Kai aplinkos temperatūra yra 0º ir daugiau, metalinis gyvsidabris garuoja – virsta gyvsidabrio garais. Gyvsidabrio didžiausia leidžiama koncentracija atmosferos ore 0.0003 mg/m3. Šis metalas reaguoja su visais metalais, sudarydamas junginius, vadinamus amalgamomis.

Radimas. Tai retas metalas. Žemėje randami nedideli kiekiai lašelių pavidalu. Gyvsidabris yra vienas iš nedaugelio metalų, kurio rūdų telkiniai yra Europos žemyne: Ispanijoje, Italijoje ir Jugoslavijoje. Gyvsidabrio sulfidinių rūdų daugiausia iškasama Almadene (Ispanijoje).

Naudojimas. Gyvsidabris – labai vertingas metalas mokslui, technikai, pramonei ir buičiai. Gyvsidabris naudojamas lygintuvuose, gyvsidabrio lempose, jungikliuose, elementuose, energijos keitikliuose ir kt. Naudojamas medicinoje – mikrobams naikinti (antiseptiniai gyvsidabrio vaistai).

Nuodingumas. Gyvsidabris yra nuodingiausias sunkusis metalas. Žmogui pavojingiausi jo garai. Kvėpuojant gyvsidabrio garai per plaučius patenka į kraują, jungiasi su baltymais, kaupiasi inkstuose, kepenyse, smegenyse. Į organizmą gali patekti ne tik per orą, bet ir per maistą, o taip pat per odą, virškinimo traktu, per kvėpavimo takus (įkvepiant). Apsinuodijimo požymiai – silpnumas, galvos skausmas, pykinimas, vėmimas, metalo skonis burnoje, rankų drebėjimas, nemiga. Aliuminis

Aliuminis – Al, labiausiai paplitęs ir plačiausiai technikoje naudojamas metalas. Tai laidus šilumai ir elektrai, neaukštos lydimosi temperatūros (660 C), lengvas (2,7 g/cm), plastiškas sidabro spalvos metalas. Techniškai grynas aliuminis yra nestiprus, bet jo lydinių stiprumas gali siekti 170-250 Mpa. Todėl jis labai pageidautinas transporte, ypač aviacijoje. Aliuminis – chemiškai aktyvus metalas ir greitai apsitraukia labai plona, bet labai patvaria plėvele Al O (pasyvuojasi), tačiau nepatvarus druskos rūgščiai ir šarmams. Aliuminis atsparus korozijai toje aplinkoje, kurioje nesuardoma Al O plėvelė: ore, gėlame ir jūros vandenyje, daugumoje organinių rūgščių, todėl aliuminis ir jo lydiniai naudojami maisto pramonėje, buityje, architektūroje.

Aliuminio lydiniai. Aliuminio stiprumas gerokai padidėja, sulydžius jį su kitais elementais. Pagrindiniai aliuminio lydinių legiravimo elementai yra varis, magnis, silicis, manganas ir cinkas. Aliuminio lydiniai yra skirstomi į deformuojamuosius (gaunami sulydžius aliuminį su manganu ar magniu) ir liejamuosius.

Aliuminio panaudojimas. Aliuminis naudojamas mažiems konteineriams gaminti. Jis gali būti naudojamas gaiviųjų gėrimų skardinėms. Jas ne tik lengva naudoti, bet jos ir lengvai perdirbamos ir neteršia aplinkos. Aliuminio folijos indelyje įpakuotas maistas yra 100% apsaugotas nuo šviesos, oro ir dregmės. Iš didelio ir vidutinio stiprumo aliuminio lydinių liejamos fasoninės lėktuvų, automobilių detalės. Geležis

Geležis – Fe (lot. Ferrum), periodinės elementų sistemos VIIIB grupės cheminis elementas, sidabriškai pilkas, blizgus metalas. Iki 769 C geležis yra feromagnetikas, o kai temperatūra aukštesnė – paramagnetikas. Tankis 7874 kg/m3, lydymosi temperatūra 1539 C, virimo 3200 C. Geležis tirpina anglį ir kitas vietines medžiagas, todėl galima gauti įvairių savybių geležies lydinių. Techniškai grynos geležies mechaninės savybės yra prastos, todėl naudojami geležies lydiniai su anglimi ir kitais elementais (dažniausiai metalais).

Radimo vietos Lietuvoje. Geležies rūdos rasta Pietų Lietuvoje. Didžiausios sankaupos yra prie Varėnos. Rūda kokybiška (geležis joje sudaro 47-62%), tačiau neeksploatuojama, nes slūgso labai giliai. Pietryčių Lietuvos kristalinio pamato uolienose rasta net spalvotųjų metalų rūdų (vario, švino, cinko, alavo, molibdeno, vanadžio, kobalto).

Įdomybės. Lotyniškas geležies pavadinimas “ferrum” turi bendrą šaknį su žodžiais “jėga”, “stiprybė”. Šis metalas suteikia energijos, skatina veikti. Jautrūs, nepasitikintys savimi žmonės, taip pat tingūs, nejaukiai jaučiasi su geležiniais papuošalais. Tačiau šis metalas galėtų juos sustiprinti, paskatinti veiklai, tik reikia to labai norėti. Tai Marso globojamas metalas. Geležies yra ir žmogaus kraujyje ir jei jos trūksta, žmogus prastai jaučiasi.

Istorija. Pirmieji geležies dirbiniai Lietuvoje buvo atvežtiniai ir pasirodė I tūkstantmečio pr. Kr. viduryje. Paskutiniųjų šimtmečių pr. Kr. gyvenviečių sluoksniuose randama geležies šlako, geležinių daiktų ir jų nuolaužų. Šie radiniai rodo, kad tuo metu pradėta vietoje gaminti geležį ir iš jos kalti peilius, ylas, žvejybos kabliukus, net papuošalų. O geležies lydymo krosnies liekanų aptikta IV a. po Kr. Jose geležį lydydavo iš vietinės balų rūdos su medžio anglimis.

Geležies lydiniai. Geležis sudaro 4,65% Žemės plutos masės. Svarbiausi mineralai magnetitas ir hematitas sudaro geležies rūdos telkinius. Iš geležies rūdos gaunami geležies ir anglies lydiniai – ketus ir plienas.

Plienas – tai geležies, anglies ir kitų elementų lydinys, turintis iki 2,14%C. Kai plieno sudėtyje be geležies ir anglies yra tik nuolatinių priemaišų, neišvengiamai patenkančių gamybos metu, plienas vadinamas angliniu. Kai lydimo metu pridedama kitų elementų (chromo, nikelio, vanadžio), plienas vadinamas legiruotuoju. Plieno savybės priklauso nuo cheminės sudėties, anglies kiekio ir terminio apdirbimo.

Ketus – tai geležies lydinys su anglimi, siliciu ir kitais elementais (manganu, siera, fosforu), kuriame yra nuo 2,14 iki 6,67%C. Nuo plieno ketus skiriasi didesniu anglies kiekiu, technologinėmis savybėmis. Ketus pigesnis už plieną. Švinas

Švinas – Pb (lot. Plumbum), labai sunkus metalas, melsvai pilkas, minkštas, nestiprus tempimui, plastiškas, labai atsparus korozijai ore, grunte, sieros ir kt. rūgštyse, taip pat kontaktuodamas su kitais metalais.jo lydymosi temperatūra 327 C. Šviną galima įrėžti nagu, atpjauti peiliu. Jis kenkia sveikatai. Švinas nereaguoja su geležimi ir netirpsta joje. Švinas, legiruotas alavu ir stibiu, pasižymi geromis liejamosiomis savybėmis.

Panaudojimas. Šiuo metu švinas yra deficitinis metalas. Vartojamas tik ten, kur būtinas. Jis labai atsparus neorganinėms rūgštims, todėl yra nepakeičiamas chemijos pramonėje. Švinas plačiai vartojamas ir energetikoje. Taigi švino autografą galima rasti tiek senovės architektūros paminkluose, tiek ir naujausioje šiuolaikinėje technikoje. Švinas naudojamas lydmetaliuose ir babituose vietoj alavo, nes pastarasis yra keliolika kartų brangesnis. Taip pat požeminių ir povandeninių elrktros kabelių apvalkalams gaminti, akumuliatirių plokštėms gaminti, šaudmenims, mašinų ir prietaisų detalėms gaminti, kaip apsauginė medžiaga, sugerianti radioaktyvuosius ir rentgeno spindulius. Varis

Varis – Cu (lot. Cuprum) yra labai plastiškas, labai laidus elektrai ir šilumai, atsparus korozijai, bet prastų liejamųjų savybių, jį sunku tekinti, suvirinti. Jo lydimosi temperatūra 1083 C. Apie 50% viso vario sunaudojama elektrotechnikoje. Kuo varis grynesnis, tuo laidesnis elektrai ir šilumai, tačiau mažiau stiprus. Kai reikalingas didesnis atsparumas dilimui ir mechaninis stiprumas, varis legiruojamas arba keičiamas žalvariu, bronza. Lydiniai su variu. Grynas varis ir jo lydiniai sustiprinami šaltai deformuojant. Varis ir jo lydiniai reaguoja su organinėmis rūgštimis, sudarydami nuodingusius junginius. Todėl kontaktuojančio su maistu vario, žalvario ar bronzos paviršių būtina padengti alavu arba sidabru. Vario lydiniai yra geresnių mechaninių, elektrotechninių savybių. Jie atsparesni korozijai, dažnai gerų antifrikcinių savybių, gražios išvaizdos, plastiški. Ir dabar neatsisakyta vario lydinius skirstyti į dvi stambias grupes: žalvarį ir bronzą. Anksčiau ši vario lydinių grupių riba buvo labai aiški. Žalvaris – tai vario ir cinko, o bronza – vario ir alavo lydinys. Dabar ši riba jau ne tokia aiški, nes žalvario, ir ypač bronzos lydiniuose, būna dar ir kitų spalvotųjų metalų priedų. Be to, yra bronzos lydinių, kuriuos labiau tiktų vadinti žalvariais.

Įdomybės. Šis metalas padeda atverti žmogaus savybes, paaštrina pojūčius. Tai kūrybos ir darnos metalas. Jis ramina, padeda taikiai spręsti konfliktus, ramiau išgyventi stresą. Žmogaus organizme taip pat yra vario, o jo trūkumas gali sukelti anemiją. Varis padeda organizmui kovoti su infekcijomis. Yra duomenų, kad choleros epidemijos metu žmonės, kurie maitinisi iš varinių indų ir nešiojo vario papuošalus, nesirgo. Tai Veneros globojamas metalas. Magnis

Magnis – Mg, yra lengviausias metalas. Jis lengvai apdirbamas pjovimu, įvairiais būdais suvirinamas (elektros lanku, inertinėse dujose nelydžiuoju elektrodu ir kt.), gerai gesina virpesius, atlaiko smūgines apkrovas, tačiau nestiprus, prastų liejamų savybių, neatsparus korozijai ir cheminiam poveikiui (išskyrus naftos produktus). Lydimosi temperatūra 651 C. Dėl prastų mechaninių savybių mašinų gamyboje naudojami tik magnio lydiniai.

Magnio lydiniai. Magnis dažniausiai legiruojamas aliuminiu (iki 10%), cinku (iki 6%), manganu (iki 2,5%), cirkoniu, nikeliu, siliciu ir kt. Sulydžius su šiais elementais, pagerėja mechaninės ir antikorozinės savybės. Magnio lydiniai naudojami lengvuosiuose automobiliuose, aviacijoje, raketose, filmavimo kamerų, optinių prietaisų korpusams gaminti. Metalų kelias į gyvenimą

Gamta yra gera metalų slėptuvė. Tik keletas metalų, iš jų auksas, sidabras, varis, geležis, platina ir kt. randami grynuolų pavidalu. Grynuoliai dažniausiai esti smulkūs ir negryni, nes jie sudaro gamtinius lydinius su kitais metalais. Gryniems metalams iš jų gauti reikia labai sudėtingo metalurginio proceso. Jeigu grynuolį sunku išgryninti, tai ką kalbėti apie daugumos plačiai naudojamų metalų, ypač retųjų, metalurgiją. Iškasenose jų randama oksidų, sulfidų arba sudėtingesnių cheminių junginių pavidalu. Jie įsiterpę į nenaudingas metalurginiu požiūriu uolienas, susimaišę su kitomis nemetalinėmis medžiagomis, dažniausiai pasklidę visame Žemės paviršiniame sluoksnyje. Tokie gamtiniai mišiniai vadinami rūdomis.

Įvairaus dydžio rūdų sankaupos sudaro telkinius arba rūdynus. Geologai ekonomiškiems metalurginiu požiūriu telkiniams atrasti įdeda daug darbo. Dar daugiau darbo reikia retiesiems metalams, t. y. metalams, kurių Žemės plutoje yra labai mažai, surasti. Metalų ištekliai Žemės plutoje skaičiuojami klarkais. Pavadinti taip amerikiečių mokslininko F.Klarko garbei, nes jis sukūrė naują tyrimų metodą ir juo remdamasis apskaičiavo apytikrę Žemės plutos cheminę sudėtį. Gali būti taip, kad metalo klarko reikšmė didelė, tačiau rūdų telkinių yra labai mažai arba visiškai nėra. Šiuo atveju metalai išsklaidyti po visą Žemės plutą. Tai išsklaidytieji metalai. Juos sunkiau atrasti ir išgauti, nes rūdose jų koncentracija labai maža.

Daugelio metalų gavyba yra sunki ir sudėtinga, o juos atrasti buvo dar sunkiau, todėl ir dabar kiekvieno metalo atradimas tebevertinamas kaip atradėjų sunkaus darbo pergalės triumfas ir didelė vertybė visuomenės pažangai.

Kiekviena atradimo dalis susijusi su dideliais sunkumais. Dėl metalams būdingo cheminio aktyvumo ir jų tarpusavio giminingumo dažnai atrasta “žemė”, t.y. grynas metalas, pasirodydavo esanti dviejų ar net kelių metalų cheminių junginių mišinys arba gautas ne grynas metalas, o metalų gamtinis lydinys.

Gavę gryną metalą, mokslininkai jau gali nustatyti pagrindines jo savybes, prognozuoti pritaikymą, numatyti pramoninės metalo gavybos metodus. Be to, kuo daugiau gauta grynų metalų ir kuo geriau ištirtos jų savybės, tuo lengviau atrasti tų metalų kiekį tame pačiame minerale. Tai buvo labai svarbu kompleksinės metalurgijos pradžioje. Metalų vardai

Plėtojantis mokslui ir gausėjant metalų šeimai, reikėjo visoms valstybėms bendrų paprastų bei suprantamų metalų vardų, o toli pažengusiam chemijos mokslui – tų vardų santrumpų – simbolių. Sudėtingi ir nevaizdūs metalų simboliai tam netiko. Šią problemą 1814 m. išsprendė švedų mokslininkas J.Berselijus, pasiūlęs chemijos elementus žymėti pirmosiomis lotyniško pavadinimo raidėmis. Taip atsirado dabartinis chemijos mokslo raidynas.

Metalams vardai parenkami kur kas atsargiau negu žmonėms. Šis atsargumas reikalingas mokslui ir technikai. Gražiausiais reikėtų pripažinti tuos metalų vardus, kurie geriausiai parodo metalo būdingiausią savybę. Deja, tokių metalų vardų yra nedaug, o tarp jų pasitaiko vardų, kurie rodo ne tik svarbiausią, bet net priešingą metalui savybę. Todėl pagal prasmę metalų vardai labai įvairūs. Šiame vardų margumyne nesunku pastebėti, kad pagal prasmę metalų vardus galima skirstyti į tokias grupes:

Mitologiniai vardai. Tai viduramžiais pradėto metalų įvardinimo tradicijų tęsinys. Pavyzdžiui, senovės graikų mitologinės Gėjos ir Urano sūnaus – Titano – vardą gavo metalas titanas. Dar visai neseniai titanui pranašauta puiki perspektyva. Pranašystė pasirodė pernelyg kukli. Dabar jis yra mokslinės techninės revoliucijos metalas. Arba Uranas – senovės graikų dangaus dievas. Metalo urano vardą galima suprasti kaip planetos Urano vardą. Neptūnio vardą taip pat galima traktuoti dvejopai, kaip planetos, arba kaip daugelyje tautų populiaraus jūrų valdovo Neptūno vardą.

Vietovių vardai. Švedas holmio atradėjas davė metalui sostinės Stokholmo vardą arba Iterbio miestelio vardą gavo net keturi lantanoidai: itris, erbis, terbis ir iterbis. Prancūzija įamžinta net dviejų metalų varduose. Tai galis (senovinė) ir francis (dabartinė) Prancūzija. Europiu pavadintas metalas, pagerbdamas žemyną, davusį tiek daug mokslininkų – metalų atradėjų. Pirmą kartą mokslo istorijoje metalų berklio ir kalifornio vardais JAV mokslininkai pagerbė savuosius universitetus.

Metalų savybes reiškiantieji vardai. Suteikiant šios grupės vardus, norėta pabrėžti gryno metalo, jo oksido arba mineralo būdingas savybes, kurios padėjo atrasti patį metalą. Taip atsirado metalų vardai: rodis – Rhodium –rožinis, rubidis – Rubidium – raudonas. Iridis gr. reiškia vaivorykštę. Šį spalvinį vardą iridis gavo nuo jo druskų įvairių spalvų skirtingomis tyrimo salygomis.

Iš mineralų pavadinimų kilę vardai. Cirkonio vardas traktuojamas labai įvairiai. Carkun arabiškai reiškia mineralą. Kiti mokslininkai jo vardą sieja su persų kalbos žodžiais car – auksas ir gun – spalva. Iš tikrųjų cirkonio mineralo atmaina cirkonas – brangakmenis hiacintas – yra auksinio atspalvio. Berilis vardą gavo nuo pagrindinio savo mineralo berilo.

Neaiškios kilmės vardai. Ir dabar neaiški arseno vardo kilmė, nežinomi jo tėvai nei krikštatėviai. Tai – alchemikų įvardintas metalas. Bismuto vardas traktuojamas įvairiai: vieni tyrėjai jį kildina iš senovės germanų žodžio wismut – baltas metalas, kiti iš vokiškų žodžių wiese (lanka) ir muten – kasti rūdyną. Platinos vardo kilmę paaiškina ispaniškas žodis platta – sidabras, tad platina turėtų reikšti sidabrėlį. Technecio vardą galima suprasti dvejopai, kaip technikos pažangos simbolį arba iš gr. žodžio teknos – dirbtinis. Metalų tėvynė

Žmogaus tėvynė viena. Tai jo gimtinė. Ne visi metalai turi konkrečią tėvynę. Tačiau peržvelgus bendrai pripažintą metriką, metalus pagal jų tėvynę nesunku apytiksliai sugrupuoti taip:

Li, Si, Sc, V, Mn, Ca, Ni, Se, Mo, Be, La, Ce, Tb, Ho, Er, Tu, Ta, W, Th, iš viso 19 metalų

1. Švedija Ti, Co, Mn, Se, Zr, Mo, Cs, W, Th, Ni iš viso 10 metalų

Be, Gr, Ga, Rb, Sm, Eu, Gd, Dy, Lu, Po, Fr, Ra, Ac – 13 metalų

2. Prancūzija Si, Cr, Ga, Rb, Sm, Eu, Gd, Dy, Tl, Re, U – 11 metalų

Pm, At, Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, Lw, Rz? Hn? – 12 metalų

3. JAV Nb, Tc, Pm, Tb, Ho, Er, Tu, Yb, Lu, Ta, Po, Ac, Pa, Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md – 22

Na, Mg, K, Ca, Sr, Nb, Rn, Rh, Pd, Os, Ir, Tl, Pa – 12 metalų

4. D. Britanija Li, Mg, K, Ca, Sr, V, Rh, Pd, Ba, Os, Ir, Na – 12 metalų

Ti, Ge, Zr, Gd, In, Cs, Ce, Re, Pa, U – 10 metalų

5. Vokietija Be, Sc, Ge, Y, Cd, In, La, Ce, Pr, Nd, Re, Ac – 12 metalų

Ru, No, Ku?, Ns? – 4 metalai

6.Rusija Ru – 1 matalas

Pr, Nd, Lu – 3 metalai

7. Austrija At – 1 metalas

Al, Hf – 2 metalai

8. Danija Al, Hf – 2 metalai

Te – 1 metalas

9. Vengrija Te – 1 metalas

10. Suomija Y – 1 metalas

11. Italija Tc – 1 metalas

12. Šveicarija Yb – 1 metalas

Šioje suvestinėje metalų simboliai sugrupuoti tokia tvarka: po metalo tėvynės pavadinimo nurodyta trupmeninė simbolių eilutė, kurios skaitiklis rodo pripažintus metalų atradimus, o vardiklis svarbiausią atradimo dalį – gautus grynus metalus. Eilutės skaitiklio ir vardiklio pabaigoje brūkšneliu atskirtas skaičius rodo, kiek metalų atrasta kiekvienoje šalyje.

Suvestinėje matyti, kad visi žinomi metalai atrasti dvylikoje valstybių. Iš tikrųjų jų turėtų buti daugiau. Klaustukai prie metalų simbolių nurodo dar ir šiandien neišspręstą ginčą – kuri šalis yra šių metalų tėvynė.

Daugiausia metalų buvo atrasta XIX a., nes tuo metu buvo daug neatrastų metalų, atsirado tikslūs analizės metodai ir priemonės, atradimams daug padėjo M.Mendelejevo periodinis dėsnis. Be to, vystantis pramonei, sparčiai augo metalų paklausa. Reikėjo skubėti juos atrasti. Metalų savybės

Kokios metalų naudojimo galimybės, galima spręsti iš jų savybių. Žinoma daug metalų, bet dar daugiau jie turi savybių. Jas žmogus jau seniai moka nustatyti ir įvairiai pakeisti savo naudai. Taigi šiandieną yra žinoma tokia metalų lydinių savybių gama, kad net metalistui sunku joje susigaudyti.

Ne tik stiprumas, bet ir daugybė kitų savybių yra labai svarbios technikai. Šilumos, elektrinis laidumas, cheminis aktyvumas, metalinis blizgesys ir kt. yra būdingi metalams ir lydiniams. Kai kurios savybės būdingos tik tam tikriems metalams, tai jų specifinės savybės. Kiti metalai jų neturi arba jos yra silpnesnės. Metalus su ryškiomis savybėmis sąlygiškai pavadinkime “čempionais”.

M e t a l a i – “č e m p i o n a i”

Santykinio stiprumo – titanas. Kietumo – osmis. Sunkumo – iridis ir osmis. Tirpimo – stibis. Jis tirpina beveik visus metalus. Nelydumo – volframas. Lydosi tik 3410 C temperatūroje.

Lydumo – galis. Jis lydosi delne, pakilus temperatūrai iki 29,75 C. Gyvsidabrio lydyti nereikia, todėl jis ne varžovas.

Skystumo – galis. Išlydytas ir kaitinamas nuo 30 iki 2230 C jis išlieka skystas beveik negaruodamas. Neramumo – plutonis. Aušdamas jis net 6 kartus keičia kristalinę gardelę.

Keistumo – galis. Jis panašus ir į grafitą, ir į kvarcą, ir į vandenį (aušdamas plečiasi). Į vandenį dar panašūs stibis ir bismutas. Brangumo – berklis. Šio metalo vienas gramas kainuoja 100 000 000 dolerių. “Vicečempionas” – kalifornis. Jo gramas kainuoja 10 000 000 dolerių.

Nuodingumo – rutenis. Jo radioaktyvūs “pelenai” atominiuose reaktoriuose vadinami “atominiais nuodais”. Jie kur kas pavojingesni žmogui ir aplinkai negu stipriausi cheminiai junginiai. Slapukavimo – rutenis. Iki šiol jo negauta visiškai gryno.

Atvirumo ir universalumo – talis. Šis metalas atrastas jo neieškant. Jis toks, kad vienu metu panašus į labai skirtingus metalus: ir į sidabrą, ir į kalį, ir į natrį, o pagal fizines savybes – į šviną.

Tačiau metalistą daugiau domina ne šios specifinės savybės, o tos, kurias būtina žinoti konstruojant ir eksploatuojant mašinas. Tai būtų mechaninės, fizinės ir cheminės, technologinės, eksploatacinės ir dar daugiau specifinių savybių. Metalų mechaninės savybės

Mechaninėmis vadinamos tos metalo savybės, kurios rodo jo sugebėjimą priešintis išoriniam mechaniniam apkrovimui. Nuo mechaninių metalo savybių dažnai priklauso gaminio patvarumas, ilgaamžiškumas ir patikimumas darbe. Pagrindinės metalų stiprumo ir plastiškumo charakteristikos gaunamos, atliekant tempimo bandymus. Taigi, apibrėžkime kelias pagrindines metalų savybes.

Stiprumas – metalo savybė priešintis deformavimui arba suardymui veikiant statinei ar dinaminei apkrovai. Stiprumas nustatomas atliekant specialius mechaninius bandymus.

Plastiškumas – metalo savybė negrįžtamai keisti matmenis i

. . .

Metalų ateities prognozės

Štai viena vaizdi metalų ateities karikatūra: arklys traukia išklerusias vežėčias. Ant vežėcių užrašyta “Metalurgija”, o ant arklio – “Chemija”. Tačiau lauktasis metalų pakaitalas – plastikai – metalus iki šiol pakeitė tik 6-7% ir iš esmės užėmė atskirą konstrukcinių medžiagų poziciją. Ekstensyvios (kiekybinės) metalurgijos raida susijusi su milžiniškais kapitalo įdėjimais. Be to, intensyviai mažėja Žemės plutos gelmių turtai ir svarbiausia – didėja gamtos užterštumas. Įsidėmėtina, kad per pilną metalurginį ciklą (pradedant rūda, metalurginėmis medžiagomis, baigiant metaline produkcija) 10 milijonų tonų pajėgumo gamybinis kompleksas kas parą į atmosferą išmeta 600 tonų dulkių, 227 tonas sieros junginių, 700. tonų anglies dioksido. Pateikti skaičiai rodo, koks užterštumo pavojus, nepaisant visų atsargumo priemonių, gresia ateityje. Ekologinis stabdis būtinas ir metalurgijai. Jo ir ėmėsi labiausiai pasaulyje užteršta Šiaurės Amerika. Tam tikslui čia dėtos didžiulės pastangos metalų sąnaudoms mažinti; jos pakeičiamos betonu. Rezultatas gautas priešingas – betoną išstumia plienas.

Panašus likimas ir kito perspektyvaus plieno pakaitalo – plastikų. Anksčiau buvo pranašauta, kad plastikų ir plieno gamyba pagal tūrį susilygins apie 1980-uosius, o pagal svorį – 2010 metais. Ir čia prognozės klaidingos, nors plastikų gamyba didėja labai intensyviai. Šiuo metu konstrukcinių medžiagų poreikius patenkina juodieji metalai – 41%, o plastikai – 39%.

Potencialus juodųjų metalų pakaitalas yra aliuminis. Jo Žemės plutoje yra daugiau negu geležies, tačiau jo pagrindinių rūdų – boksitų – jau dabar trūksta. Antrasis aliuminio gavybos augimo stabdis yra energetinis badas. Juk 20% aliuminio gavybos savikainos sudaro elektros energija.

Metalus reikia labai taupyti, nes pasaulio metalų rūdų atsargos mažėja. Jau seniai eksploatuojami rūdynai, kurie anksčiau buvo visai nerentabilūs. Metalų korozija ir antikorozinė apsauga

Metalų korozija vadiname savaiminį metalų irimą (paviršinis metalų irimo procesas), veikiant aplinkai. Metalai rūdija, kai atsiranda kontaktas su deguonimi ir vandeniu. Korozija prasideda nuo paviršiaus ir skverbiasi gilyn į metalą. Metalai skirstomi pagal atsparumą korozijai: ypač atsparūs korozijai, atsparūs, mažai atsparūs korozijai.

Netaurūs metalai gamtoje randami kaip oksidas, kurie sudėtingų procesų dėka paverčiami metalais. Oksidas, lyginant su metalu, yra termodinamiškai stabilesnis, todėl metalai linkę sugrįžti į oksido pavidalą. Daugeliu atvejų dėl korozijos metalai praranda mechaninį atsparumą, elastingumą, kietumą, trumpėja jų gaminių darbo laikas, gali kilti avarijų. Jos paveikti įrenginiai pasidaro netinkami eksploatuoti.

Dalis metalų suyra negrįžtamai, dalis – grįžta metalo laužo pavidalu. Laikoma, kad korozijos nuostolius sudaro 10-12% panaudojamo per metus metalo.

Taigi, kova su metalų korozija – tai kova už efektyvumą, už produkcijos aukštą kokybę. Žmonija, pradėjusi naudoti metalus, pamatė, kad juos veikia aplinka. Jau senajame Egipte metalus dažė, dengė dervomis. Senovės Kinijoje, Japonijoje metalai buvo lakuojami ne tik dėl grožio, bet ir apsaugoti nuo korozijos. Viduramžiais alchemikai domėjosi, kaip vanduo veikia metalus.

Tačiau metalai gali būti apsaugoti. Po terminu antikorozinė apsauga slepiasi daugybė veiksmų, kurie mums padeda sustabdyti metalų rūdijimą. Visi jie yra – tik tikslingai ir teisingai pritaikyti – labai veiksmingi. Tačiau klaida būtų apie koroziją galvoti tik tada, kai konstrukcija jau pastatyta. Dažnai yra sakoma: “antikorozinė apsauga prasideda nuo kertinio akmens”. Daugybės priežasčių, dėl kurių vėliau atsiranda korozija, galima išvengti dar konstrukcijų gamybos metu.

Panagrinėkime vieną svarbiausių antikorozinės apsaugos priemonių – dažymą. Šiuo atveju atsiveria galimybė iš didžiulės pasiūlos išsirinkti būtent tuos produktus, kurie labiausiai atitinka konkrečiam paviršiui keliamus reikalavimus. Dažymas taip pat suteikia galimybę pakeisti optinį konstrukcijos vaizdą pagal savo norą arba tam tikrą reikalavimą (pvz., ženklinimas). Antikorozinė dažymo sistema – priemonių ir medžiagų sistema, padedanti apsaugoti metalus nuo korozijos juos dažant. Žodis sistema pabrėžia, kad tai nėra vien dažai. Sistemą sudaro gruntas, dengiamasis sluoksnis bei įvairūs tarpiniai sluoksniai. Naudojant tik vieną iš paminėtų sistemos dalių gautume tik labai trumpalaikį rezultatą. Taip yra būtent todėl, kad gruntas (tiksliau jame esantis cinko fosfatas) saugo metalą tik iš apačios, o dengiamasis sluoksnis tik iš viršaus. Tarpiniai sluoksniai suteikia sistemai papildomo tvirtumo. Dažymui reikia surasti nebūtinai geriausias, bet geriausiai tam tikram paviršiui tinkančias dažymo sistemas. Taip pat metalus galima apsaugoti legiruojant arba termochemiškai apdirbant paviršių.

Neįmanoma sudaryt sąrašo iš kurio būtų galima išsirinkti tinkamiausias medžiagas. Kvalifikuotai žvelgiant į antikorozinės apsaugos problemą, reikalingos žinios apie korozijos priežastis ir antikorozinės apsaugos principus. Šia tema yra išleista įvairių leidinių, tačiau jie jokiu būdu neatstos kvalifikuoto specialisto patarimo. Išvados

Metalų reikšmė šiuolaikiniame gyvenime yra milžiniška. Nėra nė vienos pramonės ar ūkio šakos, kuri nebūtų susijusi su metalais. Be metalo nebūtų dabartinio transporto, elektros energijos, neišsivystytų pramonė. Taigi, metalus galima laikyti vienu iš civilizacijos pamatų. Tik vystantis metalų gavybai ir jų perdirbimo pramonei, žmonija galėjo pasiekti dabartinį techninį ir mokslinį lygį.

Įtakojant naujoms, avangardinėms pasaulio architektūros ir dizaino kryptims, vis plačiau ir drąsiau mūsų aplinkoje naudojami metalo gaminiai. Metalai interjeruose ir eksterjeruose naudojami tiek atskirai, tiek kombinuotai su tradicinėmis medžiagomis (medžiu, keramika, stiklu ir t.t) bei pasirenkami ten, kur reikalingas ilgaamžiškumas, patvarumas, estetiškumas ir “techniškumas”, o jis suteikia XXI amžiaus aplinkos pojūtį.

Literatūra:

1. V.Janulis ”Metalai ir mes”, Vilnius, ”Mokslas”, 1986.

2. R.Šniuolis “Inžinerinės medžiagos”, Šiauliai, “Lucilijus”, 2004.

3. L.Kulikauskas “Metalotyra ir terminis apdirbimas”, Vilnius, “Mintis”.

4. B.Girčienė “Bendrosios metalų savybės”, Vilnius, 1979.

5. www.asa.lt/metalai/s01.php?iq=169

Join the Conversation

×
×