Что такое металл? Виды металлов, свойства и история металла

Металл — один из самых древних и самых широко используемых материалов человечества. Металлом являются многие окружающие нас предметы: от орудий труда до мостов, от кухонной утвари до мебели. В этом руководстве мы подробно рассказываем, что такое металл, какими свойствами он обладает, какие бывают виды металлов и какова история металла.

Что такое металл?

Металл — это группа веществ с блестящей поверхностью, хорошо проводящих тепло и электричество, как правило, твёрдых, прочных и поддающихся обработке. Большинство элементов периодической таблицы — металлы; наиболее известные из них — железо, медь, алюминий, золото и серебро. В природе металлы чаще всего встречаются в виде соединений в горных породах, называемых рудами. Чтобы получить из руды чистый металл, применяют плавку и очистку.

Общие свойства металлов

Хотя разные металлы ведут себя по-разному, большинству из них присущи следующие общие свойства:

• Блеск: Чистые и обработанные поверхности отражают свет, поэтому металлические поверхности выглядят блестящими.
• Проводимость: Хорошо проводят тепло и электричество. Поэтому медь и алюминий используются в кабелях и коммуникациях.
• Ковкость и пластичность: Металлы можно, не ломая, расковывать в листы, вытягивать в проволоку и изгибать.
• Прочность: Многие металлы выдерживают большие нагрузки и удары; благодаря этому из них делают надёжные и долговечные изделия.
• Как правило, твёрдое состояние: При комнатной температуре металлы в основном твёрдые. Известное исключение — ртуть, она находится в жидком состоянии.

Виды металлов

Металлы классифицируют несколькими способами. Ниже приведены наиболее распространённые.

Чёрные и цветные металлы

Металлы, содержащие железо, называются чёрными; к этой группе относятся железо и сталь. Чёрные металлы, как правило, очень прочные, притягиваются магнитом и без защиты могут ржаветь. Металлы, не содержащие железа, называются цветными; к ним относятся алюминий, медь, цинк, олово и титан. Цветные металлы, как правило, легче и не ржавеют, как железо.

Чистый металл и сплав

Сплав — это материал, полученный смешением металла с другим металлом или другим элементом. Цель — довести твёрдость, прочность, цвет или коррозионную стойкость до нужного уровня. Большинство металлов, которыми мы пользуемся в повседневной жизни, — это не чистые металлы, а сплавы:

• Сталь: Сплав железа с небольшим количеством углерода. Твёрже и прочнее железа.
• Нержавеющая сталь: Получается добавлением в сталь не менее примерно 10,5 процента хрома. Хром образует на поверхности защитный слой и обеспечивает стойкость к ржавчине. Существуют марки, например 304 и 316; о различиях читайте в нашей статье о нержавеющей стали 304 и 316.
• Латунь: Сплав меди и цинка. Благодаря тёплому золотистому оттенку часто используется в декоре.
• Бронза: Сплав главным образом меди и олова. Используется с очень ранних периодов истории.

Распространённые металлы и области применения

• Железо: Основной материал в строительстве и машиностроении; в чистом виде используется мало, чаще обрабатывается в виде стали.
• Алюминий: Лёгкий и устойчивый к коррозии. Самый распространённый металл в земной коре; применяется от упаковки до корпусов самолётов.
• Медь: Очень хорошо проводит электричество и тепло. Используется в кабелях, коммуникациях и теплообменниках.
• Титан: Лёгкий, очень прочный и устойчивый к коррозии. Предпочитается в авиации и медицине.
• Цинк и олово: Обычно используются как покрытия и в сплавах; цинк также наносят для защиты стали от ржавчины.
• Золото, серебро и платина: Драгоценные металлы. Встречаются редко, устойчивы к коррозии; используются в ювелирных изделиях, инвестициях и электронике.

Лёгкие, тяжёлые и драгоценные металлы

По плотности металлы также делят на лёгкие (алюминий, титан) и тяжёлые (свинец, медь, железо). Редкие, не поддающиеся порче и имеющие высокую экономическую ценность называются драгоценными металлами.

История металла

История металла неразрывно связана с историей человечества. От доисторических времён до наших дней использование металла даже определяло названия эпох.

Медь и золото: первые металлы

С металлами люди впервые познакомились на примере меди и золота, встречающихся в природе в чистом виде. Из них ковкой делали бусины, украшения и небольшие орудия. В поселениях Анатолии, таких как Чайоню, найдены следы обработки меди в очень ранние времена (около VIII тысячелетия до н. э.). Золото из Варненского некрополя в Болгарии, датируемое примерно 4600–4200 годами до н. э., — один из старейших известных образцов обработанного золота. Получение меди выплавкой из руды стало распространяться примерно в V тысячелетии до н. э.

Бронзовый век

При добавлении к меди олова получили бронзу — более твёрдый и более удобный в обработке сплав. В бронзовом веке, начавшемся на Ближнем Востоке примерно с 3300 года до н. э., из бронзы делали оружие, орудия труда, украшения и посуду. Поскольку олово встречается не везде, в этот период развилась торговля металлами на дальние расстояния.

Железный век

Железа гораздо больше, чем меди и бронзы, но для его плавки и обработки нужны более высокие температуры и мастерство. На Ближнем Востоке примерно в 1200 году до н. э. распространилась обработка железа, и начался железный век. Эпоха хеттов в Анатолии считается одним из ранних примеров железного дела. Железные орудия были дешевле и прочнее; благодаря этому изменились сельское хозяйство, строительство и военное дело.

Античность и Средневековье: развитие стали

Знание о получении стали добавлением углерода в железо веками развивалось в разных регионах. Тигельная сталь, производившаяся в Индии и прославившаяся на обширной территории, ценилась как материал для мечей и ножей. В то время сталь изготавливали мастера в небольших количествах и с большим трудом.

Промышленная революция и массовая сталь

Метод, разработанный Генри Бессемером в 1856 году, открыл путь к дешёвому и массовому производству стали. Из стали стали строить железные дороги, мосты, корабли и высотные здания. В эту эпоху сформировалась современная промышленность.

Современная эпоха: алюминий, нержавеющая сталь и титан

Алюминий был впервые получен в чистом виде в 1825 году; благодаря методу электролиза (Холла — Эру), разработанному в 1886 году, он стал дешёвым и широко распространённым металлом. Нержавеющая сталь была разработана в 1913 году британским металлургом Гарри Брирли и изменила множество областей — от кухни до архитектуры. Титан стал производиться в промышленных масштабах благодаря методу Кролла, разработанному в середине XX века. Сегодня важной частью истории металла стала и переработка: сталь и алюминий можно многократно переплавлять и использовать повторно.

Как обрабатывается металл?

Металлические изделия, как правило, проходят следующие этапы: сырьё в виде листа, трубы или профиля разрезается по размеру, гнётся, соединяется сваркой и, наконец, подвергается обработке поверхности. Обработка поверхности — полировка, шлифовка, пескоструйная обработка или покраска — определяет внешний вид и долговечность изделия. Варианты поверхностей мы описали в статье о видах поверхностей, а процесс покраски — в статье как красить металл.

Почему металл предпочитают в мебели и дизайне?

Металл выдерживает большую нагрузку при тонком сечении, что позволяет создавать изделия с чёткими линиями, лаконичные и визуально лёгкие. При правильном материале и обработке поверхности он годами сохраняет форму. Если вам интересно, какой металл для какого использования подходит, хорошей отправной точкой станет наше руководство по выбору материала.

Часто задаваемые вопросы

Напишите нам по вопросам металлоизделий и индивидуального изготовления

Как Anmora Atelier, мы предлагаем дизайнерские изделия из нержавеющей стали и металла и выполняем металлоизделия по индивидуальному проекту. Поделитесь идеей изделия, размерами и областью применения, и мы вместе уточним возможность изготовления и стоимость.

Следующая статья: Выбор материала в металлическом проекте: нержавеющая сталь, латунь и окрашенная сталь