Автор работы: Пользователь скрыл имя, 29 Мая 2013 в 21:05, контрольная работа
Краткое описание
К металлам побочных подгрупп периодической системы Д. И. Менделеева относятся все d-элементы. Таких подгрупп 10: скандия, титана, ванадия, хрома, марганца, железа, кобальта, никеля, меди и цинка. Здесь рассматриваются общие характеристики подгрупп хрома и семейства железа. Побочную подгруппу VI группы составляют следующие элементы - хром Cr, молибден Мо и вольфрам W. Хром возглавляет побочную подгруппу 4 группы. На внешнем энергетическом уровне атомов хрома и молибдена содержится по одному электрону, вольфрама - два электрона, что обусловливает металлический характер этих элементов и отлично от элементов главной подгруппы.
Чтобы воплотить в жизнь грандиозные
планы индустриализации
нашей страны, требовалась сталь-конструкционная,
инструментальная, нержавеющая, шарикоподшипниковая,
автотракторная. Один из важнейших компонентов
этих сталей - хром.
Уже в 1927-1928 годах началось проектирование
и строительство ферросплавных
заводов. В 1931 году вошел в строй Челябинский
завод ферросплавов, ставший первенцем
нашей ферросплавной промышленности.
Один из создателей советской качественной
металлургии член-корреспондент Академии
наук СССР В. С. Емельянов в эти годы находился
в Германии, куда он был направлен для
изучения опыта зарубежных специалистов.
Хромистая руда вывозилась не только
в Германию, но и в Швецию, Италию,
США. И у них же нам приходилось
покупать феррохром.
Но когда вслед за Челябинским
в 1933 году были построены еще
два ферросплавных завода-в Запорожье
и Зестафони, наша страна не только прекратила
ввозить важнейшие ферросплавы, в том
числе и феррохром, но и получила возможность
экспортировать их за границу. Качественная
металлургия страны была практически
полностью обеспечена необходимыми материалами
отечественного производства.
«Нержавейка»-сталь, отлично противостоящая
коррозии и окислению, содержит примерно
17-19% хрома и 8-13% никеля. Но этой стали
углерод вреден: карбидообразующие
«наклонности» хрома приводят к
тому, что большие количества этого элемента
связываются в карбиды, выделяющиеся на
границах зерен стали, а сами зерна оказываются
бедны хромом и не могут стойко обороняться
против натиска кислот и кислорода. Поэтому
содержание углерода в нержавеющей стали
должно быть минимальным (не более 0,1%).
При высоких температурах сталь
может покрываться «чешуей» окалины.
В некоторых машинах детали нагреваются
до сотен градусов. Чтобы сталь, из
которой сделаны эти детали, не
«страдала» окалинообразованием, в
нее вводят
25-30% хрома. Такая сталь выдерживает температуры
до 1000°С!
В качестве нагревательных элементов
успешно служат сплавы хрома с
никелем - нихромы.
Добавка к хромоникелевым сплавам
кобальта и молибдена придает
металлу способность переносить
большие нагрузки
при t = 650-900° С. Из этих сплавов делают,
например, лопатки газовых турбин. Сплав
кобальта, молибдена и хрома («комохром»)
безвреден для человеческого организма
и поэтому используется в восстановительной
хирургии.
Одна из американских фирм недавно создала
новые материалы, магнитные свойства которых
изменяются под влиянием температуры.
Эти материалы, основу которых составляют
соединения марганца, хрома и сурьмы, по
мнению ученых, найдут применение в различных
автоматических устройствах, чувствительных
к колебаниям температуры, и смогут заменить
более дорогие термоэлементы.
Хромиты широко используют и в огнеупорной
промышленности. Магнезитохромитовый
кирпич - отличный огнеупорный материал
для футеровки мартеновских печей
и других металлургических агрегатов.
Этот материал обладает высокой термостойкостью,
ему не страшны многократные резкие изменения
температуры.
Химики используют хромиты для
получения бихроматов калия и
натрия, а также хромовых квасцов,
которые применяются для дубления
кожи, придающего ей красивый
блеск и прочность. Такую кожу называют
«хромом», а сапоги из нее «хромовыми».
Как бы оправдывая свое название, хром
принимает деятельное участие в
производстве красителей для стекольной,
керамической, текстильной промышленности.
Окись хрома позволила
тракторостроителям значительно сократить
сроки обкатки двигателей. Обычно эта
операция, во время которой все трущиеся
детали должны «привыкнуть» друг к другу,
продолжалась довольно долго и это, конечно,
не очень устраивало работников тракторных
заводов. Выход из положения был найден,
когда удалось разработать новую топливную
присадку, в состав которой вошла окись
хрома. Секрет действия присадки прост:
при сгорании топлива образуются мельчайшие
абразивные частицы окиси хрома, которые,
оседая на внутренних стенках цилиндров
и других подвергающихся трению поверхностях,
быстро ликвидируют шероховатости, полируют
и плотно подгоняют детали. Эта присадка
в сочетании с новым сортом масла позволила
в 30 раз сократить продолжительность обкатки.
Недавно окись хрома приобрела
еще одну интересную «специальность»:
в США изготовлена экспериментальная
магнитофонная пленка, рабочий слой которой
содержит не частицы окиси железа, как
обычно, а Частицы окиси хрома. Замена
оказалась удачной - качество звучания
резко улучшилось, пленка стала надежнее
в работе. Новинкой в первую очередь предполагается
обеспечить блоки магнитной памяти электронно-вычислительных
машин.
Почти три четверти века бились ученые
над проблемой хромирования, и
лишь в 20-х годах нашего столетия
проблема была
решена. Причина неудач заключалась в
том, что используемый при этом электролит
содержал трехвалентный хром, который
не мог создать нужное покрытие. А вот
его шестивалентному «собрату» такая
задача оказалась по плечу. С этого времени
в качестве электролита начали применять
хромовую кислоту - в ней валентность хрома
равна 6. Толщина защитных покрытий (например,
на некоторых наружных деталях автомобилей,
мотоциклов, велосипедов) составляет до
0,1 миллиметра. Но иногда хромовое покрытие
используют в декоративных целях - для
отделки часов, дверных ручек и других
предметов, не подвергающихся серьезной
опасности. В таких случаях на изделие
наносят тончайший слой хрома (0,0002-0,0005
миллиметра).
Существует и другой способ хромирования
- диффузионный, протекающий не
в гальванических ваннах, а в печах. Первоначально
стальную деталь помещали в порошок хрома
и нагревали в восстановительной атмосфере
до высоких температур. При этом на поверхности
детали появлялся обогащенный хромом
слой, по твердости и коррозионной стойкости
значительно превосходящий сталь, из которой
сделана деталь. Но (и здесь нашлись свои
«но») при температуре примерно 1000°С хромовый
порошок спекается и, кроме того, на поверхности
покрываемого металла образуются карбиды,
препятствующие диффузии хрома в сталь.
Пришлось подыскивать другой носитель
хрома; вместо порошка для этой цели начали
использовать летучие галоидные соли
хрома - хлорид или иодид, что позволило
снизить температуру процесса.
Хлорид
(или иодид) хрома получают непосредственно
в установке для хромирования, пропуская
пары соответствующей галоидоводородной
кислоты через порошкообразный хром или
феррохром. Образующийся газообразный
хлорид обволакивает хромируемое изделие,
и поверхностный слой насыщается хромом.
Такое покрытие гораздо прочнее связано
с основным материалом, чем гальваническое.
До
последнего времени хромировали
только металлические детали. А недавно
советские ученые научились наносить
хромовую «броню» на изделия из пластмасс.
Подвергнутый испытаниям широко известный
полимер-полистирол, «одетый» в хром, стал
прочнее, для него оказались менее страшными
такие известные «враги» конструкционных
материалов, как истирание, изгиб, удар.
Само собой разумеется, возрос срок службы
деталей.