Классификация металлов

На вопрос: «что есть классификация металлов» или «приведите пример классификации металлов», можно ответить, что на сегодня самой известной и продуманной системой классификации металлов и элементов вообще является... таблица Менделеева.

С другой стороны можно сказать, что единой классификации металлов (и их сплавов) не существует. Металлы и сплавы классифицируют следующим образом:

• по основному компоненту - на железные, алюминиевые, медные, магниевые, титановые и другие;
• по числу компонентов - на двухкомпонентные (двойные), трёхкомпонентные (тройные) и многокомпонентные;
• по технологии изготовления полуфабрикатов и изделий металлы делят на литейные, деформируемые, порошковые (спеченные) и другие;
• классификация металлов по плотности: лёгкие (магниевые, бериллиевые, алюминиевые, титановые сплавы) с малой плотностью (до 5000 кг/м³) и тяжелые (стареющие сплавы, главным образом на основе вольфрама) с высокой плотностью (не менее 15000 кг/м³);
• по температуре плавления металлы классифицируют на легкоплавкие, имеющие низкую температуру плавления (припои, баббиты и др.), и тугоплавкие (сплавы на основе ниобия, молибдена, тантала, вольфрама и др.), температура плавления которых выше 1800°С;
• классификация металлов и сплавов по применению такова:
  • антифрикционные (сплавы с низким коэффициентом трения и высоким уровнем износостойкости);
  • коррозионно-стойкие (сплавы на основе железа, никеля, меди, алюминия, титана и других элементов, отличающиеся повышенной коррозионной стойкостью в различных агрессивных средах);
  • криогенные (прецизионные сплавы на основе железа, никеля, алюминия, характеризующиеся комплексом тепловых, электрических, магнитных, механических свойств и предназначенные для работы при низких температурах (от -269 до +20°С);
  • магнитные (сплавы, обладающие ферромагнетизмом);
  • немагнитные (сплавы на основе меди, алюминия, железа, магнитная проницаемость которых близка к единице);
  • пружинные (сплавы на железной, медной, никелевой, кобальтовой и других основах с высоким пределом упругости и релаксационной стойкостью) и т.д.

Вообще говоря, деление металлических материалов на металлы и сплавы тоже можно считать классификацией металлов по определённому признаку.

В геологии существует классификация металлов по степени распространения в земной коре, однако металлургов она не удовлетворяет по ряду причин.
(Интересно: от геологов до металловедов перешло понятие "редкие" метали. Однако благодаря техническому прогрессу последних десятилетий нет смысла относить к "редким" такие металлы, как W, Мо, V, U, Lі, Be, Nb, Тi, Zr и даже Сe [2]).

И даже родственные, казалось бы, металлургическая и литейная классификация металлов и сплавов, а также их однотипное стандартное маркирование, по многим причинами, до сих пор не сложились в единую систему.

Существует мнение [2], что к распределению металлов на черные и цветные их привела классификация металлов по объему их добычи из руды. Так как ежегодно в мире добывают около 550 млн. тон железа, из которого изготавливают чугун и сталь (черные металлы), а добыча цветных металлов существенно меньше, и в сумме составляет 5-6% от добычи железа. (Понятие «цветные металлы», конечно же, условное, так как цветные металлы, за исключением золота и меди, имеют серый цвет излома с разными степенями блеска и оттенками).

Согласно А П. Гуляеву классификация чёрных металлов выглядит следующим образом:

1. Железные металлы - железо, кобальт, никель (ферромагнетики) и марганец;
2. Тугоплавкие металлы (температура плавления выше 1539°);
3. Урановые металлы - актиниды;
4. Редкоземельные металлы (РЗМ) - лантан, церий, неодим, празеодим и др., объединённые под названием лантаноидов, и сходные с ними по свойствам иттрий и скандий;
5. Щелочноземельные металлы.

В технике также принята условная классификация цветных металлов, по которой они разделены по различным признакам, характерным для той или иной группы: лёгкие металлы, тяжёлые цветные металлы, благородные металлы (в т. ч. платиновые металлы), тугоплавкие металлы, рассеянные металлы, редкоземельные металлы, радиоактивные металлы.

В химии металлы классифицируют по их положению в Периодической системе элементов и делят их на четыре группы.

Приведём также ещё один вариант классификации металлов, существующий у некоторых металловедов [4]. Металлические материалы делятся на две большие группы: железо и сплавы железа (сталь и чугун) называют черными металлами, а остальные металлы и их сплавы — цветными. Кроме того, все цветные металлы, применяемые в технике, в свою очередь, делятся на следующие группы (классификация цветных металлов):

• легкие металлы Mg, Ве, Аl, Ti с плотностью до 5 г/см³,
• тяжелые металлы Pb, Мо, Ag, Au, Pt, W, Та, Iг, Os с плотностью, превышающей 10 г/см³;
• легкоплавкие металлы Sn, Pb, Zn с температурой плавления 232; 327; 410°С соответственно;
• тугоплавкие металлы W, Мо, Та, Nb с температурой плавления выше, чем у железа (>1536°С);
• благородные металлы Au, Ag, Pt с высокой устойчивостью против коррозии;
• урановые металлы или актиниды, используемые в атомной технике;
• редкоземельные металлы (P3M) – лантаноиды, применяемые для модифицирования стали;
• щелочные и щелочноземельные металлы Na, К, Li, Са в свободном состоянии применяются в качестве жидкометаллических теплоносителей в атомных реакторах; натрий также используется в качестве катализатора в производстве искусственного каучука, а литий — для легирования легких и прочных алюминиевых сплавов, применяемых в самолетостроении.