Tại sao kim loại được chia thành kim loại màu và kim loại đen?

Việc phân chia kim loại thành sắt Và kim loại màu các danh mục chủ yếu dựa trên hàm lượng sắt và những khác biệt dẫn đến trong của cải Và ứng dụng. Sự phân loại này đơn giản hóa sự hiểu biết về các đặc tính của kim loại, hành vi, và tiềm năng sử dụng.

Thành phần hóa học

Kim loại đen chứa một lượng đáng kể sắt là thành phần chính của chúng, thường kết hợp với cacbon và đôi khi là các nguyên tố khác. Thuật ngữ “sắt” bắt nguồn từ từ Latin sắt, ý nghĩa sắt. Các ví dụ phổ biến bao gồm Thép (sắt với lượng cacbon khác nhau) Và gang thép.
Kim loại màu, mặt khác, không chứa sắt với số lượng đáng kể (hoặc tất cả) và thay vào đó được tạo thành từ các kim loại khác. Chúng bao gồm các kim loại như nhôm, đồng, kẽm, chỉ huy, và kim loại quý như vàng Và bạc.

Chống ăn mòn

Kim loại đen dễ bị rỉ sét khi tiếp xúc với độ ẩm và oxy vì sắt phản ứng với nước và oxy tạo thành oxit sắt (rỉ sét). Đặc tính này hạn chế việc sử dụng chúng trong môi trường mà sự ăn mòn là mối lo ngại.
Kim loại màu thường có khả năng chống ăn mòn cao hơn. Ví dụ, nhôm tạo thành một lớp oxit bảo vệ ngăn chặn quá trình oxy hóa tiếp theo, Và đồng phát triển một lớp gỉ đồng thời mang lại khả năng bảo vệ. Điều này làm cho kim loại màu phù hợp hơn để sử dụng trong môi trường biển, ứng dụng điện, và thiết bị ngoài trời.

Tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng

Kim loại đen như thép có xu hướng mạnh hơn và bền hơn nhưng cũng nặng hơn nhiều kim loại màu. Điều này làm cho kim loại đen trở nên lý tưởng cho xây dựng, máy móc, và các ứng dụng kết cấu nơi sức mạnh là tối quan trọng.
Kim loại màu thường nhẹ hơn. Ví dụ, nhôm được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp hàng không vũ trụ và ô tô vì trọng lượng và tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng thấp, đó là điều cần thiết cho hiệu suất và hiệu suất nhiên liệu.

Thuộc tính từ tính

Kim loại đen thường là từ tính (sắt, Thép, vân vân.), điều này làm cho chúng hữu ích trong các ứng dụng như động cơ điện, máy biến áp, và thiết bị từ tính.
Kim loại màu nói chung là không có từ tính (với một số ngoại lệ, giống niken Và coban), điều này làm cho chúng hữu ích trong các ứng dụng mà nhiễu từ sẽ có vấn đề, chẳng hạn như trong các thiết bị điện tử nhạy cảm hoặc trong lĩnh vực y tế (Máy MRI).

Hợp kim và tính linh hoạt

Kim loại đen thường được hợp kim với các nguyên tố khác để thay đổi tính chất của chúng. Ví dụ, thêm cacbon vào sắt sẽ tạo thành thép, và thêm crom và niken sẽ tạo ra thép không gỉ, có khả năng chống ăn mòn và mạnh mẽ.
Kim loại màu cũng được hợp kim hóa cho các đặc tính cụ thể, chẳng hạn như thau (đồng và kẽm), đồng (đồng và thiếc), Và chất hàn (thiếc và chì), nhưng những hợp kim này có xu hướng có những đặc tính khác với hợp kim sắt.

Những cân nhắc về kinh tế và thực tiễn

Kim loại đen, đặc biệt Thép, thường rẻ hơn kim loại màu do lượng sắt dồi dào trong vỏ Trái đất và hiệu quả của quá trình khai thác quặng sắt. Điều này làm cho kim loại màu trở thành vật liệu được lựa chọn cho các ứng dụng công nghiệp và xây dựng quy mô lớn.
Kim loại màu, hiếm hơn hoặc đòi hỏi quá trình chiết xuất phức tạp hơn, có xu hướng đắt hơn. Tuy nhiên, những đặc tính cụ thể của chúng—chẳng hạn, chẳng hạn như khả năng chống ăn mòn, độ dẫn điện, và trọng lượng nhẹ—biện minh cho chi phí cao hơn trong các ngành công nghiệp chuyên biệt, chẳng hạn như điện tử, hàng không vũ trụ, và sản xuất cao cấp.

Điểm nóng chảy và chế biến

Kim loại đen nói chung có điểm nóng chảy cao hơn (ví dụ., thép khoảng 1.370°C hoặc 2.500°F), điều này làm cho chúng thích hợp cho các ứng dụng nhiệt độ cao, chẳng hạn như trong sản xuất máy móc, công cụ, và các thành phần cấu trúc.
Kim loại màu thường có điểm nóng chảy thấp hơn (ví dụ., nhôm nóng chảy ở khoảng 660°C hoặc 1.220°F), làm cho chúng dễ dàng hơn để xử lý và truyền. Đây là một lý do tại sao kim loại màu được ưa chuộng cho một số ứng dụng đúc chính xác nhất định và sản xuất các bộ phận phức tạp trong các ngành công nghiệp như điện tử.

Tác động môi trường và sức khỏe

Kim loại đen thường gây ra nhiều tác động đến môi trường hơn trong quá trình khai thác và chế biến, đặc biệt là do việc sử dụng lượng lớn năng lượng và tạo ra khí thải trong quá trình khai thác quặng sắt và sản xuất thép.
Kim loại màu, chẳng hạn như nhôm, đòi hỏi năng lượng đáng kể cho sản xuất, nhưng một số (như đồng và nhôm) rất cao có thể tái chế và có thể được tái sử dụng mà không làm mất đi tài sản đáng kể, làm cho chúng bền vững hơn về lâu dài.

Tóm tắt lý do tại sao sự khác biệt tồn tại

Hàm lượng sắt: Lý do cơ bản nhất để phân loại là kim loại có chứa sắt với số lượng đáng kể hay không., ảnh hưởng đến hành vi và cách sử dụng của nó.
Chống ăn mòn: Kim loại màu thường có khả năng chống ăn mòn tốt hơn so với kim loại đen, làm cho chúng trở nên lý tưởng cho một số môi trường nhất định.
Tính chất cơ học: Kim loại màu có xu hướng mạnh hơn và bền hơn, trong khi kim loại màu thường nhẹ hơn và có khả năng chống mài mòn và ăn mòn cao hơn.
Ứng dụng và chi phí: Kim loại đen tiết kiệm hơn và thường được sử dụng cho mục đích kết cấu, trong khi kim loại màu được sử dụng trong các ngành công nghiệp chuyên biệt nơi các đặc tính độc đáo của chúng (như độ dẫn điện, sự nhẹ nhàng, và khả năng chống ăn mòn) có giá trị.

Sự phân loại này giúp các ngành, nhà sản xuất, và các kỹ sư chọn vật liệu phù hợp cho các ứng dụng cụ thể dựa trên các đặc tính và yêu cầu hiệu suất độc đáo của chúng.