Книга: Давно ли люди гибнут за металл и как именно закалялась сталь

Металлическое изделие в виде гибкой нити или тонкого прута, имен

В древности изготовление проволоки совмещалось с ее обработкой. Как уже было сказано выше, из проволоки изготавливали кольчуги, поэтому железной проволоки в древние времена требовалось очень и очень много.

Кроме того, проволока шла на изготовление всевозможных цепей, имевших очень широкое применение. Выковывание проволоки из драгоценных металлов для украшения тканей (скань и филигрань) и из железа для изготовления кольчуг производилось до X в. Затем появилась волочильная доска.

Доска укреплялась между двумя низкими столбами. Работник садился перед ней на качели, привешенные у потолка. Захватывал конец проволоки прикрепленными к его поясу клещами у самой доски и, упираясь ногами в столбы, отталкивался назад. Потом, отпустив клещи и согнув ноги, он возвращался в прежнее положение и начинал сначала.

В XIV в. в Нюрнберге некто Рудольф приспособил к этому производству водяное мельничное колесо - появились "проволочные мельницы", сначала в Германии, в 1590 г. в Лондоне и Франции, хотя есть письменные свидетельства того, что подобные механизмы имелись еще в Древнем Египте и Китае.

В начале XIX в. проволока изготовлялась уже из железа, стали, красной и желтой меди, сплавов томпак и аргентин, серебра и золота. Реже встречалась проволока платиновая, цинковая и свинцовая. Форма проволоки усложнилась. Появилась волоченная четырехугольная сталь, квадратная или плоско четырехугольная в разрезе, конусовидная колесная проволока с 6, 7, 8, 10 или 12 продольными желобками. От этого поперечный разрез получал вид маленького зубчатого колеса. Часовщики из этой проволоки делали часовые колеса.

О разнообразии сфер применения проволоки в древности говорит уже одно перечисление ее видов: общего назначения, пружинная, бердная (для изготовления одной из основных деталей ткацкого станка - гребня), игольная, цепная, ремизная (прочная металлическая нить с петельками посередине в ткацком станке),) и д. р.

Подшипники.

"Изобретение колеса явилось подлинным триумфом человеческого разума, - отмечает Дж. Бернал, - потому что ни колесо, ни вращающийся гончарный круг не копируют никаких природных явлений, наблюдаемых человеком".

В ранних месопотамских и индийских повозках до нашего времени ось вращалась вместе с колесами, прикрепляясь к телеге кожаным ремнем. Это был первый настоящий подшипник...

Появление шарикоподшипника явилось революцией в истории колеса. Сейчас в мире миллионы машин самых различных конструкций, и трудно найти такую, в которой не было бы подшипника. Нет его - нет и стремительного бега автомобиля, не взлетит самолет, остановится велосипед, будут неподвижны станки и машины.

Идею шарикоподшипника высказал в своих набросках еще Леонардо да Винчи. Первый патент получен в Англии в 1787 г. Однако впервые подшипники начали изготовлять в Германии в 1883 г. на заводе Фридриха Фишера во Франкфурте-на-Майне.

Часть 3. Цветная металлургия

Цветной металлургией называется отрасль металлургии, которая включает добычу, обогащение руд цветных металлов и выплавку цветных металлов и их сплавов.

Цветные металлы - это все металлы, кроме железа и его сплавов: медь, алюминий, цинк, олово, свинец, никель, хром, серебро и другие. Они имеют общее свойство образовывать на поверхности окислительную пленку, которая предотвращает дальнейшую коррозию металла.

По физическим свойствам и назначению цветные металлы условно можно разделить на тяжелые (медь, свинец, цинк, олово, никель) и легкие (алюминий, титан, магний). На основании этого деления различают металлургию легких металлов и металлургию тяжелых металлов. Но нас, в нашем исследовании, интересует непосредственно древняя металлургия цветных металлов, а в древности подобной жесткой градации не существовало, поэтому и мы ее делать не будем.

Медь.

Медь - элемент побочной подгруппы первой группы, четвертого периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, с атомным номером 29. Обозначается символом Cu (лат. Cuprum). Простое вещество медь (CAS-номер: 7440-50-8) - это пластичный переходный металл золотисто-розового или розового цвета, на воздухе быстро покрывается оксидной плёнкой, которая придает ей характерный интенсивный желтовато-красный оттенок. Медь обладает высокой тепло - и электропроводностью (занимает второе место по электропроводности после серебра). Имеет два стабильных изотопа - 63Cu и 65Cu, и несколько радиоактивных изотопов. Самый долгоживущий из них, 64Cu, имеет период полураспада 12,7 ч и два варианта распада с различными продуктами.

Температура плавления + 1083°C

Латинское название элемента происходит от названия острова Кипр (лат. Cuprum), на котором во времена античности добывали в медь. Из-за сравнительной доступности для получения из руды и малой температуры плавления медь - один из первых металлов, широко освоенных человеком. В древности применялась в основном в виде сплава с оловом - бронзы, так же существует ряд других сплавов меди: латунь - сплав меди с цинком, мельхиор - сплав меди и никеля, и т.д.

Медь встречается в природе, как в соединениях, так и в самородном виде. Промышленное значение имеют халькопирит CuFeS2, также известный как медный колчедан, халькозин Cu2S и борнит Cu5FeS4. Вместе с ними встречаются и другие минералы меди: ковеллин CuS, куприт Cu2O, азурит Cu3 (CO3) 2 (OH) 2, малахит Cu2CO3 (OH) 2. Иногда медь встречается в самородном виде.

Сульфиды меди образуются в основном в среднетемпературных гидротермальных жилах. Также нередко встречаются месторождения меди в осадочных породах медистые песчаники и сланцы. Большая часть медной руды добывается открытым способом. Содержание меди в руде составляет от 0,4 до 1,0%.

В соединениях медь бывает двух степеней окисления: менее стабильную степень Cu+ и намного более стабильную Cu2+, которая дает соли синего и сине-зеленого цвета. В необычных условиях можно получить соединения со степенью окисления +3 и даже +5. Последняя встречается в солях купраборанового аниона Cu (B11H11) 23-, полученных в 1994 году.

Медный купорос

Карбонат меди (II) имеет зеленую окраску, что является причиной позеленения элементов зданий, памятников и изделий из меди. Сульфат меди (II) при гидратации дает синие кристаллы медного купороса CuSO4∙5H2O, используется как фунгицид. Также существует нестабильный сульфат меди (I) Существует два стабильных оксида меди - оксид меди (I) Cu2O и оксид меди (II) CuO. Оксиды меди используются для получения оксида иттрия бария меди (YBa2Cu3O7-δ), который является основой для получения сверхпроводников. Хлорид меди (I) - бесцветные кристаллы (в массе белый порошок) плотностью 4,11 г/см³. В сухом состоянии устойчив. В присутствии влаги легко окисляется кислородом воздуха, приобретая сине-зеленую окраску. Может быть синтезирован восстановлением хлорида меди (II) сульфитом натрия в водном растворе.

Многие соединения меди (I) имеют белую окраску либо бесцветны. Это объясняется тем, что в ионе меди (I) все пять Зd-орбиталей заполнены парами электронов. Однако оксид Cu2O имеет красновато-коричневую окраску. Ионы меди (I) в водном растворе неустойчивы и легко подвергаются диспропорционированию:

2Cu+ (водн) → Cu2+ (водн) + Cu (тв)

В то же время медь (I) встречается в форме соединений, которые не растворяются в воде, либо в составе комплексов. Например, дихлорокупрат (I) - ион [CuCl2] - устойчив. Его можно получить, добавляя концентрированную соляную кислоту к хлориду меди (I):

CuCl (тв) + Cl- (водн) → [CuCl] - (водн)

Хлорид меди (I) - белое нерастворимое твердое вещество. Как и другие галогениды меди (I), он имеет ковалентный характер и более устойчив, чем галогенид меди (II). Хлорид меди (I) можно получить при сильном нагревании хлорида меди (II):

CuCl2 (тв) → 2CuCl (тв) + Cl2 (г)

Другой способ его получения заключается в кипячении смеси хлорида меди (II) с медью в концентрированной соляной кислоте. В этом случае сначала образуется промежуточное соединение - комплексный дихлорокупрат (I) - ион [CuCl2] -. При выливании раствора, содержащего этот ион, в воду происходит осаждение хлорида меди (I). Хлорид меди (I) реагирует с концентрированным раствором аммиака, образуя комплекс диамминмеди (I) [Cu (NH3) 2] +. Этот комплекс не имеет окраски в отсутствие кислорода, но в результате реакции с кислородом превращается в синее соединение.

Традиционно количественное выделение меди из слабокислых растворов проводилось с помощью сероводорода.

В растворах, при отсутствии мешающих ионов медь может быть определена комплексонометрически или потенциометрически, ионометрически.

Микроколичества меди в растворах определяют кинетическими методами.

Из-за низкого удельного сопротивления (уступает лишь серебру), в современности медь широко применяется в электротехнике для изготовления силовых кабелей, проводов или других проводников, например, при печатном монтаже. Медные провода, в свою очередь, также используются в обмотках энергосберегающих электроприводов и силовых трансформаторов.

Другое полезное качество меди - высокая теплопроводность. Это позволяет применять ее в различных теплоотводных устройствах, теплообменниках, к числу которых относятся и широко известные радиаторы охлаждения, кондиционирования и отопления.

В разнообразных областях техники широко используются сплавы с использованием меди, самыми широкораспространенными из которых являются бронза и латунь. Оба сплава являются общими названиями для целого семейства материалов, куда помимо олова и цинка могут входить никель, висмут и другие металлы. Например, в состав так называемого "пушечного металла", который в XVI - XVIII вв. действительно использовался для изготовления артиллерийских орудий, входят все три основных металла - медь, олово, цинк. Рецептура менялась от времени и места изготовления орудия. В наше время находит применение в военном деле в кумулятивных боеприпасах благодаря высокой пластичности, большое количество латуни идет на изготовление оружейных гильз.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42