Фізичні властивості та механічні характеристики хрому твердість, стійкість до корозії
Хром – не конструкційний матеріал, але використовується досить широко за рахунок того, що має чудові антикорозійні властивості. Хромування захищає будь-який інший метал від іржі. Крім того, легування сталей хромом надає їм таку ж стійкість до корозії, яка властива і металу.
Отже, давайте обговоримо сьогодні, які технічні та окисні характеристики матеріалу хром, основні амфотерні, відновлювальні властивості та одержання металу також торкнуться. А ще ми дізнаємося, який вплив хрому на властивості сталі.
Особливості металу
Хром – метал 4 періоди 6 групи побічної підгрупи. Атомний номер 24, атомна маса - 51, 996. Це твердий метал сріблясто-блакитного кольору. У чистому вигляді відрізняється ковкістю та в'язкістю, але найменші домішки азоту або вуглецю надають йому крихкості та твердості.
- У нормальних умовах хром інертний і не взаємодіє з киснем, азотом чи водою.
- На повітрі він одразу пасивується – покривається тонкою оксидною плівкою, яка повністю перекриває кисню доступ до металу. З тієї ж причини речовина не взаємодіє із сірчаною та азотною кислотою.
- При нагріванні метал стає активним і вступає в реакції з водою, киснем, кислотами та лугами.
Для нього характерні об'ємно-центровані кубічні грати. Фазові переходи відсутні. При температурі 1830 С можливий перехід до гранецентрованих грат.
Проте хром має одну цікаву аномалію.При температурі 37 С деякі фізичні властивості металу різко змінюються: змінюється електроопір, коефіцієнт лінійного розширення, падає домінімуму модуль пружності і підвищується внутрішнє тертя. Пов'язано це з проходженням точки Нееля: при цій температурі речовина змінює свої антиферомагнітні властивості на парамагнітні, що являє собою перехід першого рівня і означає різке збільшення обсягу.
Хімічні та фізичні властивості хрому
Температура плавлення та кипіння
Фізичні характеристики металу залежать від домішок настільки, що складним виявилося встановити навіть температуру плавлення.
- Відповідно до сучасних вимірів температура плавлення вважається величина в 1907 С. Метал відноситься до тугоплавких речовин.
- Температура кипіння дорівнює 2671°С.
Нижче буде дано загальну характеристику фізичних та магнітних властивостей металу хром.
Загальні властивості та характеристики хрому
Фізичні особливості
Хром відноситься до найбільш стійких із усіх тугоплавких металів.
- Щільність у нормальних умовах становить 7200 кг/куб. м, це менше, ніж у заліза.
- Твердість за шкалою Мооса становить 5, за шкалою Брінелля 7-9 Мн/м2. Хром є найтвердішим металом з відомих, поступається тільки урану, іридію, вольфраму та берилію.
- Модуль пружності при 20°С становить 294 ГПа. Це досить скромний показник.
Завдяки будові – об'ємно-центровані грати, хром має таку характеристику, як температура крихко-в'язкого періоду. Ось тільки коли йдеться про цей метал, ця величина виявляється сильно залежить від ступеня чистоти і коливається від -50 до +350 С. На практиці розкристалізований хром ніякої пластичності не має, але після м'якого відпалу і формування стає ковким.
Далі представлена коротка характеристика теплофізичнихвластивостей хрому
Теплофізичні характеристики
Як правило, тугоплавкі метали мають високий рівень теплопровідності та, відповідно, низький коефіцієнт теплового розширення. Однак хром помітно відрізняється за своїми якостями.
У точці Нееля коефіцієнт теплового розширення робить різкий стрибок, а потім зі збільшенням температури продовжує помітно зростати.При 29 С (до стрибка) величина коефіцієнта становить 6.2 · 10-6 м/(м•K).
Теплопровідність підкоряється цій самій закономірності: у точці Нееля вона падає, хоча й настільки різко і зменшується зі зростанням температури.
- У нормальних умовах теплопровідність речовини дорівнює 93.7 Вт/(м K).
- Питома теплоємність у тих самих умовах – 0.45 Дж/(г•K).
Електричні властивості
Незважаючи на нетипову «поведінку» теплопровідності хром є одним із найкращих провідників струму, поступаючись за цим параметром лише сріблу, міді та золоту.
- За нормальної температури електропровідність металу складе 7.9 · 106 1/(Ом•м).
- Питома електрична опір – 0.127 (Ом•мм2)/м.
До точки Нееля – 38 С, речовина є антиферомагнетиком, тобто під дією магнітного поля та за його відсутності жодних магнітних властивостей не виявляється. Вище 38 С хром стає парамагнетиком: виявляє магнітні властивості під дією зовнішнього магнітного поля.
Токсичність
- Тривалентний хром виявляється внавколишньому середовищі при видобуванні хромової руди та її переробці. Проте в організм людини може потрапити і до складу харчової добавки – піколінату хрому, що використовується у програмах зі зменшення ваги. Як мікроелемент тривалентний метал бере участь у синтезі глюкози та необхідний. Надлишок його, судячи з досліджень, певної небезпеки не становить, оскільки не всмоктується стінками кишківника. Однак у організмі може накопичуватися.
- З'єднання шестивалентного хрому токсичні більш ніж у 100-1000 разів. Потрапити в організм може при виробництві хроматів, при хромуванні предметів, при деяких зварювальних роботах. Сполуки шестивалентного елемента є сильними окислювачами. Потрапляючи в ШКТ, вони викликають кровотечу шлунка та кишечника, можливо з проривом кишечника. Через шкіру речовини майже не всмоктуються, але мають сильну роз'їдну дію – можливі опіки, запалення, поява виразок.
Хром – обов'язковий легуючий елемент при отриманні нержавіючих та жароміцних сталей. Його здатність протистояти корозії і передавати цю якість сплавам залишається найбільш затребуваною якістю металу.