КСРС- Химия металлов. Хром - файл n1.doc

КСРС- Химия металлов. Хром
скачать (320 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc320kb.23.11.2012 21:08скачать

n1.doc



Министерство образования и науки Российской Федерации
Уфимский государственный авиационный технический

университет
Кафедра общей химии

Контролируемая самостоятельная работа студента

Химия металлов

Хром

Выполнил: студент Миндибаев И.Д.

группа РМП-114

Проверила: Беляева Л. С.

Уфа - 2008
Содержание


1. История открытия 3

2. Распространение в природе. Получение хрома. 6

3. Физические свойства Хрома 8

4. Химические свойства Хрома 10

4.1.Взаимодействие с простыми окислителями 10

5. Взаимодействие между металлами. 16

Диаграммы состояния 16

7. Применение и перспективы применения в технике и в быту 21

Список использованной литературы 23

Введение
Хром - серовато-белый блестящий металл по внешнему виду похож на сталь. Радиоактивные изотопы получены искусственно.

Хром обладает всеми характерными свойствами металлов - хорошо проводит тепло, почти не оказывает сопротивления электрическому току, имеет присущий большинству металлов блеск. Любопытна одна особенность хрома: при температуре около 37°С он ведет себя явно "вызывающе" - многие его физические свойства резко, скач­кообразно меняются. В этой температурной точке внутреннее тре­ние хрома достигает максимума, а модуль упругости падает до ми­нимальных значений. Так же внезапно изменяются электропровод­ность, коэффициент линейного расширения, термоэлектродвижу­щая сила. Пока ученые не могут объяснить эту аномалию.

Даже незначительные примеси делают хром очень хрупким, поэтому в качестве конструкционного материала его практически не применяют, зато как легирующий элемент он издавна пользуется у металлургов почетом. Небольшие добавки его придают стали твердость и износостойкость. Такие свойства присущи шарико­подшипниковой стали, в состав которой, наряду с хромом (до 1,5%), входит углерод (около 1%). Образующиеся в ней карбиды хрома отличаются исключительной твердостью - они-то и позво­ляют металлу уверенно сопротивляться одному из опаснейших вра­гов - износу.

По твердости хром превосходит все металлы, он царапает стекло.


1. История открытия


Хром был обнаружен в конце XVIII века. В 1766 году петербургский профессор химии И.Г.Леман описал новый минерал, найденный на Урале на Березовском руднике, в 15 километрах от Екатеринбурга. Обрабатывая камень соляной кислотой, Леман получил изумрудно-зеленый раствор, а в образовавшемся белом осадке обнаружил свинец.

Спустя несколько лет, в 1770 году, Березовские рудники описал академик П.С.Паллас. Вот как он описывал хром в своих работах: “Березовские копи, состоят из четырех рудников, которые разрабатываются с 1752 года. В них наряду с золотом добываются серебро и свинцовые руды, а также находят замечательный красный свинцовый минерал, который не был обнаружен больше ни в одном другом руднике России. Эта свинцовая руда бывает разного цвета (иногда похожего на цвет киновари), тяжелая и полупрозрачная... Иногда маленькие неправильные пирамидки этого минерала бывают вкраплены в кварц подобно маленьким рубинам. При размельчении в порошок она дает красивую желтую краску...”.

Сначала обнаруженный минерал был назван “сибирским красным свинцом”. Впоследствии за ним закрепилось название “крокоит”. В конце XVIII века образец крокоита был привезен Палласом в Париж. Этим минералом заинтересовался известный французский химик Луи Никола Воклен. В 1796 году он подверг минерал химическому анализу. Он проводит анализ минерала в своем отчете: “Все образцы этого вещества, которые имеются в нескольких минералогических кабинетах Европы, были получены из Березовского золотого рудника. Раньше рудник был очень богат этим минералом, однако говорят, что несколько лет назад запасы минерала в руднике истощились, и теперь этот минерал покупают на вес золота, в особенности, если он желтый. Образцы минерала, не имеющие правильных очертаний или расколотые на кусочки, годятся для использования их в живописи, где они ценятся за свою желто-оранжевую окраску, не изменяющуюся на воздухе...

Красивый красный цвет, прозрачность и кристаллическая форма сибирского красного минерала заставила минералогов заинтересоваться его природой и местом, где он был найден. Большой удельный вес и сопутствующая ему свинцовая руда, естественно, заставляли предполагать о наличии свинца в этом минерале...”

В 1797 году Воклен повторил анализ. Растертый в порошок крокоит он поместил в раствор углекислого калия и прокипятил. В результате опыта ученый получил углекислый свинец и желтый раствор, в котором содержалась калиевая соль неизвестной тогда кислоты. При добавлении к раствору ртутной соли образовывался красный осадок, после реакции со свинцовой солью появлялся желтый осадок, а введение хлористого олова окрашивало раствор в зеленый цвет. После осаждения соляной кислотой свинца Воклен выпарил фильтрат, а выделившиеся красные кристаллы (это был оксид шестивалентного хрома) смешал с углем, поместил в графитовый тигель и нагрел до высокой температуры. Когда опыт был закончен, ученый обнаружил в тигле множество серых сросшихся металлических иголок, весивших в 3 раза меньше, чем исходное вещество. Так впервые был выделен новый элемент.

Один из друзей Воклена предложил ему назвать элемент хромом (по-гречески “хрома” - окраска) из-за яркого разнообразного цвета его соединений. Сначала Воклену не понравилось предложенное название, поскольку открытый им металл имел скромную серую окраску и как будто не оправдывал своего имени. Но друзья все же сумели уговорить Воклена и, после того как французская Академия наук по всей форме зарегистрировала его открытие, химики всего мира внесли слово “хром” в списки известных науке элементов.

В 1854 году удалось получить чистый металлический хром электролизом водных растворов хлорида хрома. В металлургии, где расход хрома для легирования сталей очень велик, используют не сам хром, а его сплав с железом - феррохром.

Впервые феррохром был получен в 1820 году восстановлением смеси оксидов железа и хрома древесным углем в тигле. В 1865 году был выдан первый патент на хромистую сталь.


2. Распространение в природе. Получение хрома.


Среднее содержание хрома в земной коре 83 г/т, по массе содержание хрома в земной коре составляет 0,035%, в воде морей и океанов 2 x10 -5 мг/л. Мировые подтвержденные запасы хромовых руд составляют 1,8 млрд. т. Более 60% cосредоточено в ЮАР. Крупными запасами обладают Зимбабве, Казахстан Турция, Индия, Бразилия. Руды хрома имеются в Новой Каледонии, на Кубе, в Греции, Югославии. В то же время такие промышленные страны, как Англия, Франция, ФРГ, Италия, Швеция, совершенно лишены хромового сырья, а США и Канада располагают лишь очень бедными рудами.

Запасы хромовых руд России сосредоточены, главным образом, в группе Сарановских месторождений (Верблюжьегорское, Алапаевское, Халиловское и др.) на Урале (Пермская область) и составляют 6,4 млн. т. (0,36%от мировых запасов).

Добыча хромовых руд в мире составляет около 12 млн. т. в год, в том числе 108 тыс. т. в России. Главные производители товарной хромовой руды - ЮАР, Казахстан, на долю которых приходится более 60% добычи сырья ежегодно. В Красноярском крае месторождения хрома отсутствуют. Но на правом берегу р.Енисей, в устье р.Березовой (к югу от устья р. Подкаменная Тунгуска) есть рудопроявление с выходом пород 1,5- 4 м, возраст пород оценивается в 500 млн. лет. Содержание чистого хрома в руде порядка 42% .

По содержанию Cr2O3 хромовые руды подразделяются на очень богатые (более 65%), богатые (65-52%), средние (52-45%), бедные (45-30%), убогие (30-10%). Руды, содержащие более 45% Cr2O3 не требуют обогащения.

Далее опишем получение хрома. Промышленное алюмотермическое получение хрома началось с работ Гольдшмидта, которому впервые удалось разработать надежный способ регулирования сильно экзотермического (а, следовательно, взрывоопасного) процесса восстановления:
Cr2O3 + 2Al = 2Cr + 2Al2O3.
Предварительно смесь равномерно прогревается до 500-600° С. Восстановление можно инициировать либо смесью перекиси бария с порошком алюминия, либо запалом небольшой порции шихты с последующим добавлением остального количества смеси. Важно, чтобы выделяющейся в процессе реакции теплоты, хватило на расплавление образующегося хрома и его отделение от шлака. Хром, получающийся алюмотермическим способом, обычно содержит 0,015–0,02% С, 0,02% S и 0,25–0,40% Fe, а массовая доля основного вещества в нем составляет 99,1–99,4% Cr. Он очень хрупок и легко размалывается в порошок.

При получении высокочистого хрома используются электролитические методы, возможность этого в 1854 показал Бунзен, подвергший электролизу водный раствор хлорида хрома. Сейчас электролизу подвергают смеси хромового ангидрида или хромоаммонийных квасцов с разбавленной серной кислотой. Выделяющийся в процессе электролиза хром содержит растворенные газы в качестве примесей. Современные технологии позволяют получать в промышленном масштабе металл чистотой 99,90–99,995% с помощью высокотемпературной очистки в потоке водорода и вакуумной дегазации. Уникальные методики рафинирования электролитического хрома позволяют избавляться от кислорода, серы, азота и водорода, содержащихся в «сыром» продукте.

Есть еще несколько менее значимых способов получения металлического хрома. Силикотермическое восстановление основано на реакции:

2Cr2O3 + 3Si + 3CaO = 4Cr + 3CaSiO3.
Восстановление кремнием, хотя и носит экзотермический характер, требует проведения процесса в дуговой печи. Добавка негашеной извести позволяет перевести тугоплавкий диоксид кремния в легкоплавкий шлак силикат кальция.

Восстановление оксида хрома(III) углем применяется для получения высокоуглеродистого хрома, предназначенного для производства специальных сплавов. Процесс также ведется в электродуговой печи.



3. Физические свойства Хрома


Хром представляет собой твердый, пластичный, довольно тяжелый, ковкий металл серо-стального цвета.

Кипит при 2469 0 С, плавится при 1878± 22 0 С. Обладает всеми характерными свойствами металлов - хорошо проводит тепло, почти не оказывает сопротивления электрическому току, имеет блеск, присущий большинству металлов. И в то же время, устойчив к коррозии на воздухе и в воде.

Примеси кислорода, азота и углерода, даже в самых малых количествах, резко изменяют физические свойства хрома, например, делая его очень хрупким.

Но, к сожалению, получить хром без этих примесей очень трудно.

Структура кристаллической решетки - объемноцентрированная кубическая. Особенностью хрома является резкое изменение его физических свойств при температуре около 37°С. Это аномальное явление ученым не удалось объяснить достоверно до сих пор. Дело в том, что в этой температурной точке внутреннее трение хрома достигает максимума, а модуль упругости падает до минимальных значений. Так же внезапно изменяются электропроводность, коэффициент линейного расширения, термоэлектродвижущая сила.

Ниже приведена сводная таблица основных физических свойств хрома:

Тип кристаллической решетки


Объёмноцентрированная кубическая с перио­дом 2,880 Е

Пластичность

Очень твёрдый металл,

стального цвета. Трудно поддается обра­ботке.

Плотность

Имеет очень большую плотность 7,18 г/смі

Электропроводность

Хром очень хорошо проводит электрический ток, как и большинство металлов

Теплопроводность

93,9 Вт/(м·K)

Температура кипе­ния

2945 K

Температура плав­ления

2130 K

Оптические свой­ства

Голубовато белый металл

Теплота парообразования

344,4 кДж/Моль

Теплопроводность

93,7 Вт/(мґ К)

Твердость по Бринеллю

687 МПа



4. Химические свойства Хрома

4.1.Взаимодействие с простыми окислителями

С галогенами:


Соединения хрома с галогенами бывают различны. Из­вестны галогениды, соответствующие разным степеням окисления хрома. Синтезированы дигалогениды хрома CrF2, CrCl2, CrBr2 и СrI2.

Cr2+ + Hal = CrHal2

А также тригалогениды CrF3, CrCl3, CrBr3 и СrI3. Однако, в от­личие от аналогичных соединений алюминия и железа, трихлорид CrCl3 и трибромид CrBr3 хрома нелетучи.
Cr3+ + Hal = CrHal3
Среди тетрагалогенидов хрома устойчив CrF4, тетрахлорид хрома CrCl4 существует только в парах. Известен гексафторид хрома CrF6. Получены и охарактеризованы оксигалогениды хрома CrO2F2 и CrO2Cl2.

С кислородом:


Реакция с кислородом протекает сначала довольно активно, но через некоторое время резко замедляется, так как поверхность по­крывается тонкой чрезвычайно устойчивой пленкой, препятствую­щему дальнейшему окислению.

Это явление получило название – пассивирование.

Хром пас­сивируется холодными концентрированными H2SO4 и HNO3, од­нако при сильном нагревании он растворяется в этих кислотах:

2Cr + 6H2SO4(конц.) = Cr2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

Cr + 6HNO3(конц.) = Cr(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O

Дальше, уже при 1200оC пленка начинает разрушаться и окисление снова идет быстро. При 2000оC хром воспламеняется в кислороде с образованием темно-зеленого оксида Cr2O3

4Сr0 + 3O2 = 2Cr2O3


С серой S:


Пары S действуют на Xром при температурах выше 400 °С с образованием серии сульфидов от CrS до Cr5S8. Сульфиды образу­ются также при действии H2S (~ 1200 °С) и паров СS2.
2Cr0 + 3S0 = Cr2+2S3-2

C азотом N2:


Хром образует с азотом прочные нитриды Cr2N (11,87% N), и CrN (21,22% N). Кроме того, предполагается наличие еще одного нитрида хрома CrN2 (35,01% N). Растворение азота в хроме значи­тельно понижает его температуру плавления.

2Cr0 + N20 = 2Cr+3N-3

4Cr0 + N20 = 2Cr2N

Нитрид хрома CrN весьма стоек в химическом отношении: он совершенно не поддается действию воды как на холоде, так и при нагревании, не растворяется в щелочах, не восстанавливается водо­родом и почти не поддается действию кислот.

С фосфором P:


3Сr0 + 2P0 = Cr3+2P2-3

C углеродом C:


Хром образует с углеродом три карбида: Cr23C6 (5,68% C), Cr7C3 (9% C) и Cr3C2 (13,33% C). По некоторым данным при темпе­ратуре свыше 2270оК существует еще один карбид CrC (18,75% C), разлагающийся при охлаждении на Cr3C2 и углерод.

3Cr0 + 2С0 = Cr3+3C2-4

Такие свойства карбида хрома, как высокая твердость при ком­натных температурах, весьма высокое сопротивление окисле­нию, стойкость против абразивного износа и коррозии, обеспечили широкое применение карбидов хрома в металлокерамических спла­вах и для других целей.

С кремнием Si:


Кремний широко применяется в качестве восстановителя при металлокерамическом производстве металлического хрома.

В системе хром—кремний присутствуют следующие сили­циды хрома, устойчивые в твердом состоянии: Cr3Si (84,74% Cr), CrSi (64,3% Cr) и CrSi2 (48,07% Cr).

4Cr0 + 3Si0 = Cr4+3Si3-4

С бором B:


Cr0 + B0 = Cr+3B-3

4.2. Взаимодействие со сложными окислителями

Взаимодействие с H2O



2Cr + 3H2O ? Cr2O3 + 3H2

Cr0 - 3e ? Cr3+ 3 2 ?вост = -0,744в

6

2H+ + 2e ? H20 2 3 ?ок = -0,413в
?G = -6*96500*(-0,413 + 0,744) < 0, реакция возможна

?G’ = -6*96500*([-0,413 – 0,5] – [-0,744 + 0,41]) > 0, реакция затруднена

Взаимодействие с водными растворами щелочей



2Cr + 2NaOH + 2H2O ? 2Cr(OH)2 + H2 + 2Na+




Cr0 – 2e ? Cr2+ 2 1 ?вост = -0,744в

2

2H2O +2e ? 2OH- +H2 2 1 ?ок = -0,59в
?G = -2*96500*(-0,59 + 0,744) < 0, реакция возможна

?G’ = -2*96500*([-0,59 – 0,6] – [-0,744 + 0,41]) > 0, реакция затруднена

Взаимодействие с HCl



2Cr + 6HCl ? 3H2 + 2CrCl3
Cr0 – 3e ? Cr3+ 3 2 ?вост = -0,744в

6

2H- + 2e ? H2 2 3 ?ок = -0,059в




?G = -6*96500*(-0,059 + 0,744) < 0, реакция возможна

?G’ = -6*96500*([-0,059 – 0,4] – [-0,744 + 0,41]) > 0, реакция затруднена

Взаимодействие с концентрированной HNO3



Cr + 6HNO3 ? Cr(NO3)3+ 3H2O + 3NO2




Cr0 – 3e ? Cr3+ 3 1 ?вост = -0,744в

3

2H+ + NO3-+ e ? NO2 + H2O 1 3 ?ок = 0,78в
?G = -3*96500*(0,78 + 0,744) < 0, реакция возможна

Взаимодействие с разбавленной HNO3



10Cr + 36HNO3 ? 10Cr(NO3)3 + 18H2O + 3N2
Cr0 – 3e ? Cr3+ 3 10 ?вост = -0,744в

30

12H+ + 2NO3- + 10e ? N2 + 6H2O 10 3 ?ок =1,24в
?G = -30*96500*(1,24 + 0,744) < 0, реакция возможна

Взаимодействие с разбавленной H2SO4



2Cr + 3H2SO4 ? 3H2 + Cr2(SO4)3
Cr0 – 3e ? Cr3+ 3 2 ?вост = -0,744в

6

2H+ + 2e ? H20 2 3 ?ок = -0,059в
?G = -6*96500*(-0,059 + 0,744) < 0, реакция возможна

?G’ = -6*96500*([-0,059 – 0,4] – [-0,744 + 0,41]) > 0, реакция затруднена

Взаимодействие с концентрированной H2SO4



2Cr + 4H2SO4 ? Cr2(SO4)3 + 4H2O + S




Cr0 – 3e ? Cr3+ 3 2 ?вост = -0,744в

6

8H+ + SO42- + 6e ? S0 + 4H2O 6 1 ?ок = 0,38в
?G = -6*96500*(0,36 + 0,744) < 0, реакция возможна

Взаимодействие с HF + HNO3



Cr + 8HF + 2HNO3 ? H2[CrF8] + 2NO + 4H2O




Cr0 – 6e ? Cr6+ 6 1 ?вост = -0,744в

6

4H+ + NO3- + 3e ? NO + 2H2O 3 2 ?ок = 0,968в
?G = -6*96500*(0,96 + 0,744) < 0, реакция возможна

5. Взаимодействие между металлами.

Диаграммы состояния




Взаимодействие с Fe (железом)




Cr и Fe образуют непрерывные ряды твердых растворов в жидком и твердом состояниях. На линиях ликвидуса и солидуса имеется минимум при температуре 1513оС и содержании около 21% Cr. В твердом состоянии в системе существуют следующие фазы: промежуточная фаза ? (FeCr), непрерывная область твердых растворов между ?Fe и Cr – (?Fe, Cr) и ограниченная область твердого раствора на основе ?Fe. Максимальная растворимость Cr в (?Fe) составляет 11,9%. Граница двухфазной области между (?Fe) и (?Fe, Cr) имеет минимум при содержании 7% Cr и температуре 830 оС. Точка минимума может располагаться при 7—8% Cr и 820—850 оС. Фаза ? образуется из (?Fe, Cr) при содержании 48—49% Cr и температуре ниже 815—830 оС и распадается при температуре 440—520 оС по эвтектоидной реакции на два твердых раствора, богатых Fe и Cr. Интервал гомогенности фазы ?, по данным различных исследователей колеблется в пределах 42—51% Cr. Фаза ? имеет структуру типа ?U (символ Пирсона tP30, пр. гр. Р42/mnm). Параметры решетки имеют следующие значения: ? = 0,8794—0,881 нм, с = 0,4552—0,458 нм.

Взаимодействие с Mo (молибденом)




Система характеризуется наличием областей непрерывных растворов в жидком и твердом состояниях. Минимум на кривых ликвидуса и солидуса по совокупности данных определен при температуре 1820 + 30оС и содержании примерно 12,5% Мо. Существование расслоения при температуре ниже 880оС было рассчитано на основании термодинамических данных. Однако прямых экспериментальных подтверждений расслоения в твердых растворах пока не найдено, возможно, из-за низкой скорости развития диффузионных процессов при этих температурах.

При исследовании сплавов системы Cr-Mo методом диффузионных пар при температурах 1000—1600оС были обнаружены фазы с гексагональной структурой в интервале концентраций от 20—55% Мо и тетрагональной структурой в интервале концентраций 30—50% Мо. Поскольку эти фазы никогда не встречаются в литых сплавах, высказано мнение что их появление связано с загрязнением примесями внедрения, в частности кислородом.

Непрерывный твердый раствор (Cr, Mo) имеет структуру типа W (символ Пирсона cl2, пр. гр. lm3m). Значения параметра ? кристаллической решетки (Cr, Mo) при комнатной температуре, измеренные на образцах, закаленных от 800—1200оС, хорошо согласуются между собой
Взаимодействие с Ni (никелем)



В системе существует промежуточная фаза Ni2Cr, которая образуется в твердом состоянии. Эвтектика между (Ni) и (Сr) кристаллизуется при температуре 1345оС и содержании 56% Cr. Растворимость никеля в хроме составляет примерно 32% при эвтектической температуре, примерно 10% - 1000оС и примерно 2% - при 500оС. Растворимость (Cr) в Ni равна примерно 50% при эвтектической температуре и примерно 36% - при 700оС. Упорядочение, имеющее место в сплавах около состава Ni2Cr было исследовано. Установлено, что для стехиометрического состава Ni2Cr температура упорядочения составляет 590оС. Соединение Ni2Cr имеет интервал гомогенности 25—36% Cr. Структура Ni2Cr относится к типу MoPt2 (символ Пирсона ol6, пр. гр. lmmm). Параметры решетки сверхструктуры по отношению к параметрам решетки Ni (?0) составляют a = ?0/2, b = 3?0/2, с = ?0.

Имеются сведения о двух метастабильных фазах. Одна фаза находится вблизи состава сплава с 70% Cr, имеет структуру типа ?CrFe (символ Пирсона tP30, пр. гр. Р42/mnm) и параметры решетки a = 0,8825 нм, с = 0,4598 нм. Вторая фаза находится при составе сплава, содержащего свыше 70% Cr. Она обнаружена в пленках, получаемых напылением в вакууме, и имеет структуру типа Cr3Si (символ Пирсона сР8, пр. гр. Рm3n); параметр решетки а = 0,458 нм.
6. Коррозия и защита от коррозии

Коррозионную стойкость железных сплавов можно значительно увеличить нанесением на их поверхность тонкого слоя хрома. Такая процедура называется хромированием. Хромированные слои хорошо противостоят воздействию влажной атмосферы, морского воздуха, водопроводной воды, азотной и многих органических кислот. Все способы хромирования можно разделить на два вида – диффузионные и электролитические. Диффузионный способ Беккера – Дэвиса – Штейнберга заключается в нагревании до 1050–1100° С хромируемого изделия в атмосфере водорода, засыпанного смесью феррохрома и огнеупора, предварительно обработанных хлороводородом при 1050° С. Находящийся в порах огнеупора CrCl2 улетучивается и хромирует изделие. В процессе электролитического хромирования металл осаждается на поверхности обрабатываемого изделия, выступающего в качестве катода. Электролит часто представляет собой соединение шестивалентного хрома (обычно CrO3), растворенное в водной H2SO4. Хромовые покрытия бывают защитные и декоративные. Толщина защитных покрытий достигает 0,1 мм, они наносятся непосредственно на изделие и придают ему повышенную износостойкость. Декоративные покрытия имеют эстетическое значение, и наносятся на подслой другого металла (никеля или меди), выполняющего собственно защитную функцию. Толщина такого покрытия всего 0,0002–0,0005 мм.
1) 2Cr + 3/2O2(атм) ? Cr2O3 ?G1

2) Cr2O3 ? 2Cr + 3/2O2(дис) ?G2
?G1.2 = -R*T*lnKp ?G = ?G1 - ?G2

Kp1 = 1/PO21/2(атм) Kp2 = PO21/2(дис)
PO2(атм) = 0.21*101,3*103 Па PO2(дис) = 1*10- 44 Па

Т1 = 298 К Т2 = 750 К

Kp1 = 1/146 Kp2 = 10-22
?G1 = 12382 Дж ?G2 = 315364,5 Дж
?G = -303 кДж

Обладание пленки защитными свойствами определяет коэффициент ?:

? == = = 2
? лежит в промежутке между 1 и 2.5, значит пленка обладает защитными свойствами, т.к является сплошной.

7. Применение и перспективы применения в технике и в быту



Хром — один из самых важных легирующих элементов, применяемых в черной металлургии. Добавка хрома к обычным сталям (до 5 % Сг) улучшает их физические свойства и делает металл более восприимчивым к термической обработке. Хромом легируют пружинные, рессорные, инструментальные, штамповые и шарикоподшипниковые стали. В них (кроме шарикоподшипниковых сталей) хром присутствует вместе с марганцем, молибденом, никелем, ванадием. А шарикоподшипниковые стали содержат лишь хром (около 1,5%) и углерод (около 1%). Последний образует с хромом карбиды исключительной твердости. Их состав Сг3С, Сг7С3 и Сг23С6. Они придают шарикоподшипниковой стали высокую износостойкость.

Если содержание хрома в стали повысить до 10% и более, сталь становится более стойкой к окислению и коррозии, но здесь вступает в силу фактор, который можно назвать углеродным ограничением. Способность углерода связывать большие количества хрома приводит к обеднению стали этим элементом. Поэтому металлурги оказываются перед дилеммой: хочешь получить коррозионную стойкость — уменьшай содержание углерода и теряй на износостойкости и твердости.

Нержавеющая сталь самой распространенной марки содержит 18% хрома и 8% никеля. Содержание углерода в ней очень невелико — до 0,1%. Нержавеющие стали хорошо противостоят коррозии и окислению, сохраняют прочность при высоких температурах. Из листов такой стали сделана скульптурная группа В. И. Мухиной «Рабочий и колхозница», которая установлена в Москве у Северного входа на Выставку достижений народного хозяйства. Нержавеющие стали широко используются в химической и нефтяной промышленности.

Главная хромовая руда — хромит используется и в производстве огнеупоров. Существует целый класс магнезитохромитовых огнеупоров. Магнезитохромитовые кирпичи химически пассивны и термостойки, они выдерживают многократные резкие изменения температур. Поэтому их используют в конструкциях сводов мартеновских печей.

Бихроматы и хромовые квасцы KCr(SO)2 применяются для дубления кожи. Отсюда и идет название «хромовые» сапоги. Кожа, дубленная хромовыми соединениями, обладает красивым блеском, прочна и удобна в использовании.

Из хромата свинца РЬСгО4 изготовляют различные красители. Раствором бихромата натрия очищают и травят поверхность стальной проволоки перед цинкованием, а также осветляют латунь. Хромит и другие соединения хрома широко применяются в качестве красителей керамической глазури и стекла.

Наконец, из бихромата натрия получают хромовую кислоту, которая используется в качестве электролита при хромировании металлических деталей.

Список использованной литературы



1.Диаграммы состояния двойных металлических систем, т. 2// Справочник.: 1997. – 118-130с.

2.Лисицын А.Е., Остапенко П.Е. Минеральное сырье. Хром // Справочник. - М :ЗАО Геоинформмарк, 1999. - 25 с.

3.Неорганическая химия. Энциклопедия школьника/ Гл. ред. И.П.Алимарин.- М.: Советская Энциклопедия, 1975.- 384 с.

4. Салли А., Брендз Э. Хром.- Изд. 2-е переработ. и доп. Перев. с англ. М.: Металлургия, 1971.- 360 с.

5.Химия. Решение задач: учеб. пособие для уч. сред. и ст. шк. возраста/ Авт.- сост. А.Е.Хасанов. - Мн.: Современный литератор, 1999. -448 с.

6. Энциклопедический словарь юного химика/ Сост. В.А.Крицман, В.В.Станцо.- М.: Педагогика, 1982.- 368 с.



Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации