Введение
Металлы много веков на службе у человека.
Мир металлов богат и интересен. Из металлов
и их сплавов вырабатывают металлохозяйственные
товары различного назначения: для ведения
домашнего хозяйства, монтажных и поделочных
работ, строительства, ухода за садом и
огородом и др.В наши дни изделия из металла
не только не потеряли своей актуальности,
но и получили новое развитие благодаря
тому, что на сегодняшний день существует
возможность соединить воедино все секреты
обработки данного материала и новейшие
технологии. Особенно это актуально в тех
случаях, когда изделия из металла на заказ в СПБ выполняются
с помощью ковки. На сегодняшний день можно
сказать, что кузницы, благодаря которым
на свет появляются прекрасные изделия
из металла можно сравнить с архитекторами
и дизайнерами. Они делают изделия, которые
практичны в использовании, долговременные
и эксклюзивные. В современном искусстве
художественная ковка металла занимает
особое место. Металл хорош тем, что можно
плавить и заливать в форму, штамповать,
а также волочить, гнуть и скручивать,
ковать и чеканить. Это универсальный
материал, который используется для сотворения
художественных кованых изделий. Орнаменты,
которые присутствуют в кованых изделиях,
отлично вписываются в самые разнообразные
экстерьеры и ландшафты. Благодаря этому,
спрос на эти изделия с каждым днем только
увеличивается. На сегодняшний день, украшать
собственное жилище или сад кованым железом
– является признаком хорошего вкуса
и изысканности. Прекрасная ковка придает
экстерьеру и ландшафту особый гламур,
так как выглядит красиво и эффектно. Необходимо
также отметить, что кованые изделия, которые
выполнены из металла в особенности отличаются
еще и тем, что они никогда не выходят из
моды, а даже наоборот, все больше привлекают.
Металл - один из
наиболее актуальных материалов
в дизайне современного интерьера.
Прочность металла, блеск, вариативность
текстуры и другие важные качества
делают его применение в современных
направлениях дизайна интерьера
незаменимым и перспективным. Для изготовления прочных и
надежных конструкций, например лестниц, ограждений и мебели, применяется
прочная сталь. Пластичный алюминий широко
используется в декоративной отделке.
Бронза, которая пользовалась огромной
популярностью в эпоху классицизма, переживает
второе рождение – литые фигуры из этого металла вновь становятся украшением
частных владений. Особое место в современной
интерпретации классического интерьера
или убранства в стиле кантри занимают
изделия из кованого металла, тем более
что современные технологии позволяют
создавать даже сложные и витиеватые изваяния.
Безусловно, дизайнеры, а также производители мебели,
предметов интерьера и всевозможных аксессуаров
облюбовали металл за его практичность…
и не только. Декоративные возможности
этого материала в создании стильного
облика современного жилья поистине огромны.
Изделия, оформленные с помощью металла
или только имитирующие его блеск, привлекают
потребителей особым магнетизмом и только
им присущей красотой.
Каким бы вы ни задумали
будущий облик вашей квартиры, металл
непременно станет его составляющей, а
вот какой именно и в какой форме – зависит
от дизайнерского замысла.
Цель данной работы
состоит в том, что бы выявить
особенности дизайна в изделиях
из металла.
Глава I.
МЕТАЛЛЫ
В настоящее время металл
можно без преувеличения назвать самым
распространенным материалом, используемым
человечеством в быту и производстве.
И если в первобытные времена, когда люди
еще только-только научились использовать
металлы в своей деятельности, без их использования
можно было легко обойтись, то сегодня
без металла немыслимо существование
человечества, ведь различные его виды
необходимы в машиностроении, в дорожном
и жилищном строительстве и других отраслях.
Долгое время самыми распространенными
видами металлов, широко используемыми
в промышленности и быту, были железо,
медь, золото, серебро, олово, ртуть и свинец.
До начала XVIII столетия люди полагали,
что только эти материалы являются металлами
и не знали о существовании иных.
Алхимики были
уверены в том, что все металлы имеют сложную
структуру, в которую входят начала «металличности
» и «горючести». В 1789 году количество
металлов было расширено до семнадцати,
весь их список был опубликован в руководстве
по химии А.Л. Лавуазье. По мере развития
химии увеличивалось и число известных
металлов, в первой половине девятнадцатого
века были созданы щелочные и щёлочноземельные
металлы, для чего был использован электролиз.
В конце XIX века
были экспериментально подтверждены заключения
Д.И. Менделеева, который определил их
существование, основываясь на периодическом
законе. В это же время начинается поиск
природных радиоактивных металлов, а в
середине двадцатого столетия путем ядерных
превращений были созданы еще некоторые
из них.
С развитием и изучением
металлов тесно связаны такие отрасли
человеческой жизнедеятельности как строительство,
промышленность, искусство, ремесла. Несмотря
на появление и открытие новых видов металлов,
материалы, известные еще со Средних веков,
продолжают использоваться человечеством
в ювелирном деле, скульптуре, декоративно-прикладном
искусстве и в отдельных отраслях промышленности.
В это сложно поверить,
однако каждый металл настолько удивителен
и своеобразен, что история его
открытия напоминает настоящую биографию,
в которой точные исторические факты
тесно переплетаются с вымыслами
и мифами.
Для того чтобы
в полной мере осознать значение металлов
в нашей жизни, достаточно просто оглянуться
вокруг себя. Удивительные свойства каждого
из этих материалов сделали жизнь человека
намного комфортабельнее. Разве мы смогли
бы так легко выдавливать зубную пасту
из тюбика, если бы не пластичность алюминия?
Или нам удалось бы наточить карандаши,
если бы у нас не было ножа с лезвием из
стали? А стоит ли забывать об упругости
металла в момент, когда мы используем
английскую булавку или скрепку? Сегодня
вновь возвращается мода на кованые изделия
из металла. Изящная и благородная мебель
и дорогие аксессуары из этого материала
снова занимают достойное место в наших
гостиных, столовых и кабинетах.
Особенно значима
роль металла в промышленности, производства
транспорта и строительстве зданий
и дорог. Только представьте, что
отсутствие металла привело бы к
тому, что мы вынуждены были бы отказаться
от любого современного транспорта (автомобилей,
поездов, самолетов и т.д.), вернуться
в дома, построенные из дерева, отказаться
от возведения мостов и т.д.
Долгие столетия
металл развивался и совершенствовался,
вместе с развитием и прогрессом человеческой
цивилизации. Открытие и создание новых
видов металлов, совершенствование их
свойств путем изготовления сплавов привело
к тому, что они постоянно становятся все
более и более совершенными.
Параграф 1
Происхождение и добыча металлов
Металлы (от лат. metallum — шахта, рудник) — группа элементов, в виде простых веществ обладающих
характерными металлическими свойствами, такими как
высокие тепло- и электропроводность, положительный температурный коэффициент
сопротивления, высокая пластичность и металлический блеск. Слово «металл» заимствовано из немецкого языка в старорусский
период. Отмечается в «Травнике» Николая
Любчанина, написанном в 1534 году: «...злато
и сребро всех металей одолеваетъ». Окончательно
усвоено в Петровскую эпоху. Первоначально
имело общее значение «минерал, руда, металл»; разграничение этих понятий
произошло в эпоху М.В. Ломоносова. Немецкое слово «metall» заимствовано из латинского языка, где «metallum»
– «рудник, металл». Латинское в свою очередь заимствовано
из греческого языка (μεταλλον–
«рудник, копь»). Большая часть металлов присутствует
в природе в виде руд и соединений.
Они образуют оксиды, сульфиды, карбонаты и другие химические соединения. Для
получения чистых металлов и дальнейшего
их применения необходимо выделить их
из руд и провести очистку. При необходимости
проводят легирование и другую обработку металлов. Изучением
этого занимается наука металлургия. Металлургия различает руды чёрных
металлов (на основе железа) и цветных (в их состав не входит железо,
всего около 70 элементов). Золото, серебро
и платина относятся также к драгоценным (благородным) металлам. Кроме того,
в малых количествах они присутствуют
в морской воде, растениях, живых организмах
(играя при этом важную роль). Известно,
что организм человека на 3 % состоит из металлов. Больше всего в наших клетках кальция и натрия, сконцентрированного в лимфатических системах. Магний накапливается в мышцах и нервной системе, медь — в печени, железо — в крови. Металлы
часто извлекают из земли средствами горной
промышленности, результат — добытые руды —
служат относительно богатым источником
необходимых элементов. Для выяснения
нахождения руд используются специальные
поисковые методы, включающие разведку
руд и исследование месторождений. Месторождения,
как правило, делятся на карьеры (разработки руд на поверхности), в которых
добыча ведётся путем извлечения грунта
с использованием тяжелой техники, а также —
на подземные шахты. Из добытой руды металлы извлекаются,
как правило, с помощью химического или
электролитического восстановления. В пирометаллургии для преобразования
руды в металлическое сырьё используются
высокие температуры, в гидрометаллургии применяют для
тех же целей водную химию. Используемые
методы зависят от вида металла и типа
загрязнения. Когда металлическая руда
является ионным соединением металла
и неметалла, для извлечения чистого металла
она обычно подвергается выплавлению —
нагреву с восстановителем. Многие распространенные
металлы, такие как железо, плавят с использованием в качестве
восстановителя углерода (получаемого из сжигания угля). Некоторые
металлы, такие как алюминий и натрий, не имеют ни одного экономически оправданного
восстановителя и извлекаются с применением электролиза. Сульфидные руды не улучшаются непосредственно
до получения чистого металла, но обжигаются
на воздухе, с целью преобразования их
в окислы.
Параграф 2.
Свойства и виды металлов
Свойства металлов:
- Металлический блеск (характерен не только для металлов: его имеют и неметаллы йод и углерод в виде графита)
- Хорошая электропроводность
- Возможность лёгкой механической обработки (пластичность; однако некоторые металлы, например германий и висмут, непластичны)
- Высокая плотность (обычно металлы тяжелее неметаллов)
- Высокая температура плавления (исключения: ртуть, галлий и щелочные металлы)
- Большая теплопроводность
- В реакциях чаще всего являются восстановителями
- Температуры плавления чистых металлов лежат в диапазоне от −39 °C (ртуть) до 3410 °C (вольфрам). Температура плавления большинства металлов (за исключением щелочных) высока, однако некоторые «нормальные» металлы, например олово и свинец, можно расплавить на обычной электрической или газовой плите.
- В зависимости от плотности, металлы делят на лёгкие (плотность 0,53 ÷ 5 г/см³) и тяжёлые (5 ÷ 22,5 г/см³). Самым лёгким металлом является литий (плотность 0.53 г/см³). Самый тяжёлый металл в настоящее время назвать невозможно, так как плотности осмия и иридия — двух самых тяжёлых металлов — почти равны (около 22.6 г/см³ — ровно в два раза выше плотности свинца), а вычислить их точную плотность крайне сложно: для этого нужно полностью очистить металлы, ведь любые примеси снижают их плотность.
- Большинство металлов пластичны, то есть металлическую проволоку можно согнуть, и она не сломается. Это происходит из-за смещения слоёв атомов металлов без разрыва связи между ними. Самыми пластичными являются золото, серебро и медь. Из золота можно изготовить фольгу толщиной 0.003 мм, которую используют для золочения изделий. Однако не все металлы пластичны. Проволока из цинка или олова хрустит при сгибании; марганец и висмут при деформации вообще почти не сгибаются, а сразу ломаются. Пластичность зависит и от чистоты металла; так, очень чистый хром весьма пластичен, но, загрязнённый даже незначительными примесями, становится хрупким и более твёрдым. Некоторые металлы, такие как золото, серебро, свинец, алюминий, осмий могут срастаться между собой, но на это может уйти десятки лет.
- Все металлы хорошо проводят электрический ток; это обусловлено наличием в их кристаллических решётках подвижных электронов, перемещающихся под действием электрического поля. Серебро, медь и алюминий имеют наибольшую электропроводность; по этой причине последние два металла чаще всего используют в качестве материала для проводов. Очень высокую электропроводность имеет также натрий, в экспериментальной аппаратуре известны попытки применения натриевых токопроводов в форме тонкостенных труб из нержавеющей стали, заполненных натрием. Благодаря малому удельному весу натрия, при равном сопротивлении натриевые «провода» получаются значительно легче медных и даже несколько легче алюминиевых.
- Высокая теплопроводность металлов также зависит от подвижности свободных электронов. Поэтому ряд теплопроводностей похож на ряд электропроводностей и лучшим проводником тепла, как и электричества, является серебро. Натрий также находит применение как хороший проводник тепла; широко известно, например, применение натрия в клапанах автомобильных двигателей для улучшения их охлаждения.
- Гладкая поверхность металлов отражает большой процент света — это явление называется металлическим блеском. Однако в порошкообразном состоянии большинство металлов теряют свой блеск; алюминий и магний, тем не менее, сохраняют свой блеск и в порошке. Наиболее хорошо отражают свет алюминий, серебро и палладий — из этих металлов изготовляют зеркала. Для изготовления зеркал иногда применяется и родий, несмотря на его исключительно высокую цену: благодаря значительно большей, чем у серебра или даже палладия, твёрдости и химической стойкости, родиевый слой может быть значительно тоньше, чем серебряный.
- Цвет у большинства металлов примерно одинаковый — светло-серый с голубоватым оттенком. Золото, медь и цезий соответственно жёлтого, красного и светло-жёлтого цвета.