Существует ли металл, способный стать достойной заменой стали?
Сталь – это лидирующий конструкционный материал. Она появилась в середине 19-го века, и с тех пор остаётся на пике востребованности, доказывая, что её открытие является лучшим изобретением человечества. Однако все прекрасно понимают, что технологический процесс её производства очень сложный, трудоёмкий, энергозатратный. По этой причине уже несколько десятков лет ведутся разговоры о том, что нужно искать альтернативу этому металлу. Но существует ли реально достойный заменитель стали, который сможет сместить её с «пьедестала почёта»?
Несмотря на активный рост производства цветных металлов и сплавов, а также полимеров, пока ещё не удалось найти идеально заменяющее сталь решение. Но на заслуженное звание металла альтернативы есть пока что три реальных претендента, это:
- алюминий;
- цинк;
- медь.
Алюминий как конкурент стали: реально ли это?
Алюминиевая промышленность достаточно развита на сегодня, и стоит сказать, что данный металл уже давно применяется в виде конструкционного. Его основной плюс – лёгкость, он не утяжеляет массу изделия, но при этом проявляет высокую устойчивость к ударам за счет повышенной прочности и адекватной пластичности. Отдельное преимущество – это отменная коррозионная стойкость.
В то же время алюминий так и не стал заменой стали, он остаётся лишь частичной её альтернативой. Для этого есть несколько оснований:
- Высокая энергоёмкость. Алюминий выплавляют в электролизёрах, они потребляют электроэнергии почти в десять раз больше, чем её затрачивается на производство стали.
- Вредность производственного процесса. Экологи рассчитали, что вредных выделений при производстве алюминия в разы больше, это опасно для экологии и для здоровья людей.
- Цена. Себестоимость производства алюминия получается выше, чем у стали, поэтому изделия из него дороже, чем стальные.
Снизить цену и энергозатраты можно было бы, увеличив производство вторичного алюминия (получая его из лома, производственных отходов, переборки шлаков). Но в этом случае получается металл, имеющий более низкие деформационные свойства, чем первичный, а значит, и область применения сузится в несколько раз.
Цинк и медь или другие решения – почему не они?
Темпы роста производства меди и цинка действительно высоки. Однако у них шансы стать альтернативой стали ниже, чем у алюминия. Всё связано с применением.
- Медь – это отличный металл для изготовления проводников, несколько меньше её объёма используется для деталей в автомобилестроении, а также для изделий бытового назначения.
- Цинк – это идеальный материал для антикоррозионных покрытий различных изделий из железа и сплавов на его основе.
Среди альтернативных идей предлагались ещё многие (от марганца до пластмассы), но все они также отклонены. Всё-таки сталь наделена уникальными характеристиками и прочностными свойствами. Плюс – её производство выигрывает в части экологичности, способствует сохранению ресурсов и сведению к минимуму отходов.
Чем можно заменить сталь
Радиальные роликоподшипник – это важный компонент многих механических систем, который обеспечивает плавное вращение валов и других движущихся деталей.
Почти в любой отрасли хозяйствования человека используется кабельная продукция. Она необходима в строительстве, электронике, энергетике, силовых устройствах и т. д.
Компрессорное оборудование — это техническое устройство, которое используется для сжатия газов или паров.
Демонтажный робот – современный вид полезной и универсальной техники с удаленным управлением.
Щиты НКУ (Низковольтные комплектные устройства) используются в электрических системах для управления, защиты и контроля низковольтных электрических нагрузок.
Более десяти лет компания «Алюмин» осуществляет производство алюминия высокого качества, что дало возможность предприятию стабильно развиваться и иметь заслуженное.
Ремонт может включать в себя замену изношенных или поврежденных деталей, очистку и обслуживание механизмов, проверку электрических параметров и так далее.
Промокоды от Яндекс Маркета – это специальные коды, которые дают право на скидку или другие бонусы при покупке товаров на сайте. Их можно получить различными способами.
Производители стали ищут ей замену
В 2019 г. в мире было произведено 1,9 млрд т стали, доля российских компаний – почти 4%. Более 70% ее потребляется в строительстве, остальная – в автопроме, машиностроении, энергетике. В перспективе сталь будет полностью или большей частью вытеснена новым материалом, уверен старший советник Bain & Company Игорь Бучацкий. Этот материал будет способен выполнять те же функции, что и сталь, но для его производства не нужны будут металлургические заводы в том виде, в каком они сейчас существуют. Вопрос лишь в том, когда это произойдет, предостерегает Бучацкий.
Главные риски для отрасли – замена стали другими материалами и необходимость полностью менять технологию производства в связи с экологической повесткой, согласен руководитель Severstal Ventures Егор Гоголев (фонд был создан в 2018 г., ежегодные инвестиции в него составляют $25 млн). «Нельзя назвать какой-то один материал, который заменит сталь. На рынке создается много разных материалов и продуктов из них. Например, композиты уже используются в автопроме и ветряной энергетике», – перечисляет Гоголев. Именно поэтому Severstal Ventures занимается преимущественно областью новых материалов. «По сути, клиентам не нужна сталь как таковая. Им нужен какой-то продукт, который выполняет определенные функции», – заключает Гоголев.
Другая ключевая задача – полностью менять технологию производства стали из-за экологического давления, подчеркивает Бучацкий. В течение 10 лет технологии производства стали должны измениться на водородную или менее популярную электролизную (по аналогии с технологией производства алюминия) – это два пути, которые отрасль изучает, согласен Гоголев. В природе железо встречается в основном в окисленной форме и существующие технологии подразумевают использование углерода из коксующегося угля, чтобы «оторвать» кислород от железа, объясняет он. В этом процессе неизбежно возникает огромное количество углекислого газа. Отрасль ищет новые способы избавиться от кислорода, но хорошего промышленного технологического решения пока нет, замечает он. Первый возможный вариант – замена кокса водородом, который будет служить восстановителем железа вместо углерода. «Уже сейчас есть эксперименты по вдуванию водорода в домны и несколько проектов по разработке принципиально новых печей. Такие эксперименты есть у европейских компаний», – продолжает Гоголев, главная проблема такой технологии – где в таких количествах взять водород и как его хранить, эту проблему пока никто не решил.
Форум химиков
Возможность сплавов без Fe, способных заменить сталь.
Возможность сплавов без Fe, способных заменить сталь.
Сообщение ToT » Чт май 26, 2011 1:16 pm
Вопрос из разряда странных.
Есть ли металлы любой степени распространенности в природе (или вообще в природе не встречающиеся). Которые можно было бы использовать для создания сплавов полностью или частично обладающих свойствами простых сталей?
Важно что бы технология их плавки была достижима на примитивном уровне, если бы вдруг они добывались в самородном виде.
Грубо говоря самородный титан (если бы он был реален) не подходит так как фиг его без инертной атмосферы выплавишь, насколько я понимаю.
Грубо говоря, если это возможно, хотелось бы узнать: возможно сделать сплав ХХХ достаточно прочный и твердый что бы делать из него каменотесный инструмент или бронелисты. Для этого надо сплавить N с YYY и ZZZ.
Быть может посоветуете где порыть на эту тему?
Re: Возможность сплавов без Fe, способных заменить сталь.
Сообщение slavert » Чт май 26, 2011 1:44 pm
Re: Возможность сплавов без Fe, способных заменить сталь.
Сообщение ToT » Чт май 26, 2011 2:13 pm
Re: Возможность сплавов без Fe, способных заменить сталь.
Сообщение avor » Чт май 26, 2011 4:40 pm
Re: Возможность сплавов без Fe, способных заменить сталь.
Сообщение DSP007 » Чт май 26, 2011 6:11 pm
Re: Возможность сплавов без Fe, способных заменить сталь.
Сообщение jusja » Чт май 26, 2011 7:27 pm
Re: Возможность сплавов без Fe, способных заменить сталь.
Сообщение avor » Чт май 26, 2011 9:03 pm
Re: Возможность сплавов без Fe, способных заменить сталь.
Сообщение dragon_boom » Пт май 27, 2011 4:06 pm
Re: Возможность сплавов без Fe, способных заменить сталь.
Сообщение SkydiVAR » Пт май 27, 2011 4:58 pm
Re: Возможность сплавов без Fe, способных заменить сталь.
Сообщение dan14444 » Пн май 30, 2011 4:44 am
«Каменотёсный инструмент» — однозначно бронзовый, если подразумеваются античные и средневековые технологии. Но. не проще ли производство цемента забодяжить, и не мучить камешки?
Если не государству а мелкой компании попаданцев — можно подумать о легированном серебре, благо образует иногда гигантские самородки.
Броня — композитная, вероятно керамика+смола+волокна, без металла. Конкретика зависит от вопроса — против чего? Холодняк режущий? Колющий? Дробящий? Лук? Ручной огнестрел? Артиллерия (какая)? Огонь? Ещё чего? Ну и от доступности всего разного, в первую очередь биоресурсов (смолы фсякие, волокна и т.д.).
А почему железа нет? Если по космологическим или даже просто геологическим причинам, то его недостаток будет сиильно завязан и на другие изменения состава коры.
Re: Возможность сплавов без Fe, способных заменить сталь.
Сообщение ToT » Пн май 30, 2011 9:54 am
Re: Возможность сплавов без Fe, способных заменить сталь.
Сообщение ToT » Пн май 30, 2011 10:21 am
dan14444 писал(а): «Каменотёсный инструмент» — однозначно бронзовый, если подразумеваются античные и средневековые технологии. Но. не проще ли производство цемента забодяжить, и не мучить камешки?
Если не государству а мелкой компании попаданцев — можно подумать о легированном серебре, благо образует иногда гигантские самородки.
Броня — композитная, вероятно керамика+смола+волокна, без металла. Конкретика зависит от вопроса — против чего? Холодняк режущий? Колющий? Дробящий? Лук? Ручной огнестрел? Артиллерия (какая)? Огонь? Ещё чего? Ну и от доступности всего разного, в первую очередь биоресурсов (смолы фсякие, волокна и т.д.).
А почему железа нет? Если по космологическим или даже просто геологическим причинам, то его недостаток будет сиильно завязан и на другие изменения состава коры.
Цемент так же как и у нас изобретен еще аналогом древнего рима, но . гильдия каменщиков . в общем лучше камушки обтесывать чем быть ими забросанным.
Чем именно можно легировать серебро, и какой степени вязкости, твердости можно достичь для его сплавов?
Броня вполне обычный европейский уровень 15 века. То есть защитой от огнестрела стреляющего золотыми пулями ноу хау аналоги шапели, и готики.
Артилерия поменьше калибром но поболе мощностью, золотые пушки стреляющие каменными ядрами. И приличные пушки из сплава основного метала с чем то стреляющие золотыми бомбами.
По условиям задачи, железо там есть, ибо люди имеются. Но нема более менее богатых руд из которых его добыть было бы возможно на текущем уровне технологий. (Псевдонаучное объяснение: Малая распространенность прокариот использовавших в своей жизнедеятельности железо, таким же образом как у нас.)
В общем что то типа алюминия. То есть на уровне технологий середины 19 века народ офигеет от того сколько его, а пока 14 — 15 века перебиваются тем что имеется.
Это не попаданство, а просто мир где железо встречается только в сильно связанном виде, и в виде кристаллов самородного железа, очень очень редко.
Серебра и золота там как грязи. Просто юмористический момент. Мартен изобретут . но позже сильно позже.
Вообще планировал там распространенные в быту металлы по возрастанию редкости, примерно так:
Золото
(Х) — основной метал замена железа (можно платиноиды сюда всобачить гуртом, и сделать так что народ их слабо различает, просто говорит что там то метал с обними свойствами, там с другими, а почему фиг знает)
Платина
Серебро
Ртуть
Медь
Магний
Олово
Алюминий
Свинец
Железо