Stop to metal powstały z połączenia dwóch lub więcej metalicznych pierwiastków. Dla większej wytrzymałości materiału lub odporności na korozję wykonuje się różne rodzaje stopów. Ta trwałość sprawia, że stopy są podstawą budownictwa we współczesnym świecie.
Rodzaje stopów: chemia i tworzenie stopów
Stop jest stabilną substancją metaliczną składającą się z dwóch lub więcej metali. W niektórych przypadkach stop może również zawierać niemetale. Aby znaleźć metale w układzie okresowym, spójrz na drabinę utworzoną z boru do astatu. Elementy na lewo od tej drabiny są uważane za metale; po prawej niemetale.
Tradycyjnie głównym składnikiem stopu jest stopiony najpierw, po czym następuje rozpuszczenie pozostałych składników w stopionej mieszaninie. Pierwiastki stapiają się, tworząc substancję, która nabiera właściwości obu.
Jedną z trudności w wytwarzaniu stopów jest to, że metale mają różne temperatury topnienia. Na przykład miedź topi się w 1083 stopniach Celsjusza, a cynk w 419 stopniach Celsjusza. Jednak cynk wrze również w 907 stopniach Celsjusza. Dlatego, aby uniknąć parowania cynku, mosiądz wytwarza się najpierw stopiając miedź, a następnie dodając cynk, aby szybko się rozpuścił.
Rodzaje stopów: chemia i struktura sieci
Siła metalu to siła, jaką warstwy atomów mogą tolerować, zanim przejdą obok siebie. Stopy są mocniejsze ze względu na zniekształcenia w siatkowej strukturze metalu.
W stali mniejsze atomy węgla mieszczą się pomiędzy atomami żelaza, tworząc mocniejszy stop stali. W zniekształconej strukturze sieciowej atomy nie mogą się tak łatwo przemieszczać względem siebie, przez co stop jest bardziej odporny na działanie większych sił.
Różne rodzaje stopów
Poniżej wymieniono kilka różnych rodzajów stopów, pierwiastki, które je tworzą i niektóre z ich zastosowań:
Stopy aluminium
Aluminium nie jest bardzo wytrzymałym metalem, ale jego właściwości przewodzące sprawiają, że jest przydatny w wielu zastosowaniach. Z tego powodu producenci mieszają aluminium z innymi metalami, aby je wzmocnić, tworząc kilka różnych stopów aluminium:
- alnico (aluminium, nikiel, miedź); używany do produkcji magnesów
- magnalium (aluminium z 5 procentami magnezu); instrumenty i felgi aluminiowe w samochodach
- duraluminium (miedź, aluminium, w niektórych przypadkach magnez i mangan); podzespoły w silnikach samochodowych i lotniczych
Stopy miedzi
Miedź jest podatna na utlenianie, co powoduje, że jego powierzchnia przybiera matowy, bladozielony kolor. Aby zapobiec utlenianiu i zwiększyć jej wytrzymałość, producenci łączą miedź z kilkoma różnymi pierwiastkami:
- mosiądz (miedź, do 50 procent cynku); stosowany w elementach dekoracyjnych, takich jak biżuteria, a także do nakrętek i śrub
- brąz (miedź, 10% cyny lub aluminium); służy do wyrobu monet, posągów i przedmiotów dekoracyjnych
Stopy żelaza
- stal (żelazo, 0,5% do 1,5% węgla); szeroko stosowane w budownictwie, takie jak:
- lodówki
- zakresy
Stopy złota
Jako miękki metal czyste złoto jest plastyczne i łatwe w obróbce. Inne metale są dodawane w celu zwiększenia wytrzymałości złota:
- żółte złoto (złoto, miedź); wszystkie rodzaje biżuterii (pierścionki, bransoletki, naszyjniki, kolczyki)
- białe złoto (złoto, z niklem, srebrem lub palladem); wszystkie rodzaje biżuterii
Różne rodzaje stopów w historii
Pierwszy stop wszedł do użytku w epoce brązu, która rozpoczęła się około 3500 p.n.e. Wykonany z miedzi i cyny, wcześni ludzie używali brązu przez tysiące lat, zanim opracowali bardziej złożone piece do produkcji żelaznych narzędzi i bronie. Rzymianie wynaleźli mosiądz około 500 roku p.n.e.