Марганец входит в число редких металлов и это оправдывается тем, что он до последнего времени редко встречался и мало изучался в состоянии высокой чис-тоты.
Марганец находится в земной коре в больших количествах, легко и дешево получается из руд в виде ферросплавов, широко используется в качестве раскисли-теля при выплавке стали.
В горных породах, которые составляют 95% земной коры, среднее содержание окиси марганца составляет 0,124%. Однако чистый марганец весьма химически активен, он легко загрязняется примесями и с трудом получается из руд. Систематическое изучение свойств чистого марганца, а также состава и свойств его сплавов началось сравнительно недавно.
Следовательно, когда появилась возможность получения марганца высокой чистоты в промышленности в значительных количествах, стало необходимым знать характеристики металла и его сплавов, а также иметь перспективы промышленного использования.
МАРГАНЕЦ (лат. Manganum), Mn, химический элемент с атомным номером 25, атомная масса 54,9380. Марганец образует соединения в степенях окисления от +2 (валентность II) до +7 (валентность VII), наиболее устойчивы соединения, в которых марганец проявляет степени окисления +2 и +7. У марганца, как и у многих других переходных металлов, известны также соединения, содержащие атомы марганца в степени окисления 0. В 1774 г. шведский химик К. Шееле показал, что в руде содержится неизвестный металл. Он послал образцы руды своему другу химику Ю. Гану, который, нагревая в печке пиролюзит с углем, получил металлический марганец. В начале 19 в. для него было принято название «манганум» (от немецкого Manganerz—марганцеваяруда). Свойства (физические). Марганец твердый хрупкий металл. Известны четыре кубические модификации металлического марганца. При температурах от комнатной и до 710°C устойчив альфа-Mn, параметр решетки а = 0,89125 нм, плотность 7,44 кг/дм3. В интервале температур 710-1090°C существует бета-Mn, параметр решетки а = 0,6300 нм; при температурах 1090-1137°C — гамма-Mn, параметр решетки а = 0,38550 нм. Наконец, при температуре от 1137°C и до температуры плавления (1244°C) устойчив дельта-Mn с параметром решетки а = 0,30750 нм. Модификаци альфа, бета и дельта хрупкие, гамма-Mn пластичен. Температура кипения марганца около 2080°C.
Марганцевые руды отличаются непостоянством состава, особенно по содержанию марганца и железа. Так как 95% всей добываемой марганцевой руды используется в металлургической промышленности, руды классифицируются по содержанию марганца и по типу ферросплава, для производства которого они должны быть использованы.
Обычная классификация такова:
Марганцевые руды, содержащие более 35% Мn. Они пригодны для производства различных сортов ферромарганца.
Железисто-марганцевые, или шпигельные, руды, содержащие 10—35% Мn, используемые для производства Шпигеля (зеркального чугуна).
Марганцовисто-железные руды, содержащие 5— 10% Мn, используемые для производства марганцовистого чугуна.
Марганец в основном используется при производстве обычных углеродистых и специальных сталей с высоким содержанием этого элемента. При производстве стали марганец чаще всего используется в качестве раскислителя и десульфуратора. Действуя как раскислитель, марганец восстанавливает окислы железа и соединяется со свободным кислородом, способствуя таким образом получению относительно плотных слитков с меньшим количеством газовых пузырей. Взаимодействие марганца с серой предотвращает образование сульфидов железа, повышенное количество которых служит причиной хрупкости, особенно при горячей механической обработке. Окислы и сульфиды марганца образуют сравнительно жидкотекучий шлак, легко отделяемый от металла. Марганец добавляют в количествах, превышающих необходимое для раскисления и десульфурации, и таким образом происходит легирование стали марганцем, что обеспечивает ее повышенную прочность.
Замечательными свойствами обладает высокомарганцовистая сталь, содержащая около 15% Мn и 1,25% С. Эта сталь была открыта Гадфильдом и обычно известна под названием стали Гадфильда. Сталь имеет аустенитную структуру и, следовательно, почти немагнитна, обладает высоким пределом прочности на растяжение после соответствующей термической обработки (96—112 кг/мм2) и прекрасным удлинением (50—70%). Сталь обнаруживает хорошую износостойкость в условиях работы на удар, используется для изготовления деталей, работающих на износ в условиях ударных нагрузок, которым сталь также хорошо противостоит. Большое значение приобретает использование марганца в сплавах на нежелезной основе. Сплавы меди с марганцем нашли применение для изготовления турбинных лопаток, марганцовистые бронзы используются при производстве пропеллеров и других деталей, где необходимо сочетание прочности и коррозионной устойчивости. Почти все промышленные алюминиевые и магниевые сплавы обычно содержат некоторое количество марганца. Сплавы никеля с марганцем используются для ряда специальных назначений, например при изготовлении запальных свечей.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
