МОНТАЖ (франц. montage - подъём установка, сборка, от monter - поднимать), сборка и установка сооружений конструкций, технологического оборудования агрегатов, машин (см. Сборка машин, аппаратов, приборов и др. устройств и готовых частей и элементов.
МОНТАЖ в строительстве - основной производственный процесс, выполняемый при возведении зданий и сооружений или и реконструкции, в результате которого устанавливают в проектное положение строительные конструкции, инженерное технологическое оборудование и др. МОНТАЖ технологического оборудования включает также присоединение его к источникам энергоснабжения системам очистки и удаления отходов оснащение приборами, средствами автоматизации и контроля.
СТРОИТЕЛЬНО-МОНТАЖНЫЕ ОРГАНИЗАЦИИ в СССР, организационно обособленные производственно-хозяйственные единицы, основным видом деятельности которых является строительство новых, реконструкция, капитальный ремонт и расширение действующих объектов (предприятий, их отдельных очередей, пусковых комплексов, зданий, сооружений), а также монтаж оборудовани я. К государственным СТРОИТЕЛЬНО-МОНТАЖНЫМ ОРГАНИЗАЦИЯМ относятся строительные и монтажные тресты (тресты-площадки, тресты гор. типа, территориальные, союзные специализированные тресты); домостроительные, заводостроительные и сельские строительные комбинаты; строительные, (монтажные) управления и приравненные к ним организации (напр., передвижные механизированные колонны, строительно-монтажные поезда и др.).
ПРОЕКТИРОВАНИЕ (от лат. projectus, буквально - брошенный вперёд), процесс создания проекта - прототипа, прообраза предполагаемого или возможного объекта, состояния. Различают этапы и стадии ПРОЕКТИРОВАНИЯ, характеризующиеся определённой спецификой. Предметная область ПРОЕКТИРОВАНИЯ постоянно расширяется. Наряду с традиционными видами ПРОЕКТИРОВАНИЯ (архитектурно-строительным, машиностроительным, технологическим и др.) начали складываться самостоятельные направления ПРОЕКТИРОВАНИЯ человеко-машинных систем (решающих, познающих, эвристических, прогнозирующих, планирующих, управляющих и т. п.) (см. Система "человек и машина"), трудовых процессов, организаций, экологическое, социальное, инженерно-психологич., генетическое ПРОЕКТИРОВАНИЕ и др. Наряду с дифференциацией ПРОЕКТИРОВАНИЯ идёт процесс его интеграции на основе выявления общих закономерностей и методов проектной деятельности.
ПРОМСТРОЙПРОЕКТ, проектный институт в ведении Госстроя СССР. Находится в Москве. Организован в 1933. В составе института архитектурно-строительные и конструкторские отделы; ПРОМСТРОЙПРОЕКТ возглавляет объединение "Союзхимстройниипроект" с проектными институтами в Киеве, Ростове-на-Дону, Тольятти, Алма-Ате. Разрабатывает проекты (архитектурно-строительные и сан.-технич. части) производственных зданий и сооружений крупнейших промышленных предприятий автомобильной, машиностроит., металлургич., химич. и др. отраслей пром-сти; схемы генеральных планов пром. узлов и упорядочения существующих пром. районов; мероприятия по повышению уровня индустриализации строительтсва за счёт унификации и типизации зданий, сооружений и конструкций и внедрения эффективных строит. материалов; нормативные документы и методич. указания по проектированию пром. зданий и сооружений. Периодически публикует реферативную информацию "Строительное проектирование промышленных предприятий". Награждён орденом Трудового Красного Знамени (1958)
| ежущие инструменты и станки, М., 1967; П р о н и-ков А. С., Расчёт и конструирование металлорежущих станков, 2 изд., М., 1967; Кучер И. М., Металлорежущие станки, 2 изд., Л., 1969; Самоподнастраивающиеся станки, [Сб. ст.], под ред. Б. С. Балакшина, 3 изд., М., 1970; Налчан А. Г. (сост.), Металлорежущие станки, М., 1970; Металлорежущие станки, М., 1970; Р а т м и р о в В. А., Сиротенко А. П., Г а е в-ский Ю. С., Самонастраивающиеся системы управления станками, М., 1971; Технологическая надёжность станков, М., 1971; Детали и механизмы металлорежущих станков, под ред. Д. Н. Решетова, т. 1 - 2. М., 1972.
Д. Л. Юдин.
МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ научно-исследовательский (ЭНИМ С), в ведении Мин-ва станкостроительной и инструментальной пром-сти СССР. Создан в Москве в 1933 на базе Н.-и. ин-та станков и инструментов и Центр, конструкторского бюро по станкостроению. ЭНИМС разрабатывает теоретич. основы развития станкостроения, организует и проводит науч. исследования в области создания совр. конструкций металлорежущих станков, изготовляет экспериментальные и опытные образцы станков с последующим их испытанием и отработкой для серийного произ-ва в станкостроит. пром-сти. Имеет два филиала - Вильнюсский и Закавказский (в Ереване), опытный з-д "Стан-коконструкция" в Москве с филиалами в Вильнюсе и Ереване. В ЭНИМС есть аспирантура с очной и заочной формами обучения, ему дано право приёма к защите докторских и кандидатских диссертаций. Ин-т систематически выпускает науч. труды в виде рефератов работ ЭНИМС и сборников статей аспирантов, руководящие и информац. материалы, отраслевые нормали и др. Награждён орденом Трудового Красного Знамени (1971).
МЕТАЛЛОСТРОЙ, посёлок гор. типа в Ленинградской обл. РСФСР. Расположен на левобережье р. Невы. Ж.-д. станция (Ижоры) в 20 км от Ленинграда. 14,5 тыс. жит. (1970). Ленинградские заводы: высокочастотных установок и железобетонных изделий; опытное произ-во электрич. машин.
МЕТАЛЛОТЕРМИЯ (от металлы и греч. therme - теплота), процессы, основанные на восстановлении металлов из их соединений (окислов, галлоидов и др.) более активными металлами (алюминием, магнием, кремнием, условно принимаемым за металл, и др.), протекающие с выделением теплоты. М. начала применяться на рубеже 19-20 вв. Металлотермич. процессы классифицируют по металлу-восстановителю: алю-минотермический (см. Алюминотермия), магниетермический, силикотермический (см. Силикотермия). Металлотермич.способы произ-ва более дорогие, чем углевосстановительные (см. Карботермия), и используются для получения безуглеродистых легирующих сплавов высокого качества (лигатуры с редкими металлами, безуглеродистый феррохром и др.), титановой губки и др. чистых (гл. обр. по углероду) металлов и сплавов.
Существует неск. разновидностей металл отермич. процесса. В непечной процесс проводится в тех случаях, когда теплоты, выделяющейся во время протекания восстановит, реакций, достаточно для получения продуктов реакции в жидком состоянии и хорошего их разделения (1750-2300 °С); используется в алюмийотермии. Электропечной процесс применяется, когда выделяющейся теплоты недостаточно для расплавления и необходимого перегрева продуктов плавки - недостающее тепло подводится посредством электррнагрева; процесс широко распространён. Вакуумная М. позволяет выделять легкоиспаряющиеся металлы (напр., магний) во время их восстановления в условиях вакуума (при 800-1400 °С) или получать металлы с пониженным содержанием газов.
Лит.: Металлургия титана, М., 1968; Рысс М. А., Производство ферросплавов, М., 1968; Беляев А. И., Металлургия лёгких металлов, 6 изд., М., 1970.
В. А. Боголюбов.
МЕТАЛЛОТКАЦКИЙ СТАНОК, авто-матич. станок для изготовления тканых Металлич. сеток из различных видов проволоки - стальной, из цветных металлов и сплавов круглого, квадратного, прямоугольного и др. сечений. М. с.-видоизменённый ткацкий станок с той же принципиальной схемой. Как и в обычных процессах ткачества, непрерывно повторяющееся передвижение ремизных рам с галевами и челнока создаёт переплетения основных и уточных проволок, образуя металлич. сетку. М. с. подразделяются на 3 основные группы: для лёгких, средних и тяжёлых, особо плотных сеток. Отношение площади проволоки к общей площади сетки составляет соответственно до 25%, от 25 до 50% и от 50 до 75%. На М. с. могут быть выполнены разнообразные виды переплетений, по характеру которых различают тканые металлич. сетки гладкие с квадратными ячейками, саржевые с квадратными ячейками, фильтровые и др.
МЕТАЛЛОТРОПИЗМ (от металлы и греч. tropos - поворот, направление), способность растений и микроорганизмов реагировать на присутствие того или иного металла ростом в сторону металла (положительный М.) или от него (отрицательный М.). Положительный М. к железу открыт в 1892 фин. ботаником Ф. Эльвингом у мукорового гриба Phycomyces nitens. Отрицательный М. к меди и положительный к железу и алюминию у того же гриба обнаружил рус. ботаник А. Г. Генкель (1905). Металлы, испускающие (под влиянием радиоактивности среды - воздуха, почвы) незначит. вторичное излучение (напр., алюминий), вызывают положительный М., металлы с интенсивным излучением (напр., медь) - отрицательный. Отрицательное дистантное действие металлов на бактерии и проростки горчицы установлено рус. микробиологами Г. А. Надсо-ном и Е. А. Штерн в 1937.
МЕТАЛЛОФИЗИКА, раздел физики, изучающий строение и свойства металлов. Как и физика диэлектриков и полупроводников, М. является составной частью физики твёрдого тела. Совр. М. представляет собой синтез микроскопич. теории, объясняющей свойства металлов особенностями их атомного строения, и теоретич. металловедения, использующего макроскопич. методы термодинамики, механики сплошных сред и др. для исследования строения и свойств реальных металлич. материалов. Широкое использование металлов привело к тому, что их основные физ. и хим. свойства были изучены ещё в 19 в. Однако природа этих свойств це могла быть понята без развития представлений об атомном строении вещества.
Микроскопическая теория металлов начала развиваться в 20 в. В 1900 П. пруде предложил модель металла, в к-рой электропроводность осуществлялась потоком "электронного газа", заполняющего промежутки между атомами. Полагая, что электронный газ находится в тепловом равновесии и что под действием приложенного электрич. поля электроны -"дрейфуют", сталкиваясь с атомами, Друде получил правильную величину электропроводности металлов при комнатных темп-pax, а также объяснил связь электро-и теплопроводностей (Видемана - Франца закон). X. Лоренц развил идею Друде, применив к электронному газу кинетич. теорию газов. Однако построенная на применении законов классич. механики и статистики строгая теория Друде - Лоренца оказалась более уязвимой при сопоставлении с экспериментом, чем её примитивный вариант. Помимо того, что её выводы не соответствовали температурной зависимости электропроводности, она не могла объяснить, почему электронный газ не влияет на теплоёмкость металлов (не наблюдалось заметного отклонения теплоёмкости металлов от Дюлонга и Пти закона, справедливого как для металлов, так и для неметаллов). Не находила объяснения также величина парамагнитной восприимчивости металлов, значительно меньшая, чем предсказывала теория, и её независимость от темп-ры.
В 1927-28 В. Паули и А. Зоммер-фельд объяснили "аномалии" парамагнитной восприимчивости и теплоёмкости тем, что доля электронов, участвующих в переносе электрич. заряда и тепла и ответственных за спиновый парамагнетизм, очень мала. Основная же часть электронного газа при обычных темп-рах находится в вырожденном состоянии, при к-ром она не реагирует на изменение темп-ры (см. Вырожденный газ). Эти работы легли в основу совр. электронной теории металлов. В 1930 Л. Ландау показал, что диамагнетизм металлов обусловлен орбитальным движением этих же электронов и составляет 4/з спинового парамагнетизма. В магнитных полях и при низких температурах он может проявляться в виде сложной периодической зависимости магнитного момента от поля. Квантовые осцилляции магнитной восприимчивости и электросопротивления в магнитном поле были затем обнаружены экспериментально (см. Де Хааза - ван Альфена эффект).
В 1929-30 Ф. Блох и Л. Бриллюэн рассмотрели влияние периодич. поля кристаллич. решётки на электронный газ. Это позволило объяснить, напр., длину свободного пробега электронов в металле, намного превышающую среднее расстояние между атомами, и привело к созданию зонной теории твёрдых тел. Для металла определяющим является наличие незаполненной энергетич. зоны, через к-рую проходит Ферми поверхность. Теплопроводность, электропроводность и мн. др. свойства металлов определяются электронами именно этой зоны (электронами проводимости). Исследуя отклик металла на воздействие статических и переменных электрич. и магнитных полей (квантовые осцилляции, гальваномагнитные явления, магнитоакустич. эффект, циклотронный резонанс и др.), находят для электронов закон дисперсии (зависимость энергии от импульса). В совокупности с данными об энергетич. спектре электронов (получаемых, напр., из эмиссионных рентгеновских спектров) это даёт достаточно полное представление об электронах в металле.
Изучение самой решётки также важно, т. к. её особенности определяют такие свойства металлов, как теплоёмкость и электропроводность. Методы электронографии, рентгенографии и нейтронографии позволили расшифровать атомную и магнитную структуры металлов, а также исследовать тепловые колебания кристаллич. решётки. Резонансные методы (ЭПР, ЯМР, Мёссбауэра эффект) сделали возможным изучение локальных внутрикристаллич. магнитных и электрич. полей в металлах (см. Кристаллическое поле).
Применение к электронам в металле теории обменного взаимодействия (В. Геизенберг, П. Дирак, 1927) позволило понять природу ферромагнетизма и обнаружить новые магнитоупорядоченные состояния металла - антиферромагнетизм(Л. Неель, 1932) и ферримагнетизм. Исследование взаимодействия электронов друг с другом и с решёткой позволило раскрыть природу сверхпроводимости (Дж. Бардин, Л. Купер, Дж. Шриффер, 1957). Изучение нормальных, сверхпроводящих и магнитоупорядоченных (ферро-, антиферро- и ферримаг-нитных) металлов - три основных направления микроскопич. теории металлов.
Теория дефектов. Дефекты в кристаллах влияют практически на все свойства металлов. Влияние дефектов начали изучать в 40-е годы в связи с изучением диффузии и пластин, деформации (см. Пластичность). Центральное место в теории дефектов занимает представление о дислокациях, перемещение к-рых объясняет пластич. деформации кристаллов. Эти представления появились в работах ряда исследователей (Л. Прандтлъ, 1928, Ю. Делингер, 1929, Е. Орован, М. Поляни, У.Тейлор, 1934, Я. И. Френкель, 1938) вследствие невозможности объяснить малое сопротивление деформации в рамках микроскопич. теории идеального кристалла, дававшей оценку, в десятки тыс. раз превосходящую наблюдаемые величины. Исследования дислокаций (в т. ч. с помощью электронного микроскопа и рентгеновской топографии) в сочетании с теоретич. исследованиями в 50-60-е гг. позволили объяснить большинство механич. свойств металлов. Напр., предел текучести и деформационное старение металлов объясняются упругим взаимодействием дислокаций с примесными атомами; деформационное упрочение-дислокационными скоплениями (Н. Ф. Мотт, Ж. Фридель, А. Зегер и др.); процессы полигонизации (разбиения деформированных монокристаллов на блоки)- дислокационной структурой границ зёрен (В. Рид, У. Шокли, Ф. Франк и др.).
Рождение и перемещение точечных дефектов приводят к образованию дислокации и, кроме того, играют самостоят, роль в процессах диффузии, самодиффузии и связанных с ними явлениях. Т. о., совокупность дефектов в кристалле, образующая его дефектную структуру, определяет многие свойства реального металла. Это относится не только к механическим свойствам. Рассеяние электронов и фононов на дефектах может играть важную роль во мн. кинетич. явлениях в металлах. Изучение влияния дефектов на физ. свойства - быстро развивающаяся область совр. М.
Сплавы. Гетерофазные структуры. Способность образовывать твёрдые растворы и сплавы - одно из важнейших свойств металлов, обеспечивающее им широкое применение. Теория сплавов -старейшее направление М., развитие к-poro тесно связано с проблемами п р а к-тич. металловедения.
Явление полиморфизма широко используется на практике для придания металлич. материалам желательных свойств путём термин, обработки. Полиморфное превращение приводит к коренному изменению всех физ. свойств металла (нередко при этом происходит превращение металла в неметалл). Важное направление в М. - изучение полиморфных модификаций, возникающих в условиях высоких давлений, сверхсильных магнитных полей и т. п. Исследование областей устойчивости различных полиморфных фаз в зависимости от внешних условий (темп-ры, давления, полей), а для сплавов также от концентрации позволяет построить диаграммы состояния.
Теория фаз, начавшая развиваться ещё в 19 в., рассматривает фазовые равновесия, фазовые превращения, а также структуру и свойства гетерофазных систем. Превращение одной фазы в другую, как правило, происходит путём образования в исходной фазе отд. кристаллов новой фазы, к-рые растут, взаимодействуют и образуют сложную гетерофазную систему (см. Двойные системы). Форма, размер и взаимное расположение кристаллов определяют гетерофазную структуру реального металла. Регулируя гетерофазиую структуру, можно изменять свойства металлич. материалов. При этом свойства гетерофазной системы могут не сводиться к "сумме свойств" отд. фаз. Такая неаддитивность свойств связана с наличием межфазных границ, удельный объём к-рых в мелкодисперсных системах может быть достаточно велик, а также со значит, искажением фаз из-за их упругого взаимодействия. Влияние упругого взаимодействия фаз наиболее полно проявляется при фазовых превращениях мартенситного типа, когда не меняются ни состав, ни степень порядка, а фазы отличаются только положением узлов кристаллич. решёток. Физ. природа мартенситных превращений исследовалась в работах Г. В. Курдюмова с сотрудниками (см. также Мартенсит).
Изучение эволюции гетерофазной системы во времени при различных внешних условиях, т. е. кинетики фазового превращения, позволяет судить о промежуточных состояниях гетерофазной структуры, к-рые возникают в процессе превращения и затем могут достаточно долго сохраняться, если изменение внешних условий "замораживает превращение. Примером такой неравновесной гетерофазной структуры служат поликристаллы, размер зёрен к-рых определяется скоростью зарождения и роста зёрен в процессе кристаллизации. Вследствие упругого взаимодействия между фазами часто образуются многофазные метаста-бильные состояния, характеризующиеся регулярным пространств, расположением фаз.
Т. о., строение реальных металлов характеризуется наличием трёх структур различного масштаба: микроскопической (атомно-кристаллической), дефектной и гетерофазной. Между различными -"этажами" этой "иерархии" структур существует тесная взаимосвязь, однако различие в масштабах оправдывает исторически сложившееся различие в методах их эксперимент, и теоретич. изучения. С этим связано существование трёх направлений М.: микроскопич. теория металлов, исследования дефектов и их влияния на свойства металлов, изучение фаз и гетерофазных металлич. материалов, к-рые с различных сторон решают общую проблему М.- связь физических свойств металла и наблюдающихся в нём явлений с его строением и зависимость внутреннего строения металлов от внешних условий.
Лит. см. при ст. Металлы.
Ю. А. Осипъян, А. Л. Ройтбурд.
МЕТАЛЛОФОНЫ (от металлы и греч. phone - звук), музыкальные инструменты, источником звука которых служит их упругое металлич. тело. См. Тарелки, Маримба, Тубофон, Колокола, Треугольник, Вибрафон, Гонг, Челеста.
МЕТАЛЛСОДЕРЖАЩЕЕ ТОПЛИВО, топливо для ракетного двигателя, содержащее лёгкие металлы - Li, Be, Mg, А1 и др.- в виде порошка или их хим. соединений* (гидриды, металлоорганич. соединения). Металлы и их соединения в ряде случаев увеличивают удельную тягу; этим преимуществом обладают и борсодержащие топлива. Применяются алюминизированные твёрдые ракетные топлива, а также жидкое пусковое М. т. (триэтилалюминий) для обеспечения хим. зажигания в двигателях, использующих жидкий кислород в качестве окислителя. Проводятся эксперимент, работы по освоению бор- и бериллийсодержащих ракетных топлив.
"МЕТАЛЛУРГ", ежемесячный производств.-массовый журнал Мин-ва чёрной металлургии СССР и ЦК профсоюза рабочих металлургич. пром-сти. Выходит в Москве с 1956. Переиздаётся на англ, языке в США. Освещает вопросы внедрения новой техники и передовой технологии, механизации и автоматизации про-из-ва, модернизации оборудования и повышения производительности труда. Публикует материалы о передовиках произ-ва чёрной металлургии, по экономике и технике безопасности отрасли, о работе творч. объединений и др. Тираж (1974) 23 тыс. экз.
МЕТАЛЛУРГИИ ИНСТИТУТ им. А. А. Байкова Академии наук СССР, н.-и. учреждение, ведущее работы по металлургии, металловедению и обработке чёрных, цветных и редких металлов и сплавов. Создан в Москве в 1938. Изучает физико-хим. основы процессов получения металлов и сплавов, в т. ч. новых металлич. материалов со спец. свойствами; разрабатывает эффективные процессы произ-ва и обработки металлов. Результаты работ публикуются в сборниках ин-та, монографиях, "Докладах АН СССР", "Известиях Академии наук СССР. Металлы", в журнале "Физика и химия обработки материалов" и др. В М. и. имеется аспирантура (ин-ту дано право приёма к защите докторских и кандидатских диссертаций), своё СКВ, разрабатывающее приборы и установки для исследований в области металлургии. Организатором и первым директором ин-та был акад. АН СССР И. П. Бардин; в ин-те работали академики АН СССР А. А. Банков, Э. В. Брицке, Н. Т. Гудцов, М. М. Карнаухов, М. А. Павлов, А. М. Самарин, чл.-корр. АН СССР И. А. Одинг и др.
МЕТАЛЛУРГИЧЕСКАЯ ПЕЧЬ, тепловой агрегат для выплавки металлов и сплавов, нагрева слитков и заготовок перед прокаткой, термич. обработки прокатной продукции и др. целей. См. Печь.
МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ, см. в ст. Тяжёлое машиностроение.
МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ, отрасль технического образования, имеющая целью подготовку инженеров и техников различного профиля по выплавке чёрных и цветных металлов и сплавов, по обработке их давлением, металловедению, металлофизике, термич. обработке металлов, литейному произ-ву, экономике и организации металлургич. произ-ва и др.
История и развитие М. о. тесно связаны с горным образованием. В России в 18-19 вв. квалифицированные рабочие и мастера-металлурги готовились в горнозаводских школах и горных уч-щах. Наиболее высокий уровень подготовки (соответствующий квалификации техника) был достигнут в Уральском горном, Пермском реальном (на горнопром. отделении), Нижнетагильском горнозаводском, Домбровском горном уч-щах и в горном уч-ще Полякова в Горловке.
Высшее М. о. возникло в России во 2-й пол. 18 в., когда в 1773 в Петербурге открылось Горное уч-ще, переименованное впоследствии в Горный ин-т. В течение столетия Горный ин-т являлся единственным горно-металлургич. вузом России. Из него вышли выдающиеся учёные, внёсшие большой вклад в развитие отечеств, металлургии: П. П. Аносов, Н. А. Курнаков, М. А. Павлов и др. В 1834 преподавателями ин-та была организована в Петербурге Горная школа для подготовки техников-металлургов (один из выпускников этой школы Д. К. Чернов стал впоследствии основоположником металловедения).
Металлургич. знания впервые начали сообщаться в Петербургском горном ин-те в курсе "Наставление учителю химического класса". В этом курсе металлургия была составной частью химии; в 1804 курс металлургии стал самостоят, дисциплиной. Позднее в Горном ин-те выделились как самостоятельные горное и заводское отделения (на заводском отделении, к-рое давало высшее М. о., читались курсы физ. химии и металлургии). С развитием горнозаводской пром-сти на юге России открылись новые спец. уч. заведения. В 1899 в Екатеринославе (ныне Днепропетровск) основано Высшее горное уч-ще, в к-ром преподавалась металлургия (в 1921 преобразовано в Горный ин-т им. Артёма, из которого в 1930 выделился Днепропетровский металлургический институт); в 1898 в Киеве открылся поли-технич. ин-т, где готовились и инженеры-технологи по металлургии. В нач. 20 в. созданы Томский технологич. (1900), Петерб. политехнич. (1902) и Новочеркасский политехнич. (1907) ин-ты, где также осуществлялась подготовка инженеров-металлургов. Известная науч. металлургич. школа сложилась в Петерб. политехнич. ин-те, в к-ром преподавали виднейшие учёные-металлурги А. А. Бай-ков, Mi А. Павлов, В. Е. Грум-Гржимай-ло и др.
Бурное развитие металлургии и М. о. началось после Окт. революции 1917. В 1918 в Москве открылась Горная академия, в составе к-рой был и металлур-гич. ф-т; в 1930 на базе ф-тов академии созданы Моск. ин-т стали (ныне Московский институт стали и сплавов) и Моск. ин-т цветных металлов и золота (см. в ст. Красноярский институт цветных металлов). В период индустриализации страны для подготовки специалистов-металлургов организованы ме-таллургич. и горно-металлургич. ин-ты: Сибирский (в Новокузнецке, 1930), Мариупольский (ныне Ждановский, 1930), Московский вечерний (1931), Северокавказский (в Орджоникидзе, 1931), Магнитогорский (1932) и др., а также неск. металлургич. техникумов.
Строительство крупных металлургич. з-дов, оснащённых совр. техникой, потребовало не только увеличения числа инженеров, но и улучшения их подготовки. В 1937 были пересмотрены уч. планы металлургич. ин-тов и установлены 3 основные специальности: металлургия чёрных металлов (доменное, сталеплавильное и литейное произ-во); пластич. и термич. обработка металлов (прокатное произ-во, ковка, штамповка и термич. обработка); механич. оборудование металлургич. цехов. В уч. планы включены новые дисциплины: теория металлургич. процессов, металлургич. печи, огнеупорные материалы, металлургия чугуна и стали, обработка металлов давлением, рентгенография и испытание металлов, экономика металлургии, техника безопасности и др.
Система совр. М. о. в СССР основана на органич. соединении теоретич. обучения с практич. подготовкой будущих специалистов. Теоретич. фундамент М. о. составляют физико-математич. и хим. науки, механика (теоретич. и прикладная), металловедение, теория металлургич. процессов, электроника, экономика и др. Все студенты изучают марксистско-ленинскую теорию. В уч. планы старших курсов включены спец. дисциплины, определяющие специализацию в области металлургии.
В соответствии с требованиями научно-технич. революции и новыми задачами коммунистич. строительства в вузах расширено изучение фундаментальных наук, новых курсов: науч. организации труда, автоматизированных систем управления, электронно-вычислит. машин и их практич. применения в металлургии, инженерной психологии и др. Широкое привлечение студентов к участию в науч. исследованиях, а также введение учебной н.-и. практики стали одними из основных методов воспитания творческого специалиста.
Совр. М. о. имеет стройную систему специальностей и отражает состояние металлургич. пром-сти и науки. В связи с потребностями нар. х-ва, науки и техники введены новые специальности: физика металлов, физико-хим. исследования металлургич. процессов, автоматизация и комплексная механизация металлургич. пром-сти, произ-во чистых металлов и полупроводниковых материалов, кибернетика металлургич. произ-ва, физ. методы пыле- и газоулавливания на металлургич. предприятиях. Срок обучения в металлургич. вузах (ф-тах) -5-5,5 лет.
В 1973 подготовка инженеров-металлургов в СССР осуществлялась в металлургич. и горно-металлургич. ин-тах Москвы, Днепропетровска, Жданова, Красноярска, Магнитогорска, Орджоникидзе, Новокузнецка, в Коммунарском горно-металлургич. ин-те (осн. в 1958 в Коммунарске Ворошиловградской обл.), а также в Ленингр. горном ин-те, на металлургич. ф-тах Ленинградского, Уральского (Свердловск), Челябинского, Иркутского, Киевского, Донецкого, Казахского (Алма-Ата), Карагандинского, Грузинского (Тбилиси), Липецкого политехнич. ин-тов, Днепродзержинского индустриального ин-та (в большинстве этих вузов имеются дневные, вечерние и заочные отделения), Норильского и Краматорского вечерних индустриальных ин-тов, Всесоюзного (Москва), Северо-Западного (Ленинград) и Украинского (Харьков) заочных политехнич. ин-тов, на заводе-втузе при Карагандинском металлургич. комбинате (Темиртау), в Московском вечернем металлургическом ин-те.
Подготовка техников-металлургов осуществляется в СССР по широкой номенклатуре специальностей в горно-металлургич. и металлургич. техникумах Свердловска, Первоуральска, Серова, Москвы, Челябинска, Златоуста, Днепродзержинска, Никополя, Днепропетровска, Кривого Рога, Енакиева, Макеевки, Запорожья и др., а также в индустриальных техникумах Новокузнецка, Златоуста, Днепропетровска и др. Срок обучения - 4 года (см. Среднее специальное образование). В 1972/73 уч. г. на специальностях М. о. обучалось: в вузах 54,5 тыс. чел., в техникумах - 48,5 тыс. чел.; приём соответственно составил: в вузах - 11,6 тыс. чел., в техникумах - 14,9 тыс. чел.; выпуск - 8 тыс. чел. и 11,2 тыс. чел. Пед. и науч. кадры в области металлургии готовятся в аспирантуре, организованной в более чем 30 металлургич., горно-металлургич., политехнич., индустриальных втузах и н.-и. учреждениях. Моск. ин-ту стали и сплавов, Днепропетровскому и Магнитогорскому им. Г. И. Носова металлургическим ин-там предоставлено право принимать к защите докторские и кандидатские диссертации, Моск. вечернему, Северокавказскому и Сибирскому им. Серго Орджоникидзе ин-там - кандидатские. Квалифицированных рабочих для металлургич. пром-сти (горновые доменных печей, подручные сталеваров, вальцовщики, плавильщики и др.) выпускают профессионально-технические учебные заведения (см. также Профессионально-техническое образование).
Существенный вклад в развитие металлургии и М. о. внесли известные сов. учёные И. П. Бардин, Б. В. Старк, М. М. Карнаухов, А. Н. Вельский, А. М. Самарин, В. П. Елютин, А. А. Бочвар и др.
В др. социалистич. странах подготовка металлургов осуществляется: в ГДР -во Фрейбергской горной академии, в Дрезденской высшей технич. школе; в Польше - в Краковской горно-металлургич. академии, Варшавском и Поз-нанском политехнич. ин-тах; в Чехословакии - в Горно-металлургич. школе (Острава), в Высшей технич. школе (Кошице); в Венгрии - в Будапештском политехническом ин-те; в Болгарии -в Софийском химико-технологическом ин-те.
В капиталистич. странах М. о., как правило, осуществляется в инж. колледжах или на металлургич. ф-тах, входящих в состав ун-тов. Важнейшими центрами М. о. являются: в США - Массачусетсский технологич. ин-т (Кембридж), Технологич. ин-т Карнеги (Питсбург), металлургич. ф-ты и колледжи Гарвардского, Нью-Йоркского, Колумбийского, Чикагского и др. ун-тов; в Великобритании - металлургич. ф-ты и колледжи ун-тов Кембриджа, Бирмингема, Манчестера, Лидса и Шеффилда; в ФРГ -Горная академия в Клаустале, высшие технич. школы в Ахене, Кёльне, Гамбурге и др.; во Франции - Центральные н.-и. ин-ты металлургии в Париже и Сент-Этьенне, Высшая нац. школа электрохимии и электрометаллургии в Гренобле и др. В развивающихся странах М. о. осуществляют: в Индии - Бомбейский, Кхарагпурский и Канпурский технологич. ин-ты, Бенгальский инж. колледж, инж. колледжи в Пуне и Варанаси; Бирме - Рангунский технологический ин-т; АРЕ - Каирский ун-т, Эт-Таббинский металлургический ин-т; Алжире - Аннабский горно-металлургический ин-т и др.
Лит.: Высшие учебные заведения горной и металлургической промышленности СССР, М., 1948; Полухин П. И., О подготовке специалистов-металлургов в США, "Вестник высшей школы", 1958, № 3; е г о же, Новый этап в развитии советской высшей школы, М., 1960; его же, Высшее металлургическое образование в СССР за 50 лет, "Известия вузов. Чёрная металлургия", 1967, №10;Веселова А. Н., Среднее профессионально-техническое образование в дореволюционной России, М., 1959. См. также лит. при ст. Горное образование.
П. И. Полухин.
МЕТАЛЛУРГИЯ (от греч. metallurgeo-добываю руду, обрабатываю металлы от metallon - рудник, металл и ergon-работа), в первоначальном, узком значении - искусство извлечения металлов из руд; в совр. значении - область науки и техники и отрасль пром-сти, охватывающие процессы получения металлов из руд или др. материалов, а также процессы, связанные с изменением хим. состава, структуры, а следовательно, и свойств металлич. сплавов. К М. относятся: предварительная обработка добытых из недр земли руд, получение и рафинирование металлов и сплавов; придание им определённой формы и свойств.
В совр. технике исторически сложилось разделение М. на чёрную и цветную. Чёрная металлургия охватывает произ-во сплавов на основе железа: чугуна, стали, ферросплавов (на долю чёрных металлов приходится ок. 95% всей производимой в мире металлопродукции). Цветная металлургия включает производство большинства остальных металлов (см. Металлы в технике). В связи с использованием атомной энергии развивается произ-во радиоактивных металлов. Металлургич. процессы применяются также для производства полупроводников и неметаллов (кремний, германий, селен, теллур, мышьяк, фосфор, сера и др.); нек-рые из них получают попутно с извлечением металлов. В целом совр. М. охватывает процессы получения почти всех элементов периодической системы, за исключением галоидов и газов.
Возникнойение М., как показывают археологич. находки, относится к глубокой древности (см. рис. 1). Обнаруженные в 50-60-х гг. 20 в. в юго-зап. части М. Азии следы выплавки меди датируются 7-6-м тыс. до н. э. Примерно в это же время человек познакомился с самородными металлами: золотом, серебром, медью, а затем и с метеоритным железом. Сначала металлические изделия изготовляли путём обработки металлов в холодном состоянии. Медь и железо с трудом подвергались такой обработке и поэтому не могли найти широкого применения. После изобретения горячей кузнечной обработки (ковки) медные изделия получили более широкое распространение (эпоха энеолита). Овладение искусством выплавки меди из окисленных медных руд и придания ей нужной формы литьём (5-4 тыс. до н. э.) привело к быстрому росту произ-ва меди и к значит, расширению её применения. Однако ограниченное кол-во месторождений окисленных медных руд обусловило необходимость освоения гораздо более сложного процесса переработки сульфидных руд с применением предварит, обжига руды и рафинирования меди путём повторного плавления. Возникновение этого процесса относится примерно к сер. 2-го тыс. до н. э. (Бл. Восток, Центр. Европа).
Во 2-м тыс. до н. э. начали широко применяться изделия из б р о н з ы (сплава меди с оловом), к-рые по качеству значительно превосходили медные. Бронзовые орудия труда, оружие и др. предметы отличались большей устойчивостью против коррозии, упругостью, твёрдостью, остротой лезвия. Кроме того, бронза имела более низкую темп-ру плавления, чем медь, и лучше заполняла литейную форму. Из неё легче было отливать всевозможные изделия. Вытеснение меди бронзой означало переход к бронзовому веку. В кон. 3-го и во 2-м тыс. до н. э. крупным центром М. меди и бронзы на территории СССР был Кавказ.
Рис. 1. Плавка металла в Древнем Египте (дутьё подаётся мехами, сшитыми из шкур животных).
Примерно в сер. 2-го тыс. до н. э. человек начинает овладевать и искусством получения железа из руд. Сначала для этой цели использовали костры, а затем спец. плавильные ямы - сыродутные горны (см. Сыродутный процесс). В горн, выложенный из камня, загружали легковосстановимую руду и древесный уголь. Дутьё, необходимое для горения угля, подавалось в горн снизу (первое время естеств. тягой, а впоследствии при помощи мехов). Образующиеся газы (окись углерода) восстанавливали окислы железа. Относительно низкая темп-pa процесса и большое кол-во железистого шлака препятствовали науглероживанию металла и позволяли получать железо только с низким содержанием углерода. Процесс был малопроизводительным и обеспечивал извлечение из руды лишь около половины содержащегося в ней железа. М. железа развивалась очень медленно, несмотря на то, что железные руды гораздо более распространены, чем медные, а темп-ра их восстановления ниже. Причина первоочередного развития М. меди заключается в том, что сыродутное железо по качеству значительно уступало меди. Это объясняется прежде всего тем, что при достижимых в то время темп-pax процесса медь получалась в расплавл. состоянии, а железо - в виде тестообразной массы с многочисл. включениями шлака и несгоревшего древесного угля. В связи с низким содержанием углерода сыродутное железо было мягким - изготовленные из него оружие и орудия труда быстро затуплялись, гнулись, не подвергались закалке; они уступали по качеству бронзовым. Для перехода к более широкому произ-ву и применению железа необходимо было усовершенствовать примитивный сыродутный процесс, а главное - овладеть процессами науглероживания железа и его последующей закалки, т. е. получения стали. Эти усовершенствования обеспечили железу в 1-м тыс. до н. э. главенствующее положение среди материалов, используемых человеком (см. Железный век). К нач. н. э. М. железа была почти повсеместно распространена в Европе и Азии.
На протяжении почти 3 тысячелетий М. железа не претерпела принципиальных изменений. Постепенно процесс совершенствовался: увеличивались размеры сыродутных горнов, улучшалась их форма, повышалась мощность дутья; в результате горны превратились в небольшие печи для произ-ва сыродутного железа - домницы (рис. 2). Дальнейшее увеличение размеров домниц привело в сер. 14 в. к появлению небольших доменных печей (см. Доменное производство). Увеличение высоты этих печей и более интенсивная подача дутья способствовали повышению темп-ры и значительно более сильному развитию процессов восстановления и науглероживания металла. Вместо тестообразной массы сыродутного железа в доменных печах получали уже высокоуглеродистый железный расплав с примесями кремния и марганца - чугун. Росту произ-ва чугуна способствовало изобретение в 14 в. способа передела его в ковкое железо -т. н. кричного передела. Переплавляя чугун в кричном горне, его рафинировали от примесей путём окисления их кислородом дутья и специально загружаемого в горн железистого шлака. Кричный процесс постепенно вытеснил прежние малопроизводит. способы получения стали на основе сыродутного железа, несмотря на достигнутое с их помощьючрезвычайно высокое качество металла (см. Булат, Дамасская сталь). Т. о., возник двухстадийный способ получения железа, сохранивший своё значение и являющийся основой совр. схем произ-ва стали. След, этапом развития М. стали в Европе было появление в Англии в 1740 тигельной плавки (задолго до того известной на Востоке) и в последней четв. 18 в.- пудлингования. Тигельный процесс был первым способом производства литой стали. Её выплавляли в тиглях из огнеупорной глины, к-рые устанавливались в спец. печи. В пудлинговом процессе, как и в кричном, получали т. н. сварочное железо. Для этого чугун рафинировали от углерода и др. примесей на поду отражательной печи.
Рис. 2. Домница (штюкофен) в Германии 15-16 вв.
Несмотря на большое значение для развития техники своего времени, тигельный и пудлинговый процессы не могли удовлетворить потребности в стали. М. чугуна развивалась опережающими темпами. Этому способствовало внедрение водяных воздуходувных труб (рис. 3), мехов с приводом от водяного колеса (с 15 в.), паровых воздуходувных машин (1782). В кон. 18 в. в доменном произ-ве начали широко использовать кам.-уг. кокс (1735); к 19 в. относится начало применения нагретого дутья и тщательной подготовки руды к доменной плавке. Отставание сталеплавильного произ-ва проявлялось в том, что кол-во выплавляемого чугуна долгое время (до нач. 20 в.) превышало кол-во производимой стали. Гл. роль в наступившем переломе сыграло изобретение трёх новых процессов произ-ва литой стали: в 1856-бессемеровского процесса, в 1864 - мартеновского (см. Мартеновское производство) и в 1878 - томасовского процесса. Распространение этих процессов (в первую очередь мартеновского, к-рому свойственно использование большого кол-ва металлич. лома) привело к тому, что к сер. 20 в. выпуск чугуна составлял уже только 70% от выплавки стали.
Рис. 3. Каталонский горн с водяной воздуходувной трубой: 1 -клапан; 2 - отверстия для воздуха;3 - труба;
4 - слив воды; 5 -дутьё; 6 - фурма; 7 -руда и древесный уголь: S - крица; 9 - шлак; 10 - выпуск шлака.
Дальнейшее развитие сталеплавильного произ-ва во 2-й пол. 20 в. связано с существенным увеличением ёмкости и производительности агрегатов, широким применением кислорода для повышения эффективности металлургич. процессов, появлением нового, быстро развивающегося способа получения стали в кислородных конвертерах (см. Кислородно-конвертерный процесс), с развитием внепечного рафинирования жидкой стали в вакууме, обработки стали синтетич. шлаками и инертным газом, с внедрением непрерывной разливки стали, широкой механизацией и автоматизацией производств, процессов. Большое значение в совр. М. железа имеет выплавка вы-сококачеств. и в т. ч. легированной стали, к-рая с нач. 20 в. производится в основном в электропечах (см. Электросталеплавильное производство). Со 2-й пол. 20 в. для получения нек-рых цветных металлов, а также стали особо ответств. назначения начали применять дополнит, переплав металла в дуговых вакуумных печах, электрошлаковых, электроннолучевых и плазменных установках (см. Электрошлаковый переплав, Электроннолучевая плавка, Плазменная металлургия). В области извлечения железа из руд наряду с доменным произ-вом, к-рое продолжает расширяться, развиваются разнообразные способы прямого получения железа. Этим процессам, позволяющим получать железо, пригодное для выплавки стали в электропечах, принадлежит большое будущее.
Кроме железа, в древнем мире добывали и применяли золото, серебро, медь, олово, свинец, ртуть. Мн. др. металлы (в т. ч. неизвестные древним) использовались в сплавах, минералах или соединениях.
Золото в виде песка и самородков добывали в доисторич. времена из россыпей путём промывки. Для получения изделий золотой песок подвергали горячей ковке (кузнечной сварке) или переплавляли в тиглях. При этом обычно получали сплавы золота с серебром и др. элементами, что обусловливало разнообразные вариации цвета, а также литейных и механич. свойств металла. Рафинирование золота и отделение его от серебра началось во 2-й пол. 2-го тыс. до н. э., но до 6 в. до н. э. распространялось довольно медленно. Удаление примесей (вместе со свинцом, добавляемым для улучшения процесса) производили путём окисления их воздухом. Отделение серебра осуществляли путём хлорирования сплава при нагреве в присутствии поваренной соли, с последующей отгонкой летучих хлоридов или их растворением. Др. способ отделения серебра заключался в переводе его в сульфиды при нагревании сплава с сернистыми материалами и древесным углём. Применение азотной кислоты для отделения серебра от золота относится уже к 13-14 вв. Процесс амальгамации также был известен в древнем мире, но уверенности в том, что он применялся для извлечения золота из руд и песков, нет. После открытия рус. учёным П. Р. Багратионом в 1843 основ цианирования золотых руд и особенно после работ англ, металлургов Дж. С. Мак-Артура и бр. Р. и У. Форрестов (1887-88) этот процесс занял ведущее место в М. золота; иногда он используется в соединении с амальгамацией. Успешно применяется для извлечения золота флотационное (см. Флотация) и гравитационное обогащение.
Серебро в древности получали главным образом попутно со свинцом из галенита. Начало их совместной выплавки можно отнести к 3-му тыс. до н. э. (М. Азия); широкое распространение процесс получил только через 1500-2000 лет. Можно полагать, что техноло-гич. схема включала в себя обжиг руды, горновую плавку, разделительную плавку (ликвационное рафинирование, зейгерование) и купеляцию. Во 2-й пол. 20 в. свинец получают преим. из полиметал-лич. руд в результате флотационного обогащения, агломерирующего обжига, восстановит, плавки в шахтных печах и рафинирования продукта этой плавки -чернового свинца (веркблея). При рафинировании извлекается также серебро (и золото, если оно есть).
Массовое произ-во меди началось после изобретения В. А. Семенниковым в 1866 конвертирования штейна. Большую роль в развитии конвертерной переработки штейна сыграла предложенная в 1880 продувка расплава сбоку (а не снизу, как в бессемеровском способе получения стали из чугуна). При боковой продувке воздух поступает непосредственно в рафинируемый расплав, минуя легко затвердевающую медь, к-рая собирается на дне конвертера. Огромное значение для массового произ-ва меди имело изобретённое на рубеже 20 в. флотационное обогащение, позволившее успешно перерабатывать руды с содержанием меди менее 1 %. Нефлотирую-щиеся бедные окисленные руды (менее 0,7% Си) обрабатывают гидрометаллур-гич. способом (путём выщелачивания). Сульфидные руды можно выщелачивать в самом месторождении (без добычи руды), используя способ интенсификации выщелачивания с применением бактерий (см. Бактериальное выщелачивание).
Олово в древности выплавляли в простейших шахтных печах, а затем очищали от посторонних примесей посредством ликвационных и окислит, процессов. Коренные оловянные руды перед плавкой подвергали дроблению и простейшему обогащению; из россыпей руду добывали промывкой. В совр. М. в связи с необходимостью использования бедных оловянных руд со значит, содержанием примесей (сера, мышьяк, сурьма, висмут, серебро и др.) олово получают по сложным схемам комплексной переработки руд, к-рые включают в себя обогащение, обжиг, выщелачивание примесей из рудных концентратов, магнитную сепарацию их, восстановит, плавку в отражат., шахтных или электрич. (лучший способ) печах с получением чернового олова и рафинирование его гл. обр. пирометаллургич. (иногда электро-литич.) методом.
Первые способы произ-ва ртути сводились, по-видимому, к обжигу руды в кучах; ртуть конденсировалась при этом на холодных предметах. Позднее появилась керамич. реторта. Методы получения ртути, описанные нем. учёным Г. Агриколой (16 в.), сводятся к обжигу руды в керамич. сосудах с различными конденсаторами. Железные реторты появились в 17 в. (1641). Затем по мере роста спроса на ртуть получили применение более производит, шахтные печи (периодич., а позднее и непрерывного действия), отражат. печи (с 1842), трубчатые вращающиеся печи (с нач. 20 в.), к-рые служат осн. агрегатом для переработки ртутных руд. Перспективный способ получения ртути - переработка руд в кипящего слоя печах, успешно освоенная в СССР.
Технологич. схемы процессов получения остальных металлов, произ-во к-рых достигло значит, уровня только в течение последних столетий (а иногда и лет), освещаются в соответствующих статьях (см. Алюминий, Цинк, Марганец, Хром, Никель, Магний и др.).
Совр. М. как совокупность осн. технологич. операций произ-ва металлов и сплавов включает в себя: 1) подготовку руд к извлечению металлов (в т. ч. обогащение); 2) процессы извлечения и рафинирования металлов: пирометаллургические, гидрометаллургические, электролитические; 3) процессы получения изделий из металлич. порошков путём спекания; 4) кристаллофизические методы рафинирования металлов и сплавов; 5) процессы разливки металлов и сплавов (с получением слитков или отливок); 6) обработку металлов давлением; 7) термическую, термомеханическую, химико-термическую и др. виды обработки металлов для придания им соответствующих свойств; 8) процессы нанесения защитных покрытий.
С М. тесно связаны коксохимическая промышленность, производство огнеупоров и ряд др. отраслей пром-сти.
Подготовка руд к извлечению металлов начинается с дробления, измельчения, грохочения и классификации (см. Классификатор). Следующая стадия обработки - обогащение (см. Обогащение полезных ископаемых). В процессе обогащения или после него материалы подвергают обычно обжигу или сушке. Весьма перспективен обжиг в кипящем слое. Наибольшее применение в обогатительной технике имеют флотационные, гравитационные, магнитные и электрич. методы. Флотационными процессами перерабатывают более 90% всех обогащаемых руд цветных и редких металлов. Из гравитац. процессов распространены обогащение в тяжёлых средах, отсадка, концентрация на столах и др. методы.
Большое значение обогатит, процессов в совр. М. обусловлено стремлением к повышению эффективности металлургич. произ-ва, а также тем, что по мере роста выплавки металлов приходится использовать всё более бедные руды. Непосредств. металлургич. переработка таких руд (без обогащения), как правило, неэкономична, а в нек-рых случаях даже невозможна.
Заключит, операциями подготовки руд являются обычно их усреднение, смешение, а также окускование посредством агломерации, окатывания (окомкования) или брикетирования. Необходимость окускования обусловлена тем, что в процессе обогащения руды подвергаются измельчению, а применение в плавке мелко измельчённых материалов в нек-рых металлургич. произ-вах нежелательно или недопустимо.
Пирометаллургические (высокотемпературные) методы извлечения и рафинирования металлов весьма многообразны (см. Пирометаллургия). Они осуществляются в шахтных, отражат. или электрич. печах, конвертерах и др. агрегатах. В пирометаллургич. процессах происходит концентрирование металлов и удаляемых примесей в различных фазах системы, образующейся при нагреве или расплавлении перерабатываемых материалов. Такими фазами могут служить газ, жидкие металлы, шлак, штейн и твёрдые вещества. После разделения одна или неск. из этих фаз направляются на дальнейшую переработку. Для осуществления необходимых операций в пирометаллургии применяют окислит., восстановит, и др. процессы. С целью интенсификации окисления успешно используют газообразный кислород, а также хлор и селитру. В качестве восстановителей применяют углерод, окись углерода, водород или нек-рые металлы (см. Металлотермия). Примерами восстановит, процессов могут служить доменная плавка, выплавка вторичной меди, олова и свинца в шахтных печах, получение ферросплавов и титанового шлака в рудовосстановит. электропечах. Магнийтермич. восстановлением получают, напр., титан. Окислит, рафинирование является необходимым элементом в мартеновском и конвертерном произ-ве стали, при получении анодной меди, а также свинца.
Весьма широко используются методы извлечения и рафинирования металлов, основанные на образовании сульфидов, хлоридов, иодидов (см. Иодидный метод), карбонилов. Большое значение имеют процессы, базирующиеся на явлениях испарения и конденсации (дистилляция, ректификация, вакуумная сепарация, сублимация). Получили развитие внепеч-ные методы рафинирования стали, а также вакуумная плавка и плавка в аргоне, находящие применение при производстве химически активных металлов (титана, циркония, молибдена и др.) и стали.
Гидрометаллургические методы извлечения и рафинирования металлов, не требующие высоких темп-р, базируются на использовании водных растворов (см. Гидрометаллургия). Чтобы перевести металлы в раствор, применяют выщелачивание с помощью водных растворов кислот, оснований или солей. Для выделения элементов из раствора используют цементацию, кристаллизацию, адсорбцию, осаждение (см. Осадителъная плавка) или гидролиз. Широкое распространение получили сорбция металлов ионообменными веществами (в основном синтетич. смолами) и экстракция (с помощью органич. жидкостей). Совр. сорбционные и экстракционные процессы характеризуются высокой эффективностью. Они позволяют извлекать металлы не только из растворов, но и из пульпы, минуя операции отстаивания, промывки и фильтрации. Из др. гидрометаллургич. процессов следует отметить автоклавную переработку материалов при повыш. темп-pax и давлениях (см. Автоклав), а также очистку растворов от примесей в кипящем слое. В нек-рых произ-вах применяют извлечение металлов (напр., золота) из руд с помощью ртути - амальгамацию.
Большое значение в М. имеет получение или рафинирование цветных металлов электролитическим осаждением (см. Электролиз) как из водных растворов (медь, никель, кобальт, цинк), так и из расплавов (алюминий, магний). Алюминий, напр., получают электролизом крио-литглинозёмного расплава.
Находит применение также п р о и з-водство изделий из металлических порошков, или порошковая металлургия. В ряде случаев этот процесс обеспечивает более высокое качество изделий и лучшие технико-экономич. показатели произ-ва, чем традиционные способы.
Для получения особо чистых металлов и полупроводников применяются к р и-сталлофизические методы рафинирования (зонная плавка, вытягивание монокристаллов из расплава), основанные на различии составов твёрдой и жидкой фаз при кристаллизации металла из расплава.
Процессы получения отливок из расплавл. металлов и сплавов (см. Литейное производство) и слитков, предназнач. для последующей обработки давлением (см. Разливка металла), известны человечеству на протяжении мн. веков. Осн. направления технич. прогресса в этой области связаны с переходом к непрерывной разливке стали и сплавов и к совмещённым процессам литья и обработки заготовок давлением (напр., бесслитковое получение проволоки или листа из расплавл. алюминия, меди, цинка).
Обработка металлов давлением также известна людям очень давно (ковка железа была, напр., необходимым элементом процесса переработки крицы). Кузнечно-штамповочное производство и прессование являются важнейшими составными частями машиностроения. Прокатка - основной способ обработки металлов и сплавов давлением на совр. металлургич. з-дах (см. Прокатное производство). Прокатный стан, впервые предложенный, по-видимому, ещё Леонардо да Винчи (1495), превратился в мощный высокоавтоматизиров. агрегат, производительность к-рого достигает неск. млн. т металла в год. Наряду с листовым и сортовым металлом с помощью прокатных станов получают трубы, гнутые и периодические профили (см. Прокатный профиль), биметалл и др. виды изделий. Для изготовления проволоки в совр. М. широко применяют волочение.
Термическая обработка, обеспечивающая получение наиболее благоприятной структуры металлов и сплавов, также имеет весьма древнее происхождение. Такие процессы, как цементация, закалка, отжиг и отпуск металлов, были известны и хорошо освоены на практике уже в глубокой древности. Науч. основы термической обработки металлов и сплавов были разработаны Д. К. Черновым (см. Металловедение). В совр. технике термич. обработка металлов и сплавов, а также др. виды обработки (см. Термомеханическая обработка, Химико-механическая обработка, Химико-термическая обработка) имеют очень широкое применение. Кроме готовых деталей, к-рые подвергаются обработке на маш.-строит, предприятиях, её проходят мн. виды продукции и на металлургич. з-дах. Это относится, напр., к стальным рельсам (объёмная закалка или закалка головки), к толстым листам и арматурной стали (упрочняющая обработка), к тонкому листу из трансформаторной стали (отжиг для улучшения магнитных свойств) и т. д.
Большое значение в совр. М. приобретают процессы нанесения на металл различных защитных покрытий. К таким процессам относятся лужение, цинкование, нанесение пластмассовых и др. покрытий, значительно повышающих качество и срок службы металла.
Значение М. в создании совр. цивилизации исключительно велико. Материальная культура человеческого общества немыслима без металлов; она базируется на них в произ-ве средств произ-ва, средств транспорта и связи, в стр-ве, в воен. деле. Большую роль играют металлы в с. х-ве и в произ-ве предметов потребления. Данные об объёме и динамике произ-ва стали, чугуна, важнейших цветных металлов и др. сведения о М. как отрасли пром-сти приведены в статьях Чёрная металлургия, Цветная металлургия.
Лит.: Основы металлургии, т. 1 - 6, М., 1961 - 73; Металловедение и термическая обработка стали. Справочник, 2 изд., М., 1961-62; Прокатное производство. Справочник, т. 1 - 2, М., 1962; Доменное производство. Справочник, т. 1-2, М., 1963; Сталеплавильное производство. Справочник, т. 1 - 2, М., 1964; Aitchison L., A history of metals, v. 1-2, L., 1960.
А. Я. Стомахин.
"МЕТАЛЛУРГИЯ", центральное издательство Гос. комитета Совета Министров СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли, выпускающее литературу по чёрной и цветной металлургии. Осн. в 1939 в Москве как Ме-таллургиздат, с 1963-"М.". Издаёт научно-технич., производственно-технич., справочную, учебную и др. лит-ру, а также каталоги, плакаты; 7 журналов, в т. ч. "Сталь", "Цветные металлы" и др. В 1973 книжная продукция издательства составила 207 названий тиражом 1,7 млн. экз., объёмом 21 400 тыс. печатных листов-оттисков. В. П. Адрианова.
МЕТАЛЛЫ, простые вещества, обладающие в обычных условиях характерными свойствами: высокой электропроводностью и теплопроводностью, отрицательным температурным коэффициентом электропроводности , способностью хорошо отражать электромагнитные волны (блеск и непрозрачность), пластичностью. М. в твёрдом состоянии имеют кристаллич. строение. В парообразном состоянии М. одноатомны.
Перечисленные выше характерные свойства М. обусловлены их электронным строением. Атомы М. легко отдают внешние (валентные) электроны. В кристаллич. решётке М. не все электроны связаны со своими атомами. Нек-рая их часть ( ~ 1 на атом) подвижна. Эти электроны могут более или менее свободно перемещаться по М. Существование свободных электронов (электронов проводи мости) в М. объясняется зонной теорией (см. Твёрдое тело). М. можно представить себе в виде остова из положительных ионов, погружённого в "электронный газ". Последний компенсирует силы электростатич. отталкивания между положительными ионами и тем самым связывает их в твёрдое тело (металлическая связь).
Из известных (1974) 105 хим. элементов 83- М. и лишь 22 - неметаллы. Если в длинном или чполудлинном" варианте периодической системы элементов Менделеева провести прямую линию от бора до астата (табл. 1), то можно считать, что неметаллы расположены на этой линии и справа от неё, а М.-слева.
Не следует, однако, абсолютизировать ни свойства, характерные для М., ни их отличия от неметаллов. Металлич. блеск присущ только компактным металлич. образцам. Тончайшие листки Ag и Аи (толщиной 10-4 мм) просвечивают голубовато-зелёным цветом. Мельчайшие порошки М. часто имеют чёрный или черно-серый цвет. Нек-рые металлы (Zn, Sb, Bi) при комнатной темп-ре хрупки и становятся пластичными только при нагревании.
Вся совокупность перечисленных выше свойств присуща типичным М. (напр.,
ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ Д.И.МЕНДЕЛЕЕВА свойства металлов
Сu, Аu, Ag, Fe) при обычных условиях (атм. давлении, комнатной темп-ре). При очень высоких давлениях (~-105-10" am) свойства М. могут существенно измениться, а неметаллы приобрести метал-лич. свойства.
Многие простые вещества по одним свойствам можно отнести к М., по др.-к неметаллам. Особенно много такого рода "нарушений" имеет место вблизи границы, проведённой в табл. 1. Так, Ge по внешнему виду-М., в хим. отношении проявляет себя скорее как М. (легче отдаёт электроны, чем принимает), а по величине и характеру электропроводности Ge - полупроводник. Сурьма Sb имеет электросопротивление слишком большое для М., однако температурный коэфф. сопротивления у Sb положительный и большой, как у М.; по способности отдавать электроны Sb также относится к М. As, 5Ьи Bi иногда наз. полу металлами. Ро по внешнему виду- М., в хим. отношении ему присущи свойства и М., и неметалла - наряду с положительной валентностью (точнее окислительным числом) проявляется и отрицательная (-2).
Металлич. сплавы по свойствам имеют много общего с М., поэтому в физической, технической и экономической литературе нередко к М. относят также и сплавы.
Историческая справка. Термин "металл" произошёл от греч. слова metallon (от metalleuo - выкапываю, добываю из земли), к-рое означало первоначально копи, рудники (в этом смысле оно встречается у Геродота, 5 в. до н. э.). То, что добывалось в рудниках, Платон называл metalleia. В древности и в ср. века считалось, что существует только 7 М.: золото, серебро, медь, олово, свинец, железо, ртуть (см. Знаки химические). По алхимич. представлениям, М. зарождались в земных недрах под влиянием лучей планет и постепенно крайне медленно совершенствовались, превращаясь в серебро и золото (см. Алхимия). Алхимики полагали, что М.- вещества сложные, состоящие из "начала металлично-сти" (ртути) и "начала горючести" (серы). В нач. 18 в. получила распространение гипотеза, согласно к-рой М. состоят из земли и "начала горючести" - флогистона. М. В. Ломоносов насчитывал 6 М. (Au, Ag, Си, Sn, Fe, Pb) и определял М. как "светлое тело, которое ковать можно". В кон. 18 в. А. Л. Лавуазье опроверг гипотезу флогистона и показал, что М.- простые вещества. В 1789 Лавуазье в руководстве по химии дал список простых веществ, в к-рый включил все известные тогда 17 М. (Sb, Ag, As, Bi, Co, Cu, Sn, Fe, Mn, Hg, Mo, Ni, Au, Pt, Pb, W, Zn). По мере развития методов хим. исследования число известных М. возрастало. В 1-й пол. 19 в. были открыты спутники Pt, получены путём электролиза нек-рые щелочные и щёлочноземельные М., положено начало разделению редкоземельных металлов, открыты неизвестные М. при хим. анализе минералов. В 1860-63 методом спектрального анализа были открыты Cs, Rb, Tl, In. Блестяще подтвердилось существование М., предсказанных Д. И. Менделеевым на основе его периодич. закона. Открытие радиоактивности в кон. 19 в. повлекло за собой поиски природных радиоактивных М., увенчавшиеся полным успехом. Наконец, методом ядерных превращений начиная с сер. 20 в. были искусственно получены радиоактивные М., в частности трансурановые элементы.
В конце 19 - нач. 20 вв. получила физико-хим. основу металлургия -наука о произ-ве М. из природного сырья. Тогда же началось исследование свойств М. и их сплавов в зависимос |
