R1P1LoE9kJDdm1

Na zdjęciu są dwa miecze z ozdobną rękojeścią.

Wśród powodów, dla których stopy są tak ważne dla człowieka, należy wskazać ich uniwersalność. Ciężko wskazać inne materiały, które pozwolą na wykonanie całych elementów konstrukcyjnych, precyzyjną (choć czasami niełatwą) obróbkę mechaniczną i naprawę, a po zużyciu poddadzą się recyklingowi. W dodatku całe elementy, zarówno bardzo drobne, jak i te olbrzymie, mogą być wykonane przez ich odlanie, a następnie wystudzenie, zestalenie i obróbkę stopu. Praktycznie od kiedy znane są człowiekowi, wykorzystywane są do wytwarzania narzędzi i broni. Miecz wykonany z brązu, czyli stopu miedzi i cyny, był zdecydowanie lepszą bronią niż wykonany z czystej miedzi. Zastosowanie brązu do wykucia miecza pozwalało uzyskać broń znacznie twardszą, wytrzymalszą i dającą się dużo lepiej ostrzyć. Dominację brązu przerwało dopiero wynalezienie kolejnego stopu – stali. Jej niższa cena, uniwersalność zastosowań, wytrzymałość mechaniczna i łatwość w obróbce i łączeniu sprawiła, że do dziś jest najpowszechniej wykorzystywanym materiałem do budowy broni i narzędzi.

Stopy, w zależności od składu i struktury wewnętrznej, mogą przejawiać bardzo różne właściwości, często odmienne od właściwości swoich składników. Mimo tych różnic, większość stopów zachowuje właściwości typowe dla czystych metali, czyli sprężystość, połysk, dobre przewodnictwo cieplne i elektryczne, ale przede wszystkim plastyczność.

R56Cpb1tzX0cG

Zdjęcie przedstawia naczynie, z którego jest wylewana rozżarzona surówka w stanie ciekłym. Naczynie trzymane jest za pomocą specjalnych szczypiec. Surówka wylewana jest na kwadratowy element wykonany z drewna.

Bardzo istotne są także duża odporność mechaniczna oraz zdolność do precyzyjnej obróbki. Dzięki temu stopy są tak powszechnie obecne w naszym świecie.

RuTkiXIsnBg26

Zdjęcie przedstawia tokarkę - to metalowe urządzenie z częścią w kształcie walca i tarczy.

Ich podstawowe zastosowanie to materiał do wyrobu narzędzi i maszyn. Głównym powodem dla tak szerokiego rozpowszechnienia stopów jest łatwość obróbki mechanicznej. Obróbka i wytwarzanie narzędzi ze stali może odbywać się już w nawet prostym warsztacie kowalskim, gdzie podstawowe metody nie zmieniły się od tysięcy lat. Mimo to nadal pozwalają na wytwarzanie użytecznych przedmiotów.

RunklzUI26wiN

Zdjęcie przedstawia dłoń trzymającą młotek. Młotek leży na rozgrzanym ostrzu. Ostrze przypomina nóż. Leży on na kowadle.

Kolejną właściwością, bardzo istotną z punktu widzenia zastosowań stopów, jest możliwość ich trwałego łączenia. Scalanie obiektów wykonanych ze stopów metali może odbywać się różnymi metodami, np. poprzez lutowanielutowanielutowanie i spawaniespawaniespawanie, nitowanie, ale także klejenie. Warto pamiętać, że niektóre stopy, np. stopy magnezu czy glinu, bardzo dobrze znoszą obróbkę mechaniczną (np. toczenie czy frezowanie), ale ich lutowanie i spawanie jest często utrudnione lub nawet niemożliwe. Stopy te posiadają natomiast wiele zalet, takich jak sztywność, twardość, mały ciężar właściwyciężar właściwyciężar właściwy czy duża odporność korozyjna. Dlatego, mimo trudności z łączeniem elementów, są coraz powszechniej stosowane.

RpiGHl5PflFBX

Zdjęcie przedstawia proces spawania, któremu towarzysza iskry. Spawacz ma na twarzy specjalną maskę, chroniącą przed iskrami.

Wiele ze stopów jest stosowanych i cenionych ze względu na swój atrakcyjny wygląd, a ciekawym przykładem mogą być stopy złota. Tak zwana próba złotapróba złotapróba złota określa zawartość czystego złota w stopie. Może być wyrażona w promilach bądź karatachkaratkaratach. Najczystszą formą złota jest złoto 24‑karatowe lub inaczej próby 999 (czyli 99,9% czystości). Takie złoto nie jest stopem, ale praktycznie czystym chemicznie pierwiastkiem – Au. Oczywiście złoto o tej próbie jest najcenniejsze, jeśli chodzi o wartość kruszcu, ale praktycznie bezużyteczne jako materiał jubilerski. Jest po prostu zbyt miękkie, łatwo się rysuje i matowi. Dopiero stworzenie stopu przez dodatek innych metali, np. srebra, miedzi lub cynku, sprawia, że stopy złota stają się twarde i odporne mechanicznie. Dodatkowo wiele osób uważa stopy złota o niższej próbie za dużo bardziej atrakcyjne, jeśli chodzi o ich wygląd.

R17mBodUIaxYB

Na zdjęciu są cienkie, prostokątne sztabki złota. Jest na nich między innymi napis: Global Intergold 100 g  Fine Gold oraz obrazek kuli ziemskiej.

W odróżnieniu od tworzyw sztucznych, większość stopów może podlegać naturalnym procesom biodegradacji na drodze korozji. Wynika z tego bardzo istotna kwestia, czyli recykling metali. Stopy metali nie tylko można poddawać recyklingowi, ale dodatkowo, jeśli proces jest poprawnie prowadzony, można ponownie uzyskać materiał o wysokiej jakości. Dzięki temu zarówno obniża się koszt wytwarzania stopów, jak i chroni środowisko. Śmiało można przyjąć, że stopy metali są jednym z pierwszych tworzyw, które człowiek nauczył się poddawać recyklingowi i to już w czasach prehistorycznych. Szacuje się, że w światowej produkcji stali blisko 90% surowca pochodzi z przeróbki złomuzłomzłomu stalowego.

RnO0sLnb0C4sD

Zdjęcie przedstawia plątaninę łańcucha o dużych ogniwach. Łańcuch jest trochę pordzewiały.

Jak widać, powody, dla których stopy są tak atrakcyjne dla człowieka, są bardzo różne. Trudno wymienić zarówno wszystkie, jak i jeden typowy powód decydujący o tym, dlaczego stopy są tak istotne dla człowieka. Mogą być atrakcyjne ze względu na swoje właściwości chemiczne, fizyczne, mechaniczne, ale też dekoracyjne. Dlatego pozostają najważniejszym typem materiałów obecnych w życiu człowieka. Przykłady stopów i ich właściwości, a także ich skład i zastosowanie poznasz, korzystając z multimedium. Na podstawie składu i właściwości stopu zastanów się nad jego zastosowaniem. Czy uda Ci się dopasować stop do jego zastosowań?

Słownik

Bibliografia:

Greenwood N. N., Earnshaw A., Chemistry of the Elements, 2nd Edition, Oksford 1997.

Jones L., Atkins P., Kuryłowicz J., Chemia Ogólna, Warszawa 2004.

Lautenschlager K. H., Schroter W., Wanninger A., Mlostoń G., Nowoczesne Kompendium Chemii, Warszawa 2007.

Rudnik S., Metaloznawstwo, Warszawa 1998.