Хром

ХромХРОМ, Сг, химический элемент VI группы периодической системы (аналог молибдена, вольфрама и урана); атомный вес 52,01; изотопы: 50 (4,9%), 52 (81,6%), 53 (10,4%) и 54 (3,1%); порядковое число 24. Хром - белый блестящий металл. Твердость весьма значительна - режет стекло; содержание углерода (1,5—3%) повышает твердость до 9 (по Моосу). Кристаллизуется хром в кубической системе (пространственно-центрированный куб, радиус атома 1,25 Ӑ). Удельный вес 6,9—7,2. Вследствие затруднительности получения абсолютно чистого хрома данные о температуре плавления колеблются в пределах 1520—1765°С; температура кипения ~2200°С. В отношении химических свойств хром характеризуется большой стойкостью. В сухом и влажном воздухе он не окисляется заметно. С кислородом соединяется непосредственно (сгорает) лишь при очень высокой температуре с образованием окиси хрома Сг2О3. Хром, содержащий углерод, окисляется еще труднее. При нагревании (плавлении) с богатыми кислородом веществами (нитратами, хлоратами) или при очень продолжительном плавлении со щелочами в присутствии кислорода хром окисляется до шестивалентного с образованием хроматов. При нагревании соединяется также непосредственно с галоидами, серой, азотом, углеродом, кремнием, бором и др. Разбавленная серная и соляная кислоты действуют на хром в зависимости от его степени активности и от температуры б. или м. энергично, но азотная кислота и царская водка на него не действуют вследствие сильного пассивирования. Обработанный азотной кислотой хром трудно реагирует поэтому с серной и соляной кислотами. В активном состоянии нормальный потенциал хрома (двухвалентного иона Сг··) равен 0,56 V; т. о. в ряду напряжений хром располагается между цинком и железом и может вытеснять многие металлы (например, медь, олово, свинец) из растворов их солей.

Распространение хрома в земной коре определяется цифрой 0,033%. Хром образует ряд специфических минералов, из которых техническое значение имеет почти исключительно хромит и встречающийся на Урале и в Бразилии крокоит (красная свинцовая руда) РbСгO4, хромат свинца. Последний является одним из весьма немногочисленных минералов, в которых хром шестивалентен; в большинстве же минералов хром, как и в хромите, трехвалентен и часто изоморфно замещает алюминий, например, в шпинелях, турмалинах, гранатах, слюдах и т. п. Во всех этих случаях он придает минералам характерную зеленую окраску, что особо ценится в изумруде. Небольшие количества хрома (до 6,7%) встречаются в метеоритах обычно в виде сульфидного минерала добреелита FeS·Cr2S3, отличающегося от хромита наличием серы взамен кислорода. Для технической добычи хрома имеет значение исключительно хромит. Путем восстановления его углем при высокой температуре м. б. получен сплав хрома с железом - феррохром; полученный этим путем феррохром содержит, однако, значительные количества углерода, что затрудняет применение его в производстве малоуглеродистых хромистых сталей. Чистый безуглеродистый хром получают в настоящее время путем восстановления окиси хрома, полученной мокрым путем из хромита, мелкозернистым алюминием (см. Алюминотермия) по экзотермической реакции:

Сг2O3 + 2Аl = Al2O3 + 2Сr + 409 cal.

Реакция протекает успешно только в присутствии небольших количеств хроматов или хромового ангидрида. В виду того что температура поднимается до 3000°С, необходимо применение тиглей, футерованных высокоогнеупорными материалами (например, магнезитом). Полученный этим путем металл содержит 99—99,5% Сг (остальное - железо и кремний) и легко сплавляется со сталью и другими сплавами, не внося в них углерода. Другие способы получения хрома, например, восстановление окиси хрома углеродом или карбидом кальция, электролиз растворов солей, в настоящее время практического значения не имеют.

В силу большой хрупкости хром применяется в чистом виде только для электролитического покрытия металлических предметов, подвергающихся сильному износу. Большое применение имеет хром в многочисленных сплавах, которым он сообщает значительную твердость и химическую стойкость. Наиболее важны из них жаростойкие, нержавеющие и кислотоупорные хромистые стали, содержащие часто и другие облагораживающие элементы (никель, вольфрам, молибден) и применяющиеся для изготовления изделий, от которых требуется химическая стойкость (химическая аппаратура) и большая прочность (броневые плиты, шарикоподшипники и т. д.). Особой твердостью отличаются применяющиеся в металлообработке сплавы, известные под названием стеллита, содержащие, например, 50% кобальта, 30% хрома, 15% вольфрама и небольшие количества железа, углерода, марганца и кремния. Вместо применявшейся в химической промышленности кислотоупорной нержавеющей хромоникелевой стали в последнее время начинает входить в употребление также химически весьма стойкая хромистая сталь. В электротехнике применяются благодаря малой склонности к окислению и низкому термическому коэффициенту электропроводности, в виде проволоки, ленты или полосового металла для обмоток и других нагревателей электрических печей сопротивления, сплавы, известные под названием хромоникеля или нихрома, содержащие 60—80% никеля, 10—25% хрома и колеблющиеся количества железа и марганца. Хром применяется также в производстве магнитных сплавов. Реже хром применяется для улучшения качеств цветных сплавов, бронз, латуней и др., в частности, например, для духовых музыкальных инструментов.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 25 - 1934 г.