Лат. Cadmium.

Cd - химический элемент II группы периодической системы Менделеева; атомный номер 48, атомная масса 112,40; белый, блестящий, тяжёлый, мягкий, тягучий металл. Элемент состоит из смеси 8 стабильных изотопов с массовыми числами: 106 (1,215%), 108 (0,875%), 110 (12,39%), 111 (12,75%), 112 (24,07%), 113 (12,26%), 114 (28,86%), 116 (7,58%).

Историческая справка. В 1817 нем. химик Ф. Штромейер, при ревизии одной из аптек, обнаружил, что имевшийся там карбонат цинка содержит примесь неизвестного металла, который осаждается в виде жёлтого сульфида сероводородом из кислого раствора. Штромейер назвал открытый им металл кадмием (от греч. kadmйia - нечистая окись цинка, также цинковая руда). Независимо от него нем. учёные К. Герман, К. Карстен и В. Мейснер в 1818 открыли К. в силезских цинковых рудах.

Распространение в природе. К. - редкий и рассеянный элемент с кларком литосферы 1,3Ч10^-5 % по массе. Для К. характерны миграция в горячих подземных водах вместе с цинком и др. халькофильными элементами и концентрация в гидротермальных месторождениях. Минерал сфелерит ZnS местами содержит до 0,5-1% Cd, максимально до 5%. Реже встречается гринокит CdS. Концентрируется кадмий в морских осадочных породах - сланцах (Мансфельд, ГДР), в песчаниках, в которых он также связан с цинком и др. халькофильными элементами. В биосфере известны 3 очень редких самостоятельных минерала К. - карбонат CdCO₃ (отавит), окись CdO (монтепонит) и селенид CdSe.

Физические и химические свойства. Кристаллическая решётка К. гексагональная, а = 2,97311 Å, с = 5,60694 Å (при 25 °С); атомный радиус 1,56 Å, ионный радиус Cd²⁺ 1,03 Å. Плотность 8,65 г/см³ (20 °С), t_пл 320,9° С, t_kип 767 °С, коэффициент термического расширения 29,8Ч10^-6 (при 25 °С); теплопроводность (при 0 °C) 97,55 вт/(мЧК) или 0.233 кал/(смЧсек°С); удельная теплоёмкость (при 25 °С) 225,02 дж/(кгЧК) или 0,055 кал/(гЧ°С); удельное электросопротивление (при 20°C) 7,4Ч10^-8омЧм (7,4Ч10^-6 омЧсм); температурный коэффициент электросопротивления 4,3Ч10^-3 (0-100 °С). Предел прочности при растяжении 64 Мн/м²(6,4 кгс/мм²), относительное удлинение 20%, твёрдость по Бринеллю 160 Мн/м² (16 кгс/мм²).

В соответствии с внешней электронной конфигурацией атома 4d¹⁰ 5s² валентность К. в соединениях равна 2 (впрочем, имеются указания на образование ионов Cd₂²⁺ при растворении К. в расплавленном CdCl₂). На воздухе К. тускнеет, покрываясь тонкой плёнкой окиси CdO, которая защищает металл от дальнейшего окисления. При сильном нагревании на воздухе К. сгорает в окись CdO - кристаллический порошок от светло-коричневого до темно-бурого цвета, плотность 8,15 г/см³; при 700 °С CdO возгоняется, не плавясь. К. непосредственно соединяется с галогенами; эти соединения бесцветны; CdCl₂, CdBr₂ и Cdl2 очень легко растворимы в воде (около 1 ч. безводной соли в 1 ч. воды при 20 °С), CdF₂ растворим труднее (1 ч. в 25 ч. воды). С серой К. образует сульфид CdS от лимонно-жёлтого до оранжево-красного цвета, нерастворимый в воде и разбавленных кислотах. К. легко растворяется в азотной кислоте с выделением окислов азота и образованием нитрата, который даёт гидрат Cd (NO3)₂Ч4H₂O. Из кислот - соляной и разбавленной серной К. медленно выделяет водород, при выпаривании растворов из них кристаллизуются гидраты хлорида 2CdCl₂Ч5H₂O и сульфата 3CdSO₄Ч8H₂O. Растворы солей К. имеют кислую реакцию вследствие гидролиза; едкие щёлочи осаждают из них белую гидроокись Cd (OH)₂, нерастворимую в избытке реактива; впрочем, при действии концентриров. растворов щёлочи на Cd (OH)₂ были получены гидрооксокадмиаты, например Na₂[Cd (OH)]. Катион Cd²⁺ легко образует комплексные ионы с аммиаком [Cd (NH₃)₄]²⁺ и с цианом [Cd (CN)₄]^2- и [Cd (CN)₆]^4-. Известны многочисленные основные, двойные и комплексные соли К. Соединения К. ядовиты; особенно опасно вдыхание паров его окиси.

Получение и применение. К. получают из побочных продуктов переработки цинковых, свинцово-цинковых и медно-цинковых руд. Эти продукты (содержащие 0,2-7% К.) обрабатывают разбавленной серной кислотой, которая растворяет окиси К. и цинка. Из раствора осаждают К. цинковой пылью; губчатый остаток (смесь К. и цинка) растворяют в разбавленной серной кислоте и выделяют К. электролизом этого раствора. Электролитический К. переплавляют под слоем едкого натра и отливают в палочки; чистота металла - не менее 99,98%.

Металлический К. применяют в ядерных реакторах, для антикоррозионных и декоративных покрытий (см. Кадмирование), в аккумуляторах. К. служит основой некоторых подшипниковых сплавов, входит в состав легкоплавких сплавов (см., например, Вуда сплав). Легкоплавкие сплавы применяют для спайки стекла с металлом, в автоматических огнетушителях, для тонких и сложных отливок в гипсовых формах и др. Сульфид К. (кадмиевая жёлтая) - краска для живописи. Сульфат и амальгама К. используются в нормальном элементе Вестона.

К. в организме. Содержание К. в растениях составляет 10^-4% (на сухое вещество); у некоторых животных (губок, кишечнополостных, червей, иглокожих и оболочников) - 4Ч10^-5-3Ч10^-3% сухого вещества. Обнаружен у всех позвоночных животных. Наиболее богата К. печень. Физиологическое значение К. изучено недостаточно, но известно, что К. влияет на углеводный обмен, на синтез в печени гиппуровой кислоты, на активность некоторых ферментов.

Лит.: Погодин С. А., Кадмий, в кн.: Краткая химическая энциклопедия, т. 2, М., 1963; Реми Г., Курс неорганической химии, [пер. с нем.], т. 2, М., 1966, с, 476-486.

С. А. Погодин

Процесс нанесения кадмиевых покрытий на поверхность стальных изделий методом электролитического осаждения с целью защиты их от атмосферной коррозии. Толщина покрытий обычно составляет 15-25 мкм. К. подвергают наиболее ответственные детали самолётов кораблей и др., а также изделия, предназначенные для эксплуатации в условиях тропического климата. Присутствие двуокиси серы в атмосфере (что характерно для промышленных районов) снижает защитные свойства кадмиевых покрытий; антикоррозионная стойкость изделий в этом случае достигается цинкованием. Обычно для К. применяют электролиты на основе простых солей кадмия с добавками коллоидов (желатины или клея), получая вполне удовлетворительную структуру покрытия. Для К. изделий сложного профиля прибегают к растворам комплексных, чаще цианистых солей.

Лит.: Якоби Б. С., Работы по электрохимии, М.- Л., 1957; Лайнер В. И., Современная гальванотехника, М., 1967; Modern electroplating, ed. A. G. Gray, N. Y.- L., 1953; Modern electroplating, ed. F. A. Lowenheim, 2 ed., N. Y.-L.-Sydney, 1963.

От франц. сalibre.

1) В прокатном производстве.

Просвет, образованный вырезами (ручьями) двух сопряжённых прокатных валков, через который пропускают обжимаемый металл для придания ему требуемой формы. Различают К.: обжимные (вытяжные), черновые (подготовительные), отделочные (чистовые). Обжимные К. служат для уменьшения поперечного сечения исходных заготовок без существенного изменения их формы; черновые - для получения проката, по форме сечения приближающегося к чистовому; отделочные - для придания металлу окончательной формы и размеров.

2) Измерительный, бесшкальный измерительный инструмент, предназначенный для контроля размеров, формы и взаимного расположения частей изделий. Контроль состоит в сравнении размера изделия с К. по вхождению или степени прилегания их поверхностей. Такое сравнение позволяет рассортировывать изделия на годные (размер находится в пределах допуска) и бракованные с возможным исправлением или неисправимые. Наиболее распространены предельные К.: проходные, выполненные по наименьшему предельному размеру отверстия или наибольшему размеру вала и входящие в годные изделия, и непроходные, выполненные по наибольшему размеру отверстия или наименьшему размеру вала и не входящие в годные изделия. По назначению различают К.: рабочие — для проверки изделий на предприятии-изготовителе, приёмные — для перепроверки изделий заказчиком и контрольные — для проверки или регулировки рабочих и приёмных К. Достоинства К. — простота конструкции, возможность комплексного контроля изделий сложной формы. Недостатки — малая универсальность, невозможность определить действительные отклонения размеров. Применение К. в машиностроении сокращается за счёт внедрения универсальных средств измерения, механизированных и автоматических приборов.

М. А. Палей.

3) Диаметр канала ствола огнестрельного оружия, а также диаметр снаряда (пули); одна из основных величин, определяющих мощь огнестрельного оружия. К. определяется у гладкоствольного оружия по внутреннему диаметру ствола, у нарезного — по расстоянию между противоположными полями нарезов, у снарядов (пуль) — наибольшим поперечным сечением. Орудия с коническим стволом характеризуются входным и выходным калибрами. В 1540 в Нюрнберге впервые была разработана шкала (линейка) с диаметрами каменных и чугунных ядер. В России Петр I установил свою единицу измерения — артиллерийский фунт — чугунное ядро диаметром в 2 дюйма и массой в 115 золотников (около 480 г). На основе этого артиллерийского фунта была создана шкала для гладкоствольной артиллерии, по которой 3-фунтовому ядру соответствовал К. 2,8 дюйма (70 мм), 12-фунтовому — 4,7 дюйма (120 мм) и т.д. С 1877 в России К. обозначался в линейных мерах (дюймы, линии): 3-, 6-дюймовая пушка, 3-линейная винтовка и др. К. всех видов современного оружия обозначают обычно в мм. Длину ствола орудия в артиллерии чаще выражают в К. — сколько раз диаметр канала ствола уложится в длине ствола, стольким К. равна длина ствола оружия. К. охотничьих гладкоствольных ружей выражается количеством круглых пуль, равных по массе и диаметру, отлитых из 400 г чистого свинца и входящих в канал ствола ружья без зазора. Например, если отлито 12, 16, 20 и больше пуль, то К. этих ружей соответственно будет выражен цифрами 12, 16, 20 и т.д.

1) К. в прокатном производстве.

а) определение размеров, формы, числа и характера расположения калибров в прокатных валках, а также последующая нарезка на них ручьев, образующих калибры;

б) волочение с небольшими обжатиями металлических прутков, проволоки и др. катаных профилей в холодном состоянии через очко волочильного стана для придания им точных размеров.

2) К. отверстий – обработка отверстий для повышения точности их форм и размера, а также качества поверхности после обработки резанием; выполняется продавливанием стального шарика либо проталкиванием оправки с несколькими полированными утолщениями.

3) К. в метрологии – определение погрешностей и поправок для совокупности мер (напр. набора гирь).

К. прокатных валков, совокупность методов определения размеров, формы, числа и характера расположения калибров в прокатных валках. К. включает также расчёт обжимающих усилий и их распределение по калибрам. Между калиброванными валками прокатывают только сортовой прокат. Лист и широкую полосу обжимают между валками с гладкой цилиндрической или слегка бочкообразной поверхностью. Для каждого профиля на валках делается несколько калибров, при последовательном прохождении через которые прямоугольная или круглая заготовка приобретает требуемую форму (рис. 1) . Калибры рассчитывают таким образом, чтобы прокатываемый металл заполнял их без чрезмерных напряжений, ведущих к образованию в прокате трещин и др. брака.

Рис. 1 Сечение рельса при его последовательной прокатке в 9 проходов

Калибровка мер, поверка меры или набора мер посредством совокупных измерений. К. заключается в определении погрешностей или поправок совокупности мер (например, набора гирь) или одной многозначной меры (например, линейной шкалы) при различных сочетаниях мер или в различных диапазонах шкалы. К. осуществляется сравнением мер или участков шкалы, причём за основу для сравнения берётся одна из мер или одно из значений шкалы.

Лит.: Маликов М. Ф., Основы метрологии, ч. 1, М., 1949; Аматуни А. Н., Калибровка подразделений штриховых мер, в кн.: Энциклопедия измерений, контроля и автоматики (ЭИКА), в. 6, М. — Л., 1966, с. 33.

Термомагнитный сплав на основе никеля, содержащий 30% меди. Характеризуется линейной зависимостью намагниченности от температуры в интервале 20-80 °С. Температурный коэффициент намагниченности 0,8·10^-4 тл/°С, намагниченность насыщения при 20 °С- 0,01 тл. Применяется в электроизмерительных приборах (гальванометрах, счётчиках электроэнергии и др.) в качестве шунтов постоянных магнитов для уменьшения температурной погрешности приборов.

Процесс получения изделий главным образом из базальта, реже из диабаза и др. горных пород переплавкой их при t 1350-1450 °С. К. л. применяют при изготовлении труб, кислотоупорной аппаратуры, электрических изоляторов, брусчатки для мостовых, облицовочных плиток, скульптурно-художественных изделий и др.

Обобщённое название группы промышленных печей, в которых изделия остаются неподвижными относительно печи в течение всего периода нагрева. К.п. применяют для нагрева металлических заготовок перед прокаткой и ковкой, для термической обработки металлических и стеклянных изделий, обжига керамических и эмалированных изделий. К.п. классифицируют по конструкции: вертикальная печь, колпаковая печь, нагревательный колодец, печь с выдвижным подом, ямная печь и др. Если в К.п. одновременно находятся несколько изделий, а загружают и выдают их по одному, то температура печи постоянна. При сложных режимах обработки, когда изделия необходимо нагревать (или охлаждать) с определённой скоростью, температуру печи соответственно изменяют. К.п. отапливают газом или жидким топливом. Термические К.п., работающие с атмосферой контролируемого состава, обогревают электрическими нагревателями сопротивления или радиантными трубами. Часто электрический обогрев целесообразен для обеспечения точности режима термической обработки и при нагреве без атмосферы контролируемого состава. Наиболее широко распространены К.п. с неподвижным подом, применяемые в кузнечных цехах. Рабочее пространство этих печей (см. рис. 1) выполняют в форме параллелепипеда длиной 0,6-2 м, шириной 0,6-1,5 м и высотой до 1 м. Производительность печей - 70-600 кг/ч, расход тепла - 5000-7000 кдж/кг.

Рис. 1 Камерная печь с неподвижным подом для нагрева заготовок перед ковкой: 1 - рабочее пространство; 2 - окно для загрузки и выдачи изделий; 3 - горелка; 4 - рекуператор

Лит.: Гриссик А. М., Основные направления развития пламенных нагревательных и термических печей машиностроительной промышленности и работы института «Теплопроект» в этой области, в сборнике: Пламенные печи и сушила машиностроительной промышленности, М., 1966, с. 3-13.

Машины для выпиливания штучного камня из массивов горных пород. При помощи К.м. добывают (на карьерах, реже в шахтах) стеновой камень, крупные стеновые блоки и блоки-заготовки, используемые для распиловки на облицовочные плиты и др. архитектурно-строительные изделия. К.м. имеет жёсткую самоходную раму, перемещающуюся обычно по рельсовым путям. На раме смонтированы приводы вращения режущих инструментов и перемещения машины. В качестве режущих инструментов на К.м. используются дисковые пилы, кольцевые фрезы, цепные и штанговые бары, оснащенные твёрдосплавными зубками. Различают К.м.: по применению (для открытых и подземных разработок), по виду получаемой продукции (для стенового камня и крупных блоков), по высоте резания (низкоуступные до 0,42 м и высокоуступные до 3 м), по принципу совмещения операций - универсальные, производящие 3 операции (поперечные, горизонтальные и тыльные пропилы), операционные, выполняющие только 1 операцию, агрегаты, представляющие собой совокупность операционных машин, объединённых единым направлением движения и общим управлением (см. рис. 1).

Рис. 1 Камнерезный высокоуступный агрегат СМ-824 для производства стенового камня: а - машина для вертикальных поперечных пропилов; б - машина для горизонтальных продольных пропилов; в - машина для вертикальных тыльных пропилов; г - камнеуборочная машина

Отдельная категория машин - канатные пилы, предназначенные для выпиливания крупных монолитов на месторождениях плотных известняков и мраморов. Краткая техническая характеристика наиболее распространённых в СССР К. м. представлена в табл.

Таблица. 1

Краткая техническая характеристика камнерезных машин, выпускаемых в СССР.

Марка машины	Макс.прочность камня на сжатие,Мн/м2, (кгс/см2)	Вид режущего инструмента	Высота резания, м	Установленная мощность, квт	Масса, т	Произость по горной массе1, тыс. м3/год
Открытые разработки
Машины для производства стенового камня
СМ-89А	10(100)	дисковая пила	0,42	35,3	10,1	42-14,2
СМ-89АУ	25(250)	То же	0,42	52	14	45,5-23,6
СМ-824	3,5(35)	То же	2,9	127	42	109-68
КМ-4М	5(50)	То же	2,31	16,8	2,8	15-4
Машины для производства крупных блоков
СМ-580А	40(400)	Кольцевая фреза	0,86-1,04	51,5	16,2	34,6-15
СМ-580М	40(400)	То же	0,86-1,04	47,5	16,6	38,4-16,4
СМ-177А2	40(400)	То же	0,86-1,04	21,7	9,4	13,6-6,0
Подземные разработки
КМА3-188	5(50)	Цепной бар	2,85	10,5	1,4	6,5-4,9
КМГ-2	10(100)	Дисковая пила	2,35	16,8	2,3	7,9-2,9

Камень вырезают из массива тремя последовательно выполняемыми пропилами: поперечными, горизонтальными и вертикальными (тыльными), окончательно отделяющими камень от массива.

В большинстве К.м. вторая и третья операции производятся одновременно при продольном передвижении машины вдоль уступа.

Развитие камнерезного машиностроения осуществляется за счёт создания конструкций, позволяющих применять наиболее рациональные технологические схемы добычи камня, совершенствования режущих инструментов, механизации уборки и штабелирования продукции и отходов, унификации основных узлов и деталей, автоматизации управления. Механизированное производство пилёного стенового камня (известняки, туфы и др.) в СССР развивается быстрыми темпами: в 1940 - 1 млн. м³, в 1950 - 2,5 млн. м³, в 1971 - 13,16 млн. м³.

Лит.: Гальперин М. И., Абезгауз В. Д., Машины для резания камня, 2 изд., М., 1964; Родин Б. М., Карьеры пильного камня, К., 1964.

Б. М. Родин

Устройство для разрезки камня с режущим органом в виде стального каната диаметром 36 мм.

К. п. применяются в карьере при добыче (выпиливании) блоков из горного массива (см. рис. 1) или на камнеобрабатывающих предприятиях для производства из блоков облицовочных изделий (рис. 2). Резание камня осуществляется стальным неразвивающимся канатом длиной до 1500 м, под который (в пропил) непрерывно подаётся смесь зёрен абразива и воды. Канат получает движение через шкив приводной станции; постоянное натяжение каната осуществляется натяжным приспособлением. Скорость движения каната 7—11 м/сек. В качестве абразива применяют кварцевый песок — при распиловке пород средней твёрдости (типа мрамора) или карборунд — при распиловке твёрдых пород камня, например, гранита (только в заводских условиях). Канат поддерживается системой роликов по всей его длине. Рабочее движение каната по вертикали (в пропиле) выполняется при помощи пильных стоек, имеющих устройство для перемещения роликов. К. п. делает пропил длиной до 50 м. Глубина возможного пропила обычно составляет около 3 м, но может быть увеличена, для чего используют более высокие пильные стойки. Скорость прорезання канатом камня зависит от твёрдости камня, степени износа каната (по мере изнашивания он увлекает меньше абразива) и качества абразивного материала. Она составляет при разрезке мрамора кварцевым песком от 15 до 3 см/ч и для гранита (только в заводских условиях), при резке которого применяют карборунд, — около 5 см/ч.

Рис. 1 Канатная пила для выпиливания блоков камня в карьере: 1 — приводная станция; 2 — неразвивающийся канат; 3 — натяжное приспособление; 4 — пильные стойки

Рис. 2 Канатная пила для резания камня в заводских условиях

Прогрессивным направлением в совершенствовании К. п. является использование резцов из твёрдого сплава или армированных алмазом, которые закрепляются на канате. Твердосплавные резцы пригодны для резания известняков с пределом прочности до 15 Мн/м2 (150 кгс/см2), гипсового камня и др. мягких камней; алмазные резцы могут резать мрамор.

К. п. широко применяется при добыче мрамора, травертина и др. пород карбонатного состава в районах с тёплыми климатическими условиями; в районах с длительным зимним периодом она применима в меньшей степени изза замерзания технологической воды. К. п. пригодна (благодаря малому диаметру каната) для выполнения лекальных резов, что часто используется при производстве памятников и сложных архитектурных изделий.

А. М. Орлов