Metale aliaje: descriere, listă și caracteristici ale aplicației

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 10:39

Dezvoltarea este identificată cu îmbunătățirea. Îmbunătățirea capacităților industriale și casnice se realizează prin utilizarea materialelor cu caracteristici progresive. Acestea sunt, în special, metale aliate. Diversitatea acestora este determinată de posibilitatea corectării compoziției cantitative și calitative a elementelor de aliere.

Oțel aliat natural

Primul fier topit, care diferă de rudele sale prin proprietățile sale, a fost aliat natural. Fierul meteoric preistoric topit conținea o cantitate crescută de nichel. A fost găsit în înmormântările egiptene antice din 4-5 milenii î. Hr. e., din aceeași a fost construit monumentul de arhitectură Qutab Minar din Delhi (secolul al V-lea). Săbiile japoneze de damasc erau fabricate din fier saturat cu molibden, iar oțelul Damasc conținea wolfram, caracteristic tăierii moderne de mare viteză. Acestea erau metale, minereul pentru care era extras din anumite locuri.

Aliajele de producție moderne pot conține metale naturale șiorigine nemetală, care se reflectă în caracteristicile și proprietățile lor.

Cale istorică

Bazea dezvoltării aliajelor a fost pusă prin justificarea metodei creuzetului de topire a oțelului în Europa în secolul al XVIII-lea. Într-o versiune mai primitivă, creuzetele erau folosite în antichitate, inclusiv pentru topirea damascului și a oțelului Damasc. La începutul secolului al XVIII-lea, această tehnologie a fost îmbunătățită la scară industrială și a făcut posibilă ajustarea compoziției și calității materialului sursă.

• Descoperirea simultană a tot mai multe elemente chimice noi i-a împins pe cercetători la experimente experimentale de topire.
• Efectul negativ al cuprului asupra calității oțelului a fost stabilit.
• S-a descoperit alamă care conține 6% fier.

S-au efectuat experimente în ceea ce privește efectele calitative și cantitative asupra aliajului de oțel de wolfram, mangan, titan, molibden, cob alt, crom, platină, nichel, aluminiu și altele.

Prima producție industrială de oțel aliat cu mangan a fost înființată la începutul secolului al XIX-lea. A fost dezvoltat din 1856 ca parte a procesului de topire Bessemer.

Caracteristici ale dopajului

Posibilitățile moderne fac posibilă topirea metalelor aliate de orice compoziție. Principiile de bază ale tehnologiei în cauză:

1. Componentele sunt considerate aliaje numai dacă sunt introduse intenționat și conținutul fiecăreia depășește 1%.
2. Sulful, hidrogenul, fosforul sunt considerate impurități. ca nemetalicese folosesc incluziuni, bor, azot, siliciu, rar - fosfor.
3. Aliarea în vrac este introducerea de componente într-o substanță topită în cadrul producției metalurgice. Suprafața este o metodă de saturare prin difuzie a stratului de suprafață cu elementele chimice necesare sub influența temperaturilor ridicate.
4. În timpul procesului, aditivii modifică structura cristalină a materialului „fiică”. Ele pot crea soluții de penetrare sau excludere, precum și pot fi plasate la limitele structurilor metalice și nemetalice, creând un amestec mecanic de granule. Gradul de solubilitate al elementelor unul în celăl alt joacă un rol important aici.

Componente de aliere

Conform clasificării generale, toate metalele sunt împărțite în feroase și neferoase. Negrii includ fier, crom și mangan. Neferoasele sunt împărțite în ușoare (aluminiu, magneziu, potasiu), grele (nichel, zinc, cupru), nobile (platină, argint, aur), refractare (wolfram, molibden, vanadiu, titan), ușoare, pământuri rare și radioactive.. Metalele aliaje includ o mare varietate de metale neferoase ușoare, grele, nobile și refractare, precum și toate cele feroase.

În funcție de raportul dintre aceste elemente și masa principală a aliajului, acestea din urmă se împart în slab aliat (3%), mediu aliat (3-10%) și în alt aliat (mai mult de 10). %).

Oțeluri aliate

Din punct de vedere tehnologic, procesul nu provoacă dificultăți. Gama este foarte larga. Obiectivele principale pentruoțelurile sunt după cum urmează:

• Crește puterea.
• Îmbunătățiți rezultatele tratamentului termic.
• Creșterea rezistenței la coroziune, rezistență la căldură, rezistență la căldură, rezistență la căldură, rezistență la condiții agresive de lucru, durata de viață.

Principalele componente sunt aliajele feroase și metalele refractare, care includ Cr, Mn, W, V, Ti, Mo, precum și Al, Ni, Cu neferoase.

Cromul și nichelul sunt principalele componente care definesc oțelul inoxidabil (X18H9T), precum și oțelul rezistent la căldură, ale căror condiții de funcționare sunt caracterizate de temperaturi ridicate și sarcini de șoc (15X5). Până la 1,5% sunt utilizate pentru rulmenți și piesele de frecare (15HF, SHKH15SG)

Manganul este o componentă fundamentală a oțelurilor rezistente la uzură (110G13L). În cantități mici, contribuie la dezoxidare, reducând concentrația de fosfor și sulf.

Siliciul și vanadiul sunt elemente care cresc elasticitatea într-o anumită cantitate și sunt folosite la fabricarea arcuri și arcuri (55C2, 50HFA).

Aluminiul se aplică fierului de călcat cu rezistență electrică mare (X13Y4).

Un conținut semnificativ de wolfram este tipic pentru oțelurile pentru scule rezistente la viteză mare (R9, R18K5F2). Un burghiu din metal aliat realizat din acest material este mult mai productiv și mai rezistent la declanșare decât aceeași une altă din oțel carbon.

Oțelurile aliate au intrat în uz de zi cu zi. În același timp, sunt cunoscute așa-numitele aliaje cu proprietăți uimitoare, obținute și prin metode de aliere. Deci „oțelul din lemn” conține 1% cromsi 35% nichel, ceea ce determina conductivitatea sa termica ridicata, caracteristica lemnului. Diamantul include, de asemenea, 1,5% carbon, 0,5% crom și 5% wolfram, ceea ce îl caracterizează ca fiind deosebit de dur, asemănător cu diamantul.

Aliere de fontă

Fontele se deosebesc de oțeluri printr-un conținut semnificativ de carbon (de la 2,14 la 6,67%), duritate mare și rezistență la coroziune, dar rezistență scăzută. Pentru a extinde gama de proprietăți și aplicații semnificative, este aliat cu crom, mangan, aluminiu, siliciu, nichel, cupru, wolfram, vanadiu.

Datorită caracteristicilor speciale ale acestui material fier-carbon, alierea lui este un proces mai complex decât pentru oțel. Fiecare dintre componente afectează transformarea formelor de carbon din el. Deci manganul contribuie la formarea grafitului „corect”, care mărește rezistența. Introducerea altora are ca rezultat trecerea carbonului la starea liberă, albirea fontei și scăderea proprietăților sale mecanice.

Tehnologia este complicată de temperatura scăzută de topire (în medie, până la 1000 ˚C), în timp ce pentru majoritatea elementelor de aliere depășește semnificativ acest nivel.

Alierea complexă este cea mai eficientă pentru fontă. În același timp, ar trebui să se ia în considerare probabilitatea crescută de segregare a unor astfel de piese turnate, riscul de fisurare și defectele de turnare. Este mai rațional să se efectueze procesul tehnologic în cuptoare electromagnetice și cu inducție. Un pas secvenţial obligatoriu este tratamentul termic de în altă calitate.

Fontele cu crom se caracterizează prin rezistență ridicată la uzură, rezistență, rezistență la căldură, rezistență la îmbătrânire și coroziune (CH3, CH16). Sunt utilizate în inginerie chimică și în producția de echipamente metalurgice.

Fontele aliate cu siliciu se disting prin rezistență ridicată la coroziune și rezistență la compuși chimici agresivi, deși au proprietăți mecanice satisfăcătoare (ChS13, ChS17). Acestea formează părți ale echipamentelor chimice, conductelor și pompelor.

Fontele rezistente la căldură sunt un exemplu de aliaje complexe extrem de productive. Conțin metale feroase și aliaje precum crom, mangan, nichel. Se caracterizează prin rezistență ridicată la coroziune, rezistență la uzură și rezistență la sarcini mari în condiții de temperatură ridicată - părți ale turbinelor, pompelor, motoarelor, echipamentelor din industria chimică (ChN15D3Sh, ChN19Kh3Sh).

O componentă importantă este cuprul, care este utilizat în combinație cu alte metale, sporind în același timp caracteristicile de turnare ale aliajului.

Cupru aliaj

Folosit în formă pură și ca parte a aliajelor de cupru, care au o mare varietate în funcție de raportul elementelor de bază și de aliere: alamă, bronz, cupronicil, nichel și altele.

Alama pură - un aliaj cu zinc - nu este aliată. Dacă conține metale neferoase de aliere într-o anumită cantitate, este considerat multicomponent. Bronzurile sunt aliaje cu alți constituenți metalici,pot fi staniu și nu conțin staniu, sunt aliate în toate cazurile. Calitatea lor este îmbunătățită cu ajutorul Mn, Fe, Zn, Ni, Sn, Pb, Be, Al, P, Si.

Conținutul de siliciu din compușii de cupru crește rezistența la coroziune, rezistența și elasticitatea acestora; staniu și plumb - determină calitățile anti-fricțiune și caracteristicile pozitive privind prelucrabilitatea; nichel și mangan - componente ale așa-numitelor aliaje forjate, care au și un efect pozitiv asupra rezistenței la coroziune; fierul îmbunătățește proprietățile mecanice, în timp ce zincul îmbunătățește proprietățile tehnologice.

Folosit în inginerie electrică ca materie primă principală pentru fabricarea diferitelor fire, material pentru fabricarea pieselor critice pentru echipamente chimice, în inginerie mecanică și instrumentare, în conducte și schimbătoare de căldură.

Aliere de aluminiu

Folosit ca aliaje forjate sau turnate. Metalele aliate pe baza acestuia sunt compuși cu cupru, mangan sau magneziu (duralumini și altele), cei din urmă sunt compuși cu siliciu, așa-numitele silumini, în timp ce toate variantele lor posibile sunt aliate cu Cr, Mg, Zn, Co, Cu, Si.

Cuprul își mărește ductilitatea; siliciu - fluiditate și proprietăți de turnare de în altă calitate; crom, mangan, magneziu - îmbunătățește rezistența, proprietățile tehnologice de lucrabilitate prin presiune și rezistență la coroziune. De asemenea, B, Pb, Zr,Ti, Bi.

Fierul este o componentă nedorită, dar este folosit în cantități mici la producerea foliei de aluminiu. Siluminile sunt folosite pentru turnarea pieselor și carcaselor critice în inginerie mecanică. Duraluminii și aliajele de ștanțare pe bază de aluminiu sunt o materie primă importantă pentru fabricarea elementelor de cocă, inclusiv a structurilor portante, în industria aeronautică, construcții navale și inginerie mecanică.

Metalele aliate sunt folosite în toate domeniile industriei ca acelea care au caracteristici mecanice și tehnologice îmbunătățite în comparație cu materialul original. Gama de elemente de aliere și capacitățile tehnologiilor moderne permit o varietate de modificări care extind posibilitățile în știință și tehnologie.