Legerte metaller: beskrivelse, liste og applikasjonsfunksjoner

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 10:37

Utvikling er identifisert med forbedring. Forbedring av industrielle og innenlandske evner utføres gjennom bruk av materialer med progressive egenskaper. Dette er spesielt legerte metaller. Mangfoldet deres bestemmes av muligheten for å korrigere den kvantitative og kvalitative sammensetningen av legeringselementer.

naturlegert stål

Det første smeltede jernet, som skilte seg fra sine slektninger i sine egenskaper, var naturlig legert. Smeltet forhistorisk meteorisk jern inneholdt en økt mengde nikkel. Den ble funnet i gamle egyptiske begravelser fra 4-5 årtusener f. Kr. e., det arkitektoniske monumentet til Qutab Minar i Delhi (5. århundre) ble bygget av det samme. Japanske damasksverd var laget av jern mettet med molybden, og Damaskus-stål inneholdt wolfram, karakteristisk for moderne høyhastighetsskjæring. Dette var metaller som malmen ble utvunnet fra visse steder.

Moderne produksjonslegeringer kan inneholde naturlig forekommende metalliske ogikke-metallisk opprinnelse, som gjenspeiles i deres egenskaper og egenskaper.

Historisk sti

Grunnlaget for utviklingen av legering ble lagt ved begrunnelsen av smeltedigelmetoden for stål i Europa på 1700-tallet. I en mer primitiv versjon ble digler brukt i antikken, blant annet til smelting av damask og Damaskus-stål. På begynnelsen av 1700-tallet ble denne teknologien forbedret i industriell skala og gjorde det mulig å justere sammensetningen og kvaliteten på kildematerialet.

• Den samtidige oppdagelsen av flere og flere nye kjemiske elementer presset forskere til eksperimentelle smelteeksperimenter.
• Den negative effekten av kobber på stålkvaliteten er fastslått.
• Messing som inneholder 6 % jern oppdaget.

Eksperimenter ble utført med hensyn til kvalitative og kvantitative effekter på stållegeringen av wolfram, mangan, titan, molybden, kobolt, krom, platina, nikkel, aluminium og andre.

Den første industrielle produksjonen av stål legert med mangan ble etablert på begynnelsen av 1800-tallet. Det har blitt utviklet siden 1856 som en del av Bessemer-smelteprosessen.

Funksjoner ved doping

Moderne muligheter gjør det mulig å smelte legerte metaller av enhver sammensetning. De grunnleggende prinsippene for den aktuelle teknologien:

1. Komponenter betraktes som legering bare hvis de er introdusert målrettet og innholdet i hver av dem overstiger 1%.
2. Svovel, hydrogen, fosfor regnes som urenheter. som ikke-metalliskinneslutninger, bor, nitrogen, silisium brukes, sjelden - fosfor.
3. Bulklegering er innføring av komponenter i et smeltet stoff innenfor rammen av metallurgisk produksjon. Overflate er en metode for diffusjonsmetning av overflatelaget med de nødvendige kjemiske elementene under påvirkning av høye temperaturer.
4. I løpet av prosessen endrer tilsetningsstoffer krystallstrukturen til "datter"-materialet. De kan skape penetrerings- eller eksklusjonsløsninger, samt plasseres ved grensene til metalliske og ikke-metalliske strukturer, og skaper en mekanisk blanding av korn. Graden av løselighet av grunnstoffer i hverandre spiller en stor rolle her.

Legeringskomponenter

I henhold til den generelle klassifiseringen er alle metaller delt inn i jernholdige og ikke-jernholdige. Svarte inkluderer jern, krom og mangan. Ikke-jernholdig er delt inn i lett (aluminium, magnesium, kalium), tung (nikkel, sink, kobber), edel (platina, sølv, gull), ildfast (wolfram, molybden, vanadium, titan), lett, sjeldne jordarter og radioaktive. Legerte metaller inkluderer et bredt utvalg av lette, tunge, edle og ildfaste ikke-jernholdige metaller, så vel som alle jernholdige.

Avhengig av forholdet mellom disse elementene og hovedmassen til legeringen, er sistnevnte delt inn i lavlegert (3 %), middels legert (3-10 %) og høylegert (mer enn 10 %) %).

legert stål

Teknologisk sett skaper ikke prosessen vanskeligheter. Utvalget er veldig bredt. Hovedmål forstål er som følger:

• Øk styrke.
• Forbedre varmebehandlingsresultatene.
• Økende korrosjonsbestandighet, varmebestandighet, varmebestandighet, varmebestandighet, motstand mot aggressive arbeidsforhold, levetid.

Hovedkomponentene er jernholdige legeringer og ildfaste metaller, som inkluderer Cr, Mn, W, V, Ti, Mo, samt ikke-jernholdig Al, Ni, Cu.

Krom og nikkel er hovedkomponentene som definerer rustfritt stål (X18H9T), samt varmebestandig stål, hvis driftsforhold er preget av høye temperaturer og sjokkbelastninger (15X5). Opptil 1,5 % brukes til lagre og friksjonsdeler (15HF, SHKH15SG)

Mangan er en grunnleggende komponent i slitesterkt stål (110G13L). I små mengder bidrar det til deoksidering, og reduserer konsentrasjonen av fosfor og svovel.

Silisium og vanadium er elementer som øker elastisiteten i en viss mengde og brukes til å lage fjærer og fjærer (55C2, 50HFA).

Aluminium kan brukes for jern med høy elektrisk motstand (X13Y4).

Et betydelig innhold av wolfram er typisk for høyhastighetsbestandige verktøystål (R9, R18K5F2). Et legert metallbor laget av dette materialet er mye mer produktivt og motstandsdyktig mot utløsning enn det samme verktøyet laget av karbonstål.

Legert stål har gått inn i daglig bruk. Samtidig er de såk alte legeringene med fantastiske egenskaper, også oppnådd ved legeringsmetoder, kjent. Så "trestål" inneholder 1% kromog 35 % nikkel, som bestemmer dens høye varmeledningsevne, karakteristisk for tre. Diamant inneholder også 1,5 % karbon, 0,5 % krom og 5 % wolfram, noe som karakteriserer den som spesielt hard, i likhet med diamant.

Legering av støpejern

Støpejern skiller seg fra stål ved et betydelig karboninnhold (fra 2,14 til 6,67%), høy hardhet og korrosjonsbestandighet, men lav styrke. For å utvide spekteret av betydelige egenskaper og bruksområder, er det legert med krom, mangan, aluminium, silisium, nikkel, kobber, wolfram, vanadium.

På grunn av de spesielle egenskapene til dette jern-karbon-materialet, er legeringen en mer kompleks prosess enn for stål. Hver av komponentene påvirker transformasjonen av karbonformer i den. Så mangan bidrar til dannelsen av "riktig" grafitt, noe som øker styrken. Innføringen av andre resulterer i overgangen av karbon til en fri tilstand, bleking av støpejern og en reduksjon i dets mekaniske egenskaper.

Teknologien er komplisert av den lave smeltetemperaturen (i gjennomsnitt opptil 1000 ˚C), mens den for de fleste legeringselementer overskrider dette nivået betydelig.

Kompleks legering er den mest effektive for støpejern. Samtidig bør man ta hensyn til økt sannsynlighet for segregering av slike støpegods, risiko for sprekkdannelser og støpefeil. Det er mer rasjonelt å utføre den teknologiske prosessen i elektromagnetiske og induksjonsovner. Et obligatorisk sekvensielt trinn er varmebehandling av høy kvalitet.

Kromstøpejern er preget av høy slitestyrke, styrke, varmebestandighet, motstand mot aldring og korrosjon (CH3, CH16). De brukes i kjemiteknikk og i produksjon av metallurgisk utstyr.

Støpejern legert med silisium utmerker seg ved høy korrosjonsbestandighet og motstand mot aggressive kjemiske forbindelser, selv om de har tilfredsstillende mekaniske egenskaper (ChS13, ChS17). De utgjør deler av kjemisk utstyr, rørledninger og pumper.

Varmebestandig støpejern er et eksempel på svært produktiv kompleks legering. De inneholder jernholdige og legeringsmetaller som krom, mangan, nikkel. De er preget av høy motstand mot korrosjon, slitestyrke og motstand mot høye belastninger under høye temperaturforhold - deler av turbiner, pumper, motorer, utstyr for kjemisk industri (ChN15D3Sh, ChN19Kh3Sh).

En viktig komponent er kobber, som brukes i kombinasjon med andre metaller, samtidig som legeringens støpeegenskaper øker.

Kobberlegering

Brukes i ren form og som en del av kobberlegeringer, som har et bredt utvalg avhengig av forholdet mellom grunnleggende og legeringselementer: messing, bronse, cupronickel, nikkelsølv og andre.

Ren messing - en legering med sink - er ikke legert. Hvis det inneholder legerende ikke-jernholdige metaller i en viss mengde, regnes det som multikomponent. Bronse er legeringer med andre metalliske bestanddeler,kan være tinn og ikke inneholde tinn, er legert i alle tilfeller. Kvaliteten deres er forbedret ved hjelp av Mn, Fe, Zn, Ni, Sn, Pb, Be, Al, P, Si.

Silisiuminnhold i kobberforbindelser øker deres korrosjonsbestandighet, styrke og elastisitet; tinn og bly - bestemme anti-friksjonskvalitetene og positive egenskaper angående bearbeidbarhet; nikkel og mangan - komponenter av de såk alte smidde legeringene, som også har en positiv effekt på korrosjonsmotstanden; jern forbedrer mekaniske egenskaper, mens sink forbedrer teknologiske egenskaper.

Brukes i elektroteknikk som hovedråstoff for fremstilling av ulike ledninger, materiale for fremstilling av kritiske deler til kjemisk utstyr, i maskinteknikk og instrumentering, i rørledninger og varmevekslere.

Aluminiumslegering

Brukes som smide eller støpte legeringer. Legerte metaller basert på det er forbindelser med kobber, mangan eller magnesium (duraluminer og andre), sistnevnte er forbindelser med silisium, de såk alte siluminene, mens alle deres mulige varianter er legert med Cr, Mg, Zn, Co, Cu, Si.

Kobber øker duktiliteten; silisium - flytbarhet og høykvalitets støpeegenskaper; krom, mangan, magnesium - forbedre styrke, teknologiske egenskaper av bearbeidbarhet ved trykk og korrosjonsbestandighet. Også B, Pb, Zr,Ti, Bi.

Jern er en uønsket komponent, men det brukes i små mengder i produksjon av aluminiumsfolie. Siluminer brukes til støping av kritiske deler og hus i maskinteknikk. Duralumins og aluminiumsbaserte stemplingslegeringer er et viktig råstoff for produksjon av skrogelementer, inkludert bærende konstruksjoner, i flyindustrien, skipsbygging og maskinteknikk.

Legerte metaller brukes i alle industriområder som de som har forbedrede mekaniske og teknologiske egenskaper sammenlignet med originalmaterialet. Utvalget av legeringselementer og egenskapene til moderne teknologier tillater en rekke modifikasjoner som utvider mulighetene innen vitenskap og teknologi.