Legerede metaller: beskrivelse, liste og applikationsfunktioner

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 10:22

Udvikling er identificeret med forbedring. Forbedring af industrielle og hjemlige kapaciteter udføres gennem brug af materialer med progressive egenskaber. Disse er især legerede metaller. Deres mangfoldighed er bestemt af muligheden for at korrigere den kvantitative og kvalitative sammensætning af legeringselementer.

naturlegeret stål

Det første smeltede jern, som adskilte sig fra dets slægtninge i sine egenskaber, var naturligt legeret. Smeltet forhistorisk meteorisk jern indeholdt en øget mængde nikkel. Det blev fundet i gamle egyptiske begravelser i 4-5 årtusinder f. Kr. e., det arkitektoniske monument af Qutab Minar i Delhi (5. århundrede) blev bygget af samme. Japanske damasksværd var lavet af jern mættet med molybdæn, og Damaskus-stål indeholdt wolfram, karakteristisk for moderne højhastighedsskæring. Disse var metaller, som malmen blev udvundet fra visse steder.

Moderne produktionslegeringer kan indeholde naturligt forekommende metalliske ogikke-metallisk oprindelse, som afspejles i deres karakteristika og egenskaber.

Historisk sti

Grundlaget for udviklingen af legering blev lagt med begrundelsen for digelmetoden til at smelte stål i Europa i det 18. århundrede. I en mere primitiv udgave blev digler brugt i oldtiden, blandt andet til smeltning af damask og Damaskus stål. I begyndelsen af det 18. århundrede blev denne teknologi forbedret i industriel skala og gjorde det muligt at justere sammensætningen og kvaliteten af kildematerialet.

• Den samtidige opdagelse af flere og flere nye kemiske grundstoffer skubbede forskere til eksperimentelle smelteeksperimenter.
• Kobbers negative effekt på stålkvaliteten er blevet fastslået.
• Messing indeholdende 6 % jern opdaget.

Eksperimenter blev udført med hensyn til kvalitative og kvantitative effekter på stållegeringen af wolfram, mangan, titanium, molybdæn, kobolt, chrom, platin, nikkel, aluminium og andre.

Den første industrielle produktion af stål legeret med mangan blev etableret i begyndelsen af det 19. århundrede. Det er blevet udviklet siden 1856 som en del af Bessemer-smelteprocessen.

Funktioner ved doping

Moderne muligheder gør det muligt at smelte legerede metaller af enhver sammensætning. De grundlæggende principper for den pågældende teknologi:

1. Komponenter betragtes kun som legerende, hvis de introduceres målrettet, og indholdet af hver overstiger 1%.
2. Svovl, brint, fosfor betragtes som urenheder. som ikke-metalliskindeslutninger, bor, nitrogen, silicium bruges, sjældent - fosfor.
3. Bulk legering er introduktionen af komponenter i et smeltet stof inden for rammerne af metallurgisk produktion. Overflade er en metode til diffusionsmætning af overfladelaget med de nødvendige kemiske elementer under påvirkning af høje temperaturer.
4. Under processen ændrer tilsætningsstoffer krystalstrukturen af "datter"-materialet. De kan skabe penetrerings- eller udelukkelsesløsninger, samt placeres ved grænserne af metalliske og ikke-metalliske strukturer, hvilket skaber en mekanisk blanding af korn. Graden af opløselighed af grundstoffer i hinanden spiller en stor rolle her.

legeringskomponenter

Ifølge den generelle klassificering er alle metaller opdelt i jernholdige og ikke-jernholdige. Sorte inkluderer jern, krom og mangan. Non-ferro er opdelt i let (aluminium, magnesium, kalium), tung (nikkel, zink, kobber), ædel (platin, sølv, guld), ildfast (wolfram, molybdæn, vanadium, titanium), let, sjældne jordarter og radioaktive. Legerede metaller omfatter en bred vifte af lette, tunge, ædle og ildfaste ikke-jernholdige metaller, såvel som alle jernholdige metaller.

Afhængigt af forholdet mellem disse grundstoffer og legeringens hovedmasse, er sidstnævnte opdelt i lavlegerede (3%), mellemlegerede (3-10%) og højlegerede (mere end 10). %).

legeret stål

Teknologisk giver processen ikke problemer. Sortimentet er meget bredt. Hovedmål forstål er som følger:

• Forøg styrke.
• Forbedre varmebehandlingsresultaterne.
• Øgende korrosionsbestandighed, varmebestandighed, varmebestandighed, varmebestandighed, modstandsdygtighed over for aggressive arbejdsforhold, levetid.

Hovedkomponenterne er jernlegeringer og ildfaste metaller, som omfatter Cr, Mn, W, V, Ti, Mo samt ikke-jernholdigt Al, Ni, Cu.

Krom og nikkel er hovedkomponenterne, der definerer rustfrit stål (X18H9T), såvel som varmebestandigt stål, hvis driftsbetingelser er karakteriseret ved høje temperaturer og stødbelastninger (15X5). Op til 1,5 % bruges til lejer og friktionsdele (15HF, SHKH15SG)

Mangan er en grundlæggende komponent i slidbestandigt stål (110G13L). I små mængder bidrager det til deoxidation, hvilket reducerer koncentrationen af fosfor og svovl.

Silicon og vanadium er elementer, der øger elasticiteten i en vis mængde og bruges til at lave fjedre og fjedre (55C2, 50HFA).

Aluminium kan anvendes til jern med høj elektrisk modstand (X13Y4).

Et betydeligt indhold af wolfram er typisk for højhastighedsbestandigt værktøjsstål (R9, R18K5F2). Et legeret metalbor lavet af dette materiale er meget mere produktivt og modstandsdygtigt over for udløsning end det samme værktøj lavet af kulstofstål.

Legeret stål er blevet brugt i hverdagen. Samtidig kendes de såkaldte legeringer med fantastiske egenskaber, også opnået ved legeringsmetoder. Så "træstål" indeholder 1% kromog 35% nikkel, som bestemmer dens høje varmeledningsevne, karakteristisk for træ. Diamant indeholder også 1,5 % kulstof, 0,5 % krom og 5 % wolfram, hvilket karakteriserer den som særlig hård, beslægtet med diamant.

legering af støbejern

Støbejern adskiller sig fra stål ved et betydeligt kulstofindhold (fra 2,14 til 6,67%), høj hårdhed og korrosionsbestandighed, men lav styrke. For at udvide rækken af væsentlige egenskaber og anvendelser er den legeret med krom, mangan, aluminium, silicium, nikkel, kobber, wolfram, vanadium.

På grund af de særlige egenskaber ved dette jern-kulstofmateriale er legeringen af det en mere kompleks proces end for stål. Hver af komponenterne påvirker omdannelsen af kulstofformer i den. Så mangan bidrager til dannelsen af den "korrekte" grafit, hvilket øger styrken. Indførelsen af andre resulterer i overgangen af kulstof til en fri tilstand, blegning af støbejern og et fald i dets mekaniske egenskaber.

Teknologien er kompliceret af den lave smeltetemperatur (i gennemsnit op til 1000 ˚C), mens den for de fleste legeringselementer overstiger dette niveau væsentligt.

Kompleks legering er den mest effektive til støbejern. Samtidig bør man tage højde for den øgede sandsynlighed for adskillelse af sådanne støbegods, risikoen for revner og støbefejl. Det er mere rationelt at udføre den teknologiske proces i elektromagnetiske ovne og induktionsovne. Et obligatorisk sekventielt trin er varmebehandling af høj kvalitet.

Kromstøbejern er kendetegnet ved høj slidstyrke, styrke, varmebestandighed, modstandsdygtighed over for ældning og korrosion (CH3, CH16). De bruges i kemiteknik og i produktionen af metallurgisk udstyr.

Støbejern legeret med silicium er kendetegnet ved høj korrosionsbestandighed og modstandsdygtighed over for aggressive kemiske forbindelser, selvom de har tilfredsstillende mekaniske egenskaber (ChS13, ChS17). De udgør dele af kemisk udstyr, rørledninger og pumper.

Varmebestandigt støbejern er et eksempel på yderst produktiv kompleks legering. De indeholder jernholdige og legerende metaller såsom krom, mangan, nikkel. De er karakteriseret ved høj modstandsdygtighed over for korrosion, slidstyrke og modstandsdygtighed over for høje belastninger under høje temperaturforhold - dele af turbiner, pumper, motorer, kemisk industriudstyr (ChN15D3Sh, ChN19Kh3Sh).

En vigtig komponent er kobber, som bruges i kombination med andre metaller, samtidig med at legeringens støbeegenskaber øges.

legeret kobber

Anvendes i ren form og som en del af kobberlegeringer, som har en bred variation afhængigt af forholdet mellem basis- og legeringselementer: messing, bronze, cupronickel, nikkelsølv og andre.

Ren messing - en legering med zink - er ikke legeret. Hvis det indeholder legerende ikke-jernholdige metaller i en vis mængde, betragtes det som multikomponent. Bronzer er legeringer med andre metalliske bestanddele,kan være tin og ikke indeholde tin, er legeret i alle tilfælde. Deres kvalitet er forbedret ved hjælp af Mn, Fe, Zn, Ni, Sn, Pb, Be, Al, P, Si.

Siliconindhold i kobberforbindelser øger deres korrosionsbestandighed, styrke og elasticitet; tin og bly - bestemme antifriktionsegenskaberne og positive egenskaber vedrørende bearbejdelighed; nikkel og mangan - komponenter af de såkaldte smedede legeringer, som også har en positiv effekt på korrosionsbestandigheden; jern forbedrer mekaniske egenskaber, mens zink forbedrer teknologiske egenskaber.

Anvendes i elektroteknik som det vigtigste råmateriale til fremstilling af forskellige ledninger, materiale til fremstilling af kritiske dele til kemisk udstyr, i maskinteknik og instrumentering, i rørledninger og varmevekslere.

Aluminiumslegering

Bruges som smedede eller støbte legeringer. Legerede metaller baseret på det er forbindelser med kobber, mangan eller magnesium (duraluminer og andre), sidstnævnte er forbindelser med silicium, de såkaldte siluminer, mens alle deres mulige varianter er legeret med Cr, Mg, Zn, Co, Cu, Si.

Kobber øger dets duktilitet; silicium - flydende og højkvalitets støbeegenskaber; krom, mangan, magnesium - forbedre styrke, teknologiske egenskaber for bearbejdelighed ved tryk og korrosionsbestandighed. Også B, Pb, Zr,Ti, Bi.

Jern er en uønsket komponent, men det bruges i små mængder til fremstilling af aluminiumsfolie. Siluminer bruges til støbning af kritiske dele og huse i maskinteknik. Duraluminium og aluminiumsbaserede stemplingslegeringer er et vigtigt råmateriale til fremstilling af skrogelementer, herunder bærende strukturer, i flyindustrien, skibsbygning og maskinteknik.

Legerede metaller bruges i alle områder af industrien som dem, der har forbedrede mekaniske og teknologiske egenskaber sammenlignet med det originale materiale. Udvalget af legeringselementer og de moderne teknologiers muligheder giver mulighed for en række modifikationer, der udvider mulighederne inden for videnskab og teknologi.