Legirane kovine: opis, seznam in značilnosti uporabe

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

Razvoj je identificiran z izboljšanjem. Izboljšanje industrijskih in domačih zmogljivosti se izvaja z uporabo materialov s progresivnimi lastnostmi. To so predvsem legirane kovine. Njihova raznolikost je določena z možnostjo korekcije kvantitativne in kvalitativne sestave legirnih elementov.

Naravno legirano jeklo

Prvo taljeno železo, ki se je od svojih sorodnikov razlikovalo po svojih lastnostih, je bilo naravno legirano. Taljeno prazgodovinsko meteorno železo je vsebovalo povečano količino niklja. Našli so ga v staroegipčanskih pokopih 4-5 tisočletja pred našim štetjem. e., iz istega je bil zgrajen arhitekturni spomenik Qutab Minar v Delhiju (5. stoletje). Japonski meči iz damasta so bili izdelani iz železa, nasičenega z molibdenom, damaško jeklo pa je vsebovalo volfram, značilno za sodobno hitro rezanje. To so bile kovine, rudo za katere so kopali iz določenih krajev.

Sodobne proizvodne zlitine lahko vsebujejo naravno prisotne kovinske innekovinskega izvora, ki se odražajo v njihovih značilnostih in lastnostih.

Zgodovinska pot

Temelj za razvoj legiranja je bila postavljena z utemeljitvijo metode taljenja jekla v lončku v Evropi v 18. stoletju. V bolj primitivni različici so bili v starih časih uporabljeni lončki, tudi za taljenje damasta in damaščanskega jekla. Na začetku 18. stoletja je bila ta tehnologija v industrijskem obsegu izboljšana in je omogočila prilagajanje sestave in kakovosti izhodnega materiala.

• Hkratno odkritje vedno več novih kemičnih elementov je potisnilo raziskovalce k eksperimentalnim talilnim poskusom.
• Ugotovljen je negativni učinek bakra na kakovost jekla.
• Odkrita medenina, ki vsebuje 6 % železa.

Poskusi so bili izvedeni v smislu kvalitativnih in kvantitativnih učinkov na jekleno zlitino volframa, mangana, titana, molibdena, kob alta, kroma, platine, niklja, aluminija in drugih.

Prva industrijska proizvodnja jekla, legiranega z manganom, je bila ustanovljena v začetku 19. stoletja. Razvijajo ga od leta 1856 kot del procesa taljenja Bessemer.

Značilnosti dopinga

Sodobne možnosti omogočajo taljenje legiranih kovin katere koli sestave. Osnovna načela zadevne tehnologije:

1. Komponente se štejejo za zlitine samo, če so uvedene namensko in vsebnost vsake presega 1%.
2. Žveplo, vodik, fosfor se štejejo za nečistoče. kot nekovinskiuporabljajo se vključki, bor, dušik, silicij, redko - fosfor.
3. Legiranje v razsutem stanju je vnos komponent v staljeno snov v okviru metalurške proizvodnje. Surface je metoda difuzijske nasičenosti površinske plasti s potrebnimi kemičnimi elementi pod vplivom visokih temperatur.
4. Med postopkom dodatki spremenijo kristalno strukturo "hčerinskega" materiala. Lahko ustvarijo penetracijske ali izločitvene rešitve, pa tudi postavijo se na meje kovinskih in nekovinskih struktur, kar ustvarja mehansko mešanico zrn. Stopnja topnosti elementov drug v drugem igra pri tem veliko vlogo.

legirne komponente

V skladu s splošno klasifikacijo so vse kovine razdeljene na železove in neželezne. Črni vključujejo železo, krom in mangan. Neželezne delimo na lahke (aluminij, magnezij, kalij), težke (nikelj, cink, baker), plemenite (platina, srebro, zlato), ognjevzdržne (volfram, molibden, vanadij, titan), lahke, redke zemlje in radioaktivne. Zlitine vključujejo široko paleto lahkih, težkih, žlahtnih in ognjevzdržnih neželeznih kovin, pa tudi vse železove.

Odvisno od razmerja teh elementov in glavne mase zlitine delimo slednje na nizko legirane (3%), srednje legirane (3-10%) in visoko legirane (več kot 10 %).

legirana jekla

Tehnološko proces ne povzroča težav. Razpon je zelo širok. Glavni cilji zajekla so naslednja:

• Povečaj moč.
• Izboljšajte rezultate toplotne obdelave.
• Povečanje odpornosti proti koroziji, toplotne odpornosti, toplotne odpornosti, toplotne odpornosti, odpornosti na agresivne delovne pogoje, življenjske dobe.

Glavne komponente so zlitine železa in ognjevzdržne kovine, ki vključujejo Cr, Mn, W, V, Ti, Mo, pa tudi neželezove Al, Ni, Cu.

Krom in nikelj sta glavni komponenti, ki opredeljujeta nerjavno jeklo (X18H9T), pa tudi toplotno odporno jeklo, za katerega delovne pogoje so značilne visoke temperature in udarne obremenitve (15X5). Do 1,5% se uporablja za ležaje in torne dele (15HF, SHKH15SG)

Mangan je temeljna sestavina jekel, odpornih proti obrabi (110G13L). V majhnih količinah prispeva k deoksidaciji, zmanjšanju koncentracije fosforja in žvepla.

Silicij in vanadij sta elementa, ki v določeni količini povečata elastičnost in se uporabljata za izdelavo vzmeti in vzmeti (55C2, 50HFA).

Aluminij se uporablja za železo z visoko električno upornostjo (X13Y4).

Znatna vsebnost volframa je značilna za hitrorezna orodna jekla (R9, R18K5F2). Sveder iz legirane kovine iz tega materiala je veliko bolj produktiven in odporen proti sprožitvi kot isto orodje iz ogljikovega jekla.

Logirana jekla so vstopila v vsakodnevno uporabo. Hkrati so znane tako imenovane zlitine z neverjetnimi lastnostmi, pridobljene tudi z metodami legiranja. Torej "leseno jeklo" vsebuje 1% kromain 35 % niklja, kar določa njegovo visoko toplotno prevodnost, značilno za les. Diamant vključuje tudi 1,5 % ogljika, 0,5 % kroma in 5 % volframa, kar ga označuje kot posebej trdega, podobno diamantu.

Legiranje litega železa

Lito železo se od jekel razlikuje po znatni vsebnosti ogljika (od 2,14 do 6,67%), visoki trdoti in odpornosti proti koroziji, vendar nizki trdnosti. Da bi razširili obseg pomembnih lastnosti in uporabe, je legiran s kromom, manganom, aluminijem, silicijem, nikljem, bakrom, volframom, vanadijem.

Zaradi posebnih lastnosti tega železo-ogljičnega materiala je njegovo legiranje bolj zapleten postopek kot pri jeklu. Vsaka od komponent vpliva na preoblikovanje ogljikovih oblik v njej. Mangan torej prispeva k tvorbi "pravilnega" grafita, ki poveča moč. Uvedba drugih povzroči prehod ogljika v prosto stanje, beljenje litega železa in zmanjšanje njegovih mehanskih lastnosti.

Tehnologija je zapletena zaradi nizke temperature taljenja (v povprečju do 1000 ˚C), medtem ko pri večini legirnih elementov znatno presega to raven.

Kompleksno legiranje je najučinkovitejše za lito železo. Hkrati je treba upoštevati povečano verjetnost ločevanja takšnih ulitkov, nevarnost razpok in napak pri ulitku. Tehnološki proces je bolj racionalno izvajati v elektromagnetnih in indukcijskih pečeh. Obvezen zaporedni korak je visokokakovostna toplotna obdelava.

Kromove litine odlikuje visoka odpornost proti obrabi, trdnost, toplotna odpornost, odpornost na staranje in korozijo (CH3, CH16). Uporabljajo se v kemičnem inženirstvu in v proizvodnji metalurške opreme.

Lito železo, legirano s silicijem, odlikuje visoka odpornost proti koroziji in odpornost na agresivne kemične spojine, čeprav imajo zadovoljive mehanske lastnosti (ChS13, ChS17). So deli kemične opreme, cevovodov in črpalk.

Toplotno odporna litina je primer visoko produktivnega kompleksnega legiranja. Vsebujejo železove in legirne kovine, kot so krom, mangan, nikelj. Odlikuje jih visoka odpornost proti koroziji, odpornost proti obrabi in odpornost na visoke obremenitve pri visokih temperaturnih pogojih - deli turbin, črpalk, motorjev, opreme kemične industrije (ChN15D3Sh, ChN19Kh3Sh).

Pomembna sestavina je baker, ki se uporablja v kombinaciji z drugimi kovinami, hkrati pa povečuje ulivne lastnosti zlitine.

Zlitina bakra

Uporablja se v čisti obliki in kot del bakrovih zlitin, ki so zelo raznolike glede na razmerje osnovnih in legirnih elementov: medenina, bron, bakronikelj, nikelj srebro in drugi.

Čista medenina - zlitina s cinkom - ni legirana. Če vsebuje legirne neželezne kovine v določeni količini, se šteje za večkomponentno. Broni so zlitine z drugimi kovinskimi sestavinami,so lahko kositer in ne vsebujejo kositra, so v vseh primerih legirani. Njihova kakovost se izboljša s pomočjo Mn, Fe, Zn, Ni, Sn, Pb, Be, Al, P, Si.

Vsebnost silicija v bakrovih spojinah povečuje njihovo odpornost proti koroziji, trdnost in elastičnost; kositer in svinec - določite lastnosti proti trenju in pozitivne lastnosti glede obdelovalnosti; nikelj in mangan - sestavine tako imenovanih kovanih zlitin, ki prav tako pozitivno vplivajo na odpornost proti koroziji; železo izboljša mehanske lastnosti, cink pa tehnološke lastnosti.

Uporablja se v elektrotehniki kot glavna surovina za izdelavo različnih žic, material za izdelavo kritičnih delov za kemično opremo, v strojništvu in instrumentaciji, v cevovodih in toplotnih izmenjevalnikih.

aluminijeve zlitine

Uporablja se kot kovane ali lite zlitine. Legirane kovine na njegovi osnovi so spojine z bakrom, manganom ali magnezijem (duralumini in drugi), slednje so spojine s silicijem, tako imenovani silumini, medtem ko so vse njihove možne različice legirane s Cr, Mg, Zn, Co, Cu, Si.

Baker poveča svojo duktilnost; silicij - tekoče in visokokakovostne lastnosti litja; krom, mangan, magnezij - izboljšajo trdnost, tehnološke lastnosti obdelovalnosti s tlakom in odpornostjo proti koroziji. Tudi B, Pb, Zr,Ti, Bi.

Železo je nezaželena komponenta, vendar se v majhnih količinah uporablja pri proizvodnji aluminijaste folije. Silumini se uporabljajo za vlivanje kritičnih delov in ohišij v strojništvu. Duraluminij in zlitine za žigosanje na osnovi aluminija so pomembna surovina za izdelavo elementov trupa, vključno z nosilnimi konstrukcijami, v letalski industriji, ladjedelništvu in strojništvu.

Legirane kovine se uporabljajo na vseh področjih industrije kot tiste, ki imajo izboljšane mehanske in tehnološke lastnosti v primerjavi z originalnim materialom. Nabor legirnih elementov in zmogljivosti sodobnih tehnologij omogočajo različne modifikacije, ki širijo možnosti v znanosti in tehnologiji.