Gelegeerde metalen: beschrijving, lijst en toepassingskenmerken

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

Ontwikkeling wordt geïdentificeerd met verbetering. Het verbeteren van industriële en huishoudelijke mogelijkheden wordt uitgevoerd door het gebruik van materialen met vooruitstrevende eigenschappen. Dit zijn met name gelegeerde metalen. Hun diversiteit wordt bepaald door de mogelijkheid om de kwantitatieve en kwalitatieve samenstelling van legeringselementen te corrigeren.

Natuurlijk gelegeerd staal

Het eerste gesmolten ijzer, dat qua eigenschappen verschilde van zijn verwanten, was van nature gelegeerd. Gesmolten prehistorisch meteoorijzer bevatte een verhoogde hoeveelheid nikkel. Het werd gevonden in oude Egyptische graven van 4-5 millennia voor Christus. e., het architecturale monument van Qutab Minar in Delhi (5e eeuw) werd van hetzelfde gebouwd. Japanse damastzwaarden waren gemaakt van ijzer verzadigd met molybdeen, en Damascus-staal bevatte wolfraam, kenmerkend voor modern snijden met hoge snelheid. Dit waren metalen waarvan het erts op bepaalde plaatsen werd gewonnen.

Moderne productielegeringen kunnen van nature voorkomend metaal bevatten enniet-metalen oorsprong, die worden weerspiegeld in hun kenmerken en eigenschappen.

Historisch pad

De basis voor de ontwikkeling van legering werd gelegd door de rechtvaardiging van de smeltkroesmethode voor het smelten van staal in Europa in de 18e eeuw. In een meer primitieve versie werden in de oudheid smeltkroezen gebruikt, onder meer voor het smelten van damast en Damascus-staal. Aan het begin van de 18e eeuw werd deze technologie op industriële schaal verbeterd en maakte het mogelijk om de samenstelling en kwaliteit van het bronmateriaal aan te passen.

• De gelijktijdige ontdekking van steeds meer nieuwe chemische elementen dwong onderzoekers tot experimentele smeltexperimenten.
• Het negatieve effect van koper op de kwaliteit van staal is vastgesteld.
• Messing met 6% ijzer ontdekt.

Er werden experimenten uitgevoerd in termen van kwalitatieve en kwantitatieve effecten op de staallegering van wolfraam, mangaan, titanium, molybdeen, kob alt, chroom, platina, nikkel, aluminium en andere.

De eerste industriële productie van met mangaan gelegeerd staal werd opgericht aan het begin van de 19e eeuw. Het is ontwikkeld sinds 1856 als onderdeel van het Bessemer-smeltproces.

Kenmerken van doping

Moderne mogelijkheden maken het mogelijk om gelegeerde metalen van elke samenstelling te smelten. De basisprincipes van de technologie in kwestie:

1. Componenten worden alleen als legering beschouwd als ze doelbewust zijn geïntroduceerd en het geh alte van elk meer dan 1% bedraagt.
2. Zwavel, waterstof en fosfor worden als onzuiverheden beschouwd. als niet-metaleninsluitsels, boor, stikstof, silicium worden gebruikt, zelden - fosfor.
3. Bulklegeringen is het inbrengen van componenten in een gesmolten stof in het kader van metallurgische productie. Oppervlakte is een methode van diffusieverzadiging van de oppervlaktelaag met de nodige chemische elementen onder invloed van hoge temperaturen.
4. Tijdens het proces veranderen additieven de kristalstructuur van het "dochter" -materiaal. Ze kunnen penetratie- of uitsluitingsoplossingen creëren, maar ook worden geplaatst op de grenzen van metalen en niet-metalen structuren, waardoor een mechanisch mengsel van korrels ontstaat. De mate van oplosbaarheid van elementen in elkaar speelt hierbij een grote rol.

Leren van componenten

Volgens de algemene classificatie zijn alle metalen onderverdeeld in ferro en non-ferro. Zwarten omvatten ijzer, chroom en mangaan. Non-ferro wordt onderverdeeld in licht (aluminium, magnesium, kalium), zwaar (nikkel, zink, koper), edel (platina, zilver, goud), vuurvast (wolfraam, molybdeen, vanadium, titanium), licht, zeldzame aarde en radioactief. Gelegeerde metalen omvatten een breed scala aan lichte, zware, edele en vuurvaste non-ferrometalen, evenals alle ferrometalen.

Afhankelijk van de verhouding van deze elementen en de hoofdmassa van de legering, worden deze onderverdeeld in laaggelegeerd (3%), middelgelegeerd (3-10%) en hooggelegeerd (meer dan 10 %).

Gelegeerd staal

Technologisch veroorzaakt het proces geen problemen. Het assortiment is erg breed. Belangrijkste doelen voorstaalsoorten zijn als volgt:

• Verhoog je kracht.
• Verbeter de resultaten van de warmtebehandeling.
• Verhoging van de corrosieweerstand, hittebestendigheid, hittebestendigheid, hittebestendigheid, weerstand tegen agressieve werkomstandigheden, levensduur.

De belangrijkste componenten zijn ferrolegeringen en vuurvaste metalen, waaronder Cr, Mn, W, V, Ti, Mo, evenals non-ferro Al, Ni, Cu.

Chroom en nikkel zijn de belangrijkste componenten die roestvrij staal (X18H9T) definiëren, evenals hittebestendig staal, waarvan de bedrijfsomstandigheden worden gekenmerkt door hoge temperaturen en schokbelastingen (15X5). Tot 1,5% wordt gebruikt voor lagers en wrijvingsdelen (15HF, SHKH15SG)

Mangaan is een fundamenteel onderdeel van slijtvaste staalsoorten (110G13L). In kleine hoeveelheden draagt het bij aan deoxidatie, waardoor de concentratie van fosfor en zwavel wordt verlaagd.

Silicium en vanadium zijn elementen die de elasticiteit in een bepaalde mate verhogen en worden gebruikt om veren en veren (55C2, 50HFA) te maken.

Aluminium is geschikt voor ijzer met een hoge elektrische weerstand (X13Y4).

Een aanzienlijk geh alte aan wolfraam is typisch voor hogesnelheidsbestendige gereedschapsstaalsoorten (R9, R18K5F2). Een boor van gelegeerd metaal gemaakt van dit materiaal is veel productiever en beter bestand tegen triggeren dan hetzelfde gereedschap gemaakt van koolstofstaal.

Gelegeerd staal wordt dagelijks gebruikt. Tegelijkertijd zijn de zogenaamde legeringen bekend met verbazingwekkende eigenschappen, ook verkregen door legeringsmethoden. Dus "houten staal" bevat 1% chroomen 35% nikkel, wat de hoge thermische geleidbaarheid bepa alt, kenmerkend voor hout. Diamant bevat ook 1,5% koolstof, 0,5% chroom en 5% wolfraam, wat het kenmerkt als bijzonder hard, vergelijkbaar met diamant.

Gelegeerd gietijzer

Gietijzer verschilt van staal door een aanzienlijk koolstofgeh alte (van 2,14 tot 6,67%), hoge hardheid en corrosieweerstand, maar lage sterkte. Om het scala aan belangrijke eigenschappen en toepassingen uit te breiden, is het gelegeerd met chroom, mangaan, aluminium, silicium, nikkel, koper, wolfraam, vanadium.

Vanwege de speciale eigenschappen van dit ijzer-koolstofmateriaal is het legeren ervan een complexer proces dan voor staal. Elk van de componenten beïnvloedt de transformatie van koolstofvormen erin. Mangaan draagt dus bij aan de vorming van het "juiste" grafiet, wat de sterkte verhoogt. De introductie van andere resulteert in de overgang van koolstof naar een vrije toestand, het bleken van gietijzer en een afname van de mechanische eigenschappen.

De technologie wordt gecompliceerd door de lage smelttemperatuur (gemiddeld tot 1000 ˚C), terwijl deze voor de meeste legeringselementen dit niveau aanzienlijk overschrijdt.

Complexe legeringen zijn het meest effectief voor gietijzer. Tegelijkertijd moet rekening worden gehouden met de verhoogde kans op segregatie van dergelijke gietstukken, het risico op scheurvorming en gietdefecten. Het is rationeler om het technologische proces uit te voeren in elektromagnetische en inductieovens. Een verplichte opeenvolgende stap is een hoogwaardige warmtebehandeling.

Chroomgietijzers worden gekenmerkt door een hoge slijtvastheid, sterkte, hittebestendigheid, weerstand tegen veroudering en corrosie (CH3, CH16). Ze worden gebruikt in de chemische technologie en bij de productie van metallurgische apparatuur.

Gietijzer gelegeerd met silicium onderscheidt zich door een hoge corrosieweerstand en weerstand tegen agressieve chemische verbindingen, hoewel ze bevredigende mechanische eigenschappen hebben (ChS13, ChS17). Ze vormen onderdelen van chemische apparatuur, pijpleidingen en pompen.

Hittebestendig gietijzer is een voorbeeld van zeer productieve complexe legeringen. Ze bevatten ferro- en legeringsmetalen zoals chroom, mangaan, nikkel. Ze worden gekenmerkt door een hoge weerstand tegen corrosie, slijtvastheid en weerstand tegen hoge belastingen onder hoge temperatuuromstandigheden - onderdelen van turbines, pompen, motoren, apparatuur voor de chemische industrie (ChN15D3Sh, ChN19Kh3Sh).

Een belangrijk onderdeel is koper, dat wordt gebruikt in combinatie met andere metalen, terwijl de gieteigenschappen van de legering worden verbeterd.

Gelegeerd koper

Gebruikt in pure vorm en als onderdeel van koperlegeringen, die een grote variëteit hebben, afhankelijk van de verhouding van basis- en legeringselementen: messing, brons, kopernikkel, nikkelzilver en andere.

Puur messing - een legering met zink - is niet gelegeerd. Als het in een bepaalde hoeveelheid gelegeerde non-ferrometalen bevat, wordt het als multicomponent beschouwd. Bronzen zijn legeringen met andere metallische bestanddelen,tin kunnen zijn en geen tin bevatten, zijn in alle gevallen gelegeerd. Hun kwaliteit wordt verbeterd met behulp van Mn, Fe, Zn, Ni, Sn, Pb, Be, Al, P, Si.

Siliciumgeh alte in koperverbindingen verhoogt hun corrosieweerstand, sterkte en elasticiteit; tin en lood - bepalen de antifrictie-eigenschappen en positieve eigenschappen met betrekking tot bewerkbaarheid; nikkel en mangaan - componenten van de zogenaamde smeedlegeringen, die ook een positief effect hebben op de corrosieweerstand; ijzer verbetert de mechanische eigenschappen, terwijl zink de technologische eigenschappen verbetert.

Gebruikt in de elektrotechniek als de belangrijkste grondstof voor de vervaardiging van verschillende draden, materiaal voor de vervaardiging van kritieke onderdelen voor chemische apparatuur, in de machinebouw en instrumentatie, in pijpleidingen en warmtewisselaars.

Aluminiumlegering

Gebruikt als smeed- of gietlegeringen. Gelegeerde metalen op basis daarvan zijn verbindingen met koper, mangaan of magnesium (duraluminen en andere), de laatste zijn verbindingen met silicium, de zogenaamde silumines, terwijl al hun mogelijke varianten zijn gelegeerd met Cr, Mg, Zn, Co, Cu, Si.

Koper verhoogt de taaiheid; silicium - vloeibaarheid en hoogwaardige gieteigenschappen; chroom, mangaan, magnesium - verbeter de sterkte, technologische eigenschappen van verwerkbaarheid door druk en corrosieweerstand. Ook B, Pb, Zr,Ti, Bi.

IJzer is een ongewenst bestanddeel, maar wordt in kleine hoeveelheden gebruikt bij de productie van aluminiumfolie. Silumines worden gebruikt voor het gieten van kritische onderdelen en behuizingen in de machinebouw. Duraluminen en op aluminium gebaseerde stanslegeringen zijn een belangrijke grondstof voor de vervaardiging van rompelementen, inclusief dragende constructies, in de vliegtuigindustrie, scheepsbouw en machinebouw.

Gelegeerde metalen worden in alle sectoren van de industrie gebruikt als metalen die verbeterde mechanische en technologische eigenschappen hebben in vergelijking met het originele materiaal. De reeks legeringselementen en de mogelijkheden van moderne technologieën zorgen voor een verscheidenheid aan aanpassingen die de mogelijkheden op het gebied van wetenschap en technologie uitbreiden.