Fémötvözetek: leírás, lista és alkalmazási jellemzők

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:30

A fejlődést a fejlődéssel azonosítják. Az ipari és háztartási képességek fejlesztése progresszív tulajdonságokkal rendelkező anyagok felhasználásával történik. Ezek különösen az ötvözött fémek. Sokféleségüket az ötvözőelemek mennyiségi és minőségi összetételének korrekciójának lehetősége határozza meg.

Természetes ötvözött acél

Az első olvasztott vas, amely tulajdonságaiban különbözött rokonaitól, természetesen ötvözött volt. Az olvasztott őskori meteorikus vas megnövekedett mennyiségű nikkelt tartalmazott. Az ie 4-5 évezred ókori egyiptomi temetkezéseiben találták. e., a delhi Qutab Minar építészeti emlékműve (5. század) ugyanebből épült. A japán damaszt kardok molibdénnel telített vasból készültek, a damaszkuszi acél pedig volfrámot tartalmazott, ami a modern nagysebességű vágásra jellemző. Ezek fémek voltak, amelyekhez bizonyos helyekről bányászták az ércet.

A modern gyártású ötvözetek tartalmazhatnak természetesen előforduló fémes ésnem fém eredetű, amelyek jellemzőikben és tulajdonságaikban is tükröződnek.

Történelmi út

Az ötvözés fejlődésének alapját a 18. századi európai acélolvasztási tégelyes módszer igazolása tette le. Egy primitívebb változatban a tégelyeket az ókorban használták, beleértve a damaszt és a damaszkuszi acél olvasztását. A 18. század elején ezt a technológiát ipari méretekben továbbfejlesztették, és lehetővé tette az alapanyag összetételének és minőségének beállítását.

• Az egyre több új kémiai elem egyidejű felfedezése kísérleti olvasztási kísérletekre késztette a kutatókat.
• A réznek az acél minőségére gyakorolt negatív hatása megállapítást nyert.
• 6% vasat tartalmazó sárgaréz fedezhető fel.

Kísérleteket végeztek a volfrám, mangán, titán, molibdén, kob alt, króm, platina, nikkel, alumínium és mások acélötvözeteinek minőségi és mennyiségi hatásaira vonatkozóan.

A mangánnal ötvözött acél első ipari gyártása a 19. század elején jött létre. 1856 óta fejlesztették ki a Bessemer olvasztási eljárás részeként.

A dopping jellemzői

A modern lehetőségek lehetővé teszik bármilyen összetételű ötvözött fémek olvasztását. A szóban forgó technológia alapelvei:

1. A komponensek csak akkor tekinthetők ötvözőnek, ha szándékosan kerültek beépítésre, és mindegyikük tartalma meghaladja az 1%-ot.
2. A kén, hidrogén, foszfor szennyeződésnek minősül. mint nem fémeszárványokat, bórt, nitrogént, szilíciumot használnak, ritkán - foszfort.
3. Az ömlesztett ötvözés az alkatrészek olvadt anyagba való bejuttatása a kohászati gyártás keretein belül. A felület a felületi réteg diffúziós telítésének módszere a szükséges kémiai elemekkel magas hőmérséklet hatására.
4. A folyamat során az adalékanyagok megváltoztatják a "leány" anyag kristályszerkezetét. Létrehozhatnak behatolási vagy kizáró megoldásokat, valamint fémes és nemfémes szerkezetek határfelületére helyezhetők, mechanikai szemcsekeveréket hozva létre. Itt nagy szerepe van az elemek egymásban való oldhatóságának.

Ötvöző alkatrészek

Az általános besorolás szerint minden fém vas- és színesfémre van felosztva. A feketék közé tartozik a vas, a króm és a mangán. A színesfémeket könnyű (alumínium, magnézium, kálium), nehéz (nikkel, cink, réz), nemes (platina, ezüst, arany), tűzálló (volfrám, molibdén, vanádium, titán), könnyű, ritkaföldfém és radioaktív anyagokra osztják.. Az ötvözött fémek közé tartozik a könnyű, nehéz, nemes és tűzálló színesfémek széles választéka, valamint az összes vasfém.

Ezen elemek arányától és az ötvözet fő tömegétől függően ez utóbbiakat gyengén ötvözöttre (3%), közepesen ötvözöttre (3-10%) és erősen ötvözöttre (több mint 10%) osztják. %).

Ötözött acélok

Technológiailag a folyamat nem okoz nehézséget. A választék nagyon széles. A fő célokaz acélok a következők:

• Növelje az erőt.
• Javítsa a hőkezelési eredményeket.
• Növekvő korrózióállóság, hőállóság, hőállóság, hőállóság, agresszív munkakörülményeknek való ellenállás, élettartam.

A fő alkotóelemek vasötvöző és tűzálló fémek, amelyek közé tartozik a Cr, Mn, W, V, Ti, Mo, valamint a színesfém Al, Ni, Cu.

A króm és a nikkel a fő alkotóelemek, amelyek meghatározzák a rozsdamentes acélt (X18H9T), valamint a hőálló acélt, amelynek működési feltételeit magas hőmérséklet és lökésterhelés (15X5) jellemzi. Legfeljebb 1,5%-ot használnak csapágyakhoz és súrlódó alkatrészekhez (15HF, SHKH15SG)

A mangán a kopásálló acélok (110G13L) alapvető összetevője. Kis mennyiségben hozzájárul a dezoxidációhoz, csökkenti a foszfor és a kén koncentrációját.

A szilícium és a vanádium olyan elemek, amelyek bizonyos mértékben növelik a rugalmasságot, és rugók és rugók (55C2, 50HFA) készítésére használják.

Az alumínium nagy elektromos ellenállású vasakhoz használható (X13Y4).

Jelentős volfrámtartalom jellemző a nagy fordulatszámnak ellenálló szerszámacélokra (R9, R18K5F2). Az ebből az anyagból készült ötvözött fémfúró sokkal termelékenyebb és ellenállóbb a kioldással, mint a szénacélból készült szerszám.

Az ötvözött acélok mindennapos használatba kerültek. Ugyanakkor ismertek a szintén ötvözési módszerekkel nyert, elképesztő tulajdonságokkal rendelkező, úgynevezett ötvözetek. Tehát a "faacél" 1% krómot tartalmazés 35% nikkel, ami meghatározza a fára jellemző magas hővezető képességét. A gyémánt 1,5% szenet, 0,5% krómot és 5% volfrámot is tartalmaz, ami különösen kemény, a gyémánthoz hasonló.

Ötvözőöntvény

Az öntöttvasak jelentős széntartalommal (2,14-6,67%), nagy keménységgel és korrózióállóságukkal, de alacsony szilárdságukkal különböznek az acéloktól. A jelentős tulajdonságok és alkalmazások körének bővítése érdekében krómmal, mangánnal, alumíniummal, szilíciummal, nikkellel, rézzel, volfrámmal, vanádiummal ötvözik.

E vas-szén anyag különleges tulajdonságai miatt ötvözése összetettebb folyamat, mint az acél esetében. A komponensek mindegyike befolyásolja a benne lévő szénformák átalakulását. Tehát a mangán hozzájárul a "helyes" grafit kialakulásához, ami növeli az erőt. Mások bevezetése a szén szabad állapotba kerülését, az öntöttvas kifehéredését és mechanikai tulajdonságainak csökkenését eredményezi.

A technológiát bonyolítja az alacsony olvadási hőmérséklet (átlagosan akár 1000 ˚C), míg a legtöbb ötvözőelem esetében jelentősen meghaladja ezt a szintet.

A komplex ötvözés a leghatékonyabb az öntöttvasak esetében. Ugyanakkor figyelembe kell venni az ilyen öntvények szétválásának megnövekedett valószínűségét, a repedés kockázatát és az öntvényhibákat. Racionálisabb a technológiai folyamatot elektromágneses és indukciós kemencékben végrehajtani. Kötelező egymást követő lépés a jó minőségű hőkezelés.

A króm öntöttvasakat nagy kopásállóság, szilárdság, hőállóság, öregedés- és korrózióállóság (CH3, CH16) jellemzi. A vegyiparban és a kohászati berendezések gyártásában használják.

A szilíciummal ötvözött öntöttvasak nagy korrózióállósággal és agresszív kémiai vegyületekkel szembeni ellenálló képességgel rendelkeznek, bár kielégítő mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek (ChS13, ChS17). Vegyi berendezések, csővezetékek és szivattyúk részét képezik.

A hőálló öntöttvasak a rendkívül hatékony komplex ötvözés példái. Vastartalmú és ötvözőfémeket, például krómot, mangánt, nikkelt tartalmaznak. Jellemzőjük a nagy korrózióállóság, kopásállóság és magas hőmérsékleti viszonyok között nagy terhelésekkel szembeni ellenállás – turbinák, szivattyúk, motorok, vegyipari berendezések alkatrészei (ChN15D3Sh, ChN19Kh3Sh).

Fontos komponens a réz, amelyet más fémekkel kombinálva használnak, miközben növelik az ötvözet öntési jellemzőit.

Rézötvözet

Tiszta formában és rézötvözetek részeként használják, amelyek az alap- és ötvözőelemek arányától függően sokfélék lehetnek: sárgaréz, bronz, réz-nikkel, ezüst nikkel és mások.

A tiszta sárgaréz – cinkötvözet – nincs ötvözve. Ha bizonyos mennyiségben ötvöző színesfémeket tartalmaz, akkor többkomponensűnek minősül. A bronzok más fémes összetevőket tartalmazó ötvözetek,lehet ón és nem tartalmaz ónt, minden esetben ötvözöttek. Minőségüket Mn, Fe, Zn, Ni, Sn, Pb, Be, Al, P, Si segítségével javítják.

A rézvegyületek szilíciumtartalma növeli azok korrózióállóságát, szilárdságát és rugalmasságát; ón és ólom - meghatározza a súrlódásgátló tulajdonságokat és a megmunkálhatóságra vonatkozó pozitív jellemzőket; nikkel és mangán - az úgynevezett kovácsolt ötvözetek összetevői, amelyek szintén pozitív hatással vannak a korrózióállóságra; a vas javítja a mechanikai, míg a cink a technológiai tulajdonságokat.

Az elektrotechnikában fő nyersanyagként használják különféle vezetékek gyártásához, vegyi berendezések kritikus alkatrészeinek gyártásához szükséges anyagként, a gépészetben és a műszerekben, a csővezetékekben és a hőcserélőkben.

Alumíniumötvözet

Kovott vagy öntött ötvözetként használják. Az alapú ötvözött fémek rézzel, mangánnal vagy magnéziummal (duraluminok és mások), utóbbiak szilíciummal alkotott vegyületek, az úgynevezett sziluminok, míg minden lehetséges változatuk Cr, Mg, Zn, Co, Cu, Si.

A réz növeli a rugalmasságát; szilícium - folyékonyság és kiváló minőségű öntési tulajdonságok; króm, mangán, magnézium - javítja a szilárdságot, a megmunkálhatóság technológiai tulajdonságait nyomással és korrózióállósággal. Továbbá B, Pb, Zr,Ti, Bi.

A vas nemkívánatos komponens, de az alumíniumfólia gyártása során kis mennyiségben használják. A sziluminokat kritikus alkatrészek és házak öntésére használják a gépészetben. A duraluminok és az alumínium alapú sajtolóötvözetek fontos nyersanyagot jelentenek a hajótest elemeinek, köztük a teherhordó szerkezeteknek a gyártásához a repülőgépiparban, a hajógyártásban és a gépgyártásban.

Az ötvözött fémeket az ipar minden területén használják, mivel azok mechanikai és technológiai jellemzői jobbak az eredeti anyagokhoz képest. Az ötvözőelemek választéka és a modern technológiák lehetőségei sokféle módosítást tesznek lehetővé, amelyek kiterjesztik a tudomány és a technológia lehetőségeit.