Zliatinové kovy: popis, zoznam a aplikačné funkcie

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Vývoj sa spája so zlepšením. Zlepšenie priemyselných a domácich možností sa vykonáva pomocou materiálov s progresívnymi vlastnosťami. Ide najmä o legované kovy. Ich rôznorodosť je určená možnosťou korekcie kvantitatívneho a kvalitatívneho zloženia legujúcich prvkov.

Prírodná legovaná oceľ

Prvé tavené železo, ktoré sa svojimi vlastnosťami líšilo od svojich príbuzných, bolo prirodzene legované. Vytavené praveké meteorické železo obsahovalo zvýšené množstvo niklu. Bol nájdený v starovekých egyptských pohrebiskách zo 4-5 tisícročí pred Kristom. e., architektonická pamiatka Qutab Minar v Dillí (5. storočie) bola postavená z toho istého. Japonské damaškové meče boli vyrobené zo železa nasýteného molybdénom a damašková oceľ obsahovala volfrám, charakteristický pre moderné vysokorýchlostné rezanie. Boli to kovy, ktorých ruda sa ťažila z určitých miest.

Moderné výrobné zliatiny môžu obsahovať prirodzene sa vyskytujúce kovové anekovového pôvodu, ktoré sa odrážajú v ich charakteristikách a vlastnostiach.

Historická cesta

Základ pre rozvoj legovania bol položený zdôvodnením téglikovej metódy tavenia ocele v Európe v 18. storočí. V primitívnejšej verzii sa tégliky používali v staroveku, a to aj na tavenie damašku a damaškovej ocele. Začiatkom 18. storočia bola táto technológia vylepšená v priemyselnom meradle a umožnila upraviť zloženie a kvalitu východiskového materiálu.

• Súčasné objavovanie stále väčšieho množstva nových chemických prvkov prinútilo výskumníkov k experimentálnym taviacim experimentom.
• Negatívny vplyv medi na kvalitu ocele bol preukázaný.
• Objavená mosadz obsahujúca 6 % železa.

Uskutočnili sa experimenty z hľadiska kvalitatívnych a kvantitatívnych účinkov na oceľovú zliatinu volfrámu, mangánu, titánu, molybdénu, kob altu, chrómu, platiny, niklu, hliníka a ďalších.

Prvá priemyselná výroba ocele legovanej mangánom bola založená na začiatku 19. storočia. Vyvíja sa od roku 1856 ako súčasť Bessemerovho taviaceho procesu.

Vlastnosti dopingu

Moderné možnosti umožňujú taviť legované kovy akéhokoľvek zloženia. Základné princípy príslušnej technológie:

1. Zložky sa považujú za legujúce iba vtedy, ak sú zavedené zámerne a ich obsah presahuje 1 %.
2. Síra, vodík, fosfor sa považujú za nečistoty. ako nekovovépoužívajú sa inklúzie, bór, dusík, kremík, zriedkavo fosfor.
3. Hromadné legovanie je vnášanie komponentov do roztavenej látky v rámci hutníckej výroby. Povrch je metóda difúzneho nasýtenia povrchovej vrstvy potrebnými chemickými prvkami pod vplyvom vysokých teplôt.
4. Počas procesu aditíva menia kryštálovú štruktúru „dcérskeho“materiálu. Môžu vytvárať penetračné alebo vylučovacie riešenia, ako aj byť umiestnené na hraniciach kovových a nekovových štruktúr, čím vytvárajú mechanickú zmes zŕn. Veľkú úlohu tu zohráva stupeň rozpustnosti prvkov v sebe navzájom.

Zliatinové komponenty

Podľa všeobecnej klasifikácie sa všetky kovy delia na železné a neželezné. Medzi čierne patrí železo, chróm a mangán. Neželezné sa delia na ľahké (hliník, horčík, draslík), ťažké (nikel, zinok, meď), ušľachtilé (platina, striebro, zlato), žiaruvzdorné (volfrám, molybdén, vanád, titán), ľahké, vzácne zeminy a rádioaktívne. Zliatiny zahŕňajú širokú škálu ľahkých, ťažkých, ušľachtilých a žiaruvzdorných neželezných kovov, ako aj všetky železné.

V závislosti od pomeru týchto prvkov a hlavnej hmotnosti zliatiny sa tieto delia na nízkolegované (3%), stredne legované (3-10%) a vysokolegované (viac ako 10 %).

legované ocele

Technologicky tento proces nespôsobuje ťažkosti. Rozsah je veľmi široký. Hlavné ciele preocele sú nasledovné:

• Zvýšte silu.
• Zlepšite výsledky tepelného spracovania.
• Zvýšenie odolnosti proti korózii, tepelnej odolnosti, tepelnej odolnosti, tepelnej odolnosti, odolnosti voči agresívnym pracovným podmienkam, životnosti.

Hlavnými zložkami sú železné legujúce a žiaruvzdorné kovy, ktoré zahŕňajú Cr, Mn, W, V, Ti, Mo, ako aj neželezné Al, Ni, Cu.

Chróm a nikel sú hlavné komponenty, ktoré definujú nehrdzavejúcu oceľ (X18H9T), ako aj žiaruvzdornú oceľ, ktorej prevádzkové podmienky sa vyznačujú vysokými teplotami a rázovým zaťažením (15X5). Až 1,5 % sa používa na ložiská a trecie diely (15HF, SHKH15SG)

Mangán je základnou zložkou ocelí odolných voči opotrebovaniu (110G13L). V malých množstvách prispieva k deoxidácii, znižuje koncentráciu fosforu a síry.

Kremík a vanád sú prvky, ktoré v určitom množstve zvyšujú elasticitu a používajú sa na výrobu pružín a pružín (55C2, 50HFA).

Hliník je použiteľný pre železo s vysokým elektrickým odporom (X13Y4).

Významný obsah volfrámu je typický pre vysokorýchlostné odolné nástrojové ocele (R9, R18K5F2). Vŕtačka do legovaného kovu vyrobená z tohto materiálu je oveľa produktívnejšia a odolnejšia voči spusteniu ako rovnaký nástroj vyrobený z uhlíkovej ocele.

Zliatinové ocele sa dostali do každodenného používania. Zároveň sú známe takzvané zliatiny s úžasnými vlastnosťami, ktoré sa získavajú aj metódami legovania. Takže "drevená oceľ" obsahuje 1% chrómua 35% niklu, čo určuje jeho vysokú tepelnú vodivosť, charakteristickú pre drevo. Diamant tiež obsahuje 1,5 % uhlíka, 0,5 % chrómu a 5 % volfrámu, čo ho charakterizuje ako obzvlášť tvrdý, podobný diamantu.

Legovaná liatina

Liatiny sa líšia od ocelí významným obsahom uhlíka (od 2,14 do 6,67 %), vysokou tvrdosťou a odolnosťou proti korózii, ale nízkou pevnosťou. Pre rozšírenie rozsahu významných vlastností a aplikácií je legovaný chrómom, mangánom, hliníkom, kremíkom, niklom, meďou, volfrámom, vanádom.

Vzhľadom na špeciálne vlastnosti tohto železo-uhlíkového materiálu je jeho legovanie zložitejším procesom ako v prípade ocele. Každá zo zložiek v nej ovplyvňuje premenu uhlíkových foriem. Mangán teda prispieva k vytvoreniu „správneho“grafitu, ktorý zvyšuje pevnosť. Zavedenie ďalších má za následok prechod uhlíka do voľného stavu, bielenie liatiny a zníženie jej mechanických vlastností.

Technológiu komplikuje nízka teplota topenia (v priemere do 1000 ˚C), pričom u väčšiny legujúcich prvkov túto úroveň výrazne prekračuje.

Komplexné legovanie je pre liatinu najúčinnejšie. Zároveň je potrebné vziať do úvahy zvýšenú pravdepodobnosť segregácie takýchto odliatkov, riziko praskania a defektov odliatkov. Je racionálnejšie uskutočňovať technologický proces v elektromagnetických a indukčných peciach. Povinným následným krokom je vysokokvalitné tepelné spracovanie.

Chrómové liatiny sa vyznačujú vysokou odolnosťou proti opotrebovaniu, pevnosťou, tepelnou odolnosťou, odolnosťou proti starnutiu a korózii (CH3, CH16). Používajú sa v chemickom strojárstve a pri výrobe hutníckych zariadení.

Liatiny legované kremíkom sa vyznačujú vysokou odolnosťou proti korózii a odolnosťou voči agresívnym chemickým zlúčeninám, aj keď majú uspokojivé mechanické vlastnosti (ChS13, ChS17). Tvoria časti chemických zariadení, potrubí a čerpadiel.

Žiaruvzdorné liatiny sú príkladom vysoko produktívneho komplexného legovania. Obsahujú železné a legujúce kovy ako chróm, mangán, nikel. Vyznačujú sa vysokou odolnosťou voči korózii, odolnosťou voči opotrebovaniu a odolnosťou voči vysokému zaťaženiu pri vysokých teplotách - časti turbín, čerpadiel, motorov, zariadení chemického priemyslu (ChN15D3Sh, ChN19Kh3Sh).

Dôležitou zložkou je meď, ktorá sa používa v kombinácii s inými kovmi, pričom zvyšuje odlievacie vlastnosti zliatiny.

Zliatina medi

Používa sa v čistej forme a ako súčasť zliatin medi, ktoré majú širokú škálu v závislosti od pomeru základných a legujúcich prvkov: mosadz, bronz, kupronikel, nikel striebro a iné.

Čistá mosadz – zliatina so zinkom – nie je legovaná. Ak obsahuje legujúce neželezné kovy v určitom množstve, považuje sa za viaczložkový. Bronzy sú zliatiny s inými kovovými zložkami,môžu byť cínové a neobsahujúce cín, sú vo všetkých prípadoch legované. Ich kvalita sa zlepšuje pomocou Mn, Fe, Zn, Ni, Sn, Pb, Be, Al, P, Si.

Obsah kremíka v zlúčeninách medi zvyšuje ich odolnosť proti korózii, pevnosť a elasticitu; cín a olovo - určujú vlastnosti proti treniu a pozitívne vlastnosti týkajúce sa obrobiteľnosti; nikel a mangán - zložky takzvaných tvárnených zliatin, ktoré majú tiež pozitívny vplyv na odolnosť proti korózii; železo zlepšuje mechanické vlastnosti, zatiaľ čo zinok zlepšuje technologické vlastnosti.

Používa sa v elektrotechnike ako hlavná surovina na výrobu rôznych drôtov, materiál na výrobu kritických častí pre chemické zariadenia, v strojárstve a prístrojovej technike, v potrubiach a výmenníkoch tepla.

Zliatie hliníka

Používané ako tvárnené alebo liate zliatiny. Legované kovy na jeho báze sú zlúčeniny s meďou, mangánom alebo horčíkom (duralíny a iné), posledne menované sú zlúčeniny s kremíkom, tzv. siluminy, pričom všetky ich možné varianty sú legované Cr, Mg, Zn, Co, Cu, Si.

Meď zvyšuje svoju ťažnosť; kremík - tekutosť a vysokokvalitné odlievacie vlastnosti; chróm, mangán, horčík - zlepšujú pevnosť, technologické vlastnosti spracovateľnosti tlakom a odolnosťou proti korózii. Tiež B, Pb, Zr,Ti, Bi.

Železo je nežiaduca zložka, no v malom množstve sa používa pri výrobe hliníkovej fólie. Silumíny sa používajú na odlievanie kritických častí a krytov v strojárstve. Dural a lisovacie zliatiny na báze hliníka sú dôležitou surovinou na výrobu prvkov trupu, vrátane nosných konštrukcií, v leteckom priemysle, stavbe lodí a strojárstve.

Legované kovy sa používajú vo všetkých oblastiach priemyslu ako tie, ktoré majú v porovnaní s pôvodným materiálom vylepšené mechanické a technologické vlastnosti. Rozsah legujúcich prvkov a možnosti moderných technológií umožňujú rôzne úpravy, ktoré rozširujú možnosti vo vede a technike.