Alloy metals: paglalarawan, listahan at mga feature ng application

2024 May -akda: Howard Calhoun | [email protected]. Huling binago: 2023-12-17 10:43

Development ay natukoy na may pagpapabuti. Ang pagpapabuti ng mga kakayahan sa industriya at domestic ay isinasagawa sa pamamagitan ng paggamit ng mga materyales na may mga progresibong katangian. Ang mga ito ay, sa partikular, mga haluang metal. Ang kanilang pagkakaiba-iba ay tinutukoy ng posibilidad ng pagwawasto sa dami at husay na komposisyon ng mga elemento ng haluang metal.

Natural Alloy Steel

Ang unang tunaw na bakal, na naiiba sa mga kamag-anak nito sa mga katangian nito, ay natural na pinaghalo. Ang natunaw na prehistoric meteoric iron ay naglalaman ng tumaas na halaga ng nickel. Ito ay natagpuan sa sinaunang Egyptian burials ng 4-5 millennia BC. e., ang architectural monument ng Qutab Minar sa Delhi (5th century) ay itinayo mula sa parehong. Ang mga Japanese damask sword ay gawa sa bakal na puspos ng molibdenum, at ang Damascus steel ay naglalaman ng tungsten, katangian ng modernong high-speed cutting. Ito ay mga metal, ang mineral na kung saan ay minahan mula sa ilang mga lugar.

Ang mga modernong haluang metal sa produksyon ay maaaring maglaman ng natural na metal atdi-metal na pinagmulan, na makikita sa kanilang mga katangian at katangian.

Makasaysayang landas

Ang pundasyon para sa pagbuo ng alloying ay inilatag sa pamamagitan ng pagbibigay-katwiran ng crucible method ng pagtunaw ng bakal sa Europe noong ika-18 siglo. Sa isang mas primitive na bersyon, ginamit ang mga crucibles noong sinaunang panahon, kabilang ang para sa pagtunaw ng damask at Damascus steel. Sa simula ng ika-18 siglo, ang teknolohiyang ito ay pinahusay sa isang pang-industriya na sukat at ginawang posible na ayusin ang komposisyon at kalidad ng pinagmumulan ng materyal.

• Ang sabay-sabay na pagtuklas ng parami nang paraming bagong elemento ng kemikal ang nagtulak sa mga mananaliksik sa mga eksperimentong eksperimento sa pagtunaw.
• Naitatag na ang negatibong epekto ng tanso sa kalidad ng bakal.
• Natuklasan ang tansong naglalaman ng 6% na bakal.

Isinagawa ang mga eksperimento sa mga tuntunin ng qualitative at quantitative effect sa steel alloy ng tungsten, manganese, titanium, molybdenum, cob alt, chromium, platinum, nickel, aluminum at iba pa.

Ang unang industriyal na produksyon ng bakal na hinaluan ng manganese ay itinatag sa simula ng ika-19 na siglo. Ito ay binuo mula noong 1856 bilang bahagi ng proseso ng pagtunaw ng Bessemer.

Mga tampok ng doping

Ang mga modernong posibilidad ay ginagawang posible na matunaw ang mga alloyed na metal ng anumang komposisyon. Ang mga pangunahing prinsipyo ng teknolohiyang pinag-uusapan:

1. Itinuturing na haluang metal lamang ang mga bahagi kung sinasadyang ipinakilala ang mga ito at ang nilalaman ng bawat isa ay lumampas sa 1%.
2. Sulfur, hydrogen, phosphorus ay itinuturing na mga impurities. bilang di-metalmga inklusyon, boron, nitrogen, silicon ang ginagamit, bihira - phosphorus.
3. AngBulk alloying ay ang pagpapakilala ng mga bahagi sa isang molten substance sa loob ng framework ng metallurgical production. Ang ibabaw ay isang paraan ng diffusion saturation ng surface layer na may mga kinakailangang elemento ng kemikal sa ilalim ng impluwensya ng mataas na temperatura.
4. Sa panahon ng proseso, binabago ng mga additives ang kristal na istraktura ng materyal na "anak". Maaari silang lumikha ng mga solusyon sa pagtagos o pagbubukod, pati na rin ilagay sa mga hangganan ng metal at di-metal na mga istraktura, na lumilikha ng mekanikal na pinaghalong butil. Ang antas ng solubility ng mga elemento sa isa't isa ay may malaking papel dito.

Alloying component

Ayon sa pangkalahatang klasipikasyon, ang lahat ng metal ay nahahati sa ferrous at non-ferrous. Kabilang sa mga itim ang iron, chromium at manganese. Ang non-ferrous ay nahahati sa liwanag (aluminum, magnesium, potassium), heavy (nickel, zinc, copper), noble (platinum, silver, gold), refractory (tungsten, molibdenum, vanadium, titanium), light, rare earth at radioactive. Kasama sa mga haluang metal ang iba't ibang uri ng magaan, mabibigat, marangal at matigas ang ulo non-ferrous na metal, pati na rin ang lahat ng ferrous.

Depende sa ratio ng mga elementong ito at sa pangunahing masa ng haluang metal, nahahati ang huli sa low-alloyed (3%), medium-alloyed (3-10%) at high-alloyed (higit sa 10 %).

Alloy steel

Sa teknolohiya, hindi nagdudulot ng kahirapan ang proseso. Napakalawak ng saklaw. Pangunahing layunin para saang mga bakal ay ang mga sumusunod:

• Palakihin ang lakas.
• Pagbutihin ang mga resulta ng heat treatment.
• Pagtaas ng corrosion resistance, heat resistance, heat resistance, heat resistance, resistance sa agresibong kondisyon sa pagtatrabaho, buhay ng serbisyo.

Ang mga pangunahing bahagi ay ferrous alloying at refractory metals, na kinabibilangan ng Cr, Mn, W, V, Ti, Mo, pati na rin ang non-ferrous Al, Ni, Cu.

Ang Chromium at nickel ay ang mga pangunahing bahagi na tumutukoy sa hindi kinakalawang na asero (X18H9T), pati na rin ang heat-resistant na bakal, na ang mga kondisyon ng pagpapatakbo ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na temperatura at shock load (15X5). Hanggang 1.5% ang ginagamit para sa mga bearings at friction parts (15HF, SHKH15SG)

Ang Manganese ay isang pangunahing bahagi ng mga bakal na lumalaban sa pagsusuot (110G13L). Sa maliit na dami, nakakatulong ito sa deoxidation, na binabawasan ang konsentrasyon ng phosphorus at sulfur.

Ang silicon at vanadium ay mga elementong nagpapataas ng elasticity sa isang tiyak na halaga at ginagamit sa paggawa ng mga bukal at bukal (55C2, 50HFA).

Aluminum ay naaangkop para sa bakal na may mataas na electrical resistance (X13Y4).

Ang isang makabuluhang content ng tungsten ay tipikal para sa high-speed resistant tool steels (R9, R18K5F2). Ang isang alloyed metal drill na ginawa mula sa materyal na ito ay mas produktibo at lumalaban sa pag-trigger kaysa sa parehong tool na gawa sa carbon steel.

Ang mga alloy na bakal ay pumasok sa pang-araw-araw na paggamit. Kasabay nito, ang tinatawag na mga haluang metal na may kamangha-manghang mga katangian, na nakuha din sa pamamagitan ng mga pamamaraan ng alloying, ay kilala. Kaya ang "wooden steel" ay naglalaman ng 1% chromiumat 35% nickel, na tumutukoy sa mataas na thermal conductivity nito, katangian ng kahoy. Kasama rin sa brilyante ang 1.5% carbon, 0.5% chromium at 5% tungsten, na nagpapakilala dito bilang matigas, katulad ng brilyante.

Alloying cast iron

Ang mga cast iron ay naiiba sa mga bakal sa pamamagitan ng malaking nilalaman ng carbon (mula 2.14 hanggang 6.67%), mataas na tigas at lumalaban sa kaagnasan, ngunit mababang lakas. Upang mapalawak ang hanay ng mga makabuluhang katangian at aplikasyon, ito ay pinaghalo ng chromium, manganese, aluminum, silicon, nickel, copper, tungsten, vanadium.

Dahil sa mga espesyal na katangian ng iron-carbon material na ito, ang alloying nito ay isang mas kumplikadong proseso kaysa sa bakal. Ang bawat isa sa mga bahagi ay nakakaapekto sa pagbabago ng mga carbon form sa loob nito. Kaya ang mangganeso ay nag-aambag sa pagbuo ng "tamang" grapayt, na nagpapataas ng lakas. Ang pagpapakilala ng iba ay nagreresulta sa paglipat ng carbon sa isang libreng estado, pagpapaputi ng cast iron at pagbaba sa mga mekanikal na katangian nito.

Ang teknolohiya ay kumplikado sa mababang temperatura ng pagkatunaw (sa average, hanggang 1000 ˚C), habang para sa karamihan ng mga alloying element ay higit itong lumalampas sa antas na ito.

Ang kumplikadong alloying ay ang pinakaepektibo para sa mga cast iron. Kasabay nito, dapat isaalang-alang ng isa ang mas mataas na posibilidad ng paghihiwalay ng naturang mga casting, ang panganib ng pag-crack, at mga depekto sa paghahagis. Ito ay mas makatwiran upang isagawa ang teknolohikal na proseso sa electromagnetic at induction furnaces. Ang isang ipinag-uutos na sunud-sunod na hakbang ay ang de-kalidad na heat treatment.

Ang Chromium cast irons ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na wear resistance, lakas, heat resistance, resistance sa pagtanda at corrosion (CH3, CH16). Ginagamit ang mga ito sa chemical engineering at sa paggawa ng mga kagamitang metalurhiko.

Ang mga cast iron na pinaghalo na may silicon ay nakikilala sa pamamagitan ng mataas na resistensya ng kaagnasan at paglaban sa mga agresibong kemikal na compound, bagama't mayroon silang mga kasiya-siyang mekanikal na katangian (ChS13, ChS17). Ang mga ito ay bumubuo ng mga bahagi ng mga kemikal na kagamitan, pipeline at pump.

Ang mga cast iron na lumalaban sa init ay isang halimbawa ng napakaproduktibong complex alloying. Naglalaman ang mga ito ng ferrous at alloying metal tulad ng chromium, manganese, nickel. Ang mga ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na paglaban sa kaagnasan, paglaban sa pagsusuot at paglaban sa mataas na pagkarga sa ilalim ng mga kondisyon ng mataas na temperatura - mga bahagi ng turbine, bomba, makina, kagamitan sa industriya ng kemikal (ChN15D3Sh, ChN19Kh3Sh).

Ang isang mahalagang bahagi ay tanso, na ginagamit kasama ng iba pang mga metal, habang pinapataas ang mga katangian ng paghahagis ng haluang metal.

Alloy copper

Ginamit sa purong anyo at bilang bahagi ng mga tansong haluang metal, na may malawak na pagkakaiba-iba depende sa ratio ng basic at alloying elements: brass, bronze, cupronickel, nickel silver at iba pa.

Purong tanso - isang haluang metal na may zinc - ay hindi pinaghalo. Kung naglalaman ito ng mga alloying na non-ferrous na metal sa isang tiyak na halaga, ito ay itinuturing na multicomponent. Ang mga tanso ay mga haluang metal na may iba pang mga sangkap na metal,ay maaaring lata at hindi naglalaman ng lata, ay pinaghalo sa lahat ng kaso. Ang kanilang kalidad ay napabuti sa tulong ng Mn, Fe, Zn, Ni, Sn, Pb, Be, Al, P, Si.

Silicon content sa mga copper compound ay nagpapataas ng kanilang corrosion resistance, lakas at elasticity; lata at tingga - matukoy ang mga katangian ng anti-friction at positibong katangian hinggil sa machinability; nickel at manganese - mga bahagi ng tinatawag na wrought alloys, na mayroon ding positibong epekto sa paglaban sa kaagnasan; pinapabuti ng iron ang mga mekanikal na katangian, habang pinapabuti ng zinc ang mga teknolohikal na katangian.

Ginagamit sa electrical engineering bilang pangunahing hilaw na materyal para sa paggawa ng iba't ibang wire, materyal para sa paggawa ng mga kritikal na bahagi para sa mga kagamitang kemikal, sa mechanical engineering at instrumentation, sa mga pipeline at heat exchanger.

Aluminum alloying

Ginamit bilang wrought o cast alloys. Ang mga haluang metal batay dito ay mga compound na may tanso, mangganeso o magnesiyo (duralumins at iba pa), ang huli ay mga compound na may silikon, ang tinatawag na silumins, habang ang lahat ng kanilang posibleng mga variant ay pinagsama sa Cr, Mg, Zn, Co, Cu, Si.

Pinapataas ng tanso ang ductility nito; silikon - pagkalikido at mataas na kalidad na mga katangian ng paghahagis; chromium, mangganeso, magnesiyo - pagbutihin ang lakas, mga teknolohikal na katangian ng kakayahang magamit sa pamamagitan ng presyon at paglaban sa kaagnasan. Gayundin, B, Pb, Zr,Ti, Bi.

Ang bakal ay isang hindi kanais-nais na sangkap, ngunit ito ay ginagamit sa maliit na dami sa paggawa ng aluminum foil. Ang mga silumin ay ginagamit para sa paghahagis ng mga kritikal na bahagi at housing sa mechanical engineering. Ang mga duralumins at aluminum-based na stamping alloy ay isang mahalagang hilaw na materyal para sa paggawa ng mga elemento ng hull, kabilang ang mga istrukturang nagdadala ng karga, sa industriya ng sasakyang panghimpapawid, paggawa ng barko at mechanical engineering.

Ang mga pinaghalo na metal ay ginagamit sa lahat ng larangan ng industriya tulad ng mga pinahusay na mekanikal at teknolohikal na katangian kumpara sa orihinal na materyal. Ang hanay ng mga elemento ng alloying at ang mga kakayahan ng mga modernong teknolohiya ay nagbibigay-daan para sa iba't ibang pagbabago na nagpapalawak ng mga posibilidad sa agham at teknolohiya.