Logam aloi: penerangan, senarai dan ciri aplikasi

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-17 10:36

Pembangunan dikenal pasti dengan peningkatan. Meningkatkan keupayaan industri dan domestik dilakukan melalui penggunaan bahan dengan ciri-ciri progresif. Ini, khususnya, logam aloi. Kepelbagaian mereka ditentukan oleh kemungkinan membetulkan komposisi kuantitatif dan kualitatif unsur mengaloi.

Keluli Aloi Asli

Besi lebur pertama, yang berbeza daripada kerabatnya dalam sifatnya, telah dialoi secara semula jadi. Besi meteorik prasejarah yang dilebur mengandungi jumlah nikel yang meningkat. Ia ditemui dalam pengebumian Mesir purba 4-5 milenium SM. e., monumen seni bina Qutab Minar di Delhi (abad ke-5) dibina dari yang sama. Pedang damask Jepun diperbuat daripada besi tepu dengan molibdenum, dan keluli Damsyik mengandungi tungsten, ciri pemotongan berkelajuan tinggi moden. Ini adalah logam, bijih yang dilombong dari tempat tertentu.

Ali pengeluaran moden mungkin mengandungi logam semulajadi danasal bukan logam, yang ditunjukkan dalam ciri dan sifatnya.

Laluan bersejarah

Asas untuk pembangunan pengaloian diletakkan oleh justifikasi kaedah peleburan keluli lebur di Eropah pada abad ke-18. Dalam versi yang lebih primitif, pijar digunakan pada zaman dahulu, termasuk untuk peleburan damask dan keluli Damsyik. Pada awal abad ke-18, teknologi ini telah dipertingkatkan pada skala perindustrian dan memungkinkan untuk melaraskan komposisi dan kualiti bahan sumber.

• Penemuan serentak semakin banyak unsur kimia baharu mendorong para penyelidik melakukan eksperimen peleburan secara eksperimen.
• Kesan negatif tembaga terhadap kualiti keluli telah ditetapkan.
• Tembaga yang mengandungi 6% besi ditemui.

Eksperimen telah dijalankan dari segi kesan kualitatif dan kuantitatif pada aloi keluli tungsten, mangan, titanium, molibdenum, kob alt, kromium, platinum, nikel, aluminium dan lain-lain.

Pengeluaran industri pertama keluli yang dialoi dengan mangan telah ditubuhkan pada awal abad ke-19. Ia telah dibangunkan sejak 1856 sebagai sebahagian daripada proses peleburan Bessemer.

Ciri doping

Kemungkinan moden memungkinkan untuk mencairkan logam aloi dari sebarang komposisi. Prinsip asas teknologi yang dimaksudkan:

1. Komponen dianggap mengaloi hanya jika ia diperkenalkan secara sengaja dan kandungan setiap satunya melebihi 1%.
2. Sulfur, hidrogen, fosforus dianggap sebagai bendasing. sebagai bukan logamrangkuman, boron, nitrogen, silikon digunakan, jarang - fosforus.
3. Pengaloian pukal ialah pengenalan komponen ke dalam bahan cair dalam rangka kerja pengeluaran metalurgi. Permukaan ialah kaedah ketepuan resapan lapisan permukaan dengan unsur kimia yang diperlukan di bawah pengaruh suhu tinggi.
4. Semasa proses, bahan tambahan mengubah struktur kristal bahan "anak perempuan". Mereka boleh mencipta penyelesaian penembusan atau pengecualian, serta diletakkan di sempadan struktur logam dan bukan logam, mewujudkan campuran mekanikal bijirin. Tahap keterlarutan unsur antara satu sama lain memainkan peranan yang besar di sini.

Komponen aloi

Mengikut klasifikasi umum, semua logam dibahagikan kepada ferus dan bukan ferus. Hitam termasuk besi, kromium dan mangan. Bukan ferus dibahagikan kepada cahaya (aluminium, magnesium, kalium), berat (nikel, zink, tembaga), mulia (platinum, perak, emas), refraktori (tungsten, molibdenum, vanadium, titanium), cahaya, nadir bumi dan radioaktif. Logam aloi termasuk pelbagai jenis logam bukan ferus yang ringan, berat, mulia dan refraktori, serta semua logam ferus.

Bergantung kepada nisbah unsur-unsur ini dan jisim utama aloi, yang kedua dibahagikan kepada aloi rendah (3%), aloi sederhana (3-10%) dan aloi tinggi (lebih daripada 10 %).

Keluli aloi

Secara teknologi, proses itu tidak mendatangkan kesukaran. Julatnya sangat luas. Matlamat utama untukkeluli adalah seperti berikut:

• Tingkatkan kekuatan.
• Tingkatkan hasil rawatan haba.
• Meningkatkan rintangan kakisan, rintangan haba, rintangan haba, rintangan haba, rintangan kepada keadaan kerja yang agresif, hayat perkhidmatan.

Komponen utama ialah pengaloian ferus dan logam refraktori, yang termasuk Cr, Mn, W, V, Ti, Mo, serta bukan ferus Al, Ni, Cu.

Kromium dan nikel ialah komponen utama yang mentakrifkan keluli tahan karat (X18H9T), serta keluli tahan haba, yang keadaan operasinya dicirikan oleh suhu tinggi dan beban kejutan (15X5). Sehingga 1.5% digunakan untuk galas dan bahagian geseran (15HF, SHKH15SG)

Manganese ialah komponen asas keluli tahan haus (110G13L). Dalam kuantiti yang kecil, ia menyumbang kepada penyahoksidaan, mengurangkan kepekatan fosforus dan sulfur.

Silikon dan vanadium ialah unsur yang meningkatkan keanjalan dalam jumlah tertentu dan digunakan untuk membuat spring dan spring (55C2, 50HFA).

Aluminium boleh digunakan untuk seterika dengan rintangan elektrik yang tinggi (X13Y4).

Kandungan ketara tungsten adalah tipikal untuk keluli alat tahan berkelajuan tinggi (R9, R18K5F2). Gerudi logam aloi yang diperbuat daripada bahan ini adalah lebih produktif dan tahan terhadap pencetus daripada alat yang sama yang diperbuat daripada keluli karbon.

Keluli aloi telah memasuki kegunaan harian. Pada masa yang sama, aloi yang dipanggil dengan sifat yang menakjubkan, juga diperoleh dengan kaedah mengaloi, diketahui. Jadi "keluli kayu" mengandungi 1% kromiumdan 35% nikel, yang menentukan kekonduksian terma yang tinggi, ciri kayu. Berlian juga mengandungi 1.5% karbon, 0.5% kromium dan 5% tungsten, yang menyifatkannya sebagai keras terutamanya, serupa dengan berlian.

Paduan besi tuang

Besi tuang berbeza daripada keluli dengan kandungan karbon yang ketara (dari 2.14 hingga 6.67%), kekerasan tinggi dan rintangan kakisan, tetapi kekuatan rendah. Untuk mengembangkan julat sifat dan aplikasi penting, ia dialoi dengan kromium, mangan, aluminium, silikon, nikel, kuprum, tungsten, vanadium.

Disebabkan ciri khas bahan besi-karbon ini, pengaloiannya adalah proses yang lebih kompleks berbanding keluli. Setiap komponen mempengaruhi perubahan bentuk karbon di dalamnya. Jadi mangan menyumbang kepada pembentukan grafit "betul", yang meningkatkan kekuatan. Pengenalan yang lain mengakibatkan peralihan karbon kepada keadaan bebas, pelunturan besi tuang dan penurunan sifat mekanikalnya.

Teknologi ini rumit oleh suhu lebur yang rendah (secara purata, sehingga 1000 ˚C), manakala bagi kebanyakan unsur mengaloi ia melebihi tahap ini dengan ketara.

Aloi kompleks adalah yang paling berkesan untuk besi tuang. Pada masa yang sama, seseorang harus mengambil kira peningkatan kebarangkalian pengasingan tuangan tersebut, risiko keretakan, dan kecacatan tuangan. Adalah lebih rasional untuk menjalankan proses teknologi dalam relau elektromagnet dan aruhan. Langkah berurutan wajib ialah rawatan haba berkualiti tinggi.

Besi tuang kromium dicirikan oleh rintangan haus yang tinggi, kekuatan, rintangan haba, rintangan kepada penuaan dan kakisan (CH3, CH16). Ia digunakan dalam kejuruteraan kimia dan dalam pengeluaran peralatan metalurgi.

Besi tuang yang dialoi dengan silikon dibezakan oleh rintangan kakisan yang tinggi dan rintangan kepada sebatian kimia yang agresif, walaupun ia mempunyai sifat mekanikal yang memuaskan (ChS13, ChS17). Ia membentuk sebahagian daripada peralatan kimia, saluran paip dan pam.

Besi tuang tahan haba ialah contoh pengaloian kompleks yang sangat produktif. Ia mengandungi logam ferus dan mengaloi seperti kromium, mangan, nikel. Ia dicirikan oleh rintangan yang tinggi terhadap kakisan, rintangan haus dan rintangan kepada beban tinggi di bawah keadaan suhu tinggi - bahagian turbin, pam, enjin, peralatan industri kimia (ChN15D3Sh, ChN19Kh3Sh).

Komponen penting ialah kuprum, yang digunakan dalam kombinasi dengan logam lain, sambil meningkatkan ciri tuangan aloi.

Kuprum aloi

Digunakan dalam bentuk tulen dan sebagai sebahagian daripada aloi tembaga, yang mempunyai pelbagai jenis bergantung pada nisbah unsur asas dan pengaloian: loyang, gangsa, kupronikel, perak nikel dan lain-lain.

Loyang tulen - aloi dengan zink - tidak dialoi. Jika ia mengandungi mengaloi logam bukan ferus dalam jumlah tertentu, ia dianggap berbilang komponen. Gangsa ialah aloi dengan juzuk logam lain,boleh timah dan tidak mengandungi timah, dialoi dalam semua kes. Kualitinya dipertingkatkan dengan bantuan Mn, Fe, Zn, Ni, Sn, Pb, Be, Al, P, Si.

Kandungan silikon dalam sebatian kuprum meningkatkan rintangan kakisan, kekuatan dan keanjalannya; timah dan plumbum - tentukan kualiti anti geseran dan ciri positif mengenai kebolehmesinan; nikel dan mangan - komponen aloi tempa yang dipanggil, yang juga mempunyai kesan positif terhadap rintangan kakisan; besi meningkatkan sifat mekanikal, manakala zink meningkatkan sifat teknologi.

Digunakan dalam kejuruteraan elektrik sebagai bahan mentah utama untuk pembuatan pelbagai wayar, bahan untuk pembuatan bahagian kritikal untuk peralatan kimia, dalam kejuruteraan mekanikal dan instrumentasi, dalam saluran paip dan penukar haba.

Aloi aluminium

Digunakan sebagai aloi tempa atau tuang. Logam aloi berdasarkannya adalah sebatian dengan tembaga, mangan atau magnesium (duralumin dan lain-lain), yang terakhir adalah sebatian dengan silikon, yang dipanggil silumin, manakala semua kemungkinan varian mereka dialoi dengan Cr, Mg, Zn, Co, Cu, Si.

Kuprum meningkatkan kemulurannya; silikon - kecairan dan sifat tuangan berkualiti tinggi; kromium, mangan, magnesium - meningkatkan kekuatan, sifat teknologi kebolehkerjaan oleh tekanan dan rintangan kakisan. Juga, B, Pb, Zr,Ti, Bi.

Besi adalah komponen yang tidak diingini, tetapi ia digunakan dalam kuantiti yang kecil dalam penghasilan kerajang aluminium. Silumin digunakan untuk menuang bahagian kritikal dan perumah dalam kejuruteraan mekanikal. Duralumin dan aloi pengecap berasaskan aluminium ialah bahan mentah yang penting untuk pembuatan elemen badan kapal, termasuk struktur menanggung beban, dalam industri pesawat, pembinaan kapal dan kejuruteraan mekanikal.

Logam aloi digunakan dalam semua bidang industri kerana ia telah meningkatkan ciri mekanikal dan teknologi berbanding bahan asal. Rangkaian unsur pengaloian dan keupayaan teknologi moden membolehkan pelbagai pengubahsuaian yang meluaskan kemungkinan dalam sains dan teknologi.