Legeermetallid: kirjeldus, loetelu ja rakendusfunktsioonid

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

Arengut identifitseeritakse paranemisega. Tööstuslike ja kodumaiste võimete parandamine toimub progressiivsete omadustega materjalide kasutamise kaudu. Need on eelkõige legeeritud metallid. Nende mitmekesisuse määrab legeerelementide kvantitatiivse ja kvalitatiivse koostise korrigeerimise võimalus.

Looduslik legeeritud teras

Esimene sulatatud raud, mis erines oma omaduste poolest oma sugulastest, oli looduslikult legeeritud. Sulatatud eelajalooline meteoriitraud sisaldas suurenenud kogust niklit. See leiti Vana-Egiptuse matustest 4-5 aastatuhandel eKr. e., samast ehitati Delhis asuv Qutab Minari arhitektuurimälestis (5. sajand). Jaapani damastmõõgad valmistati molübdeeniga küllastunud rauast ja Damaskuse teras sisaldas kaasaegsele kiirele lõikamisele iseloomulikku volframi. Need olid metallid, mille maaki kaevandati teatud kohtadest.

Kaasaegsed tootmissulamid võivad sisaldada looduslikult esinevaid metalli- jamittemetallist päritolu, mis kajastuvad nende omadustes ja omadustes.

Ajalooline tee

Legemise arengule pani aluse terase sulatamise tiigli meetodi õigustamine Euroopas 18. sajandil. Primitiivsemas versioonis kasutati tiigleid iidsetel aegadel, sealhulgas damaski ja Damaskuse terase sulatamiseks. 18. sajandi alguses täiustati seda tehnoloogiat tööstuslikus mastaabis ning see võimaldas kohandada lähtematerjali koostist ja kvaliteeti.

• Uute ja uute keemiliste elementide samaaegne avastamine sundis teadlasi eksperimentaalsete sulatuskatsete juurde.
• Vase negatiivne mõju terase kvaliteedile on kindlaks tehtud.
• Avastati messing, mis sisaldab 6% rauda.

Volframi, mangaani, titaani, molübdeeni, koob alti, kroomi, plaatina, nikli, alumiiniumi ja teiste terassulamite kvalitatiivse ja kvantitatiivse mõju katsed viidi läbi.

Esimene mangaaniga legeeritud terase tööstuslik tootmine loodi 19. sajandi alguses. Seda on välja töötatud alates 1856. aastast Bessemeri sulatusprotsessi osana.

Dopingu omadused

Kaasaegsed võimalused võimaldavad sulatada mis tahes koostisega legeeritud metalle. Kõnealuse tehnoloogia põhiprintsiibid:

1. Komponente loetakse legeerivateks ainult siis, kui need on sihipäraselt kasutusele võetud ja igaühe sisaldus ületab 1%.
2. Väävlit, vesinikku, fosforit peetakse lisanditeks. kui mittemetallistkasutatakse lisandeid, boori, lämmastikku, räni, harva - fosforit.
3. Mahuline legeerimine on komponentide lisamine sula ainesse metallurgilise tootmise raames. Pind on meetod pinnakihi difusioonküllastamiseks vajalike keemiliste elementidega kõrgete temperatuuride mõjul.
4. Protsessi käigus muudavad lisandid "tütar" materjali kristallstruktuuri. Need võivad luua läbitungimis- või välistamislahendusi, samuti olla paigutatud metall- ja mittemetalliliste konstruktsioonide piiridele, luues mehaanilise terade segu. Siin mängib suurt rolli elementide lahustuvusaste.

Legemiskomponendid

Üldklassifikatsiooni järgi jagunevad kõik metallid mustadeks ja värvilisteks. Mustade hulka kuuluvad raud, kroom ja mangaan. Värvilised metallid jagunevad kergeteks (alumiinium, magneesium, kaalium), rasketeks (nikkel, tsink, vask), vääristeks (plaatina, hõbe, kuld), tulekindlateks (volfram, molübdeen, vanaadium, titaan), kergeteks, haruldaste muldmetallideks ja radioaktiivseteks.. Legeermetallide hulka kuuluvad mitmesugused kerged, rasked, vääris- ja tulekindlad värvilised metallid, aga ka kõik mustad.

Sõltuv alt nende elementide vahekorrast ja sulami põhimassist jagunevad viimased vähelegeeritud (3%), keskmiselt legeeritud (3-10%) ja kõrglegeeritud (üle 10) %).

Legeerteras

Tehnoloogiliselt ei tekita protsess raskusi. Valik on väga lai. Peamised eesmärgidterased on järgmised:

• Suurendage jõudu.
• Parandage kuumtöötlemise tulemusi.
• Kasvab korrosioonikindlust, kuumakindlust, kuumakindlust, kuumakindlust, vastupidavust agressiivsetele töötingimustele, kasutusiga.

Peamised komponendid on mustad legeerivad ja tulekindlad metallid, mille hulka kuuluvad Cr, Mn, W, V, Ti, Mo, aga ka värvilised Al, Ni, Cu.

Kroom ja nikkel on peamised komponendid, mis määratlevad roostevaba terase (X18H9T), aga ka kuumakindla terase, mille töötingimusi iseloomustavad kõrged temperatuurid ja löökkoormused (15X5). Kuni 1,5% kasutatakse laagrite ja hõõrduvate osade jaoks (15HF, SHKH15SG)

Mangaan on kulumiskindlate teraste (110G13L) põhikomponent. Väikestes kogustes aitab see kaasa deoksüdatsioonile, vähendades fosfori ja väävli kontsentratsiooni.

Räni ja vanaadium on elemendid, mis suurendavad teatud koguses elastsust ning mida kasutatakse vedrude ja vedrude valmistamiseks (55C2, 50HFA).

Alumiinium sobib suure elektritakistusega (X13Y4) raua jaoks.

Märkimisväärne volframi sisaldus on tüüpiline kiirele kiirusele vastupidavatele tööriistaterastele (R9, R18K5F2). Sellest materjalist legeeritud metallist puur on palju produktiivsem ja käivituskindlam kui sama süsinikterasest valmistatud tööriist.

Legeerteras on jõudnud igapäevasesse kasutusse. Samas on teada imeliste omadustega nn sulamid, mis on samuti saadud legeerimismeetoditel. Seega sisaldab "puidust teras" 1% kroomija 35% niklit, mis määrab selle puidule iseloomuliku kõrge soojusjuhtivuse. Teemant sisaldab ka 1,5% süsinikku, 0,5% kroomi ja 5% volframi, mis iseloomustab seda eriti kõvana, mis sarnaneb teemandiga.

Legeermalm

Malmid erinevad terasest märkimisväärse süsinikusisalduse (2,14–6,67%), kõrge kõvaduse ja korrosioonikindluse, kuid väikese tugevuse poolest. Oluliste omaduste ja kasutusalade laiendamiseks legeeritakse see kroomi, mangaani, alumiiniumi, räni, nikli, vase, volframi, vanaadiumiga.

Selle raud-süsinikmaterjali eriomaduste tõttu on selle legeerimine keerulisem protsess kui terase puhul. Iga komponent mõjutab selles sisalduvate süsinikuvormide muutumist. Seega aitab mangaan kaasa "õige" grafiidi moodustumisele, mis suurendab tugevust. Teiste kasutuselevõtt toob kaasa süsiniku ülemineku vabasse olekusse, malmi pleegitamise ja selle mehaaniliste omaduste vähenemise.

Tehnoloogia teeb keeruliseks madal sulamistemperatuur (keskmiselt kuni 1000 ˚C), samas kui enamiku legeerelementide puhul ületab see selle taseme oluliselt.

Keeruline legeerimine on malmi puhul kõige tõhusam. Samal ajal tuleks arvestada selliste valandite suurenenud eraldumise tõenäosusega, pragunemise ohuga ja valudefektidega. Ratsionaalsem on tehnoloogilist protsessi läbi viia elektromagnet- ja induktsioonahjudes. Kohustuslik järjestikune samm on kvaliteetne kuumtöötlus.

Kroommalmi iseloomustab kõrge kulumiskindlus, tugevus, kuumakindlus, vastupidavus vananemisele ja korrosioonile (CH3, CH16). Neid kasutatakse keemiatehnikas ja metallurgiaseadmete tootmisel.

Räniga legeeritud malmid eristuvad kõrge korrosioonikindluse ja vastupidavuse poolest agressiivsetele keemilistele ühenditele, kuigi neil on rahuldavad mehaanilised omadused (ChS13, ChS17). Need moodustavad osa keemiaseadmetest, torustikest ja pumpadest.

Kuumuskindlad malmid on näide väga produktiivsest komplekssulamist. Need sisaldavad must- ja legeermetalle, nagu kroom, mangaan, nikkel. Neid iseloomustab kõrge korrosioonikindlus, kulumiskindlus ja vastupidavus kõrgetele koormustele kõrgel temperatuuril – turbiinide, pumpade, mootorite osad, keemiatööstuse seadmed (ChN15D3Sh, ChN19Kh3Sh).

Oluliseks komponendiks on vask, mida kasutatakse koos teiste metallidega, suurendades samal ajal sulami valuomadusi.

Leegitud vask

Kasutatakse puhtal kujul ja osana vasesulamitest, mille põhi- ja legeerelementide vahekorrast olenev alt on lai valik: messing, pronks, vasknikkel, nikkelhõbe ja teised.

Puhas messing – tsingi sulam – ei ole legeeritud. Kui see sisaldab teatud koguses legeerivaid värvilisi metalle, peetakse seda mitmekomponendiliseks. Pronks on sulamid, mis sisaldavad muid metallilisi koostisosi,võivad olla tina ja mitte sisaldada tina, on kõigil juhtudel legeeritud. Nende kvaliteeti parandab Mn, Fe, Zn, Ni, Sn, Pb, Be, Al, P, Si.

Ränisisaldus vaseühendites suurendab nende korrosioonikindlust, tugevust ja elastsust; tina ja plii - määrata hõõrdevastased omadused ja positiivsed omadused töödeldavuse osas; nikkel ja mangaan - nn sepistatud sulamite komponendid, millel on positiivne mõju ka korrosioonikindlusele; raud parandab mehaanilisi omadusi, tsink aga tehnoloogilisi omadusi.

Kasutatakse elektrotehnikas peamise toorainena mitmesuguste juhtmete valmistamisel, materjalina keemiaseadmete kriitiliste osade valmistamiseks, masinaehituses ja mõõteriistades, torustikes ja soojusvahetites.

Alumiiniumisulam

Kasutatakse sepistatud või valatud sulamitena. Sellel põhinevad legeeritud metallid on ühendid vase, mangaani või magneesiumiga (duralumiinium jt), viimased on ühendid räniga, nn silumiinid, samas kui kõik nende võimalikud variandid on legeeritud Cr, Mg, Zn, Co, Cu, Si.

Vask suurendab selle elastsust; räni - voolavus ja kvaliteetsed valuomadused; kroom, mangaan, magneesium - parandavad tugevust, töödeldavuse tehnoloogilisi omadusi rõhu ja korrosioonikindluse abil. Samuti B, Pb, Zr,Ti, Bi.

Raud on ebasoovitav komponent, kuid seda kasutatakse alumiiniumfooliumi tootmisel väikestes kogustes. Silumiine kasutatakse masinaehituses kriitiliste osade ja korpuste valamisel. Duralumiiniumid ja alumiiniumipõhised stantsimissulamid on oluline tooraine kereelementide, sealhulgas kandekonstruktsioonide valmistamisel lennukitööstuses, laevaehituses ja masinaehituses.

Legeermetalle kasutatakse kõigis tööstusvaldkondades, kuna nende mehaanilised ja tehnoloogilised omadused on võrreldes algmaterjaliga paremad. Legeerelementide valik ja kaasaegsete tehnoloogiate võimalused võimaldavad teha mitmesuguseid modifikatsioone, mis laiendavad teaduse ja tehnika võimalusi.