Leģētie metāli: apraksts, saraksts un pielietojuma iespējas

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

Attīstība tiek identificēta ar uzlabojumiem. Rūpniecisko un sadzīves spēju uzlabošana tiek veikta, izmantojot materiālus ar progresīvām īpašībām. Tie jo īpaši ir leģēti metāli. To daudzveidību nosaka iespēja koriģēt sakausējuma elementu kvantitatīvo un kvalitatīvo sastāvu.

Dabīgais leģētais tērauds

Pirmais kausētais dzelzs, kas pēc īpašībām atšķīrās no radiniekiem, bija dabiski leģēts. Kausētā aizvēsturiskā meteoriskā dzelzs saturēja palielinātu niķeļa daudzumu. Tas tika atrasts seno ēģiptiešu apbedījumos 4-5 gadu tūkstošos pirms mūsu ēras. e., no tā paša tika uzcelts Kutab Mināra arhitektūras piemineklis Deli (5. gs.). Japāņu damaskas zobeni tika izgatavoti no dzelzs, kas piesātināts ar molibdēnu, un Damaskas tērauds saturēja volframu, kas raksturīgs mūsdienu ātrgriešanai. Tie bija metāli, kuru rūda tika iegūta no noteiktām vietām.

Mūsdienu ražošanas sakausējumi var saturēt dabā sastopamus metāliskus unnemetāliskas izcelsmes, kas atspoguļojas to raksturlielumos un īpašībās.

Vēstures ceļš

Pamatojumu sakausēšanas attīstībai ielika tērauda kausēšanas tīģeļa metodes pamatojums Eiropā 18. gadsimtā. Primitīvākā versijā tīģeļi tika izmantoti senos laikos, tostarp damaskas un Damaskas tērauda kausēšanai. 18. gadsimta sākumā šī tehnoloģija tika pilnveidota rūpnieciskā mērogā un ļāva pielāgot izejmateriāla sastāvu un kvalitāti.

• Vienlaicīga arvien vairāk jaunu ķīmisko elementu atklāšana mudināja pētniekus veikt eksperimentālus kausēšanas eksperimentus.
• Ir konstatēta vara negatīvā ietekme uz tērauda kvalitāti.
• Atklāts misiņš, kas satur 6% dzelzs.

Tika veikti eksperimenti attiecībā uz kvalitatīvu un kvantitatīvu ietekmi uz tērauda sakausējumu, kas sastāv no volframa, mangāna, titāna, molibdēna, kob alta, hroma, platīna, niķeļa, alumīnija un citiem.

Pirmā ar mangānu leģētā tērauda rūpnieciskā ražošana tika izveidota 19. gadsimta sākumā. Tas ir izstrādāts kopš 1856. gada kā daļa no Bessemer kausēšanas procesa.

Dopinga pazīmes

Mūsdienu iespējas ļauj kausēt jebkura sastāva leģētus metālus. Attiecīgās tehnoloģijas pamatprincipi:

1. Sastāvdaļas tiek uzskatītas par leģējošām tikai tad, ja tās tiek ieviestas mērķtiecīgi un katras saturs pārsniedz 1%.
2. Sērs, ūdeņradis, fosfors tiek uzskatīti par piemaisījumiem. kā nemetālisksieslēgumi, tiek izmantots bors, slāpeklis, silīcijs, reti - fosfors.
3. Masveida sakausēšana ir komponentu ievadīšana kausētā vielā metalurģijas ražošanas ietvaros. Virsma ir virsmas slāņa difūzijas piesātinājuma metode ar nepieciešamajiem ķīmiskajiem elementiem augstas temperatūras ietekmē.
4. Procesa laikā piedevas maina "meitas" materiāla kristālisko struktūru. Tie var radīt iespiešanās vai izslēgšanas risinājumus, kā arī tikt novietoti pie metālisku un nemetālisku konstrukciju robežām, veidojot mehānisku graudu maisījumu. Šeit liela nozīme ir elementu šķīdības pakāpei vienam otrā.

Leģējošās sastāvdaļas

Pēc vispārējās klasifikācijas visus metālus iedala melnajos un krāsainajos. Melnās krāsas ietver dzelzi, hromu un mangānu. Krāsaino metālu iedala vieglajos (alumīnijs, magnijs, kālijs), smagajos (niķelis, cinks, varš), cēlajos (platīns, sudrabs, zelts), ugunsizturīgajos (volframs, molibdēns, vanādijs, titāns), vieglajā, retzemju un radioaktīvajos.. Leģētie metāli ietver plašu vieglo, smago, cēlo un ugunsizturīgo krāsaino metālu klāstu, kā arī visus melnos metālus.

Atkarībā no šo elementu attiecības un sakausējuma galvenās masas pēdējos iedala mazleģētajos (3%), vidēji leģētajos (3-10%) un stipri leģētajos (vairāk nekā 10). %).

Leģētie tēraudi

Tehnoloģiskā ziņā process nesagādā grūtības. Diapazons ir ļoti plašs. Galvenie mērķitēraudi ir šādi:

• Palieliniet spēku.
• Uzlabojiet termiskās apstrādes rezultātus.
• Palielinās izturība pret koroziju, karstumizturība, karstumizturība, karstumizturība, izturība pret agresīviem darba apstākļiem, kalpošanas laiks.

Galvenās sastāvdaļas ir melno sakausējumu un ugunsizturīgie metāli, kas ietver Cr, Mn, W, V, Ti, Mo, kā arī krāsaino Al, Ni, Cu.

Hroms un niķelis ir galvenie komponenti, kas nosaka nerūsējošo tēraudu (X18H9T), kā arī karstumizturīgo tēraudu, kura darbības apstākļus raksturo augsta temperatūra un triecienslodze (15X5). Līdz 1,5% tiek izmantoti gultņiem un berzes daļām (15HF, SHKH15SG)

Mangāns ir nodilumizturīgo tēraudu (110G13L) pamatkomponents. Nelielos daudzumos tas veicina deoksidāciju, samazinot fosfora un sēra koncentrāciju.

Silīcijs un vanādijs ir elementi, kas noteiktā daudzumā palielina elastību un tiek izmantoti atsperu un atsperu (55C2, 50HFA) izgatavošanai.

Alumīnijs ir piemērots dzelzs ar augstu elektrisko pretestību (X13Y4).

Ievērojams volframa saturs ir raksturīgs ātrgaitas izturīgiem instrumentu tēraudiem (R9, R18K5F2). Leģēta metāla urbis, kas izgatavots no šī materiāla, ir daudz produktīvāks un izturīgāks pret iedarbināšanu nekā tas pats instruments, kas izgatavots no oglekļa tērauda.

Leģētie tēraudi ir nonākuši ikdienas lietošanā. Tajā pašā laikā ir zināmi tā sauktie sakausējumi ar pārsteidzošām īpašībām, kas iegūti arī ar leģēšanas metodēm. Tātad "koka tērauds" satur 1% hromaun 35% niķeļa, kas nosaka tā augsto koksnei raksturīgo siltumvadītspēju. Dimants satur arī 1,5% oglekļa, 0,5% hroma un 5% volframa, kas to raksturo kā īpaši cietu, līdzīgu dimantam.

Leģējošais čuguns

Čuguns no tēraudiem atšķiras ar ievērojamu oglekļa saturu (no 2,14 līdz 6,67%), augstu cietību un izturību pret koroziju, bet zemu izturību. Lai paplašinātu nozīmīgo īpašību un pielietojuma klāstu, tas ir leģēts ar hromu, mangānu, alumīniju, silīciju, niķeli, varu, volframu, vanādiju.

Šī dzelzs-oglekļa materiāla īpašo īpašību dēļ tā sakausēšana ir sarežģītāks process nekā tēraudam. Katrs no komponentiem ietekmē oglekļa formu transformāciju tajā. Tātad mangāns veicina "pareizā" grafīta veidošanos, kas palielina izturību. Citu ieviešana izraisa oglekļa pāreju uz brīvu stāvokli, čuguna balināšanu un tā mehānisko īpašību samazināšanos.

Tehnoloģiju sarežģī zemā kušanas temperatūra (vidēji līdz 1000 ˚C), savukārt lielākajai daļai leģējošo elementu tā ievērojami pārsniedz šo līmeni.

Kompleksā sakausēšana ir visefektīvākā čuguniem. Tajā pašā laikā jāņem vērā palielināta šādu lējumu segregācijas iespējamība, plaisāšanas risks un lējumu defekti. Racionālāk ir tehnoloģisko procesu veikt elektromagnētiskajās un indukcijas krāsnīs. Obligāts secīgs solis ir augstas kvalitātes termiskā apstrāde.

Hroma čuguniem ir raksturīga augsta nodilumizturība, izturība, karstumizturība, izturība pret novecošanos un koroziju (CH3, CH16). Tos izmanto ķīmiskajā inženierijā un metalurģijas iekārtu ražošanā.

Čuguns, kas leģēts ar silīciju, izceļas ar augstu izturību pret koroziju un izturību pret agresīviem ķīmiskiem savienojumiem, lai gan tiem ir apmierinošas mehāniskās īpašības (ChS13, ChS17). Tie veido ķīmisko iekārtu, cauruļvadu un sūkņu daļas.

Karstumizturīgie čuguni ir ļoti produktīvas sarežģītas sakausēšanas piemērs. Tie satur melnos metālus un leģējošus metālus, piemēram, hromu, mangānu, niķeli. Tiem ir raksturīga augsta izturība pret koroziju, nodilumizturība un izturība pret lielām slodzēm augstas temperatūras apstākļos - turbīnu daļas, sūkņi, dzinēji, ķīmiskās rūpniecības iekārtas (ChN15D3Sh, ChN19Kh3Sh).

Svarīga sastāvdaļa ir varš, ko izmanto kopā ar citiem metāliem, vienlaikus palielinot sakausējuma liešanas īpašības.

Varš sakausējums

Izmanto tīrā veidā un kā daļu no vara sakausējumiem, kuru dažādība atkarībā no pamata un leģējošo elementu attiecības: misiņš, bronza, vara niķelis, niķeļa sudrabs un citi.

Tīrs misiņš – sakausējums ar cinku – nav leģēts. Ja tas satur leģējošos krāsainos metālus noteiktā daudzumā, to uzskata par daudzkomponentu. Bronza ir sakausējumi ar citām metāliskām sastāvdaļām,var būt alva un nesatur alvu, visos gadījumos ir leģēti. To kvalitāte tiek uzlabota ar Mn, Fe, Zn, Ni, Sn, Pb, Be, Al, P, Si palīdzību.

Silīcija saturs vara savienojumos palielina to izturību pret koroziju, izturību un elastību; alva un svins - nosaka pretberzes īpašības un pozitīvās īpašības attiecībā uz apstrādājamību; niķelis un mangāns - tā saukto k alto sakausējumu sastāvdaļas, kas arī pozitīvi ietekmē izturību pret koroziju; dzelzs uzlabo mehāniskās īpašības, savukārt cinks uzlabo tehnoloģiskās īpašības.

Izmanto elektrotehnikā kā galveno izejvielu dažādu vadu ražošanai, materiālu ķīmisko iekārtu kritisko detaļu ražošanai, mašīnbūvē un instrumentācijā, cauruļvados un siltummaiņos.

Alumīnija sakausējums

Izmanto kā k altus vai lietus sakausējumus. Leģētie metāli uz tā bāzes ir savienojumi ar varu, mangānu vai magniju (duralumīni un citi), pēdējie ir savienojumi ar silīciju, tā sauktie silumīni, savukārt visi to iespējamie varianti ir leģēti ar Cr, Mg, Zn, Co, Cu, Si.

Varš palielina tā elastību; silīcijs - plūstamība un augstas kvalitātes liešanas īpašības; hroms, mangāns, magnijs - uzlabo izturību, apstrādājamības tehnoloģiskās īpašības ar spiedienu un izturību pret koroziju. Arī B, Pb, Zr,Ti, Bi.

Dzelzs ir nevēlama sastāvdaļa, taču alumīnija folijas ražošanā to izmanto nelielos daudzumos. Silumīnus izmanto kritisko detaļu un korpusu liešanai mašīnbūvē. Duralumīnijs un štancēšanas sakausējumi uz alumīnija bāzes ir svarīgs izejmateriāls korpusa elementu, tostarp nesošo konstrukciju, ražošanā gaisa kuģu rūpniecībā, kuģu būvē un mašīnbūvē.

Leģētos metālus izmanto visās rūpniecības jomās kā tādus, kuriem salīdzinājumā ar oriģinālo materiālu ir uzlabotas mehāniskās un tehnoloģiskās īpašības. Leģējošu elementu klāsts un mūsdienu tehnoloģiju iespējas ļauj veikt dažādas modifikācijas, kas paplašina iespējas zinātnē un tehnoloģijā.