Leghe metalliche: descrizione, elenco e caratteristiche applicative

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

Lo sviluppo è identificato con il miglioramento. Il miglioramento delle capacità industriali e domestiche avviene attraverso l'uso di materiali con caratteristiche progressive. Si tratta, in particolare, di metalli legati. La loro diversità è determinata dalla possibilità di correggere la composizione quantitativa e qualitativa degli elementi di lega.

Acciaio legato naturale

Il primo ferro fuso, che differiva dai suoi parenti per le sue proprietà, era legato naturalmente. Il ferro meteorico preistorico fuso conteneva una maggiore quantità di nichel. È stato trovato in antiche sepolture egiziane del 4-5 millennio a. C. e., il monumento architettonico di Qutab Minar a Delhi (V secolo) è stato costruito dallo stesso. Le spade damascate giapponesi erano fatte di ferro saturo di molibdeno e l'acciaio di Damasco conteneva tungsteno, caratteristico del moderno taglio ad alta velocità. Questi erano metalli, il cui minerale veniva estratto da certi luoghi.

Le leghe di produzione moderna possono contenere metalli naturali eorigine non metallica, che si riflette nelle loro caratteristiche e proprietà.

Percorso storico

Le basi per lo sviluppo delle leghe furono poste dalla giustificazione del metodo del crogiolo di fusione dell'acciaio in Europa nel 18° secolo. In una versione più primitiva, i crogioli erano usati nell'antichità, anche per la fusione di damasco e acciaio di Damasco. All'inizio del 18° secolo, questa tecnologia è stata migliorata su scala industriale e ha permesso di regolare la composizione e la qualità del materiale di partenza.

• La scoperta simultanea di sempre più nuovi elementi chimici ha spinto i ricercatori a sperimentare la fusione.
• L'effetto negativo del rame sulla qualità dell'acciaio è stato accertato.
• Scoperta ottone contenente il 6% di ferro.

Sono stati effettuati esperimenti in termini di effetti qualitativi e quantitativi sulla lega di acciaio di tungsteno, manganese, titanio, molibdeno, cob alto, cromo, platino, nichel, alluminio e altri.

La prima produzione industriale di acciai legati al manganese fu avviata all'inizio del XIX secolo. È stato sviluppato dal 1856 come parte del processo di fusione Bessemer.

Caratteristiche del doping

Le moderne possibilità consentono di fondere metalli legati di qualsiasi composizione. I principi di base della tecnologia in questione:

1. I componenti sono considerati leganti solo se introdotti di proposito e il contenuto di ciascuno supera l'1%.
2. Zolfo, idrogeno, fosforo sono considerati impurità. come non metallicosi usano inclusioni, boro, azoto, silicio, raramente - fosforo.
3. La lega sfusa è l'introduzione di componenti in una sostanza fusa nell'ambito della produzione metallurgica. La superficie è un metodo di saturazione per diffusione dello strato superficiale con gli elementi chimici necessari sotto l'influenza delle alte temperature.
4. Durante il processo, gli additivi modificano la struttura cristallina del materiale "figlia". Possono creare soluzioni di penetrazione o esclusione, nonché essere posizionati ai confini di strutture metalliche e non, creando una miscela meccanica di grani. Il grado di solubilità degli elementi l'uno nell' altro gioca un ruolo importante qui.

Componenti in lega

Secondo la classificazione generale, tutti i metalli si dividono in ferrosi e non ferrosi. I neri includono ferro, cromo e manganese. I non ferrosi si dividono in leggeri (alluminio, magnesio, potassio), pesanti (nichel, zinco, rame), nobili (platino, argento, oro), refrattari (tungsteno, molibdeno, vanadio, titanio), leggeri, terre rare e radioattivi. I metalli legati comprendono un'ampia varietà di metalli non ferrosi leggeri, pesanti, nobili e refrattari, nonché tutti i metalli ferrosi.

A seconda del rapporto tra questi elementi e la massa principale della lega, queste ultime si dividono in bassolegate (3%), medialegate (3-10%) e altolegate (più di 10 %).

Acciai legati

Tecnologicamente, il processo non causa difficoltà. La gamma è molto ampia. Obiettivi principali pergli acciai sono i seguenti:

• Aumenta la forza.
• Migliora i risultati del trattamento termico.
• Aumento della resistenza alla corrosione, resistenza al calore, resistenza al calore, resistenza al calore, resistenza a condizioni di lavoro aggressive, durata.

I componenti principali sono leghe ferrose e metalli refrattari, che includono Cr, Mn, W, V, Ti, Mo, nonché Al, Ni, Cu non ferrosi.

Cromo e nichel sono i componenti principali che definiscono l'acciaio inossidabile (X18H9T), così come l'acciaio resistente al calore, le cui condizioni operative sono caratterizzate da alte temperature e carichi d'urto (15X5). Fino all'1,5% viene utilizzato per cuscinetti e parti di attrito (15HF, SHKH15SG)

Il manganese è un componente fondamentale degli acciai resistenti all'usura (110G13L). In piccole quantità contribuisce alla disossidazione, riducendo la concentrazione di fosforo e zolfo.

Silicio e vanadio sono elementi che aumentano l'elasticità in una certa quantità e sono usati per realizzare molle e molle (55C2, 50HFA).

L'alluminio è applicabile per ferro con elevata resistenza elettrica (X13Y4).

Un contenuto significativo di tungsteno è tipico degli acciai per utensili resistenti alle alte velocità (R9, R18K5F2). Una punta in metallo legato realizzata con questo materiale è molto più produttiva e resistente allo scatto rispetto allo stesso utensile in acciaio al carbonio.

Gli acciai legati sono entrati nell'uso quotidiano. Allo stesso tempo sono note le cosiddette leghe con proprietà sorprendenti, ottenute anche con metodi di lega. Quindi "acciaio di legno" contiene l'1% di cromoe il 35% di nichel, che ne determina l'elevata conducibilità termica, caratteristica del legno. Il diamante include anche l'1,5% di carbonio, lo 0,5% di cromo e il 5% di tungsteno, che lo caratterizza come particolarmente duro, simile al diamante.

Ghisa legata

Le ghise si differenziano dagli acciai per un contenuto di carbonio significativo (da 2,14 a 6,67%), elevata durezza e resistenza alla corrosione, ma bassa resistenza. Per ampliare la gamma di proprietà e applicazioni significative, è legato con cromo, manganese, alluminio, silicio, nichel, rame, tungsteno, vanadio.

A causa delle caratteristiche speciali di questo materiale ferro-carbonio, la sua lega è un processo più complesso rispetto all'acciaio. Ciascuno dei componenti influisce sulla trasformazione delle forme di carbonio al suo interno. Quindi il manganese contribuisce alla formazione della grafite "corretta", che aumenta la forza. L'introduzione di altri comporta il passaggio del carbonio allo stato libero, lo sbiancamento della ghisa e una diminuzione delle sue proprietà meccaniche.

La tecnologia è complicata dalla bassa temperatura di fusione (in media fino a 1000 ˚C), mentre per la maggior parte degli elementi di lega supera significativamente questo livello.

Le leghe complesse sono le più efficaci per le ghise. Allo stesso tempo, si dovrebbe tenere conto della maggiore probabilità di segregazione di tali getti, del rischio di fessurazione e di difetti di colata. È più razionale eseguire il processo tecnologico nei forni elettromagnetici e ad induzione. Un passaggio sequenziale obbligatorio è il trattamento termico di alta qualità.

Le ghise al cromo sono caratterizzate da elevata resistenza all'usura, robustezza, resistenza al calore, resistenza all'invecchiamento e alla corrosione (CH3, CH16). Sono utilizzati nell'ingegneria chimica e nella produzione di apparecchiature metallurgiche.

Le ghise legate al silicio si distinguono per un'elevata resistenza alla corrosione e resistenza ai composti chimici aggressivi, sebbene abbiano proprietà meccaniche soddisfacenti (ChS13, ChS17). Costituiscono parti di apparecchiature chimiche, tubazioni e pompe.

Le ghise resistenti al calore sono un esempio di leghe complesse altamente produttive. Contengono metalli ferrosi e leghe come cromo, manganese, nichel. Sono caratterizzati da un'elevata resistenza alla corrosione, resistenza all'usura e resistenza a carichi elevati in condizioni di alta temperatura - parti di turbine, pompe, motori, apparecchiature dell'industria chimica (ChN15D3Sh, ChN19Kh3Sh).

Un componente importante è il rame, che viene utilizzato in combinazione con altri metalli, aumentando al contempo le caratteristiche di colata della lega.

Rame in lega

Utilizzato in forma pura e come parte di leghe di rame, che hanno un'ampia varietà a seconda del rapporto tra elementi di base e di lega: ottone, bronzo, cupronichel, alpacca e altri.

L'ottone puro - una lega con lo zinco - non è legato. Se contiene metalli non ferrosi leganti in una certa quantità, è considerato multicomponente. I bronzi sono leghe con altri costituenti metallici,possono essere stagno e non contenenti stagno, sono in ogni caso legati. La loro qualità è migliorata con l'aiuto di Mn, Fe, Zn, Ni, Sn, Pb, Be, Al, P, Si.

Il contenuto di silicio nei composti di rame ne aumenta la resistenza alla corrosione, la forza e l'elasticità; stagno e piombo - determinano le qualità antifrizione e le caratteristiche positive per quanto riguarda la lavorabilità; nichel e manganese - componenti delle cosiddette leghe lavorate, che hanno anche un effetto positivo sulla resistenza alla corrosione; il ferro migliora le proprietà meccaniche, mentre lo zinco migliora le proprietà tecnologiche.

Utilizzato nell'ingegneria elettrica come materia prima principale per la produzione di vari fili, materiale per la produzione di parti critiche per apparecchiature chimiche, nell'ingegneria meccanica e nella strumentazione, nelle tubazioni e negli scambiatori di calore.

Leghe di alluminio

Usato come leghe lavorate o fuse. I metalli legati a base di esso sono composti con rame, manganese o magnesio (duralluminio e altri), questi ultimi sono composti con silicio, i cosiddetti silumin, mentre tutte le loro possibili varianti sono legate con Cr, Mg, Zn, Co, Cu, Si.

Il rame ne aumenta la duttilità; silicio: fluidità e proprietà di colata di alta qualità; cromo, manganese, magnesio - migliorano la resistenza, le proprietà tecnologiche di lavorabilità mediante pressione e resistenza alla corrosione. Inoltre, B, Pb, Zr,Ti, Bi.

Il ferro è un componente indesiderabile, ma viene utilizzato in piccole quantità nella produzione di fogli di alluminio. I silumin vengono utilizzati per la colata di parti e alloggiamenti critici nell'ingegneria meccanica. I duralluminio e le leghe per stampaggio a base di alluminio sono un'importante materia prima per la produzione di elementi dello scafo, comprese le strutture portanti, nell'industria aeronautica, nella costruzione navale e nell'ingegneria meccanica.

I metalli legati sono utilizzati in tutti i settori dell'industria in quanto quelli che presentano caratteristiche meccaniche e tecnologiche migliorate rispetto al materiale originale. La gamma di elementi di lega e le capacità delle moderne tecnologie consentono una varietà di modifiche che ampliano le possibilità nella scienza e nella tecnologia.