فلزات آلیاژی: توضیحات، فهرست و ویژگی های کاربرد

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

توسعه با بهبود شناسایی می شود. بهبود قابلیت های صنعتی و خانگی از طریق استفاده از مواد با ویژگی های پیشرونده انجام می شود. اینها به ویژه فلزات آلیاژی هستند. تنوع آنها با امکان تصحیح ترکیب کمی و کیفی عناصر آلیاژی تعیین می شود.

فولاد آلیاژی طبیعی

نخستین آهن ذوب شده که از نظر خواص با اقوام خود تفاوت داشت، به طور طبیعی آلیاژی شد. آهن شهاب سنگی ماقبل تاریخ ذوب شده حاوی مقدار بیشتری نیکل بود. در تدفین های مصر باستان 4-5 هزاره قبل از میلاد یافت شد. ه.، بنای معماری قطاب منار دهلی (قرن پنجم) از همین بنا ساخته شده است. شمشیرهای دمشقی ژاپنی از آهن اشباع شده با مولیبدن ساخته شده بودند و فولاد دمشق حاوی تنگستن بود که مشخصه برش با سرعت بالا مدرن است. اینها فلزاتی بودند که سنگ معدن آنها از مکان های خاصی استخراج می شد.

آلیاژهای تولیدی مدرن ممکن است حاوی فلزات طبیعی ومنشا غیر فلزی که در ویژگی ها و خواص آنها منعکس می شود.

مسیر تاریخی

پایه و اساس توسعه آلیاژسازی با توجیه روش بوته ای ذوب فولاد در اروپا در قرن هجدهم پایه گذاری شد. در یک نسخه ابتدایی تر، بوته ها در دوران باستان مورد استفاده قرار می گرفتند، از جمله برای ذوب دمشق و فولاد دمشق. در آغاز قرن هجدهم، این فناوری در مقیاس صنعتی بهبود یافت و امکان تنظیم ترکیب و کیفیت مواد اولیه را فراهم کرد.

• کشف همزمان بیشتر و بیشتر عناصر شیمیایی جدید محققان را به آزمایشات ذوب تجربی سوق داد.
• اثر منفی مس بر کیفیت فولاد ثابت شده است.
• برنج حاوی 6 درصد آهن کشف شد.

آزمایش‌هایی از نظر اثرات کیفی و کمی روی آلیاژ فولاد تنگستن، منگنز، تیتانیوم، مولیبدن، کبالت، کروم، پلاتین، نیکل، آلومینیوم و غیره انجام شد.

نخستین تولید صنعتی فولاد آلیاژی با منگنز در آغاز قرن نوزدهم تأسیس شد. از سال 1856 به عنوان بخشی از فرآیند ذوب بسمر توسعه یافته است.

ویژگی های دوپینگ

امکانات مدرن امکان ذوب فلزات آلیاژی با هر ترکیبی را فراهم می کند. اصول اولیه فناوری مورد بحث:

1. قطعات فقط در صورتی آلیاژی در نظر گرفته می شوند که به طور هدفمند معرفی شوند و محتوای هر یک از 1% بیشتر باشد.
2. گوگرد، هیدروژن، فسفر ناخالصی محسوب می شوند. به عنوان غیر فلزیاجزاء، بور، نیتروژن، سیلیکون استفاده می شود، به ندرت - فسفر.
3. آلیاژسازی فله عبارت است از وارد کردن اجزا به یک ماده مذاب در چارچوب تولید متالورژی. سطح روشی است برای اشباع اشباع لایه سطحی با عناصر شیمیایی لازم تحت تأثیر دماهای بالا.
4. در طول فرآیند، مواد افزودنی ساختار کریستالی ماده "دختری" را تغییر می دهند. آنها می توانند راه حل های نفوذ یا حذف ایجاد کنند و همچنین در مرزهای سازه های فلزی و غیرفلزی قرار گیرند و مخلوط مکانیکی از دانه ها را ایجاد کنند. درجه حلالیت عناصر در یکدیگر در اینجا نقش مهمی دارد.

اجزای آلیاژی

بر اساس طبقه بندی کلی، تمام فلزات به آهنی و غیر آهنی تقسیم می شوند. رنگ سیاه شامل آهن، کروم و منگنز است. غیر آهنی ها به سبک (آلومینیوم، منیزیم، پتاسیم)، سنگین (نیکل، روی، مس)، نجیب (پلاتین، نقره، طلا)، نسوز (تنگستن، مولیبدن، وانادیم، تیتانیوم)، سبک، خاکی کمیاب و رادیواکتیو تقسیم می شوند.. فلزات آلیاژی شامل طیف گسترده ای از فلزات غیرآهنی سبک، سنگین، نجیب و نسوز و همچنین تمام فلزات آهنی هستند.

بسته به نسبت این عناصر و جرم اصلی آلیاژ، دومی ها به کم آلیاژی (3%)، متوسط آلیاژی (3-10%) و پر آلیاژ (بیش از 10) تقسیم می شوند. %).

فولادهای آلیاژی

از نظر فن آوری، این فرآیند مشکلی ایجاد نمی کند. دامنه بسیار گسترده است. اهداف اصلی برایفولادها به شرح زیر است:

• افزایش قدرت.
• بهبود نتایج عملیات حرارتی.
• افزایش مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر حرارت، مقاومت در برابر حرارت، مقاومت در برابر حرارت، مقاومت در برابر شرایط کاری تهاجمی، عمر مفید.

اجزای اصلی آلیاژهای آهنی و فلزات نسوز هستند که شامل کروم، منگنز، W، V، Ti، Mo، و همچنین Al، Ni، مس غیرآهنی است.

کروم و نیکل اجزای اصلی هستند که فولاد ضد زنگ (X18H9T) و همچنین فولاد مقاوم در برابر حرارت را تعریف می کنند که شرایط عملیاتی آن با درجه حرارت بالا و بارهای ضربه (15X5) مشخص می شود. تا 1.5٪ برای یاتاقان ها و قطعات اصطکاکی (15HF، SHKH15SG) استفاده می شود

منگنز جزء اساسی فولادهای مقاوم در برابر سایش (110G13L) است. در مقادیر کم، به اکسید زدایی، کاهش غلظت فسفر و گوگرد کمک می کند.

سیلیکون و وانادیوم عناصری هستند که خاصیت ارتجاعی را به میزان معینی افزایش می دهند و برای ساخت فنرها و فنرها (55C2, 50HFA) استفاده می شوند.

آلومینیوم برای آهن با مقاومت الکتریکی بالا (X13Y4) قابل استفاده است.

مقدار قابل توجهی تنگستن برای فولادهای ابزار مقاوم در برابر سرعت بالا (R9، R18K5F2) معمول است. یک مته فلزی آلیاژی ساخته شده از این ماده نسبت به ابزار مشابه ساخته شده از فولاد کربنی بسیار پربازده تر و در برابر تحریک مقاوم است.

فولادهای آلیاژی وارد استفاده روزمره شده اند. در عین حال، به اصطلاح آلیاژهایی با خواص شگفت انگیز که با روش های آلیاژسازی نیز به دست می آیند، شناخته شده اند. بنابراین "فولاد چوبی" حاوی 1٪ کروم استو 35٪ نیکل، که هدایت حرارتی بالای آن را مشخص می کند، مشخصه چوب. الماس همچنین شامل 1.5٪ کربن، 0.5٪ کروم و 5٪ تنگستن است که آن را به ویژه سخت و شبیه به الماس توصیف می کند.

چدن آلیاژی

چدن ها از فولادها به دلیل محتوای کربن قابل توجه (از 2.14 تا 6.67٪)، سختی بالا و مقاومت در برابر خوردگی، اما استحکام کم متفاوت هستند. به منظور گسترش دامنه خواص و کاربردهای قابل توجه، با کروم، منگنز، آلومینیوم، سیلیکون، نیکل، مس، تنگستن، وانادیم آلیاژ می شود.

به دلیل ویژگی های خاص این ماده آهن-کربن، آلیاژسازی آن فرآیند پیچیده تری نسبت به فولاد است. هر یک از اجزاء بر تبدیل اشکال کربن در آن تأثیر می گذارد. بنابراین منگنز به تشکیل گرافیت "صحیح" کمک می کند، که استحکام را افزایش می دهد. معرفی دیگران منجر به تبدیل کربن به حالت آزاد، سفید شدن چدن و کاهش خواص مکانیکی آن می شود.

این فناوری به دلیل دمای ذوب پایین (به طور متوسط تا 1000 درجه سانتیگراد) پیچیده است، در حالی که برای اکثر عناصر آلیاژی به طور قابل توجهی از این سطح فراتر می رود.

آلیاژسازی پیچیده برای چدن موثرترین است. در عین حال، باید افزایش احتمال جداسازی چنین ریخته گری ها، خطر ترک خوردن و عیوب ریخته گری را در نظر گرفت. انجام فرآیند تکنولوژیک در کوره های الکترومغناطیسی و القایی منطقی تر است. یک مرحله متوالی اجباری، عملیات حرارتی با کیفیت بالا است.

چدن های کرومی با مقاومت در برابر سایش بالا، استحکام، مقاومت در برابر حرارت، مقاومت در برابر پیری و خوردگی مشخص می شوند (CH3, CH16). آنها در مهندسی شیمی و در تولید تجهیزات متالورژی استفاده می شوند.

چدن های آلیاژ شده با سیلیکون با مقاومت در برابر خوردگی بالا و مقاومت در برابر ترکیبات شیمیایی تهاجمی متمایز می شوند، اگرچه خواص مکانیکی رضایت بخشی دارند (ChS13، ChS17). آنها بخش هایی از تجهیزات شیمیایی، خطوط لوله و پمپ ها را تشکیل می دهند.

چدن های مقاوم در برابر حرارت نمونه ای از آلیاژهای پیچیده بسیار پربازده هستند. آنها حاوی فلزات آهنی و آلیاژی مانند کروم، منگنز، نیکل هستند. آنها با مقاومت بالا در برابر خوردگی، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر بارهای بالا تحت شرایط دمای بالا مشخص می شوند - قطعات توربین، پمپ ها، موتورها، تجهیزات صنایع شیمیایی (ChN15D3Sh، ChN19Kh3Sh).

یک جزء مهم مس است که در ترکیب با فلزات دیگر استفاده می شود و در عین حال ویژگی های ریخته گری آلیاژ را افزایش می دهد.

آلیاژ مس

به صورت خالص و به عنوان بخشی از آلیاژهای مس استفاده می شود که بسته به نسبت عناصر اساسی و آلیاژی دارای تنوع زیادی هستند: برنج، برنز، مس نیکل، نیکل نقره و غیره.

برنج خالص - آلیاژی با روی - آلیاژی ندارد. اگر حاوی فلزات غیرآهنی آلیاژی به مقدار معین باشد، چند جزئی محسوب می شود. برنزها آلیاژهایی با سایر اجزای فلزی هستند،می توانند قلع باشند و حاوی قلع نباشند، در همه موارد آلیاژ می شوند. کیفیت آنها با کمک Mn، Fe، Zn، Ni، Sn، Pb، Be، Al، P، Si بهبود می یابد.

محتوای سیلیکون در ترکیبات مس باعث افزایش مقاومت در برابر خوردگی، استحکام و کشش آنها می شود. قلع و سرب - تعیین کیفیت ضد اصطکاک و ویژگی های مثبت در مورد ماشینکاری. نیکل و منگنز - اجزای به اصطلاح آلیاژهای فرفورژه، که همچنین تأثیر مثبتی بر مقاومت در برابر خوردگی دارند. آهن خواص مکانیکی را بهبود می بخشد، در حالی که روی خواص فنی را بهبود می بخشد.

در مهندسی برق به عنوان ماده اولیه اصلی برای ساخت سیم های مختلف، مواد برای ساخت قطعات حیاتی تجهیزات شیمیایی، در مهندسی مکانیک و ابزار دقیق، در خطوط لوله و مبدل های حرارتی استفاده می شود.

آلیاژ آلومینیوم

به عنوان آلیاژهای فرفورژه یا ریخته گری استفاده می شود. فلزات آلیاژی بر اساس آن ترکیباتی با مس، منگنز یا منیزیم (دورالومین ها و غیره) هستند، دومی ترکیباتی با سیلیکون، به اصطلاح سیلومین ها هستند، در حالی که همه انواع احتمالی آنها با کروم، منیزیم، روی، کبالت، مس آلیاژ می شوند. Si.

مس انعطاف پذیری خود را افزایش می دهد. سیلیکون - سیالیت و خواص ریخته گری با کیفیت بالا؛ کروم، منگنز، منیزیم - بهبود استحکام، خواص فنی کارایی با فشار و مقاومت در برابر خوردگی. همچنین، B، Pb، Zr،Ti، Bi.

آهن جزء نامطلوب است، اما در تولید فویل آلومینیومی به مقدار کم استفاده می شود. سیلومین ها برای ریخته گری قطعات و محفظه های حیاتی در مهندسی مکانیک استفاده می شوند. دورالومین ها و آلیاژهای مهر زنی بر پایه آلومینیوم مواد اولیه مهمی برای ساخت عناصر بدنه از جمله سازه های باربر در صنعت هواپیماسازی، کشتی سازی و مهندسی مکانیک هستند.

فلزات آلیاژی در تمام زمینه های صنعت به عنوان فلزاتی که ویژگی های مکانیکی و تکنولوژیکی را در مقایسه با مواد اصلی بهبود بخشیده اند استفاده می شود. طیف وسیعی از عناصر آلیاژی و قابلیت‌های فناوری‌های مدرن، تغییرات مختلفی را ممکن می‌سازد که امکانات علم و فناوری را گسترش می‌دهد.