Legované kovy: popis, seznam a aplikační vlastnosti

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Vývoj se ztotožňuje se zlepšováním. Zlepšení průmyslových a domácích schopností se provádí pomocí materiálů s progresivními vlastnostmi. Jedná se zejména o legované kovy. Jejich rozmanitost je dána možností korekce kvantitativního a kvalitativního složení legujících prvků.

Přírodní legovaná ocel

První tavené železo, které se svými vlastnostmi lišilo od svých příbuzných, bylo přirozeně legováno. Tavené prehistorické meteorické železo obsahovalo zvýšené množství niklu. Byl nalezen ve starověkých egyptských pohřbech 4-5 tisíciletí před naším letopočtem. e., architektonická památka Qutab Minar v Dillí (5. století) byla postavena z téhož. Japonské damaškové meče byly vyrobeny ze železa nasyceného molybdenem a damašková ocel obsahovala wolfram, charakteristický pro moderní vysokorychlostní řezání. Jednalo se o kovy, jejichž ruda se těžila z určitých míst.

Moderní produkční slitiny mohou obsahovat přirozeně se vyskytující kovové anekovového původu, což se odráží v jejich charakteristikách a vlastnostech.

Historická cesta

Základ pro rozvoj legování byl položen zdůvodněním kelímkové metody tavení oceli v Evropě v 18. století. V primitivnější verzi byly kelímky používány ve starověku, včetně tavení damašku a damaškové oceli. Na počátku 18. století byla tato technologie v průmyslovém měřítku zdokonalena a umožnila upravit složení a kvalitu výchozího materiálu.

• Současné objevování stále více nových chemických prvků přimělo výzkumníky k experimentálním tavným experimentům.
• Negativní vliv mědi na kvalitu oceli byl prokázán.
• Objevena mosaz obsahující 6 % železa.

Experimenty byly provedeny z hlediska kvalitativních a kvantitativních účinků na ocelové slitiny wolframu, manganu, titanu, molybdenu, kob altu, chrómu, platiny, niklu, hliníku a dalších.

První průmyslová výroba oceli legované manganem byla založena na počátku 19. století. Vyvíjí se od roku 1856 jako součást Bessemerova tavícího procesu.

Vlastnosti dopingu

Moderní možnosti umožňují tavit legované kovy libovolného složení. Základní principy dané technologie:

1. Složky jsou považovány za legující pouze tehdy, jsou-li zavedeny záměrně a obsah každé z nich přesahuje 1 %.
2. Síra, vodík, fosfor jsou považovány za nečistoty. jako nekovovépoužívají se inkluze, bór, dusík, křemík, zřídka - fosfor.
3. Hromadné legování je zavádění komponentů do roztavené hmoty v rámci hutní výroby. Povrch je metoda difúzního nasycení povrchové vrstvy potřebnými chemickými prvky pod vlivem vysokých teplot.
4. Během procesu aditiva mění krystalickou strukturu "dceřiného" materiálu. Mohou vytvářet penetrační nebo vylučovací roztoky a také být umístěny na rozhraní kovových a nekovových struktur, čímž vytvářejí mechanickou směs zrn. Velkou roli zde hraje stupeň rozpustnosti prvků v sobě navzájem.

legující komponenty

Podle obecné klasifikace se všechny kovy dělí na železné a neželezné. Mezi černé patří železo, chrom a mangan. Neželezné se dělí na lehké (hliník, hořčík, draslík), těžké (nikl, zinek, měď), ušlechtilé (platina, stříbro, zlato), žáruvzdorné (wolfram, molybden, vanad, titan), lehké, vzácné zeminy a radioaktivní. Legované kovy zahrnují širokou škálu lehkých, těžkých, ušlechtilých a žáruvzdorných neželezných kovů, stejně jako všechny železné.

V závislosti na poměru těchto prvků a hlavní hmotnosti slitiny se slitiny dělí na nízkolegované (3 %), středně legované (3-10 %) a vysoce legované (více než 10 %).

legované oceli

Technologicky tento proces nezpůsobuje potíže. Rozsah je velmi široký. Hlavní cíle prooceli jsou následující:

• Zvyšte sílu.
• Zlepšete výsledky tepelného zpracování.
• Zvýšení odolnosti proti korozi, tepelné odolnosti, tepelné odolnosti, tepelné odolnosti, odolnosti vůči agresivním pracovním podmínkám, životnosti.

Hlavními složkami jsou slitiny železa a žáruvzdorné kovy, které zahrnují Cr, Mn, W, V, Ti, Mo a také neželezné Al, Ni, Cu.

Chrom a nikl jsou hlavní komponenty, které definují nerezovou ocel (X18H9T), stejně jako žáruvzdornou ocel, jejíž provozní podmínky se vyznačují vysokými teplotami a rázovým zatížením (15X5). Až 1,5 % se používá pro ložiska a třecí díly (15HF, SHKH15SG)

Mangan je základní složkou ocelí odolných proti opotřebení (110G13L). V malých množstvích přispívá k deoxidaci, snižuje koncentraci fosforu a síry.

Křemík a vanad jsou prvky, které v určitém množství zvyšují elasticitu a používají se k výrobě pružin a pružin (55C2, 50HFA).

Hliník je použitelný pro železo s vysokým elektrickým odporem (X13Y4).

Významný obsah wolframu je typický pro rychlořezné odolné nástrojové oceli (R9, R18K5F2). Vrták do legovaného kovu vyrobený z tohoto materiálu je mnohem produktivnější a odolnější vůči spuštění než stejný nástroj vyrobený z uhlíkové oceli.

Legované oceli vstoupily do každodenního používání. Přitom jsou známy tzv. slitiny s úžasnými vlastnostmi, získávané rovněž legovacími metodami. Takže "dřevěná ocel" obsahuje 1% chrómua 35% niklu, což určuje jeho vysokou tepelnou vodivost, charakteristickou pro dřevo. Diamant také obsahuje 1,5 % uhlíku, 0,5 % chrómu a 5 % wolframu, což jej charakterizuje jako obzvláště tvrdý, podobný diamantu.

Legovaná litina

Litiny se od ocelí liší významným obsahem uhlíku (od 2,14 do 6,67 %), vysokou tvrdostí a odolností proti korozi, ale nízkou pevností. Pro rozšíření řady významných vlastností a aplikací je legován chromem, manganem, hliníkem, křemíkem, niklem, mědí, wolframem, vanadem.

Vzhledem ke speciálním vlastnostem tohoto železo-uhlíkového materiálu je jeho legování složitějším procesem než u oceli. Každá ze složek v ní ovlivňuje přeměnu forem uhlíku. Mangan tedy přispívá k tvorbě „správného“grafitu, který zvyšuje pevnost. Zavedení dalších má za následek přechod uhlíku do volného stavu, bělení litiny a snížení jejích mechanických vlastností.

Technologii komplikuje nízká teplota tání (v průměru až 1000 ˚C), přičemž u většiny legujících prvků tuto úroveň výrazně překračuje.

Komplexní legování je u litin nejúčinnější. Zároveň je třeba vzít v úvahu zvýšenou pravděpodobnost segregace takových odlitků, riziko praskání a vad odlitků. Racionálnější je provádět technologický proces v elektromagnetických a indukčních pecích. Povinným následným krokem je vysoce kvalitní tepelné zpracování.

Chromové litiny se vyznačují vysokou odolností proti opotřebení, pevností, tepelnou odolností, odolností proti stárnutí a korozi (CH3, CH16). Používají se v chemickém inženýrství a při výrobě metalurgických zařízení.

Litiny legované křemíkem se vyznačují vysokou korozní odolností a odolností vůči agresivním chemickým sloučeninám, i když mají uspokojivé mechanické vlastnosti (ChS13, ChS17). Tvoří části chemických zařízení, potrubí a čerpadel.

Žáruvzdorné litiny jsou příkladem vysoce produktivního komplexního legování. Obsahují železné a legující kovy jako chrom, mangan, nikl. Vyznačují se vysokou odolností proti korozi, odolností proti opotřebení a odolností vůči vysokému zatížení za vysokých teplot - části turbín, čerpadel, motorů, zařízení chemického průmyslu (ChN15D3Sh, ChN19Kh3Sh).

Důležitou složkou je měď, která se používá v kombinaci s jinými kovy a zároveň zvyšuje licí vlastnosti slitiny.

Slitina mědi

Používá se v čisté formě a jako součást slitin mědi, které mají širokou škálu v závislosti na poměru základních a legujících prvků: mosaz, bronz, kupronickel, nikl-stříbro a další.

Čistá mosaz – slitina se zinkem – není legována. Pokud obsahuje legující neželezné kovy v určitém množství, je považován za vícesložkový. Bronzy jsou slitiny s jinými kovovými složkami,mohou být cínové a neobsahující cín, jsou ve všech případech legované. Jejich kvalita se zlepšuje pomocí Mn, Fe, Zn, Ni, Sn, Pb, Be, Al, P, Si.

Obsah křemíku ve sloučeninách mědi zvyšuje jejich odolnost proti korozi, pevnost a elasticitu; cín a olovo - určují vlastnosti proti tření a pozitivní vlastnosti týkající se obrobitelnosti; nikl a mangan - složky tzv. tvářených slitin, které mají také pozitivní vliv na odolnost proti korozi; železo zlepšuje mechanické vlastnosti, zinek zase technologické vlastnosti.

Používá se v elektrotechnice jako hlavní surovina pro výrobu různých drátů, materiál pro výrobu kritických dílů pro chemická zařízení, ve strojírenství a přístrojové technice, v potrubích a výměnících tepla.

Slitina hliníku

Používá se jako tvářené nebo lité slitiny. Legované kovy na jeho bázi jsou sloučeniny s mědí, manganem nebo hořčíkem (duraluminy a další), posledně jmenované jsou sloučeniny s křemíkem, tzv. siluminy, přičemž všechny jejich možné varianty jsou legovány Cr, Mg, Zn, Co, Cu, Si.

Měď zvyšuje její tažnost; křemík - tekutost a vysoce kvalitní odlévací vlastnosti; chrom, mangan, hořčík - zlepšují pevnost, technologické vlastnosti zpracovatelnosti tlakem a odolností proti korozi. Také B, Pb, Zr,Ti, Bi.

Železo je nežádoucí složka, ale v malém množství se používá při výrobě hliníkové fólie. Siluminy se používají pro odlévání kritických dílů a skříní ve strojírenství. Dural a lisovací slitiny na bázi hliníku jsou důležitou surovinou pro výrobu prvků trupu, včetně nosných konstrukcí, v leteckém průmyslu, stavbě lodí a strojírenství.

Legované kovy se používají ve všech oblastech průmyslu jako ty, které mají oproti původnímu materiálu vylepšené mechanické a technologické vlastnosti. Rozsah legujících prvků a schopnosti moderních technologií umožňují různé úpravy, které rozšiřují možnosti ve vědě a technice.