โลหะอัลลอย: คำอธิบาย รายการ และคุณสมบัติการใช้งาน

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 10:42

การพัฒนาถูกระบุด้วยการปรับปรุง การปรับปรุงความสามารถทางอุตสาหกรรมและภายในประเทศนั้นดำเนินการโดยใช้วัสดุที่มีลักษณะก้าวหน้า โดยเฉพาะโลหะเจือ ความหลากหลายของพวกมันถูกกำหนดโดยความเป็นไปได้ในการแก้ไของค์ประกอบเชิงปริมาณและคุณภาพขององค์ประกอบการผสม

เหล็กโลหะผสมธรรมชาติ

เหล็กหลอมเหลวชนิดแรกซึ่งมีคุณสมบัติแตกต่างจากเหล็กอื่นๆ ถูกผสมโดยธรรมชาติ เหล็กอุกกาบาตยุคก่อนประวัติศาสตร์ที่หลอมเหลวมีปริมาณนิกเกิลเพิ่มขึ้น มันถูกพบในการฝังศพของชาวอียิปต์โบราณเมื่อ 4-5 พันปีก่อนคริสต์ศักราช e. อนุสาวรีย์สถาปัตยกรรมของ Qutab Minar ในเดลี (ศตวรรษที่ 5) สร้างขึ้นจากที่เดียวกัน ดาบสีแดงเข้มของญี่ปุ่นทำจากเหล็กที่อิ่มตัวด้วยโมลิบดีนัม และเหล็กดามัสกัสมีทังสเตน ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของการตัดด้วยความเร็วสูงสมัยใหม่ เหล่านี้เป็นโลหะซึ่งเป็นแร่ที่ขุดได้จากบางแห่ง

โลหะผสมที่ผลิตในปัจจุบันอาจมีโลหะที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติและแหล่งกำเนิดที่ไม่ใช่โลหะซึ่งสะท้อนให้เห็นในลักษณะและคุณสมบัติ

เส้นทางประวัติศาสตร์

รากฐานสำหรับการพัฒนาการผสมถูกวางโดยวิธีการหลอมเหล็กของเบ้าหลอมในยุโรปในศตวรรษที่ 18 ในสมัยโบราณมีการใช้ถ้วยใส่ตัวอย่าง รวมถึงการถลุงสีแดงเข้มและเหล็กกล้าดามัสกัส ในตอนต้นของศตวรรษที่ 18 เทคโนโลยีนี้ได้รับการปรับปรุงในระดับอุตสาหกรรม และทำให้สามารถปรับองค์ประกอบและคุณภาพของวัสดุต้นทางได้

• การค้นพบองค์ประกอบทางเคมีใหม่ ๆ พร้อมกันมากขึ้นเรื่อย ๆ ได้ผลักดันให้นักวิจัยทำการทดลองถลุงแร่ทดลอง
• ผลกระทบด้านลบของทองแดงต่อคุณภาพของเหล็กได้เกิดขึ้นแล้ว
• ค้นพบทองเหลืองที่มีธาตุเหล็ก 6%

ทำการทดลองในแง่ของผลกระทบเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณต่อโลหะผสมของเหล็กทังสเตน แมงกานีส ไททาเนียม โมลิบดีนัม โคบอลต์ โครเมียม แพลตตินัม นิกเกิล อลูมิเนียม และอื่นๆ

อุตสาหกรรมการผลิตเหล็กกล้าผสมแมงกานีสเป็นครั้งแรกเมื่อต้นศตวรรษที่ 19 ได้รับการพัฒนามาตั้งแต่ปี พ.ศ. 2399 โดยเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการถลุงแร่เบสเซเมอร์

คุณสมบัติของยาสลบ

ความเป็นไปได้ที่ทันสมัยทำให้สามารถหลอมโลหะอัลลอยด์จากองค์ประกอบใดๆ ได้ หลักการพื้นฐานของเทคโนโลยีที่เป็นปัญหา:

1. ส่วนประกอบจะถือว่าเป็นการผสมเฉพาะเมื่อมีการแนะนำอย่างตั้งใจและเนื้อหาของแต่ละรายการเกิน 1%
2. กำมะถัน ไฮโดรเจน ฟอสฟอรัส ถือเป็นสิ่งเจือปน เป็นอโลหะรวมโบรอนไนโตรเจนซิลิกอนไม่ค่อย - ฟอสฟอรัส
3. การผสมจำนวนมากคือการนำส่วนประกอบเข้าสู่สารหลอมเหลวภายในกรอบการผลิตทางโลหะวิทยา พื้นผิวเป็นวิธีการแพร่กระจายความอิ่มตัวของชั้นผิวด้วยองค์ประกอบทางเคมีที่จำเป็นภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิสูง
4. ในระหว่างกระบวนการ สารเติมแต่งจะเปลี่ยนโครงสร้างผลึกของวัสดุ "ลูกสาว" พวกมันสามารถสร้างวิธีแก้ปัญหาการแทรกซึมหรือการกีดกัน รวมทั้งวางไว้ที่ขอบเขตของโครงสร้างที่เป็นโลหะและอโลหะ ทำให้เกิดส่วนผสมทางกลของเมล็ดพืช ระดับการละลายขององค์ประกอบในกันและกันมีบทบาทสำคัญที่นี่

ส่วนประกอบโลหะผสม

ตามการจำแนกประเภททั่วไป โลหะทั้งหมดแบ่งออกเป็นเหล็กและอโลหะ สีดำ ได้แก่ เหล็ก โครเมียม และแมงกานีส อโลหะแบ่งออกเป็นแสง (อลูมิเนียม แมกนีเซียม โพแทสเซียม) หนัก (นิกเกิล สังกะสี ทองแดง) ขุนนาง (แพลตตินั่ม เงิน ทอง) ทนไฟ (ทังสเตน โมลิบดีนัม วานาเดียม ไททาเนียม) แสง ธาตุหายาก และกัมมันตภาพรังสี. โลหะอัลลอยด์ประกอบด้วยโลหะที่ไม่ใช่เหล็กที่เบา หนัก มีตระกูลและทนไฟได้หลากหลาย รวมทั้งโลหะที่เป็นเหล็กทั้งหมด

ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนขององค์ประกอบเหล่านี้และมวลหลักของโลหะผสม แบ่งออกเป็นโลหะผสมต่ำ (3%), โลหะผสมปานกลาง (3-10%) และโลหะผสมสูง (มากกว่า 10) %).

เหล็กโลหะผสม

เทคโนโลยีกระบวนการไม่ทำให้เกิดปัญหา ช่วงกว้างมาก เป้าหมายหลักของเหล็กมีดังนี้:

• เพิ่มความแรง
• ปรับปรุงผลการรักษาความร้อน
• เพิ่มความต้านทานการกัดกร่อน ทนความร้อน ทนความร้อน ทนความร้อน ทนต่อสภาพการทำงานที่ก้าวร้าว อายุการใช้งาน

ส่วนประกอบหลักคือโลหะผสมเหล็กและโลหะทนไฟ ซึ่งรวมถึง Cr, Mn, W, V, Ti, Mo รวมถึง Al, Ni, Cu ที่ไม่ใช่เหล็ก

โครเมียมและนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลักที่กำหนดเหล็กกล้าไร้สนิม (X18H9T) เช่นเดียวกับเหล็กทนความร้อน ซึ่งมีลักษณะการทำงานที่มีอุณหภูมิสูงและแรงกระแทก (15X5) มากถึง 1.5% ใช้สำหรับตลับลูกปืนและชิ้นส่วนที่มีแรงเสียดทาน (15HF, SHKH15SG)

แมงกานีสเป็นส่วนประกอบพื้นฐานของเหล็กที่ทนต่อการสึกหรอ (110G13L) ในปริมาณเล็กน้อย จะมีส่วนช่วยในการขับออกซิเดชัน ลดความเข้มข้นของฟอสฟอรัสและกำมะถัน

ซิลิกอนและวานาเดียมเป็นองค์ประกอบที่ช่วยเพิ่มความยืดหยุ่นในระดับหนึ่งและใช้ทำสปริงและสปริง (55C2, 50HFA)

อลูมิเนียมใช้ได้กับเหล็กที่มีความต้านทานไฟฟ้าสูง (X13Y4)

เนื้อหาสำคัญของทังสเตนเป็นเรื่องปกติสำหรับเหล็กกล้าเครื่องมือที่มีความทนทานสูง (R9, R18K5F2) สว่านโลหะอัลลอยด์ที่ทำจากวัสดุนี้มีประสิทธิผลและทนต่อการกระตุ้นได้ดีกว่าเครื่องมือเดียวกันที่ทำจากเหล็กกล้าคาร์บอน

เหล็กอัลลอยด์เข้าใช้งานทุกวัน ในขณะเดียวกันก็รู้จักโลหะผสมที่เรียกว่ามีคุณสมบัติที่น่าทึ่งซึ่งได้มาจากวิธีการผสมด้วยเช่นกัน ดังนั้น "เหล็กไม้" จึงประกอบด้วยโครเมียม 1%และนิกเกิล 35% ซึ่งกำหนดคุณสมบัติการนำความร้อนสูง ลักษณะของไม้ เพชรยังประกอบด้วยคาร์บอน 1.5% โครเมียม 0.5% และทังสเตน 5% ซึ่งมีลักษณะพิเศษที่แข็งเป็นพิเศษ คล้ายกับเพชร

เหล็กหล่อผสม

เหล็กหล่อแตกต่างจากเหล็กกล้าโดยมีปริมาณคาร์บอนสูง (จาก 2.14 ถึง 6.67%) มีความแข็งสูงและทนต่อการกัดกร่อน แต่มีความแข็งแรงต่ำ เพื่อขยายขอบเขตของคุณสมบัติและการใช้งานที่สำคัญ มันถูกผสมด้วยโครเมียม แมงกานีส อลูมิเนียม ซิลิกอน นิกเกิล ทองแดง ทังสเตน วานาเดียม

เนื่องจากคุณสมบัติพิเศษของวัสดุที่เป็นเหล็กคาร์บอนนี้ การผสมของวัสดุดังกล่าวจึงเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนกว่าเหล็กกล้า ส่วนประกอบแต่ละอย่างส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงของรูปแบบคาร์บอนในนั้น ดังนั้นแมงกานีสจึงมีส่วนช่วยในการก่อตัวของกราไฟท์ที่ "ถูกต้อง" ซึ่งจะช่วยเพิ่มความแข็งแรง การแนะนำของผู้อื่นส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนของคาร์บอนไปสู่สถานะอิสระ การฟอกสีของเหล็กหล่อและคุณสมบัติทางกลของคาร์บอนลดลง

เทคโนโลยีนี้ซับซ้อนโดยอุณหภูมิหลอมเหลวต่ำ (โดยเฉลี่ยสูงถึง 1,000 ˚C) ในขณะที่องค์ประกอบการผสมส่วนใหญ่จะเกินระดับนี้อย่างมีนัยสำคัญ

โลหะผสมที่ซับซ้อนเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดสำหรับเหล็กหล่อ ในเวลาเดียวกัน ควรคำนึงถึงความน่าจะเป็นที่เพิ่มขึ้นของการแยกตัวหล่อดังกล่าว ความเสี่ยงของการแตกร้าว และข้อบกพร่องในการหล่อ มีเหตุผลมากกว่าที่จะดำเนินการตามกระบวนการทางเทคโนโลยีในเตาแม่เหล็กไฟฟ้าและเตาแม่เหล็กไฟฟ้า ขั้นตอนที่บังคับคือการรักษาความร้อนคุณภาพสูง

เหล็กหล่อโครเมียมมีความทนทานต่อการสึกหรอ แข็งแรง ทนความร้อนสูง ทนทานต่อการเสื่อมสภาพและการกัดกร่อน (CH3, CH16) ใช้ในวิศวกรรมเคมีและในการผลิตอุปกรณ์โลหะ

เหล็กหล่อที่ผสมซิลิกอนนั้นมีความต้านทานการกัดกร่อนสูงและทนต่อสารประกอบเคมีที่มีฤทธิ์รุนแรง แม้ว่าจะมีคุณสมบัติทางกลที่น่าพอใจ (ChS13, ChS17) พวกมันสร้างชิ้นส่วนของอุปกรณ์เคมี ท่อส่ง และปั๊ม

เหล็กหล่อทนความร้อนเป็นตัวอย่างหนึ่งของโลหะผสมที่ซับซ้อนที่ให้ผลผลิตสูง ประกอบด้วยโลหะที่เป็นเหล็กและโลหะผสม เช่น โครเมียม แมงกานีส นิกเกิล มีความทนทานต่อการกัดกร่อน ทนต่อการสึกหรอ และทนต่อการรับน้ำหนักสูงภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูง - ชิ้นส่วนของกังหัน ปั๊ม เครื่องยนต์ อุปกรณ์อุตสาหกรรมเคมี (ChN15D3Sh, ChN19Kh3Sh)

ส่วนประกอบที่สำคัญคือทองแดงซึ่งใช้ร่วมกับโลหะอื่นๆ พร้อมเพิ่มคุณสมบัติการหล่อของโลหะผสม

โลหะผสมทองแดง

ใช้ในรูปแบบบริสุทธิ์และเป็นส่วนหนึ่งของโลหะผสมทองแดง ซึ่งมีหลากหลายขึ้นอยู่กับอัตราส่วนขององค์ประกอบพื้นฐานและโลหะผสม: ทองเหลือง ทองแดง คิวโปรนิกเกิล เงินนิกเกิล และอื่นๆ

ทองเหลืองบริสุทธิ์ - โลหะผสมกับสังกะสี - ไม่เจือ หากมีส่วนผสมของโลหะนอกกลุ่มเหล็กในปริมาณที่กำหนด จะถือเป็นองค์ประกอบหลายองค์ประกอบ บรอนซ์เป็นโลหะผสมที่มีส่วนประกอบที่เป็นโลหะอื่นๆสามารถเป็นดีบุกและไม่มีดีบุก เป็นโลหะผสมทุกกรณี คุณภาพของพวกเขาได้รับการปรับปรุงด้วยความช่วยเหลือของ Mn, Fe, Zn, Ni, Sn, Pb, Be, Al, P, Si

เนื้อหาซิลิกอนในสารประกอบทองแดงช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อน ความแข็งแรง และความยืดหยุ่น ดีบุกและตะกั่ว - กำหนดคุณสมบัติต้านการเสียดสีและลักษณะเชิงบวกเกี่ยวกับความสามารถในการแปรรูป นิกเกิลและแมงกานีส - ส่วนประกอบของโลหะผสมที่เรียกว่าดัดซึ่งมีผลดีต่อความต้านทานการกัดกร่อน เหล็กปรับปรุงคุณสมบัติทางกล ในขณะที่สังกะสีปรับปรุงคุณสมบัติทางเทคโนโลยี

ใช้ในงานวิศวกรรมไฟฟ้าเป็นวัตถุดิบหลักสำหรับการผลิตสายไฟต่างๆ วัสดุสำหรับการผลิตชิ้นส่วนที่สำคัญสำหรับอุปกรณ์เคมี ในงานวิศวกรรมเครื่องกลและเครื่องมือวัด ในท่อและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

ผสมอลูมิเนียม

ใช้เป็นเหล็กดัดหรือหล่อ โลหะผสมที่มีพื้นฐานจากมันคือสารประกอบที่มีทองแดง แมงกานีสหรือแมกนีเซียม (ดูราลูมินและอื่น ๆ) ส่วนหลังเป็นสารประกอบที่มีซิลิกอนที่เรียกว่าซิลูมินในขณะที่ตัวแปรที่เป็นไปได้ทั้งหมดนั้นผสมกับ Cr, Mg, Zn, Co, Cu, ซิ.

ทองแดงเพิ่มความเหนียว; ซิลิกอน - ความลื่นไหลและคุณสมบัติการหล่อคุณภาพสูง โครเมียม, แมงกานีส, แมกนีเซียม - ปรับปรุงความแข็งแรง, คุณสมบัติทางเทคโนโลยีของความสามารถในการใช้การได้โดยแรงดันและความต้านทานการกัดกร่อน นอกจากนี้ B, Pb, Zr,ที, บี

เหล็กเป็นส่วนประกอบที่ไม่พึงประสงค์ แต่ใช้ในปริมาณเล็กน้อยในการผลิตอลูมิเนียมฟอยล์ Silumins ใช้สำหรับหล่อชิ้นส่วนและตัวเรือนที่สำคัญในงานวิศวกรรมเครื่องกล Duralumins และโลหะผสมปั๊มขึ้นรูปจากอะลูมิเนียมเป็นวัตถุดิบที่สำคัญสำหรับการผลิตส่วนประกอบตัวถัง รวมถึงโครงสร้างรับน้ำหนัก ในอุตสาหกรรมอากาศยาน การต่อเรือ และวิศวกรรมเครื่องกล

โลหะอัลลอยด์ถูกใช้ในทุกพื้นที่ของอุตสาหกรรม เนื่องจากมีคุณสมบัติทางกลและเทคโนโลยีที่ดีขึ้นเมื่อเทียบกับวัสดุดั้งเดิม ช่วงขององค์ประกอบการผสมและความสามารถของเทคโนโลยีสมัยใหม่ช่วยให้สามารถปรับเปลี่ยนได้หลากหลายซึ่งจะขยายความเป็นไปได้ในด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี