De metallurgische industrie speelt een belangrijke rol in ieders leven, want elke dag heb je te maken met verschillende metalen producten. En ze zijn gemaakt van verschillende legeringen, die worden verkregen door middel van smelten. Bij de productie van deze materialen worden minimaal twee metalen gebruikt en worden speciale additieven gebruikt om de eigenschappen te verbeteren. In dit artikel worden verschillende ijzer-nikkellegeringen, hun eigenschappen en toepassingen besproken.
Over de eigenschappen van ijzer
Puur ijzer is zilvergrijs van kleur en is kneedbaar en kneedbaar. Inheemse ingots die in de natuur worden gevonden, hebben een uitgesproken metaalglans en een aanzienlijke hardheid. Op de hoogte en elektrische geleidbaarheid van het materiaal, draagt het gemakkelijk stroom over met behulp van vrije elektronen. Het metaal heeft een gemiddelde vuurvastheid, wordt zacht bij een temperatuur van +1539 graden Celsius en verliest zijn ferromagnetische eigenschappen. Het is een chemisch actief element. Bij normale temperaturen reageert het gemakkelijk en bij verhitting worden deze eigenschappen versterkt. In de lucht wordt het bedekt met een oxidefilm, die de voortzetting van de reactie verhindert. Bij blootstelling aan een vochtige omgevinger ontstaat roest, wat corrosie niet meer voorkomt. Maar ondanks dit worden ijzer en zijn legeringen veel gebruikt.
Een beetje geschiedenis
Invar is een legering van ijzer en nikkel, die 36% legeringsadditief bevat. Het werd voor het eerst ontdekt in Frankrijk in 1896 door de natuurkundige Charles Guillaume. In die tijd werkte hij aan de zoektocht naar een goedkoop metaal voor maatstaven voor massa en lengte, die gemaakt waren van een zeer dure platina-iridiumlegering. Dankzij deze ontdekking ontving de wetenschapper in 1920 de Nobelprijs voor de natuurkunde.
Het woord "invar" in het Latijn betekent onveranderlijk. Dit betekent dat de thermische uitzettingscoëfficiënt van een ijzer-nikkellegering constant blijft over een breed temperatuurbereik - van -80 tot 100 graden Celsius. Deze legering heeft verschillende andere namen: nilvar, vakodyl, nilo-legering, radiometaal. Invar is een handelsmerk van Imphy Alloys Inc., dat eigendom is van de staalgroep Arcelor Mittal.
IJzer-nikkellegering
Om de eigenschappen van ijzer te verbeteren, worden met behulp van verschillende additieven legeringen verkregen. Wetenschappers geloofden dat het niet moeilijk zou zijn om een ijzer-nikkellegering te verkrijgen, rekening houdend met de thermodynamische eigenschappen van metalen. Maar in de praktijk kwamen ze in de problemen. Tijdens de interactie van metalen, tijdens de productie van een legering van ijzer met nikkel, als gevolg van een nevenoxidatieproces, gaat ijzer uit de tweewaardige toestand over in de driewaardige toestand.
Als gevolg hiervan neemt de opbrengst van de legering af en verslechteren bepaalde fysische eigenschappen. Om dit probleem op te lossen, worden aminen en organische zuren aan de elektrolyt toegevoegd, die verbindingen vormen met een lage oplosbaarheid met ferri-ijzer. In dit opzicht wordt de elasticiteit van het neerslag beter en voor de uniforme verdeling ervan worden de elektrolyten gemengd. De resulterende legering van ijzer en nikkel wordt invar genoemd.
Gebruik van Invar-legering
Onbeduidende thermische uitzettingscoëfficiënt maakt het gebruik voor productie mogelijk:
- instrument onderdelen;
- tape en draad voor geodetische werken;
- Laserdraagconstructies;
- onderdelen van uurwerken, chronometerslingers;
- gewalste producten: warmgewalste staaf en plaat, koudgewalste band, naadloze buizen, gesmede staven.
Om de sterkte te vergroten, wordt koude plastische vervorming van de ijzer-nikkellegering uitgevoerd en vervolgens wordt een warmtebehandeling bij lage temperatuur uitgevoerd. Voor een grotere weerstand tegen corrosie onder normale atmosferische omstandigheden, wordt het oppervlak gepolijst en wordt een beschermende laag aangebracht als het product bedoeld is voor gebruik in agressieve omgevingen. De anti-corrosie-eigenschappen van Invar zullen ook toenemen wanneer ongeveer 12% chroom aan de samenstelling wordt toegevoegd, terwijl het een constante elasticiteit behoudt bij verhitting tot 100 graden.
Magnetische legeringen
Deze legeringen worden veel gebruikt in de elektrotechniek. Ze worden gebruikt om permanente magneten, transformatorkernen,elektrische meetinstrumenten, elektromagneten. Mensen weten al lang dat ijzer magnetisch is en daarom heeft het veel toepassingen.
Veel later werd ontdekt dat dezelfde eigenschap inherent is aan nikkel en sommige andere metalen. Producten gemaakt van een magnetische legering van ijzer en nikkel hebben ook het vermogen om hun eigen magnetische veld te behouden wanneer het externe magnetische veld niet meer aanwezig is. Bovendien kan dit persoonlijke veld weer andere magnetische lichamen beïnvloeden.
Nikkel, kob alt en hun legeringen
Kob alt en nikkel zijn elementen van de ijzer-subgroep. Alle drie de elementen hebben vergelijkbare eigenschappen, maar er zijn ook significante verschillen. Beide metalen zijn dichter dan ijzer en veel harder en sterker dan ijzer. Ze zijn chemisch minder actief, verschillen in corrosieweerstand. Bovendien worden metalen gewaardeerd om hun grotere weerstand tegen gascorrosie.
De nadelen van kob alt en nikkel zijn hun hoge toxiciteit en aanzienlijke kosten in vergelijking met ijzer. Ze vinden hun toepassing voor de corrosiewerende buitencoating van producten gemaakt van koolstofstaal en ijzer door elektrochemische reacties. En ze worden ook gebruikt voor de vervaardiging van componenten en onderdelen die verbeterde sterkte en hardheid vereisen. De speciale betekenis van ijzer-, nikkel- en kob altlegeringen, die koinvar, invar, supermalloy, permalloy en malloy worden genoemd, moet worden opgemerkt. Hun belangrijkste voordeel ligt in de hogemagnetische eigenschappen. Deze legeringen worden gebruikt om magnetische circuits te produceren voor verschillende elektromagnetische apparaten.
Alloy Kovar
Het mengsel bestaat uit metalen met uitstekende mechanische eigenschappen. Ze zijn gemakkelijk te verwerken, ze zijn gemakkelijk onderhevig aan walsen, kotteren, smeden en stampen. En de legering van kob alt, nikkel en ijzer wordt ook wel kovar genoemd. Een goed gekozen combinatie van chemische elementen geeft het materiaal uitstekende eigenschappen. Deze legering heeft een goede thermische geleidbaarheid, een hoge elektrische weerstandscoëfficiënt en lineaire uitzettingsindices dicht bij nul over een breed temperatuurbereik. Het enige nadeel is de lage corrosieweerstand in natte omgevingen, daarom worden vaak beschermende coatings van zilver gebruikt. Kovar wordt veel gebruikt in de industrie voor de productie van:
- buizen, banden en draden;
- condensatoren;
- koffers van apparatuur in instrumentatie;
- details in radio-elektronica;
- gevallen in de elektrovacuümindustrie.
De legering bevat duur kob alt en nikkel, wat de kosten van het materiaal verhoogt, maar goede prestaties en een lange levensduur dekken de initiële investering.
Alni legeringen
Alni is de groepsnaam voor magnetische ijzer-nikkel-aluminiumlegeringen. Met een toename van de concentratie van aluminium en nikkel binnen bepaalde grenzen, neemt de restinductie af en neemt de dwangkracht toe. De meest gebruikte legeringen waarin aluminium van 11 tot18% en nikkel - 20-34%. De belangrijkste eigenschappen van dergelijke legeringen zijn elektrische geleidbaarheid, thermische geleidbaarheid en vervormbaarheid. Ze worden allemaal gekenmerkt door goed lassen.
Om legeringen te gebruiken bij de vervaardiging van magneten, zijn ze gelegeerd met kob alt en koper. In dit geval krijgt het materiaal hardheid en broosheid en heeft het een grofkorrelige structuur. Alni-legeringen worden gebruikt als constructiemateriaal voor onderdelen van gasturbine- en straalmotoren die lange tijd bij hoge temperaturen van meer dan 1000 graden Celsius werken, waardoor het metaal onbeschadigd blijft.
Conclusie
Alle metalen die veel worden gebruikt in de moderne industrie zijn legeringen. Zo wordt bijna al het ijzer dat in de wereld wordt geproduceerd, gebruikt voor de productie van ijzer en staal. Dit kan worden verklaard door het feit dat legeringen worden gekenmerkt door betere eigenschappen dan de metalen waaruit ze zijn verkregen. Opgemerkt moet worden dat de legeringen die door de industrie worden geproduceerd, gemeenschappelijke eigenschappen hebben: sterkte, hardheid, elasticiteit en plasticiteit. En die van ijzer-nikkel hebben ook magnetische eigenschappen, die tijdens de productie worden verbeterd met behulp van extra legering.
