Den metallurgiske industrien spiller en viktig rolle i alles liv, for hver dag må du forholde deg til ulike metallprodukter. Og de er laget av forskjellige legeringer, som oppnås gjennom smelting. I produksjonen av disse materialene brukes minst to metaller, og spesielle tilsetningsstoffer brukes for å forbedre egenskapene. Denne artikkelen vil gjennomgå flere jern-nikkel-legeringer, deres egenskaper og bruksområder.
Om egenskapene til jern
Rent jern er sølvgrå i fargen og er formbart og formbart. Innfødte barrer som finnes i naturen har en utt alt metallisk glans og betydelig hardhet. I høyden og den elektriske ledningsevnen til materialet overfører det enkelt strøm ved hjelp av frie elektroner. Metallet har en gjennomsnittlig ildfasthet, mykner ved en temperatur på +1539 grader Celsius og mister sine ferromagnetiske egenskaper. Det er et kjemisk aktivt element. Ved normale temperaturer reagerer den lett, og ved oppvarming forbedres disse egenskapene. I luft blir den dekket med en oksidfilm, som forhindrer fortsettelsen av reaksjonen. Når den utsettes for et fuktig miljørust vises, som ikke lenger hindrer korrosjon. Men til tross for dette er jern og dets legeringer mye brukt.
Litt av historien
Invar er en legering av jern og nikkel, som inkluderer 36 % legeringsadditiv. Den ble først oppdaget i Frankrike i 1896 av fysikeren Charles Guillaume. På dette tidspunktet jobbet han med letingen etter et billig metall for standarder for mål på masse og lengde, som ble laget av en veldig kostbar platina-iridium-legering. Takket være denne oppdagelsen mottok forskeren Nobelprisen i fysikk i 1920.
Ordet "invar" på latin betyr uforanderlig. Dette betyr at koeffisienten for termisk utvidelse av en jern-nikkel-legering forblir konstant over et bredt temperaturområde - fra -80 til 100 grader Celsius. Denne legeringen har flere andre navn: nilvar, vakodyl, nilo-legering, radiometall. Invar er et varemerke for Imphy Alloys Inc., som eies av Arcelor Mittal steel group.
Jern-nikkellegering
For å forbedre egenskapene til jern, ved hjelp av ulike tilsetningsstoffer, oppnås legeringer. Forskere mente at det ikke ville være vanskelig å skaffe en jern-nikkel-legering, tatt i betraktning de termodynamiske egenskapene til metaller. Men i praksis fikk de problemer. Under samspillet mellom metaller, under produksjon av en legering av jern med nikkel, som et resultat av en sideoksidasjonsprosess, går jern fra den toverdige tilstanden over i den treverdige tilstanden.
Som et resultat avtar legeringens utbytte og visse fysiske egenskaper forringes. For å løse dette problemet tilsettes aminer og organiske syrer til elektrolytten, som danner forbindelser med lav løselighet med jern(III)-jern. I denne forbindelse blir elastisiteten til bunnfallet bedre, og for dens jevne fordeling blir elektrolyttene blandet. Den resulterende legeringen av jern og nikkel kalles invar.
Bruk av Invar-legering
Ubetydelig termisk ekspansjonskoeffisient gjør at den kan brukes til produksjon:
- instrumentdeler;
- tape og wire for geodetiske arbeider;
- Laserstøttestrukturer;
- deler av urverk, kronometerpendler;
- valsede produkter: varmvalset stang og ark, kaldvalset bånd, sømløse rør, smidde stenger.
For å øke styrken utføres kaldplastisk deformasjon av jern-nikkel-legeringen, og deretter utføres lavtemperatur varmebehandling. For større motstand mot korrosjon under normale atmosfæriske forhold, er overflaten polert og et beskyttende lag påføres hvis produktet er beregnet for bruk i aggressive miljøer. Anti-korrosjonsegenskapene til Invar vil også øke når ca. 12 % krom tilsettes sammensetningen, mens den beholder konstant elastisitet når den varmes opp til 100 grader.
Magnetiske legeringer
Disse legeringene er mye brukt i elektroteknikk. De brukes til å lage permanente magneter, transformatorkjerner,elektriske måleinstrumenter, elektromagneter. Folk har lenge visst at jern er magnetisk, og som et resultat har det mange bruksområder.
Mye senere ble det oppdaget at den samme egenskapen er iboende i nikkel og noen andre metaller. Produkter laget av en magnetisk legering av jern og nikkel har også evnen til å opprettholde sitt eget magnetfelt når det ytre ikke lenger er tilstede. Dessuten er dette personlige feltet igjen i stand til å påvirke andre magnetiske legemer.
Nikkel, kobolt og deres legeringer
Kobolt og nikkel er elementer i jernundergruppen. Alle tre elementene har lignende egenskaper, men det er også betydelige forskjeller. Begge metallene er tettere enn jern og mye hardere og sterkere enn jern. De er mindre aktive i kjemiske termer, forskjellige i korrosjonsbestandighet. I tillegg er metaller verdsatt for deres større motstand mot gasskorrosjon.
Ulempene med kobolt og nikkel er deres høye toksisitet og betydelige kostnader i forhold til jern. De finner sin anvendelse for korrosivt ytre belegg av produkter laget av karbonstål og jern ved elektrokjemiske reaksjoner. Og de brukes også til fremstilling av komponenter og deler som krever økt styrke og hardhet. Den spesielle betydningen av jern-, nikkel- og koboltlegeringer, som kalles koinvar, invar, supermalloy, permalloy og malloy, bør bemerkes. Deres største fordel ligger i det høyemagnetiske egenskaper. Disse legeringene brukes til å produsere magnetiske kretser for forskjellige elektromagnetiske enheter.
Alloy Kovar
Blandingen består av metaller med utmerkede mekaniske egenskaper. De er enkle å bearbeide, de utsettes lett for rulling, brosjing, smiing og stempling. Og legeringen av kobolt, nikkel og jern kalles ellers kovar. En velvalgt kombinasjon av kjemiske elementer gir materialet utmerkede egenskaper. Denne legeringen har god termisk ledningsevne, en høy koeffisient for elektrisk resistivitet og lineære ekspansjonsindekser nær null over et bredt temperaturområde. Den eneste ulempen er den lave korrosjonsmotstanden i våte miljøer, så beskyttende belegg av sølv brukes ofte. Kovar er mye brukt i industrien for produksjon av:
- rør, bånd og ledninger;
- kondensatorer;
- kofferter med utstyr i instrumentering;
- detaljer i radioelektronikk;
- saker i elektrovakuumindustrien.
Legeringen inneholder dyr kobolt og nikkel, noe som øker kostnadene på materialet, men god ytelse og lang levetid dekker den første investeringen.
Alni-legeringer
Alni er gruppenavnet for jern-nikkel-aluminium magnetiske legeringer. Med en økning i konsentrasjonen av aluminium og nikkel innenfor visse grenser, avtar restinduksjonen, og tvangskraften øker. De mest brukte legeringene hvor aluminium fra 11 til18%, og nikkel - 20-34%. Hovedegenskapene til slike legeringer er elektrisk ledningsevne, termisk ledningsevne og duktilitet. Alle er preget av god sveising.
For å bruke legeringer i produksjonen av magneter, er de legert med kobolt og kobber. I dette tilfellet får materialet hardhet og sprøhet og har en grovkornet struktur. Alni-legeringer brukes som konstruksjonsmateriale for deler av gassturbin- og jetmotorer som opererer ved høye temperaturer på mer enn 1000 grader Celsius i lang tid, og holder metallet uten skade.
Konklusjon
Alle metaller som er mye brukt i moderne industri er legeringer. For eksempel brukes nesten alt jernet som produseres i verden til å produsere jern og stål. Dette kan forklares med at legeringer kjennetegnes av bedre egenskaper enn metallene de er hentet fra. Det skal bemerkes at legeringene produsert av industrien har felles egenskaper for dem: styrke, hardhet, elastisitet og plastisitet. Og jern-nikkel har også magnetiske egenskaper, som forbedres under produksjon ved hjelp av ekstra legering.
