Industria metalurgică joacă un rol important în viața fiecăruia, deoarece în fiecare zi ai de-a face cu diverse produse din metal. Și sunt realizate din diferite aliaje, care se obțin prin topire. La producerea acestor materiale se folosesc cel puțin două metale și se folosesc aditivi speciali pentru îmbunătățirea proprietăților. Acest articol va analiza mai multe aliaje fier-nichel, proprietățile și aplicațiile acestora.
Despre proprietățile fierului
Fierul pur este de culoare gri-argintiu și este maleabil și maleabil. Lingourile native găsite în natură au un luciu metalic pronunțat și o duritate semnificativă. La înălțimea și conductivitatea electrică a materialului, acesta transferă ușor curentul cu ajutorul electronilor liberi. Metalul are o refractare medie, se înmoaie la o temperatură de +1539 grade Celsius și își pierde proprietățile feromagnetice. Este un element activ din punct de vedere chimic. La temperaturi normale, reacționează ușor, iar atunci când este încălzit, aceste proprietăți sunt îmbunătățite. În aer, acesta devine acoperit cu o peliculă de oxid, care împiedică continuarea reacției. Când este expus la un mediu umedapare rugina, care nu mai previne coroziunea. Dar, în ciuda acestui fapt, fierul și aliajele sale sunt utilizate pe scară largă.
Un pic de istorie
Invar este un aliaj de fier și nichel, care include 36% aditiv de aliaj. A fost descoperit pentru prima dată în Franța în 1896 de către fizicianul Charles Guillaume. În acest moment, el lucra la căutarea unui metal ieftin pentru standarde de măsură de masă și lungime, care au fost realizate dintr-un aliaj foarte scump platină-iridiu. Datorită acestei descoperiri, omul de știință a primit Premiul Nobel pentru Fizică în 1920.
Cuvântul „invar” în latină înseamnă neschimbat. Aceasta înseamnă că coeficientul de dilatare termică al unui aliaj fier-nichel rămâne constant pe un interval larg de temperatură - de la -80 la 100 de grade Celsius. Acest aliaj are câteva alte denumiri: nilvar, vakodyl, nilo-aliaj, radiometal. Invar este o marcă comercială a Imphy Alloys Inc., care este deținută de grupul de oțel Arcelor Mittal.
Aliaj fier-nichel
Pentru a îmbunătăți proprietățile fierului, folosind diverși aditivi, se obțin aliaje. Oamenii de știință credeau că nu va fi dificil să se obțină un aliaj fier-nichel, ținând cont de proprietățile termodinamice ale metalelor. Dar, în practică, au avut probleme. În timpul interacțiunii metalelor, în timpul producerii unui aliaj de fier cu nichel, ca urmare a unui proces de oxidare laterală, fierul din starea divalentă trece în starea trivalentă.
Ca urmare, randamentul aliajului scade și anumite proprietăți fizice se deteriorează. Pentru a rezolva această problemă, la electrolit se adaugă amine și acizi organici, care formează compuși cu solubilitate scăzută cu fierul feric. În acest sens, elasticitatea precipitatului devine mai bună, iar pentru distribuția sa uniformă electroliții sunt amestecați. Aliajul rezultat de fier și nichel se numește invar.
Utilizarea aliajului Invar
Coeficientul de dilatare termică nesemnificativ îi permite să fie utilizat pentru producție:
- piese de instrument;
- bandă și sârmă pentru lucrări geodezice;
- Structuri de sprijin cu laser;
- părți ale mișcărilor ceasului, pendulelor cronometrului;
- produse laminate: bară și foi laminate la cald, benzi laminate la rece, țevi fără sudură, bare forjate.
Pentru a crește rezistența, se efectuează deformarea plastică la rece a aliajului fier-nichel și apoi se efectuează un tratament termic la temperatură joasă. Pentru o rezistență mai mare la coroziune în condiții atmosferice normale, suprafața acesteia este lustruită și se aplică un strat protector dacă produsul este destinat utilizării în medii agresive. Proprietățile anticorozive ale Invar vor crește, de asemenea, atunci când se adaugă aproximativ 12% crom în compoziția sa, în timp ce își păstrează elasticitatea constantă când este încălzit la 100 de grade.
Aliaje magnetice
Aceste aliaje sunt utilizate pe scară largă în inginerie electrică. Sunt folosite pentru a face magneți permanenți, miezuri de transformatoare,instrumente electrice de masura, electromagneti. Oamenii știu de mult că fierul este magnetic și, ca urmare, are multe utilizări.
Mult mai târziu s-a descoperit că aceeași proprietate este inerentă nichelului și altor metale. Produsele realizate dintr-un aliaj magnetic de fier si nichel au si capacitatea de a-si mentine propriul camp magnetic atunci cand cel extern nu mai este prezent. În plus, acest câmp personal este din nou capabil să influențeze alte corpuri magnetice.
Nichel, cob alt și aliajele acestora
Cob altul și nichelul sunt elemente ale subgrupului de fier. Toate cele trei elemente au proprietăți similare, dar există și diferențe semnificative. Ambele metale sunt mai dense decât fierul și mult mai dure și mai puternice decât fierul. Ele sunt mai puțin active din punct de vedere chimic, diferă prin rezistența la coroziune. În plus, metalele sunt apreciate pentru rezistența lor mai mare la coroziune cu gaz.
Dezavantajele cob altului și nichelului sunt toxicitatea lor ridicată și costul semnificativ față de fier. Ei își găsesc aplicația pentru acoperirea exterioară anticorozivă a produselor din oțel carbon și fier prin reacții electrochimice. Și, de asemenea, sunt utilizate pentru fabricarea de componente și piese care necesită rezistență și duritate sporite. Semnificația specială a aliajelor de fier, nichel și cob alt, care sunt numite koinvar, invar, supermalloy, permalloy și malloy, trebuie remarcată. Principalul lor avantaj constă în mareproprietăți magnetice. Aceste aliaje sunt folosite pentru a produce circuite magnetice pentru diferite dispozitive electromagnetice.
Aloj Kovar
Amestecul este format din metale cu proprietăți mecanice excelente. Sunt usor de prelucrat, sunt usor supuse laminarii, brosarii, forjarii si stantarii. Și aliajul de cob alt, nichel și fier este altfel numit kovar. O combinație bine aleasă de elemente chimice oferă materialului caracteristici excelente. Acest aliaj are o conductivitate termică bună, un coeficient ridicat de rezistivitate electrică și indici de expansiune liniară aproape de zero pe o gamă largă de temperaturi. Singurul dezavantaj este rezistența scăzută la coroziune în medii umede, astfel încât straturile de protecție de argint sunt adesea folosite. Kovar este utilizat pe scară largă în industrie pentru producția de:
- țevi, benzi și fire;
- condensatori;
- cazuri de echipamente în instrumentare;
- detalii în electronica radio;
- cazuri în industria electrovacuumului.
Aliajul conține cob alt și nichel scumpe, ceea ce crește costul materialului, dar performanța bună și durata de viață lungă acoperă investiția inițială.
aliaje Alni
Alni este numele grupului pentru aliajele magnetice fier-nichel-aluminiu. Odată cu creșterea concentrației de aluminiu și nichel în anumite limite, inducția reziduală scade, iar forța coercitivă crește. Cele mai frecvent utilizate aliaje în care aluminiu de la 11 la18%, iar nichel - 20-34%. Principalele proprietăți ale unor astfel de aliaje sunt conductivitatea electrică, conductibilitatea termică și ductilitatea. Toate sunt caracterizate de o sudură bună.
Pentru a utiliza aliaje la fabricarea magneților, aceștia sunt aliați cu cob alt și cupru. În acest caz, materialul capătă duritate și fragilitate și are o structură cu granulație grosieră. Aliajele Alni sunt folosite ca material structural pentru piesele turbinelor cu gaz și motoarelor cu reacție care funcționează la temperaturi ridicate de peste 1000 de grade Celsius pentru o lungă perioadă de timp, păstrând metalul fără deteriorare.
Concluzie
Toate metalele utilizate intens în industria modernă sunt aliaje. De exemplu, aproape tot fierul care este produs în lume este folosit pentru a produce fier și oțel. Acest lucru poate fi explicat prin faptul că aliajele se caracterizează prin proprietăți mai bune decât metalele din care sunt obținute. De menționat că aliajele produse de industrie au proprietăți comune pentru ele: rezistență, duritate, elasticitate și plasticitate. Iar cele fier-nichel au, de asemenea, proprietăți magnetice, care sunt îmbunătățite în timpul producției cu ajutorul unei aliere suplimentare.
