Den metallurgiske industri spiller en vigtig rolle i alles liv, fordi du hver dag skal håndtere forskellige metalprodukter. Og de er lavet af forskellige legeringer, som opnås gennem smeltning. Ved fremstillingen af disse materialer anvendes mindst to metaller, og der bruges specielle additiver til at forbedre egenskaberne. Denne artikel vil gennemgå flere jern-nikkel-legeringer, deres egenskaber og anvendelser.
Om jerns egenskaber
Rent jern er sølvgrå i farven og er formbart og formbart. Indfødte barrer, der findes i naturen, har en udt alt metallisk glans og betydelig hårdhed. I materialets højde og elektriske ledningsevne overfører det let strøm ved hjælp af frie elektroner. Metallet har en gennemsnitlig ildfasthed, blødgør ved en temperatur på +1539 grader Celsius og mister sine ferromagnetiske egenskaber. Det er et kemisk aktivt grundstof. Ved normale temperaturer reagerer den let, og ved opvarmning forbedres disse egenskaber. I luft bliver den dækket af en oxidfilm, som forhindrer reaktionens fortsættelse. Når den udsættes for et fugtigt miljøder opstår rust, hvilket ikke længere forhindrer korrosion. Men på trods af dette er jern og dets legeringer meget brugt.
Lidt historie
Invar er en legering af jern og nikkel, som indeholder 36 % legeringsadditiv. Det blev først opdaget i Frankrig i 1896 af fysikeren Charles Guillaume. På dette tidspunkt arbejdede han på at søge efter et billigt metal til standarder for mål for masse og længde, som var lavet af en meget dyr platin-iridium-legering. Takket være denne opdagelse modtog videnskabsmanden Nobelprisen i fysik i 1920.
Ordet "invar" på latin betyder uforanderlig. Det betyder, at den termiske udvidelseskoefficient for en jern-nikkel-legering forbliver konstant over et bredt temperaturområde - fra -80 til 100 grader Celsius. Denne legering har flere andre navne: nilvar, vakodyl, nilo-legering, radiometal. Invar er et varemærke tilhørende Imphy Alloys Inc., som ejes af Arcelor Mittal stålgruppe.
Jern-nikkellegering
For at forbedre egenskaberne af jern, ved hjælp af forskellige tilsætningsstoffer, opnås legeringer. Forskere mente, at det ikke ville være svært at opnå en jern-nikkel-legering under hensyntagen til metallers termodynamiske egenskaber. Men i praksis løb de ind i problemer. Under vekselvirkningen af metaller, under fremstillingen af en legering af jern med nikkel, som et resultat af en sideoxidationsproces, går jern fra den divalente tilstand over i den trivalente tilstand.
Som et resultat falder udbyttet af legeringen, og visse fysiske egenskaber forringes. For at løse dette problem tilsættes aminer og organiske syrer til elektrolytten, som danner forbindelser med lav opløselighed med ferrijern. I denne henseende bliver bundfaldets elasticitet bedre, og for dets ensartede fordeling blandes elektrolytterne. Den resulterende legering af jern og nikkel kaldes invar.
Brug af Invar-legering
Ubetydelig termisk udvidelseskoefficient gør det muligt at bruge det til produktion:
- instrumentdele;
- tape og wire til geodætiske arbejder;
- Laserstøttende strukturer;
- dele af urværker, kronometerpenduler;
- valsede produkter: varmvalsede stænger og plader, koldvalsede bånd, sømløse rør, smedede stænger.
For at øge styrken udføres kold plastisk deformation af jern-nikkel-legeringen, og derefter udføres lavtemperatur-varmebehandling. For større modstandsdygtighed over for korrosion under normale atmosfæriske forhold poleres dens overflade, og der påføres et beskyttende lag, hvis produktet er beregnet til brug i aggressive miljøer. Invars anti-korrosionsegenskaber vil også øges, når der tilsættes omkring 12 % krom til dets sammensætning, mens det bevarer konstant elasticitet, når det opvarmes til 100 grader.
Magnetiske legeringer
Disse legeringer er meget udbredt i elektroteknik. De bruges til at lave permanente magneter, transformatorkerner,elektriske måleinstrumenter, elektromagneter. Folk har længe vidst, at jern er magnetisk, og som et resultat har det mange anvendelsesmuligheder.
Langt senere blev det opdaget, at den samme egenskab er iboende i nikkel og nogle andre metaller. Produkter fremstillet af en magnetisk legering af jern og nikkel har også evnen til at opretholde deres eget magnetfelt, når det ydre ikke længere er til stede. Desuden er dette personlige felt igen i stand til at påvirke andre magnetiske legemer.
Nikkel, kobolt og deres legeringer
Kobolt og nikkel er elementer i jernundergruppen. Alle tre elementer har lignende egenskaber, men der er også væsentlige forskelle. Begge metaller er tættere end jern og meget hårdere og stærkere end jern. De er mindre aktive i kemisk henseende, adskiller sig i korrosionsbestandighed. Derudover er metaller værdsat for deres større modstand mod gaskorrosion.
Ulemperne ved kobolt og nikkel er deres høje toksicitet og betydelige omkostninger i forhold til jern. De finder deres anvendelse til den antikorrosive ydre belægning af produkter fremstillet af kulstofstål og jern ved elektrokemiske reaktioner. Og de bruges også til fremstilling af komponenter og dele, der kræver øget styrke og hårdhed. Den særlige betydning af jern-, nikkel- og koboltlegeringer, som kaldes koinvar, invar, supermalloy, permalloy og malloy, skal bemærkes. Deres største fordel ligger i det højemagnetiske egenskaber. Disse legeringer bruges til at producere magnetiske kredsløb til forskellige elektromagnetiske enheder.
Aloy Kovar
Blandingen består af metaller med fremragende mekaniske egenskaber. De er nemme at bearbejde, de udsættes let for rulning, broching, smedning og stempling. Og legeringen af kobolt, nikkel og jern kaldes ellers kovar. En velvalgt kombination af kemiske elementer giver materialet fremragende egenskaber. Denne legering har god termisk ledningsevne, en høj koefficient for elektrisk modstand og lineære ekspansionsindekser tæt på nul over et bredt temperaturområde. Den eneste ulempe er den lave korrosionsbestandighed i våde omgivelser, så der bruges ofte beskyttende belægninger af sølv. Kovar er meget brugt i industrien til produktion af:
- rør, bånd og ledninger;
- kondensatorer;
- kasser med udstyr i instrumentering;
- detaljer i radioelektronik;
- sager i elektrovakuumindustrien.
Legeringen indeholder dyr kobolt og nikkel, hvilket øger prisen på materialet, men god ydeevne og lang levetid dækker den oprindelige investering.
Alni-legeringer
Alni er gruppenavnet for magnetiske legeringer af jern-nikkel-aluminium. Med en stigning i koncentrationen af aluminium og nikkel inden for visse grænser falder restinduktionen, og tvangskraften øges. De mest brugte legeringer, hvor aluminium fra 11 til18% og nikkel - 20-34%. De vigtigste egenskaber ved sådanne legeringer er elektrisk ledningsevne, termisk ledningsevne og duktilitet. Alle er kendetegnet ved god svejsning.
For at bruge legeringer til fremstilling af magneter er de legeret med kobolt og kobber. I dette tilfælde opnår materialet hårdhed og skørhed og har en grovkornet struktur. Alni-legeringer bruges som et strukturelt materiale til dele af gasturbine- og jetmotorer, der arbejder ved høje temperaturer på mere end 1000 grader Celsius i lang tid, hvilket holder metallet uden skader.
Konklusion
Alle metaller, der er meget brugt i moderne industri, er legeringer. For eksempel bliver næsten alt det jern, der produceres i verden, brugt til at producere jern og stål. Dette kan forklares med, at legeringer er kendetegnet ved bedre egenskaber end de metaller, de er fremstillet af. Det skal bemærkes, at de legeringer, der produceres af industrien, har fælles egenskaber for dem: styrke, hårdhed, elasticitet og plasticitet. Og jern-nikkel har også magnetiske egenskaber, som forbedres under produktionen ved hjælp af yderligere legering.
