Что такое легирование металла


ее марки, состав, как называются виды, их применение – rocta.ru

06Дек

Содержание статьи

  1. Описание термина – что такое легированная сталь
  2. Химический состав легированной стали
  3. Виды легированных сталей
  4. Что означают добавки легированной стали и их влияние на свойства
  5. Маркировка: какие марки стали называются легированными
  6. Применение легированной стали
  7. Сварка сплавов

В данной статье мы расскажем про один из наиболее распространенных методов, а также дадим ответ про легированную сталь – что это такое.



Любой металл, а также его сплав, имеет механические и химические характеристики. Такая наука, как материаловедение, вместе со всей металлургической промышленностью, занимаются изучением свойств материалов, а также находят способы для их улучшения.

В первую очередь отметим, что мы имеем дело не с отдельным веществом, а с составом, основные компоненты которого – железо (не менее 45%) и углерод. Но в отличие от классического в марки добавляют специализированные легирующие элементы. Их концентрация не очень большая, но даже эта небольшая доля (обычно от 1 до 3%) способствует значительному изменению в лучшую сторону характеристик материала.

Описание термина – что такое легированная сталь

Физические свойства, такие как прочность, пластичность, хрупкость, могут быть увеличены или уменьшены в несколько раз. Изменение кристаллической решетки материалов активно применяют в металлургии, а также при производстве многочисленных деталей и корпусов для автомобильного, машинного, станочного и прочего производства, а также для создания строительных конструкций и инструментов. Сфера применения настолько велика, что сплав начали изготавливать большими партиями, он постепенно вытесняет долю изготавливаемого железа и обычных стальных веществ.

Исходя из приведенной информации, легирование стали – это металлургический процесс выплавки, в ходе которого в состав добавляются материалы примесей. При этом есть два вида операции:

  • Объемный – когда компоненты попадают в глубинную структуру. В расплав или шихту внедряются хром, никель и пр.
  • Поверхностный – в ходе него происходит диффузионное или иное напыление, то есть покрывается только верхний слой.

Процесс начал использоваться относительно недавно. Впервые эксперименты начали проводить в 1882 году. И с первого же образца исследователи обнаружили, что вместе с улучшением физических свойств значительно снижается степень обрабатываемости. Простыми словами, с материалом просто стало сложно работать. Безусловно, к настоящему времени все дополнительные эффекты легирования изучены, поэтому составлены специальные ГОСТы для разных способов металлообработки.

Химический состав легированной стали

Есть постоянные компоненты – это те, которые есть в любом сплаве данной категории, есть также необязательные, легирующие ингредиенты. Сперва перечислим те, которые образуют классический материал:

  • Железо. Это очень ковкий сам по себе металл, который добывается из руды. Особенность в том, что его довольно много находится в недрах земли, по добываемости он на втором месте после алюминия. Он хорошо вступает в реакции, именно по этой причине его можно сплавлять различными образами. В процентном соотношении его может быть от 45 до 97-99 процентов. Точное количество частей мы называть не будем, поскольку существует очень много марок сталей, состав которых разнится.
  • Углерод. Это один из неотъемлемых компонентов. При совокупности данных веществ увеличиваются природные качества железа. В среднем его добавляют от 0,1% до 1,4% к общей массе. Чем больше его содержание, тем выше прочность. Все стальные изделия делят на углеродистые и низкоуглеродистые.
  • Марганец. Интересный ингредиент, который также является легирующим. Хотя если его меньше, чем 1%, то особенных свойств он не придает. Сам по себе это очень красивый серебристый металл, именно от него слитки приобретают свой характерный перелив. Но основная заслуга марганца в том, что он является раскислителем, то есть способствует удалению из сплава кислорода, который, в свою очередь, негативно влияет на особенности. Есть интересные соединения (имени Гадфильда – создателя), которые содержат около 11 – 14 процентов. В таком случае сталь теряет свои магнитные качества, а также становится очень ударопрочной и износостойкой, поскольку при ударах упрочняется.
  • Кремний – обязательный элемент, который при большом содержании (более 0,8%) имеет легирующие свойства. Он тоже является раскислителем, а также увеличивает стойкость, предел упругости, жаропрочность и некоторые другие особенности.

Кроме того, в составе обычно есть вредные и скрытые примеси. От них пытаются избавиться, но, к сожалению, полностью убрать не получается. Поэтому в крайне малых дозах в образцах есть:

  • Сера, из-за которой увеличивается красноломкость – появляются трещины на разогретой заготовке.
  • Фосфор, он приводит к увеличению хладноломкости, то есть хрупкости.
  • Кислород, азот и водород – «разрыхляют» структуру.
  • Окислы и нитриды – могут привести к надрывам.

Третья группа компонентов – это случайные. Они попадают в емкость вместе с шихтами, то есть со смесью исходных материалов, и не несут положительного влияния. Бывают безвредными или не очень полезными, но из-за малой доли содержания практически не важны. К ним относят:

  • медь;
  • цинк;
  • свинец;
  • хром;
  • никель и пр.

И, наконец, четвертая группа – это специальные легирующие добавки. Эти элементы вводятся дополнительно для повышения определенных характеристик. Именно они делают из классического сплава упрочненный. Более подробно мы перечислим компоненты в соответствующем разделе статьи.

Виды легированных сталей

Основная классификация разделяет все марки на три подвида по количеству полезных примесей. Представим процентное соотношение в таблице:

НазваниеПроцент добавок
НизколегированнаяОколо 2,5%. Положительные качества прибавились, но при этом ковкость и прочие характеристики для металлообработки не сильно поменялись.
СреднелегированнаяОт 2,5% до 10%. Используется такое соединение чаще всего.
ВысоколегированнаяОт 10% до 50%. Максимальная прочность и дороговизна – отличительные черты таких изделий.

Помимо этого, все распространенные легированные стали различаются по маркам. Об этом более подробно расскажем в разделе про маркировку.

Классификация

Вне зависимости от того, какое процентное содержание легирующих веществ в сплаве, он также может быть разделен на три подвида:

  • Конструкционный – применяется для изготовления разных деталей, механизмов и конструкций в машиностроении, станкостроении, прочих сферах промышленности и в строительстве. Это очень прочный материал, который может выдерживать большие статические и динамические нагрузки. Именно из таких марок изготавливаются двигатели и запчасти для автомобилей.
  • Инструментальный – очень жаропрочный, который предназначен для создания инструментов – как ручных, так и станочных. Большинство фрез, резцов, сверл изготовлены именно из такой стали.
  • С особыми свойствами. Если предыдущие два сорта скорее брали прочностью и надежностью, то данный подвид отличается химической или термической устойчивостью.

Последнюю категорию ряд исследователей даже классифицирует отдельно, утверждая, что ее можно поделить на:

  • Жаропрочные – они выдерживают температуры вплоть до 1000 градусов.
  • Устойчивые к коррозии металла, поэтому их можно применять в изделиях и конструкциях, которые предназначены для эксплуатации в условиях повышенной влажности.
  • Жароустойчивые и окалиностойкие – характеристики отмечают их невосприимчивость к распаду.

Что означают добавки легированной стали и их влияние на свойства

Мы уже упоминали, что некоторые компоненты могут быть как обязательными, так и специальными примесями – в зависимости от их количества. Различные марки могут содержать:

ЭлементВлияние
ХромЗначительно защищает от коррозии, способствует повышению твердости, а также ударопрочности. Показательно то, что много хрома добавляют в нержавейку.
НикельС добавлением данного вещества сплав становится более вязкий и пластичный, уменьшается его хрупкость, что очень важно, например, перед обработкой давлением – прессованием или штамповкой.
ТитанСнижает зернистость, делает структуру более однородной, а значит, менее подверженной появлению трещин и расколов. Дополнительно улучшается восприимчивость к металлообработке и устойчивость к ржавлению.
ВанадийКак и после внедрения титана, можно заметить менее зернистую форму. Также характерно увеличение текучести и порога прочности на разрыв.
МолибденПосле него намного эффективнее процесс закалки, а также снижается хрупкость, появляется большая выносливость к ржавлению.
ВольфрамКроме повышения твердости, он еще и помогает при термообработке – зернистость не увеличивается при нагреве, а при отпуске не сильно страдает ломкость.
КремнийЕго задача – одновременное увеличение прочности и сохранение уровня вязкости. Но если его будет более 15%, то можно наблюдать за повышением магнитной проницаемости и сопротивляемости электричеству. однако нужно быть осторожным, поскольку сталь становится более хрупкой.
КобальтХорошо защищает от быстрого разрушения под воздействием высоких температур; делает выше ударопрочность
АлюминийДобавляет окалиностойкость, то есть при большом жаре не происходит быстрого окисления.

Мы перечислили основные добавки, которые применяются при легировании. Также сделаем отдельную таблицу для примесей, которые невозможно полностью убрать из состава.

ЭлементВлияние
УглеродОчень сильно повышает прочность, твердость, ударостойкость, предел текучести. Но есть строгие ограничения по его добавлению. проще говоря, если его будет более 1,2 – 1,4 процента, то все перечисленные характеристики, напротив, пойдут на спад вместе с пластичностью.
МарганецВыше мы представили его значимость в качестве раскислителя. Но вещество защищает не только от кислорода, но и от серы, а зачем защищать, читаем ниже.
СераВысоким называется уже ее содержание, превышающее 0,6%. Примесь в такой концентрации приводит к плохой свариваемости, сниженной прочности, пластичности и коррозионной устойчивости. в общем, этот ингредиент не приносит никакой пользы, только вред.
ФосфорЕго наличие может привести к завышенному показателю хрупкости и текучести, а также к понижению вязкости и пластичности.
Азот, водород и кислородГазы способствуют разрыхлению структуры, из-за чего сплав становится хрупким, менее выносливым к нагрузкам и недостаточно вязким.

Маркировка: какие марки стали называются легированными

Нормативный документ, который регламентирует название каждого нового подвида, – это ГОСТ 4543-71. Потребность в наличии такой систематизации возникла из-за огромного количества разновидностей, которые только увеличиваются с каждым годом, потому что открываются новые соединения и пропорции. Каждый вид предназначен для отдельной сферы деятельности и уникален по-своему. Чтобы их отличать, используют специальные нанесения. Вот как она выглядит:

Или так, на английском языке:

В первом случае букв указано не было, значит это просто классический сплав с добавками. Но во втором мы видим спереди «Х» – ее наличие говорит, что перед нами хромистая сталь. Если в начале стояли другие, они бы свидетельствовали о следующем:

  • Ж – нержавеющая;
  • Е – магнитная;
  • Я – хромоникелевая нержавейка;
  • Ш – шарикоподшипниковая;
  • Р – быстрорежущая инструментальная.

Также аббревиатуры могут стоять справа. Например:

  • А – высококачественная;
  • Ш – особовысококачественная;
  • Н – полученная способом нагартованного проката;
  • ТО – использован термически обработанный прокат.

Теперь о цифрах и буквах внутри самой маркировки. Цифровое обозначение обычно показывает процентное соотношение вещества. Но так как нет возможности уточнять все до сотых частей, то принято округлять до целых. А если содержание не превышает 1%, то буквенный знак присутствует, а цифра не ставится. Сами элементы записываются либо по химическим формулам, либо по первым значениям. Посмотрим более полный перечень:

Если вы хотите исчерпывающие списки и перечни марок, следует заглянуть в вышеупомянутый ГОСТ.

Применение легированной стали

Сфер использования настолько много, что их сложно перечислить. Скажем только о некоторых производствах:

  • Инструменты для медицины, в том числе острые режущие предметы.
  • Лезвия.
  • Подшипники и прочие детали с высокой радиальной и опорной нагрузкой.
  • Резцы, фрезы, сверла и прочая оснастка для станков по металлообработке.
  • Корпуса для техники и приборов.
  • Нержавеющая посуда – ведра, тазы и пр.
  • Делали для автомобилестроения.

Это и многое другое можно изготавливать из данного вещества. Любые задачи, которые требуют превосходных прочностных качеств, могут рассчитывать на легированную сталь.

Свойства

В зависимости от легирующих компонентов они могут быть различными, но в целом улучшаются следующие характеристики:

  • Коррозийная устойчивость. Иногда достаточно только обработать верхний слой защитным составом, но как быть с деталями, которые постоянно соприкасаются с влагой и кислородом? Ответ простой – легировать.
  • Прочность.
  • Твердость.
  • Отсутствие хрупкости.
  • Стойкость к нагрузкам на растяжение и сжатие.
  • Нужный уровень вязкости и предела текучести.
  • Уменьшение намагниченности.

Производство

Основной способ – металлургический. В ходе него в расплавленный металл добавляют нужное количество примесей. Затем задаются дополнительные условия, в которых диффузия или иные реакции проходятся с более высокой скоростью.

Второй вариант легирования – нанесение поверхностного слоя таким образом, что вещества начинают взаимное проникновение друг в друга.

Сварка сплавов

Мы отмечали, что после добавления компонентов металлообработка, в том числе с помощью сварочного аппарата, затрудняется. Посмотрим, в чем особенности.

Низколегированных

Рекомендации:

  • Нельзя допускать быстрого остывания шва – тогда могут появиться микротрещины.
  • Аппарат должен быть с обратной полярностью и постоянным напряжением.
  • Нужно использовать электроды с фтористо-кальциевым покрытием.
  • Процесс – без перерыва, плавно со средней скоростью в 20 м/ч.
  • Напряжение – 40 В и сила тока – 80 А.

Среднелегированных

Особенности:

  • В электродах должно быть меньше легирующих веществ, чем в сплаве.
  • Если лист шире, чем 5 мм, применяйте аргоновую сварку.
  • При газовом аппарате используйте смесь из ацетилена и кислорода.

Высоколегированных

  • Тепловой захват материала – минимальный.
  • Электроды с фтористо-кальциевым покрытием.
  • Не стоит применять газовую сварку.

В статье мы рассказали все про легированную сталь: что это значит, особенности получения, свойства и состав. Надеемся, что информация была для вас познавательной.

После того, как ознакомитесь со статьей, можете прочитать про наши товары. Компания «Рокта» уже 15 лет на российском рынке. За это время мы охватили практически все города страны.

Какие они? Из чего делают обычные сплавы?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 12 октября 2020 г.

Практически любой материал мы могли бы когда-нибудь захотеть скрывается где-то на планете под нашим ноги. От золота, которое мы носим как украшения, до нефть, которая питает наши автомобили, земной кладезь удивительных материалов может обеспечить практически каждая потребность. Химические элементы - это основные строительные блоки из из которых сделаны все материалы внутри Земли. Их около 90 природные элементы, большинство из которых - металлы.Но, хотя металлы и полезны, иногда они не идеальны. для работы, которая нам нужна. Возьмем, к примеру, железо. Это удивительно прочный, но может быть довольно хрупким и ржавеет легко во влажном воздухе. Или как насчет алюминия. Он очень легкий, но в своем в чистом виде, он слишком мягкий и слабый, чтобы от него было много пользы. Вот почему большинство используемых нами "металлов" не вообще металлы, кроме сплавов: металлы в сочетании с другими веществами, чтобы сделать их сильнее, тверже, легче или лучше каким-нибудь другим способом.Сплавы повсюду вокруг нас - от пломбы в наши зубы и литые диски на наших автомобилях к космическим спутникам свист над нашими головами. Давайте подробнее рассмотрим, что это такое и почему они такие полезно!

Фото: Этот топливный бак от Space Shuttle был сделан из сверхлегкого алюминиево-литиевого сплава, так что это на целых 3400 кг (7500 фунтов) легче, чем бак, который он заменил. Уменьшение веса базовой конструкции шаттла означало, что он мог нести более тяжелую полезную нагрузку (груз).Фото любезно предоставлено Космическим центром Кеннеди НАСА (NASA-KSC).

Что такое сплав?

Фото: Этот образец сплава титан-цирконий-никель заставляют левитировать (парить в воздухе) с помощью электричества. Это один из многих замечательных новых материалов, которые разрабатываются для возможного использования в космосе. Фото любезно предоставлено Центром космических полетов им. Маршалла НАСА (NASA-MSFC).

Вы могли встретить слово сплав, описанное как «смесь металлов», но это немного вводит в заблуждение, потому что некоторые сплавы содержат только один металл, и он смешан с другие вещества, не являющиеся металлами (например, чугун, сплав из одного металла, железа, смешанного с одним неметаллом, углеродом).Лучше всего думать о сплаве как о материале, состоящем из минимум два разных химических элемента, один из которых - металл. В самый важный металлический компонент сплава (часто представляющий 90 процентов или более материала) называется основным металл, основной металл или основание металл. Остальные компоненты сплава (которые называются легирующими добавками) может быть металлы или неметаллы, и они присутствуют в гораздо меньших количествах (иногда менее 1 процента от общей суммы). Хотя сплав иногда может быть составным (элементы, из которых он сделан, химически связаны вместе), обычно это твердый решение (атомы элементов просто перемешаны, как соль, смешанная с вода).

Состав сплавов

Если вы посмотрите на металл в мощный электронный микроскоп, вы увидите атомы внутри расположены в регулярной структуре, называемой кристаллической решетка. Представьте себе небольшую картонную коробку, полную шариков, и это довольно много. что бы вы увидели. В сплаве, кроме атомов основного металла, есть также атомы легирующих добавок, разбросанных по всему структура. (Представьте, что уронили несколько пластиковых шарики в картон коробка, чтобы они случайным образом расположились среди шариков.)

Изображение: Замещающие сплавы и промежуточные сплавы: На этих диаграммах черные кружки представляют основной металл, а красные кружки - легирующие добавки.

Сплавы замещения

Если атомы легирующего агента заменяют атомы основного металла, мы получаем то, что называется замещающий сплав. Такой сплав сформируется только в том случае, если атомы основного металла и легирующего агента имеют примерно такого же размера. В большинстве сплавов замещения составляющая элементы очень близко друг к другу в периодической таблице.Латунь, для Например, сплав на основе меди в какие атомы цинка заменяют 10–35 процентов атомов, которые обычно находятся в меди. Латунь работает как сплав, потому что медь и цинк близки друг к другу в периодической таблицы и имеют атомы примерно одинакового размера.

Сплавы внедрения

Сплавы также могут образовываться, если легирующий агент или агенты имеют атомы, которые намного меньше чем из основного металла. В этом случае атомы агента проскальзывают в между основными атомами металла (в зазорах или «пустотах»), давая так называемый межузельный сплав.Сталь - это пример сплава внедрения, в котором относительно небольшое количество атомы углерода проникают внутрь промежутки между огромными атомами в кристаллической решетке железа.

Как ведут себя сплавы?

Фото: Это не только основные ингредиенты (металлы и другие составляющие). влияющие на свойства сплава; как эти ингредиенты сочетаются очень важно тоже. Скорость разливки или перемешивания, температура разливки и скорость охлаждения являются некоторыми из факторов. что может повлиять на физические свойства сплавов.Фотография отливки латунного сплава, сделанная Джетом Лоу, любезно предоставлена ​​Библиотекой Конгресса США, Отделом эстампов и фотографий, Historic American Engineering Record.

Люди делают и используют сплавы, потому что металлы не имеют подходящие свойства для конкретная работа. Железо - отличное здание материал, но сталь (сплав получается путем добавления небольшого количества неметаллического углерода к железу) прочнее, тверже и устойчивее к ржавчине. Алюминий - очень легкий металл, но он также очень мягкий в чистом виде. Добавьте небольшое количество металлов магний, марганец и медь, и вы получите превосходный алюминиевый сплав называется дюралюминий, который достаточно силен для изготовления самолетов.Сплавы всегда показывают улучшения по сравнению с основным металлом в одном или нескольких своих важные физические свойства (такие как прочность, долговечность, способность проводить электричество, способность выдерживать жару, и так на). Как правило, сплавы прочнее и тверже, чем их основные металлы, менее пластичные (труднее работать) и менее пластичные (труднее втягиваем в провода).

Таблица

: Один и тот же основной металл может давать очень разные сплавы, когда он смешивается с другими элементами. Вот четыре примера медных сплавов.Хотя медь является основным металлом во всех них, каждый из них обладает совершенно разными свойствами.

Фото: Ученые NASA Ames разработали методику называется газовым распылением под высоким давлением для упрощения производства магниевые сплавы. Фото любезно предоставлено Министерством энергетики США.

Как изготавливаются сплавы?

Представление о сплаве как о "смеси металлов" может сбивает с толку. Как можно ли смешать два куска твердого металла? Традиционный способ изготовление сплавов заключалось в нагревании и плавлении компонентов для получения жидкостей, смешайте их вместе, а затем дайте им остыть до состояния, называемого твердый раствор (твердый эквивалент раствор как соль в воде).Альтернативный способ изготовления сплава - повернуть компоненты в порошки, смешайте их вместе, а затем соедините их с сочетание высокого давления и высокой температуры. Эта техника называется порошковой металлургией. Третий метод изготовление сплавов стрелять пучками ионов (атомов со слишком малым или слишком большим количеством электронов) в поверхностный слой куска металла. Ион Имплантация, как это известно, является очень точным способом изготовления сплава. Это вероятно, наиболее известен как способ изготовления полупроводников, используемых в электронные схемы и компьютерные микросхемы.(Подробнее об этом читайте в нашей статье о молекулярно-лучевой эпитаксии.)

Узнать больше

На этом сайте

Статьи

Книги

Общие сведения о материаловедении и инженерии

В этих книгах объясняется основная концепция подбора материалов для работы, которую они должны выполнять. Это основная идея большинства сплавов - по сути, металлы «улучшены», чтобы выполнять определенные задачи лучше, чем в чистом, естественном состоянии.

Более подробные книги

Достаточно сложно найти простые общие книги по сплавам; вместо этого ищите книги по «инженерным материалам», и вы найдете что-нибудь подходящее.

Организации

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2008, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Inconel - зарегистрированная торговая марка Huntington Alloys Corporation
Monel - зарегистрированная торговая марка International Nickel Co.
Waspaloy - зарегистрированная торговая марка United Technologies Corporation
Hastelloy - зарегистрированная торговая марка Haynes International, Inc.
Названия определенных сплавов CMSX ( такие как CMSX-4) являются зарегистрированными товарными знаками Cannon-Muskegon Corporation.

.

Что такое легирование? | ЭонКоат, ООО

Что такое легирование?

В отличие от барьерных покрытий, EonCoat работает как обработка поверхности, которая легирует углеродистую сталь, что позволяет ей защитить себя. Легирование металлической поверхности предотвращает развитие ржавчины. Давайте подробнее рассмотрим процесс легирования.

Определение сплава

Сплав - это металл, который в сочетании с другими веществами создает новый металл с превосходными свойствами.Например, сплав может быть прочнее, тверже, жестче или податливее исходного металла. Часто считается, что сплавы представляют собой смесь двух или более металлов. Однако это заблуждение, поскольку сплавы могут состоять из одного металла и других неметаллических элементов.

Преобладающий металл в сплаве называется основным металлом. Другие металлы или элементы, добавленные в сплав, называются легирующими элементами.

Примеры сплавов

Помимо увеличения прочности металла, легирование может изменять другие свойства, включая сопротивление нагреванию, коррозионную стойкость, магнитные свойства или электрическую проводимость.

  • Сталь изготавливается из железа и углерода. Железо - хрупкий металл, поэтому его нельзя использовать в качестве строительного материала для строительства мостов и зданий. Постройки, созданные из железа, в конечном итоге разрушатся. Благодаря своей прочности и высокому пределу прочности на разрыв сталь является идеальным строительным материалом.
  • Нержавеющая сталь , сплав железа и хрома, более устойчива к коррозии и образованию пятен при контакте с водой, чем железо и углеродистая сталь.
  • Алюминий мягкий и относительно прочный. Его прочность можно увеличить, добавив другие элементы, в том числе цинк, медь, магний и марганец. Когда алюминий содержит дополнительные элементы, он известен как алюминиевый сплав.

Процесс легирования

Для создания сплава металлы (или металл и неметаллический элемент) нагревают до расплавления. Два элемента смешивают, и раствор заливают в металлические или песчаные формы для застывания. Полученный сплав представляет собой комбинацию двух элементов.Обычно сначала плавят первичный ингредиент, а к нему добавляют остальные.

Использование легирования для предотвращения коррозии

Мы видели, что сплавы могут быть созданы для повышения устойчивости металла к коррозии. Традиционный метод предотвращения коррозии заключался в нанесении на металл поверхностного покрытия, например полимерного. Это создает барьер между поверхностью металла и элементами.

EonCoat не является барьерным покрытием. Принципиально отличается от полимера, который вы рисуете на поверхности металла, это обработка поверхности, которая фактически легирует сталь, с которой он контактирует.Поскольку ржавчина начинается на поверхности металла, если поверхность легированная, то ничего не обнажается, и, следовательно, нет места для образования ржавчины.

Как работает EonCoat

EonCoat распыляется непосредственно на сталь. Кислота в формуле реагирует со сталью, образуя слой аморфного фосфата магния-железа толщиной всего 2 микрона, который является первой линией защиты от коррозии. Химически связанная фосфатная керамика EonCoat - это вторая линия защиты; керамическое финишное покрытие постоянно выщелачивает фосфат, чтобы предотвратить образование ржавчины.

Важно помнить, что EonCoat не только покрывает металл. Он фактически становится частью металла в виде сплава, чего не могут сделать полимерные покрытия. Полимер опирается на более слабые механические связи и просто располагается поверх металла. Если полимерное покрытие поцарапано, влага может проникнуть внутрь и вступить в контакт с металлом. Как только это произойдет, ржавчина неизбежна. Вот почему традиционные покрытия могут только отсрочить начало коррозии, в то время как EonCoat фактически предотвращает образование ржавчины.

.

металлургия | Определение и история

Использование металлов в настоящее время является кульминацией долгого пути развития, продолжающегося примерно 6 500 лет. Принято считать, что первыми известными металлами были золото, серебро и медь, которые находились в самородном или металлическом состоянии, причем самыми ранними из них, по всей вероятности, были самородки золота, найденные в песках и гравии русел рек. Такие самородные металлы стали известны и ценились за их декоративные и утилитарные ценности во второй половине каменного века.

Ранняя разработка

Золото можно агломерировать в более крупные куски холодным молотком, а самородная медь - нет, и важным шагом к эпохе металлов стало открытие, что металлам, таким как медь, можно придавать формы путем плавления и литья в формах; Среди самых ранних известных изделий этого типа - медные топоры, отлитые на Балканах в IV тысячелетии до нашей эры. Следующим шагом стало открытие возможности извлечения металлов из металлосодержащих минералов. Они были собраны, и их можно было различить по цвету, текстуре, весу, цвету пламени и запаху при нагревании.Заметно больший выход, полученный при нагревании самородной меди с соответствующими оксидными минералами, мог привести к процессу плавки, поскольку эти оксиды легко восстанавливаются до металла в угольном слое при температурах, превышающих 700 ° C (1300 ° F), в качестве восстановителя. , окись углерода, становится все более стабильной. Чтобы осуществить агломерацию и отделение расплавленной или плавленной меди от связанных с ней минералов, необходимо было ввести оксид железа в качестве флюса. Этот дальнейший шаг вперед можно объяснить присутствием госсановых минералов оксида железа в выветрившихся верхних зонах месторождений сульфида меди.

Во многих регионах медно-мышьяковые сплавы, превосходящие медь по свойствам как в литой, так и в деформируемой форме, были произведены в следующий период. Поначалу это могло быть случайным из-за сходства цвета и цвета пламени между ярко-зеленым минералом карбоната меди малахитом и выветрившимися продуктами таких минералов сульфида меди и мышьяка, как энаргит, и, возможно, позже за этим последовал целенаправленный отбор соединений мышьяка из-за запаха чеснока при нагревании.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

Содержание мышьяка варьировалось от 1 до 7 процентов, до 3 процентов олова. Медные сплавы, в основном не содержащие мышьяка, с более высоким содержанием олова - другими словами, настоящая бронза - появились между 3000 и 2500 годами до нашей эры, начиная с дельты Тигра и Евфрата. Открытие ценности олова могло произойти благодаря использованию станнита, смешанного сульфида меди, железа и олова, хотя этот минерал не так широко доступен, как основной минерал олова, касситерит, который, должно быть, был конечным источником металла.Касситерит поразительно плотный и встречается в виде гальки в аллювиальных отложениях вместе с арсенопиритом и золотом; в определенной степени это также встречается в упомянутых выше госсанах из оксида железа.

Несмотря на то, что бронзовая культура могла развиваться независимо в разных местах, наиболее вероятно, что культура бронзы распространилась через торговлю и миграцию народов с Ближнего Востока в Египет, Европу и, возможно, Китай. Во многих цивилизациях производство меди, мышьяковистой меди и оловянной бронзы продолжалось некоторое время вместе.Возможное исчезновение медно-мышьяковых сплавов трудно объяснить. Производство могло быть основано на минералах, которые не были широко доступны и стали дефицитными, но относительный дефицит оловянных минералов не препятствовал существенной торговле этим металлом на значительные расстояния. Возможно, что в конечном итоге предпочтение было отдано оловянной бронзе из-за вероятности отравления мышьяком от паров, образующихся при окислении минералов, содержащих мышьяк.

По мере того, как выветрившиеся медные руды в данных местах разрабатывались, более твердые сульфидные руды под ними добывались и плавились.Используемые минералы, такие как халькопирит, сульфид меди и железа, нуждались в окислительном обжиге для удаления серы в виде диоксида серы и получения оксида меди. Это потребовало не только более высоких металлургических навыков, но и окисления тесно связанного железа, что в сочетании с использованием флюсов из оксида железа и более жесткими восстановительными условиями, создаваемыми улучшенными плавильными печами, привело к более высокому содержанию железа в бронзе.

Невозможно провести четкую границу между бронзовым и железным веками.Небольшие куски железа могли быть произведены в медеплавильных печах, поскольку использовались флюсы оксида железа и железосодержащие сульфидные руды меди. Кроме того, более высокие температуры печи могли бы создать более сильные восстановительные условия (то есть более высокое содержание оксида углерода в топочных газах). Первый кусок железа, найденный на железнодорожных путях в провинции Дренте, Нидерланды, был датирован 1350 годом до нашей эры, датой, обычно считающейся средним бронзовым веком для этой местности. С другой стороны, в Анатолии железо использовалось еще в 2000 году до нашей эры.Иногда встречаются упоминания о железе и в более ранние периоды, но этот материал был метеорного происхождения.

После того, как была установлена ​​связь между новым металлом, обнаруженным в медных плавках, и рудой, добавленной в качестве флюса, естественно последовала работа печей для производства железа. Конечно, к 1400 г. до н. Э. В Анатолии железо приобрело большое значение, а к 1200–1000 гг. До н. Э. Оно в довольно больших масштабах превращалось в оружие, первоначально лезвия кинжалов.По этой причине 1200 г. до н.э. был принят за начало железного века. Свидетельства раскопок указывают на то, что искусство производства железа зародилось в горной стране к югу от Черного моря, в районе, где преобладали хетты. Позже это искусство, по-видимому, распространилось среди филистимлян, поскольку в Гераре были обнаружены неочищенные печи, датируемые 1200 годом до н. Э., Вместе с рядом железных предметов.

Плавка оксида железа с древесным углем требовала высокой температуры, и, поскольку температура плавления железа 1540 ° C (2800 ° F) была недостижима в то время, продукт представлял собой просто губчатую массу пастообразных глобул металла, смешанных с полужидкостью. шлак.Этот продукт, позже известный как блюм, вряд ли можно было использовать в том виде, в каком он стоял, но повторный нагрев и обработка горячим молотком удалили большую часть шлака, создав кованое железо, гораздо более качественный продукт.

На свойства железа сильно влияет присутствие небольшого количества углерода, при этом значительное увеличение прочности связано с содержанием менее 0,5%. При достижимых в то время температурах - около 1200 ° C (2200 ° F) - восстановление с помощью древесного угля дает почти чистое железо, которое было мягким и имело ограниченное применение для оружия и инструментов, но когда соотношение топлива к руде было увеличено и вытяжка печи с изобретением более совершенного сильфона, железо поглотило больше углерода.Это привело к появлению блюмов и продуктов из железа с различным содержанием углерода, что затрудняет определение периода, в течение которого железо могло быть намеренно упрочнено за счет науглероживания или повторного нагрева металла в контакте с избытком древесного угля.

Углеродсодержащее железо имело еще одно большое преимущество, заключающееся в том, что, в отличие от бронзы и безуглеродистого железа, его можно было сделать еще более твердым путем закалки, то есть быстрого охлаждения путем погружения в воду. Нет никаких доказательств использования этого процесса закалки в раннем железном веке, так что он, должно быть, был либо неизвестен тогда, либо не считался выгодным, поскольку закалка делает железо очень хрупким и должно сопровождаться отпуском или повторным нагревом в более низкая температура, чтобы восстановить прочность.То, что, кажется, было установлено на раннем этапе, было практикой многократной холодной ковки и отжига при 600–700 ° C (1100–1300 ° F), температуре, которая достигается естественным путем при простом огне. Эта практика распространена в некоторых частях Африки даже сегодня.

К 1000 г. до н. Э. Железо стало известно в Центральной Европе. Его использование медленно распространилось на запад. Производство железа было довольно широко распространено в Великобритании во время римского вторжения в 55 г. до н. Э. В Азии железо было известно еще в древности, в Китае около 700 г. до н. Э.

.

Что такое легированный металл? - A Plus Topper

Что такое легированный металл?

  1. Сплав представляет собой смесь двух или более элементов с определенным фиксированным составом, в котором основным компонентом должен быть металл .
  2. В процессе изготовления сплавов в расплавленный металл добавляются один или несколько посторонних элементов. Таким образом, позиции некоторых атомов металла заменяются атомами постороннего металла, которые могут быть больше или меньше.
  3. Эти инородных атомов разного размера нарушают упорядоченное расположение металлов.Таким образом улучшаются свойства чистого металла.
  4. Сплавы прочнее, тверже, устойчивее к коррозии, имеют лучшую отделку и более блестящие, чем их чистый металл.
  5. Большинство сплавов представляют собой смесь металлов. Некоторые сплавы могут содержать смесь металла и неметалла.
    Пример:
    (a) Латунь представляет собой смесь меди и цинка.
    (b) Сталь представляет собой смесь железа и углерода.
    (c) Нержавеющая сталь представляет собой смесь железа, углерода и хрома.
  6. Изменяя процентный состав металлов, можно изменять свойства получаемого сплава.

Зачем производятся сплавы?

Цели производства сплавов:

Три цели изготовления сплава:
(a) Повышение прочности и твердости чистого металла
(b) Повышение коррозионной стойкости чистого металла
( в) Для улучшения внешнего вида чистого металла

  1. Для повышения прочности и твердости чистого металла.
    (a) Во время легирования небольшое количество атомов другого элемента добавляется к расплавленному чистому металлу.Когда сплав становится твердым, позиции одного атома чистого металла заменяются атомами другого элемента других размеров.
    (b) Присутствие этих чужеродных атомов разного размера нарушает упорядоченное расположение атомов в чистом металле.
    (c) Это уменьшает скольжение слоев атомов друг по другу и делает сплавы более твердыми и прочными, чем чистые металлы.
    (d) Например, когда атомы углерода добавляются к железу для образования стали, атомы углерода, размер которых меньше, чем атомы железа, нарушают упорядоченное расположение атомов железа, что затрудняет скольжение слоев атомов друг по другу.Это делает сталь тверже чистого железа.
  2. Для повышения коррозионной стойкости чистого металла
    (a) Большая часть металла легко разъедает на воздухе. Это потому, что они реагируют с кислородом и водяным паром в воздухе.
    (b) Легирование может предотвратить коррозию металлов. Это связано с тем, что легирование помогает предотвратить образование оксидного слоя на поверхности металла.
    (c) Например, углерод, хром и никель добавляют в железо для получения нержавеющей стали.Столовые приборы из нержавеющей стали не подвержены коррозии.
  3. Для улучшения внешнего вида чистого металла
    (a) Металлы имеют блестящую поверхность. Однако образование матового оксида металла на поверхности металла приводит к тому, что он быстро теряет свой блеск.
    (b) Легирование помогает сохранить блестящую поверхность металла, поскольку предотвращает образование оксида металла.
    (c) Например, в олово добавляются атомы сурьмы и меди, в результате чего олово имеет более блестящую поверхность, чем олово.

Люди также спрашивают

Список сплавов, их состав и использование

Состав, свойства и использование сплавов:

  1. Сегодня многие сплавы были обнаружены и улучшаются путем изменения их процентного содержания сочинение.
  2. Использование каждого типа сплавов зависит от свойств сплава.
  3. В таблице показаны состав, свойства и применение некоторых сплавов.
Сплав Состав Свойства Применение
Бронза 80% медь, 20% олово Твердый, прочный, не подверженный коррозии, блестящая поверхность Медали, статуи , художественные материалы
Латунь 70% меди, 30% цинка Тверже меди, блестящая поверхность Музыкальные инструменты, посуда, дверные ручки, гильзы для пуль, декоративные украшения, электрические детали.
Медно-никель 75% меди, 25% никель Красивая поверхность, блестящая, твердая, не подвержена коррозии Монета
Сталь 99% железа, 1% углерода Твердый, прочные Здания, мосты, кузова вагонов, железнодорожные пути

Нержавеющая сталь

74% железо, 8% углерод, 18% хром Блестящий, прочный, не ржавеет Столовые приборы, раковины , трубы, хирургические инструменты
Дюралюминий 93% алюминий, 3% медь, 3% магний, 1% марганец Легкие, прочные Самолеты, сверхскоростные поезда, гоночные велосипеды
Pewter 96% олово, 3% медь, 1% сурьма Блестящий, прочный, не коррозирует Предметы искусства, сувениры
Припой 50% олово, 50% свинец Твердый, блестящий, низкая температура плавления 901 03 Припой для электрических проводов и металла
Золото 9 карат 37.5% золота, 51,5% меди, 11% серебра Блестящий, прочный, не вызывает коррозии Ювелирные изделия

Сплав тверже, чем эксперимент с чистым металлом

Цель: Исследовать, тверже ли сплав чем его чистый металл.
Постановка задачи: Сплав тверже чистого металла?
Гипотеза: Бронза тверже меди.
Переменные:
(a) Управляемая переменная: различные типы материалов (медь и бронза)
(b) Реагирующая переменная: диаметр вмятины
(c) Контролируемые переменные: диаметр стального шарикоподшипника, высота груза, масса груза
Оперативное определение: Если диаметр вмятины меньше, значит материал тверже.
Материалы: Блок медный, блок бронзовый, целлофановая лента.
Аппарат: Ретортная стойка и зажимы, вес 1 кг, линейка для метра, стальной шарикоподшипник, резьба.
Процедура:

  1. Стальной шарикоподшипник приклеивается к медному блоку с помощью целлофановой ленты.
  2. Гирю весом 1 кг подвешивают на высоте 50 см над медным блоком, как показано на рисунке.
  3. Груз может падать на шарикоподшипник.
  4. Измеряется диаметр вмятины, оставленной шарикоподшипником на медном блоке.
  5. Шаги с 1 по 4 повторяются дважды на других частях медного блока, чтобы получить среднее значение диаметра образовавшихся вмятин.
  6. Шаги с 1 по 5 повторяются с использованием бронзового блока для замены медного блока, при этом другие факторы остаются без изменений.
  7. Показания занесены в таблицу ниже.

Результаты:

90 dentis

Обсуждение меньшего диаметра 9007

    , более жесткий диаметр и диаметр
      прочнее материал.
    1. Средний диаметр вмятин на поверхности медного блока больше, чем у бронзового блока.
    2. Судя по результатам, бронза тверже меди.

    Заключение:
    Гипотеза принята.
    Операционное определение твердости в этом эксперименте - это мера вмятины, образовавшейся на материалах, когда груз весом 1 кг с высоты 50 см падает на шарикоподшипник, прикрепленный к материалу.
    Чем меньше диаметр вмятины, тем тверже материал.

    Железо ржавеет быстрее, чем сталь. Эксперимент

    Цель: Исследовать, ржавеет ли железо быстрее, чем сталь, а сталь ржавеет быстрее, чем нержавеющая сталь.
    Постановка проблемы: Железо ржавеет быстрее стали? Сталь ржавеет быстрее, чем нержавеющая сталь?
    Гипотеза: Железо ржавеет быстрее, чем сталь, а сталь ржавеет быстрее, чем нержавеющая сталь.
    Переменные:
    (a) Управляемая переменная: разные типы гвоздей
    (b) Реагирующая переменная: интенсивность и количество синего цвета
    (c) Контролируемые переменные: размер гвоздей, концентрация используемых растворов, продолжительность образования ржавчины
    Эксплуатационное определение: Чем интенсивнее образуется синий цвет, тем выше скорость ржавления.
    Материалы: Железный гвоздь, стальной гвоздь, гвоздь из нержавеющей стали, раствор желе, раствор гексацианоферрата калия (lll), вода, наждачная бумага
    .
    Аппарат: Пробирки, штатив для пробирок.
    Порядок действий:

    1. Гвозди затирают наждачной бумагой для удаления ржавчины с поверхностей ногтей.
    2. Железный гвоздь помещается в пробирку A, стальной гвоздь в пробирку B и гвоздь из нержавеющей стали в пробирку C.
    3. Готовится 5% раствор желе, добавляя 5 г желе в 100 см 3 кипящая вода.Затем к раствору желе добавляют несколько капель раствора гексацианоферрата (III) калия.
    4. Горячий гелеобразный раствор наливается в три пробирки до полного погружения всех гвоздей.
    5. Пробирки помещают в штатив для пробирок и оставляют в стороне на три дня. Наблюдается интенсивность синего цвета.
    6. Все наблюдения занесены в таблицу ниже.

    Наблюдения:

Металлический блок Диаметр вмятины (мм)
1 2 03 3 03 3 03 3

Медь 2.9 2,8 2,9 2,87
Бронза 2,1 2,2 2,2 2,17
Пробирка Интенсивность синего цвета Вывод
A Очень быстро .
B Низкий Ржавчина происходит медленно.
C Нет Нет ржавчины.

Обсуждение:

  1. Когда железо ржавеет, каждый атом железа теряет два электрона, образуя ион железа (ll), Fe 2+ .
    Fe (s) → Fe 2+ (водн.) + 2e - (водн.)
  2. Раствор гексацианоферрата калия (lll) добавляют к раствору желе в качестве индикатора для обнаружения ионов железа (ll).
  3. При наличии иона железа (ll) раствор гексацианоферрата (lll) калия образует темно-синий цвет.
  4. Чем выше интенсивность синего цвета, тем выше скорость ржавления.
  5. Затвердевший раствор желе используется для улавливания и четкого закрепления синей окраски. Это связано с тем, что в твердых телах диффузия происходит медленнее всего.
  6. По наблюдениям, железо ржавеет быстрее стали. Нержавеющая сталь не ржавеет.
  7. Гвоздь из нержавеющей стали не ржавеет.Это потому, что этот гвоздь представляет собой сплав железа с углеродом, хромом и никелем.
  8. Стальной гвоздь медленно ржавеет. Наличие атомов углерода сделает сталь прочнее железа, но не предотвратит ее ржавчину.
  9. Ржавчина железа является примером коррозии. Когда происходит коррозия, металл теряет электроны, образуя ион металла.

Заключение:
Железо ржавеет быстрее, чем сталь, сталь ржавеет быстрее, чем нержавеющая сталь. Гипотеза принята.
В этом эксперименте операционным определением ржавчины является образование темно-синего цвета, когда различные гвозди погружаются в раствор желе, содержащий раствор гексацианоферрата (III) калия.
Чем больше образуется темно-синий цвет, тем выше скорость ржавления.

.

Смотрите также