Металургичната индустрия играе важна роля в живота на всеки, защото всеки ден трябва да се справяте с различни метални изделия. И са направени от различни сплави, които се получават чрез топене. При производството на тези материали се използват най-малко два метала, а за подобряване на свойствата се използват специални добавки. Тази статия ще прегледа няколко сплави желязо-никел, техните свойства и приложения.
За свойствата на желязото
Чистото желязо е сребристо-сив на цвят и е ковко и ковко. Местните слитъци, открити в природата, имат подчертан метален блясък и значителна твърдост. При височината и електрическата проводимост на материала той лесно пренася ток с помощта на свободни електрони. Металът има средна огнеупорност, омекотява при температура от +1539 градуса по Целзий и губи своите феромагнитни свойства. Той е химически активен елемент. При нормални температури той лесно реагира, а при нагряване тези свойства се подобряват. Във въздуха той се покрива с оксиден филм, който предотвратява продължаването на реакцията. При излагане на влажна средапоявява се ръжда, която вече не предотвратява корозията. Но въпреки това желязото и неговите сплави са широко използвани.
Малко история
Invar е сплав от желязо и никел, която включва 36% легираща добавка. За първи път е открит във Франция през 1896 г. от физика Шарл Гийом. По това време той работи върху търсенето на евтин метал за стандарти за измерване на маса и дължина, които са направени от много скъпа платинено-иридиева сплав. Благодарение на това откритие ученият получава Нобелова награда за физика през 1920 г.
Думата "инвар" на латински означава непроменен. Това означава, че коефициентът на термично разширение на желязо-никелова сплав остава постоянен в широк температурен диапазон - от -80 до 100 градуса по Целзий. Тази сплав има няколко други имена: нилвар, вакодил, нило-сплав, радиометал. Invar е търговска марка на Imphy Alloys Inc., която е собственост на Arcelor Mittal steel group.
желязо-никелова сплав
За подобряване на свойствата на желязото, като се използват различни добавки, се получават сплави. Учените вярваха, че не би било трудно да се получи желязо-никелова сплав, като се вземат предвид термодинамичните свойства на металите. Но на практика те срещнаха проблеми. По време на взаимодействието на метали, по време на производството на сплав от желязо с никел, в резултат на страничен процес на окисление, желязото от двувалентно състояние преминава в тривалентно състояние.
В резултат на това добивът на сплавта намалява и определени физически свойства се влошават. За да се реши този проблем, към електролита се добавят амини и органични киселини, които образуват съединения с ниска разтворимост с фери желязо. В тази връзка еластичността на утайката става по-добра и за равномерното й разпределение електролитите се смесват. Получената сплав от желязо и никел се нарича инвар.
Използване на инварна сплав
Незначителен коефициент на термично разширение позволява да се използва за производство:
- части за инструмент;
- лента и тел за геодезически работи;
- Лазерни поддържащи конструкции;
- части от часовникови механизми, махала на хронометър;
- валцувани продукти: горещо валцувани пръти и листове, студено валцувани ленти, безшевни тръби, ковани пръти.
За повишаване на здравината се извършва студена пластична деформация на желязо-никеловата сплав и след това се извършва нискотемпературна топлинна обработка. За по-голяма устойчивост на корозия при нормални атмосферни условия повърхността му се полира и се нанася защитен слой, ако продуктът е предназначен за използване в агресивна среда. Антикорозионните свойства на Invar също ще се увеличат, когато към състава му се добавят около 12% хром, докато той запазва постоянна еластичност при нагряване до 100 градуса.
Магнитни сплави
Тези сплави се използват широко в електротехниката. Използват се за направата на постоянни магнити, трансформаторни сърцевини,електрически измервателни уреди, електромагнити. Хората отдавна знаят, че желязото е магнитно и в резултат на това има много приложения.
Много по-късно беше открито, че същото свойство е присъщо на никел и някои други метали. Продуктите, направени от магнитна сплав от желязо и никел, също имат способността да поддържат собствено магнитно поле, когато външното вече не присъства. Освен това, това лично поле отново е в състояние да влияе на други магнитни тела.
Никел, кобалт и техните сплави
Кобалтът и никелът са елементи от подгрупата на желязото. И трите елемента имат сходни свойства, но има и значителни разлики. И двата метала са по-плътни от желязото и много по-твърди и здрави от желязото. Те са по-малко активни в химично отношение, различават се по устойчивост на корозия. Освен това металите се ценят заради тяхната по-голяма устойчивост на газова корозия.
Недостатъците на кобалта и никела са тяхната висока токсичност и значителна цена в сравнение с желязото. Те намират своето приложение за антикорозионно външно покритие на продукти от въглеродни стомани и желязо чрез електрохимични реакции. Освен това те се използват за производството на компоненти и части, които изискват повишена здравина и твърдост. Трябва да се отбележи особеното значение на сплавите на желязо, никел и кобалт, които се наричат коинвар, инвар, супермалой, пермалой и малой. Основното им предимство се крие във високотомагнитни свойства. Тези сплави се използват за производство на магнитни вериги за различни електромагнитни устройства.
Alloy Kovar
Сместа се състои от метали с отлични механични свойства. Лесно се обработват, лесно се подлагат на валцоване, протягане, коване и щамповане. А сплавта от кобалт, никел и желязо се нарича по друг начин ковар. Добре подбраната комбинация от химични елементи осигурява на материала отлични характеристики. Тази сплав има добра топлопроводимост, висок коефициент на електрическо съпротивление и индекси на линейно разширение, близки до нула в широк температурен диапазон. Единственият недостатък е ниската устойчивост на корозия във влажна среда, така че често се използват защитни покрития от сребро. Kovar се използва широко в индустрията за производство на:
- тръби, ленти и проводници;
- кондензатори;
- калъфи за оборудване в инструментите;
- подробности в радиоелектрониката;
- калъфи в електровакуумната индустрия.
Сплавта съдържа скъпи кобалт и никел, което увеличава цената на материала, но добрата производителност и дълъг експлоатационен живот покриват първоначалната инвестиция.
Alni сплави
Alni е името на групата за магнитни сплави желязо-никел-алуминий. С увеличаване на концентрацията на алуминий и никел в определени граници, остатъчната индукция намалява, а коерцитивната сила се увеличава. Най-често използваните сплави, в които алуминий от 11 до18%, а никел - 20-34%. Основните свойства на такива сплави са електропроводимост, топлопроводимост и пластичност. Всички те се характеризират с добро заваряване.
За да се използват сплави при производството на магнити, те се легират с кобалт и мед. В този случай материалът придобива твърдост и крехкост и има едрозърнеста структура. Ални сплавите се използват като конструктивен материал за части от газови турбини и реактивни двигатели, работещи при високи температури над 1000 градуса по Целзий за дълго време, запазвайки метала без повреди.
Заключение
Всички метали, широко използвани в съвременната индустрия, са сплави. Например, почти цялото желязо, което се произвежда в света, се използва за производство на желязо и стомана. Това може да се обясни с факта, че сплавите се характеризират с по-добри свойства от металите, от които са получени. Трябва да се отбележи, че произвежданите от индустрията сплави имат общи свойства за тях: здравина, твърдост, еластичност и пластичност. А желязо-никеловите също имат магнитни свойства, които се подобряват по време на производството с помощта на допълнително легиране.
