Legierungsmetalle: Beschreibung, Liste und Anwendungsmerkmale

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23

Entwicklung wird mit Verbesserung gleichgesetzt. Die Verbesserung der industriellen und häuslichen Fähigkeiten erfolgt durch die Verwendung von Materialien mit fortschrittlichen Eigenschaften. Dies sind insbesondere legierte Metalle. Ihre Vielf alt wird bestimmt durch die Möglichkeit, die quantitative und qualitative Zusammensetzung der Legierungselemente zu korrigieren.

Natürlicher legierter Stahl

Das erste geschmolzene Eisen, das sich in seinen Eigenschaften von seinen Verwandten unterschied, war natürlich legiert. Erschmolzenes prähistorisches Meteoriteneisen enthielt eine erhöhte Menge an Nickel. Es wurde in altägyptischen Bestattungen von 4-5 Jahrtausenden v. Chr. Gefunden. h., das Architekturdenkmal Qutab Minar in Delhi (5. Jh.) wurde aus demselben gebaut. Japanische Damastschwerter bestanden aus mit Molybdän gesättigtem Eisen, und Damaststahl enthielt Wolfram, das für das moderne Hochgeschwindigkeitsschneiden charakteristisch ist. Das waren Metalle, deren Erz an bestimmten Orten abgebaut wurde.

Moderne Produktionslegierungen können natürlich vorkommende metallische undnichtmetallischen Ursprungs, die sich in ihren Eigenschaften und Merkmalen widerspiegeln.

Historischer Weg

Der Grundstein für die Entwicklung des Legierens wurde im 18. Jahrhundert mit der Begründung des Tiegelverfahrens zum Schmelzen von Stahl in Europa gelegt. In einer primitiveren Version wurden Tiegel in der Antike verwendet, unter anderem zum Schmelzen von Damast und Damaststahl. Zu Beginn des 18. Jahrhunderts wurde diese Technik im industriellen Maßstab verbessert und ermöglichte es, die Zusammensetzung und Qualität des Ausgangsmaterials anzupassen.

• Die gleichzeitige Entdeckung von immer mehr neuen chemischen Elementen veranlasste die Forscher zu experimentellen Schmelzexperimenten.
• Die negative Wirkung von Kupfer auf die Stahlqualität ist nachgewiesen.
• Messing mit 6 % Eisen entdeckt.

Es wurden Versuche zu qualitativen und quantitativen Auswirkungen auf die Stahllegierung von Wolfram, Mangan, Titan, Molybdän, Kob alt, Chrom, Platin, Nickel, Aluminium und anderen durchgeführt.

Die erste industrielle Produktion von mit Mangan legiertem Stahl wurde zu Beginn des 19. Jahrhunderts gegründet. Es wird seit 1856 im Rahmen des Bessemer-Hüttenverfahrens entwickelt.

Merkmale des Dopings

Moderne Möglichkeiten ermöglichen es, legierte Metalle beliebiger Zusammensetzung zu erschmelzen. Die Grundprinzipien der betreffenden Technologie:

1. Bestandteile gelten nur dann als legierend, wenn sie gezielt eingebracht werden und deren Geh alt jeweils 1% übersteigt.
2. Schwefel, Wasserstoff, Phosphor gelten als Verunreinigungen. als nichtmetallischEinschlüsse, Bor, Stickstoff, Silizium werden verwendet, selten - Phosphor.
3. Massenlegieren ist das Einbringen von Komponenten in eine Schmelze im Rahmen der metallurgischen Produktion. Oberfläche ist eine Methode der Diffusionssättigung der Oberflächenschicht mit den notwendigen chemischen Elementen unter dem Einfluss hoher Temperaturen.
4. Während des Prozesses verändern Zusatzstoffe die Kristallstruktur des „Tochter“-Materials. Sie können Durchdringungs- oder Ausschlusslösungen schaffen sowie an den Grenzen metallischer und nichtmetallischer Strukturen platziert werden, wodurch eine mechanische Mischung von Körnern entsteht. Dabei spielt der Grad der Löslichkeit der Elemente ineinander eine große Rolle.

Legierungsbestandteile

Nach der allgemeinen Einteilung werden alle Metalle in Eisen- und Nichteisenmetalle eingeteilt. Schwarz enthält Eisen, Chrom und Mangan. Nichteisenmetalle werden unterteilt in leicht (Aluminium, Magnesium, Kalium), schwer (Nickel, Zink, Kupfer), edel (Platin, Silber, Gold), feuerfest (Wolfram, Molybdän, Vanadium, Titan), leicht, seltene Erden und radioaktiv. Legierungsmetalle umfassen eine Vielzahl von leichten, schweren, edlen und hochschmelzenden Nichteisenmetallen sowie alle Eisenmetalle.

Je nach Anteil dieser Elemente und der Hauptmasse der Legierung werden letztere in niedriglegiert (3%), mittellegiert (3-10%) und hochlegiert (mehr als 10 %).

legierte Stähle

Technologisch bereitet das Verfahren keine Schwierigkeiten. Die Bandbreite ist sehr breit. Hauptziele fürStähle sind wie folgt:

• Stärke erhöhen.
• Ergebnisse der Wärmebehandlung verbessern.
• Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit, Hitzebeständigkeit, Hitzebeständigkeit, Hitzebeständigkeit, Beständigkeit gegen aggressive Arbeitsbedingungen, Lebensdauer.

Die Hauptbestandteile sind eisenh altige Legierungs- und Refraktärmetalle, zu denen Cr, Mn, W, V, Ti, Mo sowie NE-Al, Ni, Cu gehören.

Chrom und Nickel sind die Hauptkomponenten, die Edelstahl (X18H9T) sowie hitzebeständigen Stahl definieren, dessen Betriebsbedingungen durch hohe Temperaturen und Stoßbelastungen (15X5) gekennzeichnet sind. Bis zu 1,5 % werden für Lager und Reibteile verwendet (15HF, SHKH15SG)

Mangan ist ein wesentlicher Bestandteil verschleißfester Stähle (110G13L). In kleinen Mengen trägt es zur Desoxidation bei, wodurch die Konzentration von Phosphor und Schwefel reduziert wird.

Silizium und Vanadium sind Elemente, die in gewissem Maße die Elastizität erhöhen und zur Herstellung von Federn und Federn (55C2, 50HFA) verwendet werden.

Aluminium eignet sich für Eisen mit hohem elektrischem Widerstand (X13Y4).

Ein signifikanter Geh alt an Wolfram ist typisch für schnellarbeitsfeste Werkzeugstähle (R9, R18K5F2). Ein legierter Metallbohrer aus diesem Material ist viel produktiver und widerstandsfähiger gegen Auslösen als das gleiche Werkzeug aus Kohlenstoffstahl.

Legierte Stähle haben Einzug in den Alltag geh alten. Gleichzeitig sind sogenannte Legierungen mit erstaunlichen Eigenschaften bekannt, die ebenfalls durch Legierungsverfahren erh alten werden. „Holzstahl“enthält also 1 % Chromund 35% Nickel, was seine für Holz charakteristische hohe Wärmeleitfähigkeit bestimmt. Diamant enthält außerdem 1,5 % Kohlenstoff, 0,5 % Chrom und 5 % Wolfram, was ihn ähnlich wie Diamant als besonders hart charakterisiert.

Legierter Gusseisen

Gusseisen unterscheiden sich von Stählen durch einen erheblichen Kohlenstoffgeh alt (von 2,14 bis 6,67%), hohe Härte und Korrosionsbeständigkeit, aber geringe Festigkeit. Um das Spektrum an wesentlichen Eigenschaften und Anwendungen zu erweitern, wird es mit Chrom, Mangan, Aluminium, Silizium, Nickel, Kupfer, Wolfram, Vanadium legiert.

Aufgrund der besonderen Eigenschaften dieses Eisen-Kohlenstoff-Werkstoffs ist dessen Legierung ein komplexerer Prozess als bei Stahl. Jede der Komponenten beeinflusst die Umwandlung von Kohlenstoffformen darin. Mangan trägt also zur Bildung des „richtigen“Graphits bei, was die Festigkeit erhöht. Die Einführung anderer führt zum Übergang von Kohlenstoff in einen freien Zustand, zum Bleichen von Gusseisen und zu einer Verringerung seiner mechanischen Eigenschaften.

Die Technologie wird durch die niedrige Schmelztemperatur (im Durchschnitt bis zu 1000 ˚C) erschwert, während sie für die meisten Legierungselemente dieses Niveau deutlich überschreitet.

Komplexes Legieren ist für Gusseisen am effektivsten. Gleichzeitig sollte man die erhöhte Seigerungswahrscheinlichkeit solcher Gussstücke, die Rissgefahr und Gussfehler berücksichtigen. Es ist rationeller, den technologischen Prozess in elektromagnetischen und Induktionsöfen durchzuführen. Ein obligatorischer sequentieller Schritt ist eine hochwertige Wärmebehandlung.

Chromgusseisen zeichnen sich durch hohe Verschleißfestigkeit, Festigkeit, Hitzebeständigkeit, Alterungsbeständigkeit und Korrosion (CH3, CH16) aus. Sie werden in der chemischen Verfahrenstechnik und bei der Herstellung von metallurgischen Anlagen verwendet.

Mit Silizium legierte Gusseisen zeichnen sich durch eine hohe Korrosionsbeständigkeit und Beständigkeit gegen aggressive chemische Verbindungen aus, obwohl sie zufriedenstellende mechanische Eigenschaften aufweisen (ChS13, ChS17). Sie bilden Teile von chemischen Apparaten, Rohrleitungen und Pumpen.

Hitzebeständige Gusseisen sind ein Beispiel für hochproduktives komplexes Legieren. Sie enth alten Eisen- und Legierungsmetalle wie Chrom, Mangan, Nickel. Sie zeichnen sich durch hohe Korrosionsbeständigkeit, Verschleißfestigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen hohe Belastungen unter Hochtemperaturbedingungen aus - Teile von Turbinen, Pumpen, Motoren, Anlagen der chemischen Industrie (ChN15D3Sh, ChN19Kh3Sh).

Ein wichtiger Bestandteil ist Kupfer, das in Kombination mit anderen Metallen verwendet wird und die Gießeigenschaften der Legierung erhöht.

Kupferlegierung

In reiner Form und als Teil von Kupferlegierungen verwendet, die je nach Verhältnis von Grund- und Legierungselementen eine große Vielf alt aufweisen: Messing, Bronze, Kupfernickel, Neusilber und andere.

Reines Messing - eine Legierung mit Zink - wird nicht legiert. Enthält es zulegierende Nichteisenmetalle in einer bestimmten Menge, gilt es als mehrkomponentig. Bronzen sind Legierungen mit anderen metallischen Bestandteilen,Zinn sein können und kein Zinn enth alten, sind in jedem Fall legiert. Ihre Qualität wird mit Hilfe von Mn, Fe, Zn, Ni, Sn, Pb, Be, Al, P, Si verbessert.

Der Siliziumgeh alt in Kupferverbindungen erhöht deren Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit und Elastizität; Zinn und Blei - bestimmen die Gleiteigenschaften und positiven Eigenschaften bezüglich Zerspanbarkeit; Nickel und Mangan - Bestandteile der sogenannten Knetlegierungen, die sich auch positiv auf die Korrosionsbeständigkeit auswirken; Eisen verbessert die mechanischen Eigenschaften, während Zink die technologischen Eigenschaften verbessert.

Verwendet in der Elektrotechnik als Hauptrohstoff für die Herstellung verschiedener Drähte, Material für die Herstellung kritischer Teile für chemische Geräte, im Maschinenbau und in der Instrumentierung, in Rohrleitungen und Wärmetauschern.

Aluminiumlegierung

Wird als Knet- oder Gusslegierung verwendet. Darauf basierende legierte Metalle sind Verbindungen mit Kupfer, Mangan oder Magnesium (Duralumine und andere), letztere sind Verbindungen mit Silizium, die sogenannten Silumine, während alle ihre möglichen Varianten mit Cr, Mg, Zn, Co, Cu legiert sind. Si.

Kupfer erhöht seine Duktilität; Silizium - Fließfähigkeit und hochwertige Gießeigenschaften; Chrom, Mangan, Magnesium - Verbesserung der Festigkeit, der technologischen Eigenschaften der Bearbeitbarkeit durch Druck- und Korrosionsbeständigkeit. Auch B, Pb, Zr,Ti, Bi.

Eisen ist ein unerwünschter Bestandteil, wird aber in geringen Mengen bei der Herstellung von Aluminiumfolie verwendet. Silumine werden zum Gießen von kritischen Teilen und Gehäusen im Maschinenbau verwendet. Duraluminium und Stanzlegierungen auf Aluminiumbasis sind ein wichtiger Rohstoff für die Herstellung von Rumpfelementen, einschließlich tragender Strukturen, in der Flugzeugindustrie, im Schiffsbau und im Maschinenbau.

Legierte Metalle werden in allen Bereichen der Industrie eingesetzt, da sie gegenüber dem Ausgangsmaterial verbesserte mechanische und technologische Eigenschaften aufweisen. Die Vielf alt der Legierungselemente und die Möglichkeiten moderner Technologien ermöglichen vielfältige Modifikationen, die die Möglichkeiten in Wissenschaft und Technik erweitern.