Lære om metalllegeringer

Legeringer er metalliske forbindelser sammensatt av ett metall og ett eller flere metall- eller ikke-metallelementer.

Eksempler på vanlige legeringer inkluderer:

• Stål, en kombinasjon av jern (metall) og karbon (ikke-metall)
• Bronse, en kombinasjon av kobber (metall) og tinn (metall) og
• Messing , en blanding av kobber (metall) og sink (metall)

Egenskaper

Individuelle rene metaller kan ha nyttige egenskaper, som god elektrisk ledningsevne, høy styrke og hardhet, eller varme og korrosjonsbestandighet.

Kommersielle metalllegeringer forsøker å kombinere disse fordelaktige egenskapene for å skape et metall som er mer nyttig for en bestemt applikasjon enn noen av komponentelementene.

Utviklingen av stål for eksempel kreves å finne den rette kombinasjonen av karbon og jern (omtrent 99% jern og 1% karbon, som det viser seg) for å produsere et metall som er sterkere, lettere og mer bearbeidbart metall enn rent jern.

De nøyaktige egenskapene til nye legeringer er vanskelige å beregne fordi elementene ikke bare kombineres til å bli en sum av deler, men dannes gjennom kjemiske samspill som avhenger av komponentdelene og produksjonsmetoden. Som et resultat er det nødvendig med mye testing i utviklingen av nye metalllegeringer.

En ting som er sikkert er at når metaller legeres, blir smeltetemperaturen alltid påvirket. Galinstan®, en lavmeltig legering som inneholder gallium, tinn og indium, er flytende ved temperaturer over -2 ° F (-19 ° C), noe som betyr at smeltepunktet er 122 ° F (50 ° C) lavere enn rent gallium og mer enn 212 ° F (100 ° C) under indium og tinn.

Galinstan® og Wood's Metal er eksempler på eutektiske legeringer. Eutektiske legeringer har det laveste smeltepunktet av en legeringskombinasjon som inneholder de samme elementene.

Sammensetning

Tusenvis av legeringsblandinger er i regulær produksjon, mens nye komposisjoner utvikles jevnlig.

Godkjente standardblandinger inkluderer renhetsnivåene av bestanddeler (basert på vektinnhold).

Sminke, samt mekaniske og fysiske egenskaper for vanlige legeringer, overvåkes av internasjonale organisasjoner som ISO, SAE International og ASTM International.

Produksjon

Enkelte metalllegeringer er naturlig forekommende og krever liten bearbeiding som skal omdannes til industrielle materialer. Ferrolegeringer som ferrokrom og ferrosilis, for eksempel, fremstilles ved smelting av blandede malmer og brukes til fremstilling av forskjellige stål.

Kommersielle og handelslegeringer krever imidlertid generelt større bearbeiding og blir oftest dannet ved å blande smeltede metaller i et kontrollert miljø. Likevel ville man ha feil ved å tro at legeringsmetaller er en enkel prosess.

Hvis man for eksempel bare skulle blande smeltet aluminium med smeltet bly, ville vi finne at de ville skille seg i lag, mye som olje og vann. Prosedyren for å kombinere smeltede metaller eller blanding av metaller med ikke-metall, varierer sterkt avhengig av egenskapene til elementene som kreves.

Metallelementer har stor variasjon i deres toleranse for varme og gasser. Mens elementer som de ildfaste metaller er stabile ved høye temperaturer, begynner andre å interagere med deres miljø, noe som kan påvirke renhetsnivåer og til slutt legeringskvaliteten.

Viktige hensyn når legeringsmetaller inkluderer smeltetemperaturene til komponentmetaller, urenhetsnivåer, blandingsmiljøet og legeringsprosedyren.

I noen tilfeller må mellomlegeringer fremstilles for å overbevise elementene som skal kombineres.

En legering av 95,5% aluminium og 4,5% kobber fremstilles ved først å fremstille en 50% blanding av de to elementene. Denne blandingen har et lavere smeltepunkt enn enten rent aluminium eller rent kobber og fungerer som en "herderlegering". Dette blir så introdusert til smeltet aluminium med en hastighet som skaper den rette legeringsblandingen.

_Kilder: Street, Arthur. & Alexander, W. O. 1944. Metaller i tjenesten av mannen . 11. utgave (1998).