Metāla sakausējumu īpašības, sastāvs un ražošana

Sakausējumi ir metālu savienojumi, kas sastāv no viena metāla un viena vai vairākiem metāla vai nemetāla elementiem.

Parasto sakausējumu piemēri:

• Tērauds: A kombinācija dzelzs (metāls) un ogleklis (nemetāls)
• Bronza: Kombinācija vara (metāls) un alva (metāls)
• Misiņš: Vara (metāla) un cinks (metāls)

Atsevišķiem tīriem metāliem var būt noderīgas īpašības, piemēram, labas elektriskā vadītspēja, augsta izturība un cietība, vai karstums un korozija pretestība. Komerciāli metālu sakausējumi mēģina apvienot šīs derīgās īpašības, lai radītu metālus, kas ir noderīgāki konkrētiem lietojumiem nekā jebkurš no to sastāvdaļām.

Tērauds, piemēram, nepieciešama pareiza oglekļa un dzelzs (apmēram 99% dzelzs un 1% oglekļa) kombinācija, lai iegūtu metālu, kas ir stiprāks, vieglāks un labāk apstrādājams nekā tīrs dzelzs.

Jauno sakausējumu precīzās īpašības ir grūti aprēķināt, jo elementi ne tikai apvienojas, lai kļūtu par detaļu summu. Tie veidojas ķīmiskās mijiedarbības rezultātā, kas ir atkarīga no sastāvdaļām un īpašām ražošanas metodēm. Tā rezultātā, izstrādājot jaunus metāla sakausējumus, ir jāveic daudz pārbaudes.

Kušanas temperatūra ir galvenais metālu leģēšanas faktors. Galinstānā, sakausējums ar zemu kušanas temperatūru gallijsAlva un indijs ir šķidrums temperatūrā virs 2,2 ° F (-19 ° C), kas nozīmē, ka tā kušanas temperatūra ir par 122 ° F (50 ° C) zemāka par tīru galliju un par 212 ° F (100 ° C) zemāka. indijs un alva.

Galinstan® un Wood's Metal ir eutektisko sakausējumu piemēri - sakausējumi ar zemāko kušanas punktu jebkurai sakausējumu kombinācijai, kas satur tos pašus elementus.

Tūkstošiem sakausējumu kompozīciju regulāri ražo, un katru gadu tiek izstrādātas jaunas kompozīcijas.

Pieļaujamās standarta kompozīcijas ietver sastāvdaļu tīrības pakāpi (pamatojoties uz svara saturu). Aplauzums, kā arī parasto sakausējumu mehāniskās un fizikālās īpašības ir standartizētas starptautiskā mērogā tādas organizācijas kā Starptautiskā standartizācijas organizācija (ISO), SAE International un ASTM Starptautiskā.

Daži metāla sakausējumi rodas dabiski, un, lai tos pārveidotu par rūpnieciski ražotiem materiāliem, ir nepieciešama neliela pārstrāde. Ferosakausējumus, piemēram, dzelzs hromu un dzelzs silīciju, piemēram, ražo, kausējot jauktas rūdas, un tos izmanto dažādu tēraudu ražošanā. Tomēr būtu kļūdaini domāt, ka metālu leģēšana ir vienkāršs process. Piemēram, ja tādu vienkārši sajauktu izkausētu alumīnijs ar izkausētu svinu, viņi uzskatītu, ka abi sadalās slāņos, līdzīgi kā eļļa un ūdens.

Tirdzniecības un tirdzniecības sakausējumiem parasti nepieciešama lielāka pārstrāde, un tos visbiežāk veido, sajaucot izkausētus metālus kontrolētā vidē. Kausētu metālu apvienošanas vai metālu sajaukšanas ar nemetāliem procedūra ir ļoti atšķirīga atkarībā no izmantoto elementu īpašībām.

Tā kā metāla elementiem ir liela siltuma un gāzu tolerances atšķirības, tādi faktori kā kušanas temperatūra ir metālu komponenti, piemaisījumu līmeņi, sajaukšanas vide un leģēšanas procedūra ir galvenie apsvērumi veiksmīgam sakausējumam process.

Kaut arī tādi elementi kā ugunsizturīgi metāli ir stabili augstā temperatūrā, citi sāk mijiedarboties ar savu vidi, kas var ietekmēt tīrības līmeni un, visbeidzot, sakausējuma kvalitāti. Bieži vien šādos gadījumos ir jāsagatavo starpposma sakausējumi, lai pārliecinātu elementus apvienot.

Piemēram, sakausējums no 95,5% alumīnija un 4,5% vara tiek izgatavots, vispirms sagatavojot 50% abu elementu maisījumu. Šim maisījumam ir zemāka kušanas temperatūra nekā tīram alumīnijam vai tīram varam, un tas darbojas kā "cietinātāja sakausējums". Pēc tam to izkausē alumīnijam ar ātrumu, kas rada pareizo sakausējumu sajaukumu.

_Avoti: Iela, Artūrs. & Aleksandrs, W. O. 1944. Metāli cilvēka kalpošanā. 11. izdevums (1998).