Die metallurgische Industrie spielt im Leben eines jeden eine wichtige Rolle, da man sich täglich mit verschiedenen Metallprodukten auseinandersetzen muss. Und sie bestehen aus verschiedenen Legierungen, die durch Schmelzen gewonnen werden. Bei der Herstellung dieser Materialien werden mindestens zwei Metalle verwendet und spezielle Additive zur Verbesserung der Eigenschaften verwendet. In diesem Artikel werden mehrere Eisen-Nickel-Legierungen, ihre Eigenschaften und Anwendungen besprochen.
Über die Eigenschaften von Eisen
Reines Eisen hat eine silbergraue Farbe und ist form- und formbar. In der Natur vorkommende einheimische Barren haben einen ausgeprägten metallischen Glanz und eine erhebliche Härte. Bei der Höhe und elektrischen Leitfähigkeit des Materials überträgt es leicht Strom mit Hilfe freier Elektronen. Das Metall hat eine durchschnittliche Feuerfestigkeit, erweicht bei einer Temperatur von +1539 Grad Celsius und verliert seine ferromagnetischen Eigenschaften. Es ist ein chemisch aktives Element. Bei normalen Temperaturen reagiert es leicht, und wenn es erhitzt wird, werden diese Eigenschaften verstärkt. An der Luft überzieht es sich mit einem Oxidfilm, der die Fortsetzung der Reaktion verhindert. Wenn es einer feuchten Umgebung ausgesetzt wirdes entsteht Rost, der die Korrosion nicht mehr verhindert. Trotzdem sind Eisen und seine Legierungen weit verbreitet.
Ein bisschen Geschichte
Invar ist eine Legierung aus Eisen und Nickel, die 36 % Legierungszusatz enthält. Es wurde erstmals 1896 in Frankreich vom Physiker Charles Guillaume entdeckt. Zu dieser Zeit beschäftigte er sich mit der Suche nach einem preiswerten Metall für Massen- und Längenmaße, die aus einer sehr teuren Platin-Iridium-Legierung hergestellt wurden. Dank dieser Entdeckung erhielt der Wissenschaftler 1920 den Nobelpreis für Physik.
Das lateinische Wort "invar" bedeutet unveränderlich. Das bedeutet, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient einer Eisen-Nickel-Legierung über einen weiten Temperaturbereich – von -80 bis 100 Grad Celsius – konstant bleibt. Diese Legierung hat mehrere andere Namen: Nilvar, Vakodyl, Nilo-Legierung, Radiometall. Invar ist eine Marke von Imphy Alloys Inc., die dem Stahlkonzern Arcelor Mittal gehört.
Eisen-Nickel-Legierung
Um die Eigenschaften von Eisen zu verbessern, werden unter Verwendung verschiedener Zusätze Legierungen erh alten. Die Wissenschaftler glaubten, dass es unter Berücksichtigung der thermodynamischen Eigenschaften von Metallen nicht schwierig sein würde, eine Eisen-Nickel-Legierung zu erh alten. Aber in der Praxis stießen sie auf Probleme. Bei der Wechselwirkung von Metallen, bei der Herstellung einer Legierung von Eisen mit Nickel, geht Eisen durch einen Nebenoxidationsprozess aus dem zweiwertigen Zustand in den dreiwertigen Zustand über.
Infolgedessen nimmt die Ausbeute der Legierung ab und bestimmte physikalische Eigenschaften verschlechtern sich. Um dieses Problem zu lösen, werden dem Elektrolyten Amine und organische Säuren zugesetzt, die mit Eisenverbindungen schwerlösliche Verbindungen bilden. In dieser Hinsicht wird die Elastizität des Niederschlags besser und für seine gleichmäßige Verteilung werden die Elektrolyte gemischt. Die resultierende Legierung aus Eisen und Nickel wird Invar genannt.
Verwendung einer Invar-Legierung
Unwesentlicher Wärmeausdehnungskoeffizient ermöglicht die Verwendung für die Produktion:
- Instrumentenstimmen;
- Band und Draht für geodätische Arbeiten;
- Laserstützstrukturen;
- Teile von Uhrwerken, Chronometerpendel;
- Walzprodukte: warmgewalzte Stäbe und Bleche, k altgewalzte Bänder, nahtlose Rohre, geschmiedete Stäbe.
Um die Festigkeit zu erhöhen, wird eine plastische K altverformung der Eisen-Nickel-Legierung durchgeführt und anschließend eine Niedertemperatur-Wärmebehandlung durchgeführt. Für eine höhere Korrosionsbeständigkeit unter normalen atmosphärischen Bedingungen wird die Oberfläche poliert und eine Schutzschicht aufgebracht, wenn das Produkt für den Einsatz in aggressiven Umgebungen vorgesehen ist. Die Korrosionsschutzeigenschaften von Invar verbessern sich auch, wenn etwa 12 % Chrom zu seiner Zusammensetzung hinzugefügt werden, während es seine konstante Elastizität behält, wenn es auf 100 Grad erhitzt wird.
Magnetische Legierungen
Diese Legierungen sind in der Elektrotechnik weit verbreitet. Sie werden zur Herstellung von Permanentmagneten, Transformatorkernen,elektrische Messinstrumente, Elektromagnete. Die Menschen wissen seit langem, dass Eisen magnetisch ist, und daher hat es viele Verwendungsmöglichkeiten.
Viel später wurde entdeckt, dass die gleiche Eigenschaft Nickel und einigen anderen Metallen innewohnt. Produkte aus einer magnetischen Legierung aus Eisen und Nickel haben auch die Fähigkeit, ihr eigenes Magnetfeld aufrechtzuerh alten, wenn das externe nicht mehr vorhanden ist. Außerdem ist dieses persönliche Feld wiederum in der Lage, andere magnetische Körper zu beeinflussen.
Nickel, Kob alt und ihre Legierungen
Kob alt und Nickel sind Elemente der Eisenuntergruppe. Alle drei Elemente haben ähnliche Eigenschaften, aber es gibt auch signifikante Unterschiede. Beide Metalle sind dichter als Eisen und viel härter und stärker als Eisen. Sie sind chemisch weniger aktiv, unterscheiden sich in der Korrosionsbeständigkeit. Außerdem werden Metalle wegen ihrer größeren Beständigkeit gegen Gaskorrosion geschätzt.
Die Nachteile von Kob alt und Nickel sind ihre hohe Toxizität und die erheblichen Kosten im Vergleich zu Eisen. Sie finden ihre Anwendung bei der antikorrosiven Außenbeschichtung von Produkten aus Kohlenstoffstählen und Eisen durch elektrochemische Reaktionen. Außerdem werden sie zur Herstellung von Komponenten und Teilen verwendet, die eine erhöhte Festigkeit und Härte erfordern. Hervorzuheben ist die besondere Bedeutung von Eisen-, Nickel- und Kob altlegierungen, die als Koinvar, Invar, Supermalloy, Permalloy und Malloy bezeichnet werden. Ihr Hauptvorteil liegt im Highmagnetische Eigenschaften. Diese Legierungen werden zur Herstellung von Magnetkreisen für verschiedene elektromagnetische Geräte verwendet.
Alloy Kovar
Die Mischung besteht aus Metallen mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften. Sie sind leicht zu verarbeiten, sie lassen sich leicht walzen, räumen, schmieden und stanzen. Und die Legierung aus Kob alt, Nickel und Eisen wird auch Kovar genannt. Eine gut gewählte Kombination chemischer Elemente verleiht dem Material hervorragende Eigenschaften. Diese Legierung hat eine gute Wärmeleitfähigkeit, einen hohen elektrischen Widerstandskoeffizienten und lineare Ausdehnungsindizes nahe Null über einen weiten Temperaturbereich. Der einzige Nachteil ist die geringe Korrosionsbeständigkeit in nasser Umgebung, daher werden häufig Schutzbeschichtungen aus Silber verwendet. Kovar ist in der Industrie weit verbreitet für die Herstellung von:
- Rohre, Bänder und Drähte;
- Kondensatoren;
- Ausrüstungsfälle in der Instrumentierung;
- Details in Funkelektronik;
- Fälle in der Elektrovakuumindustrie.
Die Legierung enthält teures Kob alt und Nickel, was die Materialkosten erhöht, aber gute Leistung und lange Lebensdauer decken die Anfangsinvestition.
Alni-Legierungen
Alni ist der Gruppenname für Eisen-Nickel-Aluminium-Magnetlegierungen. Mit einer Erhöhung der Konzentration von Aluminium und Nickel innerhalb gewisser Grenzen nimmt die Restinduktion ab und die Koerzitivfeldstärke zu. Die am häufigsten verwendeten Legierungen, bei denen Aluminium von 11 bis18% und Nickel - 20-34%. Die Haupteigenschaften solcher Legierungen sind elektrische Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit und Duktilität. Alle zeichnen sich durch gute Schweißbarkeit aus.
Um Legierungen bei der Herstellung von Magneten zu verwenden, werden sie mit Kob alt und Kupfer legiert. In diesem Fall wird das Material hart und spröde und hat eine grobkörnige Struktur. Alni-Legierungen werden als Strukturmaterial für Teile von Gasturbinen und Strahltriebwerken verwendet, die lange Zeit bei hohen Temperaturen von mehr als 1000 Grad Celsius betrieben werden, wodurch das Metall unbeschadet bleibt.
Schlussfolgerung
Alle in der modernen Industrie stark verwendeten Metalle sind Legierungen. Beispielsweise wird fast das gesamte weltweit produzierte Eisen zur Herstellung von Eisen und Stahl verwendet. Dies lässt sich dadurch erklären, dass sich Legierungen durch bessere Eigenschaften auszeichnen als die Metalle, aus denen sie gewonnen werden. Es sollte beachtet werden, dass die von der Industrie hergestellten Legierungen gemeinsame Eigenschaften für sie haben: Festigkeit, Härte, Elastizität und Plastizität. Und Eisen-Nickel haben auch magnetische Eigenschaften, die bei der Herstellung durch zusätzliches Legieren verstärkt werden.
