Logam paduan: deskripsi, daftar, dan fitur aplikasi

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 10:31

Pengembangan diidentikkan dengan peningkatan. Peningkatan kemampuan industri dan domestik dilakukan melalui penggunaan material dengan karakteristik progresif. Ini adalah, khususnya, logam paduan. Keragaman mereka ditentukan oleh kemungkinan mengoreksi komposisi kuantitatif dan kualitatif elemen paduan.

Baja Paduan Alami

Besi lebur pertama, yang berbeda dari kerabatnya dalam sifat-sifatnya, adalah paduan alami. Besi meteorik prasejarah yang dilebur mengandung nikel dalam jumlah yang meningkat. Itu ditemukan di pemakaman Mesir kuno 4-5 milenium SM. e., monumen arsitektur Qutab Minar di Delhi (abad ke-5) dibangun dari yang sama. Pedang damask Jepang terbuat dari besi jenuh dengan molibdenum, dan baja Damaskus mengandung tungsten, karakteristik pemotongan kecepatan tinggi modern. Ini adalah logam, bijih yang ditambang dari tempat-tempat tertentu.

Paduan produksi modern mungkin mengandung logam danasal non-logam, yang tercermin dalam karakteristik dan sifat mereka.

Jalan bersejarah

Fondasi untuk pengembangan paduan diletakkan oleh pembenaran metode wadah peleburan baja di Eropa pada abad ke-18. Dalam versi yang lebih primitif, cawan lebur digunakan di zaman kuno, termasuk untuk peleburan damask dan baja Damaskus. Pada awal abad ke-18, teknologi ini ditingkatkan pada skala industri dan memungkinkan untuk menyesuaikan komposisi dan kualitas bahan sumber.

• Penemuan elemen kimia baru secara simultan mendorong para peneliti untuk melakukan eksperimen peleburan.
• Efek negatif tembaga pada kualitas baja telah terbukti.
• Kuningan yang mengandung 6% besi ditemukan.

Percobaan dilakukan dalam hal efek kualitatif dan kuantitatif pada paduan baja tungsten, mangan, titanium, molibdenum, kob alt, kromium, platinum, nikel, aluminium dan lain-lain.

Produksi industri pertama dari baja paduan dengan mangan didirikan pada awal abad ke-19. Telah dikembangkan sejak tahun 1856 sebagai bagian dari proses peleburan Bessemer.

Fitur doping

Kemungkinan modern memungkinkan untuk melebur logam paduan dari komposisi apa pun. Prinsip dasar teknologi yang dimaksud:

1. Komponen dianggap paduan hanya jika dimasukkan dengan sengaja dan kandungan masing-masing melebihi 1%.
2. Belerang, hidrogen, fosfor dianggap pengotor. sebagai non-logaminklusi, boron, nitrogen, silikon digunakan, jarang - fosfor.
3. Paduan massal adalah pengenalan komponen ke dalam zat cair dalam kerangka produksi metalurgi. Permukaan adalah metode difusi saturasi lapisan permukaan dengan unsur-unsur kimia yang diperlukan di bawah pengaruh suhu tinggi.
4. Selama proses, aditif mengubah struktur kristal bahan "anak". Mereka dapat membuat solusi penetrasi atau eksklusi, serta ditempatkan pada batas struktur logam dan non-logam, menciptakan campuran butiran mekanis. Tingkat kelarutan unsur satu sama lain memainkan peran besar di sini.

Komponen paduan

Menurut klasifikasi umum, semua logam dibagi menjadi besi dan non-besi. Hitam termasuk besi, kromium dan mangan. Non-ferrous dibagi menjadi ringan (aluminium, magnesium, kalium), berat (nikel, seng, tembaga), mulia (platinum, perak, emas), tahan api (tungsten, molibdenum, vanadium, titanium), ringan, tanah jarang dan radioaktif. Logam paduan mencakup berbagai macam logam non-ferro ringan, berat, mulia, dan tahan api, serta semua logam besi.

Bergantung pada rasio elemen-elemen ini dan massa utama paduan, yang terakhir dibagi menjadi paduan rendah (3%), paduan sedang (3-10%) dan paduan tinggi (lebih dari 10 %).

Baja paduan

Secara teknologi, prosesnya tidak menimbulkan kesulitan. Jangkauannya sangat luas. Tujuan utama untukbaja adalah sebagai berikut:

• Meningkatkan kekuatan.
• Meningkatkan hasil perlakuan panas.
• Meningkatkan ketahanan korosi, tahan panas, tahan panas, tahan panas, tahan terhadap kondisi kerja yang agresif, masa pakai.

Komponen utama adalah paduan besi dan logam tahan api, yang meliputi Cr, Mn, W, V, Ti, Mo, serta Al, Ni, Cu non-ferro.

Kromium dan nikel adalah komponen utama yang menentukan baja tahan karat (X18H9T), serta baja tahan panas, yang kondisi pengoperasiannya ditandai dengan suhu tinggi dan beban kejut (15X5). Hingga 1,5% digunakan untuk bantalan dan bagian gesekan (15HF, SHKH15SG)

Mangan adalah komponen dasar baja tahan aus (110G13L). Dalam jumlah kecil, ia berkontribusi pada deoksidasi, mengurangi konsentrasi fosfor dan belerang.

Silikon dan vanadium adalah unsur yang meningkatkan elastisitas dalam jumlah tertentu dan digunakan untuk membuat pegas dan pegas (55C2, 50HFA).

Aluminium berlaku untuk besi dengan hambatan listrik tinggi (X13Y4).

Kandungan tungsten yang signifikan khas untuk baja perkakas tahan kecepatan tinggi (R9, R18K5F2). Bor logam paduan yang terbuat dari bahan ini jauh lebih produktif dan tahan terhadap pemicu daripada alat yang sama yang terbuat dari baja karbon.

Baja paduan telah memasuki penggunaan sehari-hari. Pada saat yang sama, apa yang disebut paduan dengan sifat luar biasa, juga diperoleh dengan metode paduan, diketahui. Jadi "baja kayu" mengandung 1% kromiumdan 35% nikel, yang menentukan konduktivitas termal yang tinggi, karakteristik kayu. Berlian juga mengandung 1,5% karbon, 0,5% kromium dan 5% tungsten, yang mencirikannya sangat keras, mirip dengan berlian.

Memadukan besi cor

Besi tuang berbeda dari baja dengan kandungan karbon yang signifikan (dari 2,14 hingga 6,67%), kekerasan tinggi dan ketahanan korosi, tetapi kekuatannya rendah. Untuk memperluas jangkauan sifat dan aplikasi yang signifikan, itu dicampur dengan kromium, mangan, aluminium, silikon, nikel, tembaga, tungsten, vanadium.

Karena karakteristik khusus dari bahan besi-karbon ini, paduannya merupakan proses yang lebih kompleks daripada baja. Masing-masing komponen mempengaruhi transformasi bentuk karbon di dalamnya. Jadi mangan berkontribusi pada pembentukan grafit "benar", yang meningkatkan kekuatan. Pengenalan lain menghasilkan transisi karbon ke keadaan bebas, pemutihan besi cor dan penurunan sifat mekaniknya.

Teknologi ini diperumit oleh suhu leleh yang rendah (rata-rata, hingga 1000 C), sedangkan untuk sebagian besar elemen paduan, suhu ini secara signifikan melebihi level ini.

Paduan kompleks adalah yang paling efektif untuk besi tuang. Pada saat yang sama, seseorang harus memperhitungkan kemungkinan peningkatan pemisahan coran tersebut, risiko retak, dan cacat pengecoran. Lebih rasional untuk melakukan proses teknologi dalam tungku elektromagnetik dan induksi. Langkah berurutan wajib adalah perlakuan panas berkualitas tinggi.

Setrika tuang krom dicirikan oleh ketahanan aus yang tinggi, kekuatan, ketahanan panas, ketahanan terhadap penuaan dan korosi (CH3, CH16). Mereka digunakan dalam teknik kimia dan dalam produksi peralatan metalurgi.

Besi cor paduan dengan silikon dibedakan oleh ketahanan korosi yang tinggi dan ketahanan terhadap senyawa kimia agresif, meskipun mereka memiliki sifat mekanik yang memuaskan (ChS13, ChS17). Mereka membentuk bagian dari peralatan kimia, pipa dan pompa.

Setrika tuang tahan panas adalah contoh paduan kompleks yang sangat produktif. Mereka mengandung besi dan logam paduan seperti kromium, mangan, nikel. Mereka dicirikan oleh ketahanan tinggi terhadap korosi, ketahanan aus dan ketahanan terhadap beban tinggi dalam kondisi suhu tinggi - bagian turbin, pompa, mesin, peralatan industri kimia (ChN15D3Sh, ChN19Kh3Sh).

Komponen penting adalah tembaga, yang digunakan dalam kombinasi dengan logam lain, sekaligus meningkatkan karakteristik pengecoran paduan.

Tembaga paduan

Digunakan dalam bentuk murni dan sebagai bagian dari paduan tembaga, yang memiliki berbagai variasi tergantung pada rasio elemen dasar dan paduan: kuningan, perunggu, tembaga, nikel perak dan lain-lain.

Kuningan murni - paduan dengan seng - bukan paduan. Jika mengandung paduan logam non-ferrous dalam jumlah tertentu, itu dianggap multikomponen. Perunggu adalah paduan dengan konstituen logam lainnya,bisa timah dan tidak mengandung timah, dicampur dalam semua kasus. Kualitasnya ditingkatkan dengan bantuan Mn, Fe, Zn, Ni, Sn, Pb, Be, Al, P, Si.

Kandungan silikon dalam senyawa tembaga meningkatkan ketahanan korosi, kekuatan dan elastisitasnya; timah dan timah - tentukan kualitas anti-gesekan dan karakteristik positif mengenai kemampuan mesin; nikel dan mangan - komponen yang disebut paduan tempa, yang juga memiliki efek positif pada ketahanan korosi; besi meningkatkan sifat mekanik, sedangkan seng meningkatkan sifat teknologi.

Digunakan dalam teknik elektro sebagai bahan baku utama untuk pembuatan berbagai kabel, bahan untuk pembuatan suku cadang penting untuk peralatan kimia, dalam teknik mesin dan instrumentasi, dalam pipa dan penukar panas.

Paduan aluminium

Digunakan sebagai paduan tempa atau cor. Logam paduan berdasarkan itu adalah senyawa dengan tembaga, mangan atau magnesium (duralumin dan lain-lain), yang terakhir adalah senyawa dengan silikon, yang disebut silumin, sementara semua variannya yang mungkin adalah paduan dengan Cr, Mg, Zn, Co, Cu, Si

Tembaga meningkatkan keuletannya; silikon - fluiditas dan sifat casting berkualitas tinggi; kromium, mangan, magnesium - meningkatkan kekuatan, sifat teknologi kemampuan kerja dengan tekanan dan ketahanan korosi. Juga, B, Pb, Zr,Ti, Bi.

Besi adalah komponen yang tidak diinginkan, tetapi digunakan dalam jumlah kecil dalam produksi aluminium foil. Silumin digunakan untuk pengecoran bagian-bagian penting dan rumah dalam teknik mesin. Duralumin dan paduan stamping berbasis aluminium merupakan bahan baku penting untuk pembuatan elemen lambung, termasuk struktur penahan beban, dalam industri pesawat terbang, pembuatan kapal dan teknik mesin.

Logam paduan digunakan di semua bidang industri karena memiliki karakteristik mekanis dan teknologi yang lebih baik dibandingkan dengan bahan aslinya. Berbagai elemen paduan dan kemampuan teknologi modern memungkinkan berbagai modifikasi yang memperluas kemungkinan dalam sains dan teknologi.