Hutnícky priemysel hrá dôležitú úlohu v živote každého človeka, pretože každý deň sa musíte vysporiadať s rôznymi kovovými výrobkami. A sú vyrobené z rôznych zliatin, ktoré sa získavajú tavením. Pri výrobe týchto materiálov sa používajú minimálne dva kovy a na zlepšenie vlastností sa používajú špeciálne prísady. Tento článok sa zaoberá niekoľkými zliatinami železa a niklu, ich vlastnosťami a aplikáciami.
O vlastnostiach železa
Čisté železo je strieborno-sivej farby a je kujné a kujné. Natívne ingoty nachádzajúce sa v prírode majú výrazný kovový lesk a značnú tvrdosť. Vo výške a elektrickej vodivosti materiálu ľahko prenáša prúd pomocou voľných elektrónov. Kov má priemernú žiaruvzdornosť, mäkne pri teplote +1539 stupňov Celzia a stráca svoje feromagnetické vlastnosti. Je to chemicky aktívny prvok. Pri bežných teplotách ľahko reaguje a pri zahriatí sa tieto vlastnosti zvýrazňujú. Na vzduchu sa pokryje oxidovým filmom, ktorý bráni pokračovaniu reakcie. Pri vystavení vlhkému prostrediuobjavuje sa hrdza, ktorá už nezabraňuje korózii. Ale napriek tomu sa železo a jeho zliatiny široko používajú.
Trošku histórie
Invar je zliatina železa a niklu, ktorá obsahuje 36 % legujúcej prísady. Prvýkrát ho objavil vo Francúzsku v roku 1896 fyzik Charles Guillaume. V tom čase pracoval na hľadaní lacného kovu pre štandardy merania hmotnosti a dĺžky, ktoré boli vyrobené z veľmi drahej zliatiny platiny a irídia. Vďaka tomuto objavu dostal vedec v roku 1920 Nobelovu cenu za fyziku.
Slovo „invar“v latinčine znamená nemenný. To znamená, že koeficient tepelnej rozťažnosti zliatiny železa a niklu zostáva konštantný v širokom rozsahu teplôt - od -80 do 100 stupňov Celzia. Táto zliatina má niekoľko ďalších názvov: nilvar, vakodyl, nilo-zliatina, rádiokov. Invar je ochranná známka spoločnosti Imphy Alloys Inc., ktorú vlastní oceliarska skupina Arcelor Mittal.
Zliatina železa a niklu
Na zlepšenie vlastností železa sa pomocou rôznych prísad získavajú zliatiny. Vedci sa domnievali, že nebude ťažké získať zliatinu železa a niklu, berúc do úvahy termodynamické vlastnosti kovov. V praxi však narazili na problémy. Pri interakcii kovov, pri výrobe zliatiny železa s niklom, v dôsledku bočného oxidačného procesu prechádza železo z dvojmocného stavu do trojmocného.
V dôsledku toho sa výťažnosť zliatiny znižuje a niektoré fyzikálne vlastnosti sa zhoršujú. Na vyriešenie tohto problému sa do elektrolytu pridávajú amíny a organické kyseliny, ktoré tvoria zlúčeniny s nízkou rozpustnosťou s trojmocným železom. V tomto ohľade sa elasticita zrazeniny zlepšuje a pre jej rovnomerné rozloženie sa elektrolyty zmiešajú. Výsledná zliatina železa a niklu sa nazýva invar.
Použitie zliatiny Invar
Nevýznamný koeficient tepelnej rozťažnosti umožňuje jeho použitie na výrobu:
- časti nástrojov;
- páska a drôt pre geodetické práce;
- Laserové nosné konštrukcie;
- časti strojčekov hodiniek, kyvadla chronometra;
- valcované výrobky: tyč a plech valcované za tepla, pásy valcované za studena, bezšvíkové rúry, kované tyče.
Na zvýšenie pevnosti sa vykoná plastická deformácia zliatiny železa a niklu za studena a potom sa vykoná nízkoteplotné tepelné spracovanie. Pre väčšiu odolnosť proti korózii za bežných atmosférických podmienok je jeho povrch leštený a ak je výrobok určený na použitie v agresívnom prostredí, nanáša sa ochranná vrstva. Antikorózne vlastnosti Invaru sa tiež zvýšia, keď sa do jeho zloženia pridá asi 12% chrómu, pričom si zachováva konštantnú elasticitu pri zahriatí na 100 stupňov.
Magnetické zliatiny
Tieto zliatiny sú široko používané v elektrotechnike. Používajú sa na výrobu permanentných magnetov, jadier transformátorov,elektrické meracie prístroje, elektromagnety. Ľudia už dlho vedia, že železo je magnetické, a preto má mnohoraké využitie.
Oveľa neskôr sa zistilo, že tá istá vlastnosť je vlastná niklu a niektorým ďalším kovom. Výrobky vyrobené z magnetickej zliatiny železa a niklu majú tiež schopnosť udržať si vlastné magnetické pole, keď už nie je prítomné vonkajšie. Navyše toto osobné pole je opäť schopné ovplyvňovať iné magnetické telá.
Nikel, kob alt a ich zliatiny
Kob alt a nikel sú prvky podskupiny železa. Všetky tri prvky majú podobné vlastnosti, no existujú aj výrazné rozdiely. Oba kovy sú hustejšie ako železo a oveľa tvrdšie a pevnejšie ako železo. Z chemického hľadiska sú menej aktívne, líšia sa odolnosťou proti korózii. Okrem toho sú kovy cenené pre svoju väčšiu odolnosť voči korózii plynom.
Nevýhody kob altu a niklu sú ich vysoká toxicita a značné náklady v porovnaní so železom. Svoje uplatnenie nachádzajú na antikorózny vonkajší náter výrobkov vyrobených z uhlíkových ocelí a železa elektrochemickými reakciami. A tiež sa používajú na výrobu komponentov a dielov, ktoré vyžadujú zvýšenú pevnosť a tvrdosť. Je potrebné poznamenať osobitný význam zliatin železa, niklu a kob altu, ktoré sa nazývajú koinvar, invar, supermalloy, permalloy a malloy. Ich hlavná výhoda spočíva vo vysokejmagnetické vlastnosti. Tieto zliatiny sa používajú na výrobu magnetických obvodov pre rôzne elektromagnetické zariadenia.
Alloy Kovar
Zmes pozostáva z kovov s vynikajúcimi mechanickými vlastnosťami. Ľahko sa spracovávajú, ľahko sa podrobujú valcovaniu, preťahovaniu, kovaniu a razeniu. A zliatina kob altu, niklu a železa sa inak nazýva kovar. Dobre zvolená kombinácia chemických prvkov dodáva materiálu vynikajúce vlastnosti. Táto zliatina má dobrú tepelnú vodivosť, vysoký koeficient elektrického odporu a indexy lineárnej rozťažnosti blízke nule v širokom rozsahu teplôt. Jedinou nevýhodou je nízka odolnosť proti korózii vo vlhkom prostredí, preto sa často používajú ochranné nátery zo striebra. Kovar je široko používaný v priemysle na výrobu:
- potrubia, pásky a drôty;
- kondenzátory;
- prípady vybavenia v prístrojovom vybavení;
- podrobnosti o rádiovej elektronike;
- prípady v elektrovákuovom priemysle.
Zliatina obsahuje drahý kob alt a nikel, čo zvyšuje cenu materiálu, ale dobrý výkon a dlhá životnosť pokrývajú počiatočnú investíciu.
Alni zliatiny
Alni je názov skupiny pre magnetické zliatiny železa, niklu a hliníka. So zvýšením koncentrácie hliníka a niklu v určitých medziach sa zvyšková indukcia znižuje a donucovacia sila sa zvyšuje. Najčastejšie používané zliatiny, v ktorých hliník od 11. do18% a nikel - 20-34%. Hlavnými vlastnosťami takýchto zliatin sú elektrická vodivosť, tepelná vodivosť a ťažnosť. Všetky sa vyznačujú dobrým zváraním.
Na použitie zliatin pri výrobe magnetov sa tieto legujú kob altom a meďou. V tomto prípade materiál získava tvrdosť a krehkosť a má hrubozrnnú štruktúru. Zliatiny Alni sa používajú ako konštrukčný materiál pre časti plynových turbín a prúdových motorov pracujúcich pri vysokých teplotách nad 1000 stupňov Celzia po dlhú dobu, pričom zachovávajú kov bez poškodenia.
Záver
Všetky kovy, ktoré sa často používajú v modernom priemysle, sú zliatiny. Napríklad takmer všetko železo, ktoré sa na svete vyrobí, sa používa na výrobu železa a ocele. Dá sa to vysvetliť tým, že zliatiny sa vyznačujú lepšími vlastnosťami ako kovy, z ktorých sa získavajú. Treba poznamenať, že zliatiny vyrábané priemyslom majú pre ne spoločné vlastnosti: pevnosť, tvrdosť, elasticitu a plasticitu. A železo-niklové majú tiež magnetické vlastnosti, ktoré sa pri výrobe zlepšujú pomocou dodatočného legovania.
