Svojstva, sastav i proizvodnja metalnih legura

Legure su metalni spojevi sastavljeni od jednog metala i jednog ili više metalnih ili nemetalnih elemenata.

Primjeri uobičajenih legura:

• Čelik: A kombinacija od željezo (metal) i ugljik (nekovinski)
• Bronca: Kombinacija bakar (metal) i kositar (metal)
• Brass: Smjesa bakra (metala) i cinkov (metal)

Pojedinačni čisti metali mogu posjedovati korisna svojstva kao što su dobri električna provodljivost, visoke čvrstoće i tvrdoće ili topline i korozija otpornost. Komercijalne metalne legure pokušavaju kombinirati ta korisna svojstva kako bi se stvorili metali korisniji za određene primjene od bilo kojeg njihovih sastavnih elemenata.

Željezona primjer, zahtijeva pravu kombinaciju ugljika i željeza (oko 99% željeza i 1% ugljika) kako bi se dobio metal koji je jači, lakši i obrađiviji od čistog željeza.

Precizna svojstva novih legura teško je izračunati, jer se elementi ne kombiniraju samo kako bi postali zbroj dijelova. Oni nastaju kroz kemijske interakcije, koje ovise o sastavnim dijelovima i specifičnim proizvodnim metodama. Kao rezultat, potrebno je puno ispitivanja u razvoju novih metalnih legura.

Temperatura taljenja ključni je faktor u legiranju metala. Galinstan, legura s niskim stopama galijum, kositar i indij, tekući su na temperaturama iznad -19 ° C, što znači da je njegova talište 122 ° F (50 ° C) niža od čistog galija i više od 212 ° F (100 ° C) ispod indija i kositra.

Galinstan® i Wood's Metal primjeri su eutektičke legure - legure s najnižom talištem bilo koje kombinacije legura koje sadrže iste elemente.

Tisuće legiranih sastava u redovnoj je proizvodnji, a nove se kompozicije razvijaju svake godine.

Prihvaćene standardne kompozicije uključuju razinu čistoće sastavnih elemenata (temeljeno na sadržaju mase). Sastav, kao i mehanička i fizička svojstva uobičajenih legura, međunarodno su standardizirana organizacije poput Međunarodne organizacije za normizaciju (ISO), SAE International i ASTM Međunarodna.

Neke metalne legure nastaju prirodno i zahtijevaju malo obrade da bi se pretvorile u materijale industrijske klase. Fero-legure, kao što su fero-krom i fero-silicij, na primjer, dobivaju se taljenjem miješanih ruda i koriste se u proizvodnji različitih čelika. Ipak, bilo bi pogrešno misliti da je legiranje metala jednostavan proces. Na primjer, ako bi se jednostavno stopio rastopljeni aluminijum s rastopljenim voditi, otkrili bi da se njih dva odvajaju u slojeve, poput nafte i vode.

Komercijalne i trgovačke legure uglavnom zahtijevaju veću obradu, a najčešće nastaju miješanjem rastopljenih metala u kontroliranom okruženju. Postupak kombiniranja rastopljenih metala ili miješanja metala s nemetalima uvelike varira ovisno o svojstvima elemenata koji se koriste.

Budući da metalni elementi imaju velike razlike u toleranciji na toplinu i plinove, čimbenici poput temperature taljenja od sastavni metali, razine nečistoće, okoliš miješanja i postupak legiranja središnji su aspekti uspješne legure postupak.

Dok elementi poput vatrostalni metali stabilni su na visokim temperaturama, drugi počinju komunicirati sa okolinom, što može utjecati na razinu čistoće i, u konačnici, na kvalitetu legura. Često se u takvim slučajevima moraju pripremiti međuprodukti kako bi se uvjerili elementi da se kombiniraju.

Kao primjer, legura od 95,5% aluminija i 4,5% bakra izrađena je najprije pripremanjem 50% smjese dvaju elemenata. Ova smjesa ima nižu točku topljenja od čistog aluminija ili čistog bakra i djeluje kao "legura učvršćivača". Zatim se uvodi u rastopljeni aluminij brzinom koja stvara pravu smjesu legura.

_izvori: Ulica, Arthure. & Alexander, W. O. 1944. Metali u službi čovjeka. 11. izdanje (1998).