Aliaje metalice pe înțelesul tuturor

8 august 2022

Cuprins

teava, tevi, aliaje, metale speciale, otel aliat

Aliajul metalic este o substanță compusă din două sau mai multe elemente. Componentele aliajelor sunt, de obicei, ele însele metale, deși carbonul, un nemetal, este un element esențial al oțelului, de exemplu. Cel mai adesea, aliajele sunt obținute prin topirea și amestecarea metalelor de bază.

Valoarea aliajelor a fost descoperită încă din antichitate; alama (un aliaj format din cupru și zinc) și bronzul (aliaj format din cupru și staniu) erau deosebit de importante. Astăzi, însă, cele mai importante sunt aliajele de oțel, definite, în general, ca oțeluri care conțin cantități semnificative de elemente, altele decât fierul și carbonul. Principalele componente ale unui aliaj de oțel sunt crom, nichel, mangan, molibden, siliciu, tungsten, vanadiu și bor. Aliajele de oțel au o gamă largă de proprietăți speciale, cum ar fi duritatea, rezistența la coroziune sau ductilitatea.

De asemenea, există și aliaje neferoase, reprezentate, în general, de aliaje de cupru nichel, bronz și aluminiu, utilizate mult foarte des în fabricarea monedelor. Diferența dintre un aliaj metalic și o impuritate este, uneori, greu de observat. Pentru aluminiu, de exemplu, siliciul poate fi considerat o impuritate sau o componentă valoroasă, în funcție de aplicabilitate, deoarece siliciul adaugă duritate, deși reduce rezistența la coroziune.

Pentru a înțelege ce este aliajul metalic, este necesară prezentarea generală a acestuia, precum și a celor mai întâlnite aliaje și proprietățile acestora.

Cuprins

1. Cele mai întâlnite tipuri de aliaje metalice

1.1 Aliaje pe bază de aluminiu

1.2 Aliaje pe bază de cupru

1.3 Aliaje pe bază de aur

1.4 Aliaje pe bază de fier

2. Ce mai trebuie cunoscut despre aliaje metalice?

2.1 De ce sunt utile anumite aliaje metalice?

2.2 Metale simple și aliaje metalice

2.3 Care sunt cele mai utilizate materiale în aliaje metalice

3. Care sunt caracteristicile cu cel mai mare impact pentru determinarea calității aliajelor metalice?

3.1 Puritatea joacă un rol esențial în compoziția unui aliaj

3.2 Alegerea metalelor de bază în funcție de proprietățile tipice

3.3 Metodele de producție pot fi naturale până la un anumit punct

1. Cele mai întâlnite tipuri de aliaje metalice</h2>

Există mai multe feluri de aliaje metalice. Cu toate acestea, nu toate sunt la fel de populare, deoarece aplicabilitatea acestora depinde de proprietățile finale obținute în urma amestecurilor. Totuși, există câteva aliaje folosite în multiple industrii, deoarece proprietățile metalelor de bază, alături de cele specifice celorlalte componente, le fac mult mai avantajoase și mai utile.

1.1 Aliaje pe bază de aluminiu

Aliajele pe bază de aluminiu sunt următoarele:

– AA-8000: folosit pentru construirea firelor;

– Al-Li (aluminiu, litiu, uneori mercur);

– Alnico (aluminiu, nichel, cupru);

– Duralumin (cupru, aluminiu);

– Magnaliu (aluminiu, 5% magneziu);

– Magnox (oxid de magneziu, aluminiu);

– Nambe (aluminiu plus alte șapte metale secundare);

– Silumină (aluminiu, siliciu);

– Zamak (zinc, aluminiu, magneziu, cupru);

De asemenea, aluminiul formează alte aliaje complexe cu magneziu, mangan și platină.

1.2 Aliaje pe bază de cupru

Având cuprul ca și metal de bază, se pot obține o multitudine de aliaje, dintre care, cele mai importante sunt următoarele:

– Bronz;

– Cupru arsenic;

– Cupru beriliu (cupru, beriliu)

– Billon (cupru, argint);

– Alama (cupru, zinc);

– Argint chinezesc (cupru, zinc)

– Metal olandez (cupru, zinc);

– Metal aurit (cupru, zinc);

1.3 Aliaje pe bază de aur

Aurul este cel mai popular metal din lume. Din acesta, se pot obține următoarele aliaje:

– Electrum (aur, argint, cupru);

– Tumbaga (aur, cupru);

– Aur roz (aur, cupru);

– Aur alb (aur, nichel, paladiu sau platină);

1.4 Aliaje pe bază de fier

Pentru aliaje, fierul este extrem de utilizat pentru a obține oțel sau oțel inoxidabil. Celelalte aliaje pe bază de fier nu sunt la fel de populare precum acestea.

2. Ce mai trebuie cunoscut despre aliaje metalice?

Pe lângă tipurile de aliaje, trebuie înțeles de ce sunt aliajele atât de utile, ce aplicabilitate au și care este diferența dintre aliajele simple și cele metalice.

2.1 De ce sunt utile anumite aliaje metalice?

Multe metale, cum ar fi aurul, aflate în stare pură sunt mult mai moi, ceea ce le face mai puțin utilizabile pentru anumite scopuri. Transformarea lor într-un aliaj poate adăuga rezistență metalului, dar poate oferi și alte proprietăți chimice îmbunătățite. Duritatea, prelucrabilitatea și rezistența la coroziune sunt alte proprietăți care pot fi adăugate sau îmbunătățite prin crearea unui aliaj.

2.2 Metale simple și aliaje metalice

Diferența cheie între metal și aliaj este că metalul este o substanță pură, în timp ce aliajul este un amestec de două sau mai multe componente.

Pe baza anumitor caracteristici, multe elemente chimice se pot împărți în metale și nemetale. Metalele sunt lucioase, fiind buni conductori de căldură și electricitate. De asemenea, metalele pot reflecta lumina atunci când sunt lustruite.

Aliajele, în schimb, ajută la combinarea a două metale, astfel încât cele mai utile proprietăți ale elementelor componente să acționeze simultan într-un compus unic.

2.3 Care sunt cele mai utilizate materiale în aliaje metalice?

Elementele de aliere sunt materialele care se adaugă metalului de bază. Când sunt combinate, ele oferă proprietăți chimice sau mecanice specifice suplimentare. Cele mai utilizate elemente suplimentare sunt următoarele:

– Nichel pentru rezistență;

– Cuprul face ca metalele să fie întărite la precipitații și crește rezistența la coroziune;

– Manganul îmbunătățește rezistența și rezistența la căldură;

– Siliciul este un element de aliere nemetalic care crește rezistența și scade temperatura de topire;

– Cromul crește rezistența la coroziune, duritatea și rezistența;

3. Care sunt caracteristicile cu cel mai mare impact pentru determinarea calității aliajelor metalice?

Exista câteva caracteristici de bază pentru fiecare aliaj metalic. Acestea sunt cele mai importante elemente de luat în calcul pentru a determina nivelul calitativ, indiferent de tipul de aliaj sau metalul de bază folosit în acesta.

3.1 Puritatea joacă un rol esențial în compoziția unui aliaj

Mii de aliaje sunt produse în mod regulat, iar rezultatele sunt diferite metale cu aplicabilitate și beneficii specifice diverse.

Aliajele metalice au compoziții standard acceptate care presupun anumite niveluri de puritate ale elementelor care intra în compoziție. Metodele de obținere și proprietățile aliajelor sunt standardizate de organizații internaționale. Cele mai importante dintre acestea sunt Organizația Internațională pentru Standardizare (ISO – International Standardization Organization), SAE International și ASTM International.

3.2 Alegerea metalelor de bază în funcție de proprietățile tipice

Luate individual, metalele pure au proprietăți extrem importante, cum ar fi conductivitatea electrică eficientă, duritate pentru păstrarea formelor sau rezistență la factori externi dăunători precum căldura și coroziunea. Aliajele care se folosesc în industrii mari, cum ar fi construcțiile, sunt rezultatul unei combinări prin care aceste proprietăți duc la apariția unor metale cu aplicabilitate crescută, mai mare decât a oricărora dintre elementele componente.

Un alt factor extrem de important în creare unui aliaj metalic este temperatura de topire. Galinstanul este un aliaj care se obține prin topire la temperatură redusă. Acesta are în compoziția sa staniu, galiu și indiu, devenind lichid la temperaturi mai mari de -19°C. Prin urmare, punctul său de topire este cu 50°C mai mic decât cel al galiulului pur și cu mai mult de 100°C sub cele ale indiului și staniului.

Calculul care determină proprietățile ale unui aliajelor poate fi unul dificil. Trebuie luat în considerare faptul că un aliaj se bazează și pe anumite interacțiuni chimice. Drept urmare, sunt necesare mai multe teste pentru a dezvolta noi aliaje metalice.

3.3 Metodele de producție pot fi naturale până la un anumit punct

Anumite tipuri de aliaje metalice au nevoie de o prelucrare mai mică pentru a fi transformate în materiale de uz industrial, deoarece mare parte din proces se derulează în mod natural. Aliajele pe bază de fier și crom sunt utilizate în producerea diferitelor tipuri de oțeluri și sunt rezultatul topirii de minereuri mixte. Totuși, alierea metalelor nu este un proces simplu. De exemplu, simplul amestec dintre aluminiu topit și plumb topit, nu ar avea niciun rezultat.

În majoritatea cazurilor, aliajele comerciale au nevoie de un proces de formare mult mai complex și se sunt rezultatul amestecării metalelor topite printr-o procedură controlată și monitorizată constant. Amestecarea componentelor, indiferent că este vorba de două metale topite sau de metale cu nemetale, poate avea un rezultat diferit care depinde de proprietățile elementelor utilizate.

Cum metalele variază ca grad de toleranță la gaze și căldură, anumiți factori precum nivelurile de impuritate, temperaturile de topire, procedura de aliere și mediul de amestecare sunt elemente cheie pentru a rezulta un aliaj calitativ.

Variații există și în cazul metalelor refractare. În timp ce unele rămân stabile chiar și la temperaturi ridicate, altele reacționează la acest factor extern. Adesea ele încep să interacționeze cu mediul lor, fapt ce poate afecta nu doar calitatea aliajului final ci și nivelul de puritate. De aceea, pentru a preveni toate acestea sunt pregătite în prealabil anumite aliajele intermediare ce ajută elementele să se combine.

De exemplu, un aliaj care constă în 4,5% cupru și 95,5% aluminiu se poate realiza prin pregătirea în prealabil a unui amestec special, cu o compoziție de 50% dintre cele două elemente. Acesta are punctul de topire mai mic decât cuprul sau aluminiul în stare pură și acționează ca un aliaj pregătitor. Acesta este apoi introdus în aluminiul topit cu o cantitate, creând, astfel, amestecul potrivit pentru aliajul final.