Metales de aleación: descripción, lista y características de la aplicación

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24

Desarrollo se identifica con mejora. La mejora de las capacidades industriales y domésticas se lleva a cabo mediante el uso de materiales con características progresivas. Se trata, en particular, de metales aleados. Su diversidad está determinada por la posibilidad de corregir la composición cuantitativa y cualitativa de los elementos de aleación.

Acero de aleación natural

El primer hierro fundido, que difería de sus parientes en sus propiedades, era aleado de forma natural. El hierro meteórico prehistórico fundido contenía una mayor cantidad de níquel. Se encontró en los antiguos entierros egipcios de 4-5 milenios antes de Cristo. e., el monumento arquitectónico de Qutab Minar en Delhi (siglo V) se construyó a partir del mismo. Las espadas de damasco japonesas estaban hechas de hierro saturado con molibdeno, y el acero de Damasco contenía tungsteno, característico del corte moderno de alta velocidad. Estos eran metales, cuyo mineral se extraía de ciertos lugares.

Las aleaciones de producción moderna pueden contener metales yorigen no metálico, que se reflejan en sus características y propiedades.

Ruta histórica

La base para el desarrollo de la aleación se sentó con la justificación del método del crisol para fundir acero en Europa en el siglo XVIII. En una versión más primitiva, los crisoles se usaban en la antigüedad, incluso para fundir damasco y acero de Damasco. A principios del siglo XVIII, esta tecnología se mejoró a escala industrial y permitió ajustar la composición y la calidad del material de origen.

• El descubrimiento simultáneo de más y más elementos químicos nuevos empujó a los investigadores a realizar experimentos experimentales de fundición.
• Se ha establecido el efecto negativo del cobre sobre la calidad del acero.
• Se descubre latón con un 6 % de hierro.

Se llevaron a cabo experimentos en términos de efectos cualitativos y cuantitativos en la aleación de acero de tungsteno, manganeso, titanio, molibdeno, cob alto, cromo, platino, níquel, aluminio y otros.

La primera producción industrial de acero aleado con manganeso se estableció a principios del siglo XIX. Se ha desarrollado desde 1856 como parte del proceso de fundición Bessemer.

Características del dopaje

Las modernas posibilidades permiten fundir metales aleados de cualquier composición. Los principios básicos de la tecnología en cuestión:

1. Los componentes se consideran aleantes solo si se introducen a propósito y el contenido de cada uno supera el 1%.
2. Azufre, hidrógeno, fósforo se consideran impurezas. como no metálicoSe utilizan inclusiones, boro, nitrógeno, silicio, rara vez - fósforo.
3. La aleación a granel es la introducción de componentes en una sustancia fundida en el marco de la producción metalúrgica. La superficie es un método de saturación por difusión de la capa superficial con los elementos químicos necesarios bajo la influencia de altas temperaturas.
4. Durante el proceso, los aditivos cambian la estructura cristalina del material "hijo". Pueden crear soluciones de penetración o exclusión, así como colocarse en los límites de estructuras metálicas y no metálicas, creando una mezcla mecánica de granos. El grado de solubilidad de los elementos entre sí juega un papel importante aquí.

Componentes de aleación

Según la clasificación general, todos los metales se dividen en ferrosos y no ferrosos. Los negros incluyen hierro, cromo y manganeso. Los no ferrosos se dividen en ligeros (aluminio, magnesio, potasio), pesados (níquel, zinc, cobre), nobles (platino, plata, oro), refractarios (tungsteno, molibdeno, vanadio, titanio), ligeros, tierras raras y radiactivos.. Los metales de aleación incluyen una amplia variedad de metales no ferrosos ligeros, pesados, nobles y refractarios, así como todos los ferrosos.

Dependiendo de la proporción de estos elementos y de la masa principal de la aleación, estos últimos se dividen en de baja aleación (3%), de aleación media (3-10%) y de alta aleación (más de 10 %).

Aceros aleados

Tecnológicamente, el proceso no presenta dificultades. La gama es muy amplia. Objetivos principales paraaceros son los siguientes:

• Aumenta la fuerza.
• Mejore los resultados del tratamiento térmico.
• Aumento de la resistencia a la corrosión, resistencia al calor, resistencia al calor, resistencia al calor, resistencia a condiciones de trabajo agresivas, vida útil.

Los componentes principales son aleaciones ferrosas y metales refractarios, que incluyen Cr, Mn, W, V, Ti, Mo, así como Al, Ni, Cu no ferrosos.

El cromo y el níquel son los principales componentes que definen al acero inoxidable (X18H9T), así como al acero resistente al calor, cuyas condiciones de funcionamiento se caracterizan por altas temperaturas y cargas de choque (15X5). Se utiliza hasta un 1,5 % para cojinetes y piezas de fricción (15HF, SHKH15SG)

El manganeso es un componente fundamental de los aceros resistentes al desgaste (110G13L). En pequeñas cantidades contribuye a la desoxidación, reduciendo la concentración de fósforo y azufre.

El silicio y el vanadio son elementos que aumentan la elasticidad en cierta cantidad y se utilizan para fabricar muelles y resortes (55C2, 50HFA).

El aluminio es aplicable para hierro con alta resistencia eléctrica (X13Y4).

Un contenido significativo de tungsteno es típico de los aceros para herramientas resistentes a alta velocidad (R9, R18K5F2). Un taladro de metal aleado fabricado con este material es mucho más productivo y resistente al disparo que la misma herramienta fabricada con acero al carbono.

Los aceros aleados han entrado en el uso cotidiano. Al mismo tiempo, se conocen las llamadas aleaciones con propiedades asombrosas, también obtenidas por métodos de aleación. Entonces, el "acero de madera" contiene 1% de cromo.y 35% de níquel, lo que determina su alta conductividad térmica, característica de la madera. El diamante también incluye 1,5 % de carbono, 0,5 % de cromo y 5 % de tungsteno, lo que lo caracteriza como especialmente duro, similar al diamante.

Aleación de hierro fundido

Los hierros fundidos se diferencian de los aceros por un contenido significativo de carbono (de 2,14 a 6,67%), alta dureza y resistencia a la corrosión, pero baja resistencia. Para ampliar la gama de propiedades y aplicaciones significativas, se alea con cromo, manganeso, aluminio, silicio, níquel, cobre, tungsteno y vanadio.

Debido a las especiales características de este material hierro-carbono, su aleación es un proceso más complejo que para el acero. Cada uno de los componentes afecta la transformación de formas de carbono en él. Entonces, el manganeso contribuye a la formación del grafito "correcto", lo que aumenta la resistencia. La introducción de otros da como resultado la transición del carbono a un estado libre, el blanqueo del hierro fundido y una disminución de sus propiedades mecánicas.

La tecnología se complica por la baja temperatura de fusión (en promedio, hasta 1000 ˚C), mientras que para la mayoría de los elementos de aleación supera significativamente este nivel.

La aleación compleja es la más eficaz para las fundiciones. Al mismo tiempo, se debe tener en cuenta la mayor probabilidad de segregación de tales fundiciones, el riesgo de agrietamiento y defectos de fundición. Es más racional realizar el proceso tecnológico en hornos electromagnéticos y de inducción. Un paso secuencial obligatorio es el tratamiento térmico de alta calidad.

Los hierros fundidos al cromo se caracterizan por una alta resistencia al desgaste, dureza, resistencia al calor, resistencia al envejecimiento ya la corrosión (CH3, CH16). Se utilizan en ingeniería química y en la producción de equipos metalúrgicos.

Los hierros fundidos aleados con silicio se distinguen por su alta resistencia a la corrosión ya los compuestos químicos agresivos, aunque tienen propiedades mecánicas satisfactorias (ChS13, ChS17). Forman parte de equipos químicos, tuberías y bombas.

Las fundiciones resistentes al calor son un ejemplo de aleación compleja altamente productiva. Contienen metales ferrosos y de aleación como cromo, manganeso, níquel. Se caracterizan por una alta resistencia a la corrosión, resistencia al desgaste y resistencia a altas cargas en condiciones de alta temperatura - partes de turbinas, bombas, motores, equipos de la industria química (ChN15D3Sh, ChN19Kh3Sh).

Un componente importante es el cobre, que se utiliza en combinación con otros metales, al tiempo que aumenta las características de fundición de la aleación.

Aleación de cobre

Utilizado en forma pura y como parte de aleaciones de cobre, que tienen una gran variedad según la proporción de elementos básicos y aleantes: latón, bronce, cuproníquel, alpaca y otros.

Latón puro, una aleación con zinc, no está aleado. Si contiene una cierta cantidad de metales no ferrosos de aleación, se considera multicomponente. Los bronces son aleaciones con otros constituyentes metálicos,pueden ser de estaño y no contener estaño, son aleados en todos los casos. Su calidad se mejora con la ayuda de Mn, Fe, Zn, Ni, Sn, Pb, Be, Al, P, Si.

El contenido de silicio en los compuestos de cobre aumenta su resistencia a la corrosión, resistencia y elasticidad; estaño y plomo: determine las cualidades antifricción y las características positivas con respecto a la maquinabilidad; níquel y manganeso: componentes de las llamadas aleaciones forjadas, que también tienen un efecto positivo en la resistencia a la corrosión; el hierro mejora las propiedades mecánicas, mientras que el zinc mejora las propiedades tecnológicas.

Utilizado en ingeniería eléctrica como materia prima principal para la fabricación de varios cables, material para la fabricación de piezas críticas para equipos químicos, en ingeniería mecánica e instrumentación, en tuberías e intercambiadores de calor.

Aleación de aluminio

Usado como aleaciones forjadas o fundidas. Los metales aleados a base de él son compuestos con cobre, manganeso o magnesio (duraluminios y otros), estos últimos son compuestos con silicio, las llamadas siluminas, mientras que todas sus posibles variantes están aleados con Cr, Mg, Zn, Co, Cu, Sí.

El cobre aumenta su ductilidad; silicio: fluidez y propiedades de fundición de alta calidad; cromo, manganeso, magnesio: mejoran la resistencia, las propiedades tecnológicas de trabajabilidad por presión y resistencia a la corrosión. Además, B, Pb, Zr,Ti, Bi.

El hierro es un componente indeseable, pero se utiliza en pequeñas cantidades en la producción de papel de aluminio. Las siluminas se utilizan para fundir piezas y carcasas críticas en la ingeniería mecánica. Los duraluminios y las aleaciones de estampado a base de aluminio son una materia prima importante para la fabricación de elementos de casco, incluidas las estructuras de carga, en la industria aeronáutica, la construcción naval y la ingeniería mecánica.

Los metales aleados se utilizan en todas las áreas de la industria como aquellos que tienen características mecánicas y tecnológicas mejoradas en comparación con el material original. La gama de elementos de aleación y las capacidades de las tecnologías modernas permiten una variedad de modificaciones que amplían las posibilidades en ciencia y tecnología.