Objaśnienie stopów metali
Właściwości, skład i produkcja wybranych stopów metali
Myśl Co / Nusha Ashjaee
Stopy to związki metali składające się z jednego metalu i jednego lub więcej pierwiastków metalowych lub niemetalowych.
Przykłady popularnych stopów:
Nieruchomości
Poszczególne czyste metale mogą posiadać użyteczne właściwości, takie jak dobre przewodnictwo elektryczne , wysoka wytrzymałość i twardość lub ciepło ikorozjaopór. Komercyjne stopy metali próbują połączyć te korzystne właściwości, aby stworzyć metale bardziej przydatne do konkretnych zastosowań niż jakikolwiek z ich składników.
Stal , na przykład wymaga odpowiedniej kombinacji węgla i żelaza (około 99% żelaza i 1% węgla), aby wytworzyć metal, który jest mocniejszy, lżejszy i łatwiejszy w obróbce niż czyste żelazo.
Dokładne właściwości nowych stopów są trudne do obliczenia, ponieważ pierwiastki nie tylko łączą się, aby stać się sumą części. Powstają w wyniku interakcji chemicznych, które zależą od części składowych i określonych metod produkcji. W rezultacie, rozwój nowych stopów metali wymaga wielu testów.
Temperatura topnienia jest kluczowym czynnikiem w stopowaniu metali. Ten wpis , niskotopliwy stop zawierający gal , cyna i ind są płynne w temperaturach powyżej 2,2 ° F (-19 ° C), co oznacza, że ich temperatura topnienia jest o 122 ° F (50 ° C) niższa niż w przypadku czystego galu i o ponad 212 ° F (100 ° C) poniżej ind i cyna.
Galinstan i Wood's Metal to przykłady stopów eutektycznych — stopów o najniższej temperaturze topnienia spośród wszystkich kombinacji stopów zawierających te same pierwiastki.
Kompozycja
Tysiące kompozycji stopów jest w regularnej produkcji, a nowe kompozycje są opracowywane każdego roku.
Zaakceptowane standardowe kompozycje obejmują poziomy czystości pierwiastków składowych (w oparciu o zawartość wagową). Skład, a także właściwości mechaniczne i fizyczne zwykłych stopów są standaryzowane przez organizacje międzynarodowe, takie jak Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna (ISO), SAE International i ASTM International.
Produkcja
Niektóre stopy metali występują naturalnie i wymagają niewielkiej obróbki, aby można je było przekształcić w materiały klasy przemysłowej. Żelazostopy, takie jak np. żelazochrom i żelazokrzem, są wytwarzane przez wytapianie mieszanych rud i są wykorzystywane do produkcji różnych stali. Jednak myliłby się ktoś, kto sądził, że stopowanie metali to prosty proces. Na przykład, gdyby po prostu zmieszać stopiony aluminium ze stopionym Ołów , odkryli, że rozdzielą się na warstwy, podobnie jak olej i woda.
Stopy komercyjne i handlowe na ogół wymagają większego przetwarzania i są najczęściej formowane przez mieszanie stopionych metali w kontrolowanym środowisku. Procedura łączenia stopionych metali lub mieszania metali z niemetalami różni się znacznie w zależności od właściwości użytych pierwiastków.
Ponieważ elementy metalowe mają duże różnice w tolerancji na ciepło i gazy, czynniki takie jak temperatury topnienia metali składowych, poziomy zanieczyszczeń, środowisko mieszania i procedura stopowania są głównymi czynnikami decydującymi o pomyślnym procesie stopowania.
Podczas gdy elementy takie jak metale ogniotrwałe są stabilne w wysokich temperaturach, inne zaczynają wchodzić w interakcje z otoczeniem, co może wpływać na poziom czystości, a ostatecznie na jakość stopu. Często w takich przypadkach trzeba przygotować stopy pośrednie, aby skłonić pierwiastki do połączenia.
Na przykład stop 95,5% aluminium i 4,5% miedzi jest wytwarzany przez przygotowanie najpierw 50% mieszaniny tych dwóch pierwiastków. Ta mieszanina ma niższą temperaturę topnienia niż czyste aluminium lub czysta miedź i działa jako „stop utwardzający”. Jest on następnie wprowadzany do roztopionego aluminium z szybkością, która zapewnia odpowiednią mieszankę stopów.
Źródła:Ulica, Artur. & Alexander, WO 1944. Metale w służbie człowieka . Wydanie 11 (1998).