Vlastnosti, složení a výroba kovových slitin

Slitiny jsou kovové sloučeniny vyrobené z jednoho kovu a jednoho nebo více kovových nebo nekovových prvků.

Příklady běžných slitin:

• Ocel: A kombinace žehlička (kov) a uhlík (nekovový)
• Bronz: Kombinace měď (kov) a cín (kov)
• Mosaz: Směs mědi (kovu) a zinek (kov)

Jednotlivé čisté kovy mohou mít užitečné vlastnosti, jako jsou dobré elektrická vodivost, vysoká pevnost a tvrdost nebo teplo a koroze odpor. Komerční kovové slitiny se pokoušejí kombinovat tyto prospěšné vlastnosti, aby vytvořily kovy užitečnější pro konkrétní aplikace než kterýkoli z jejich komponentových prvků.

Ocelnapříklad vyžaduje správnou kombinaci uhlíku a železa (asi 99% železa a 1% uhlíku), aby se vyrobil kov, který je silnější, lehčí a lépe zpracovatelný než čisté železo.

Přesné vlastnosti nových slitin je obtížné vypočítat, protože prvky se nejen kombinují, aby se staly součtem dílů. Tvoří se prostřednictvím chemických interakcí, které závisí na součástech a specifických výrobních metodách. Výsledkem je, že při vývoji nových kovových slitin je zapotřebí mnoho zkoušek.

Teplota tání je klíčovým faktorem při legování kovů. Galinstanslitina s nízkou teplotou tání obsahující gallium, cín a indium, je kapalný při teplotách nad -19 ° C, což znamená, že jeho teplota tání je o 50 ° C nižší než čisté galium a o více než 100 ° C nižší než 100 ° C indium a cín.

Galinstan® a Wood's Metal jsou příklady eutektických slitin - slitin majících nejnižší bod tání jakékoli kombinace slitin obsahujících stejné prvky.

Tisíce slitinových kompozic se pravidelně vyrábějí a každý rok se vyvíjí nová složení.

Akceptované standardní kompozice zahrnují úrovně čistoty základních prvků (na základě hmotnostního obsahu). Makeup, stejně jako mechanické a fyzikální vlastnosti běžných slitin, jsou standardizovány mezinárodní organizace, jako je Mezinárodní organizace pro normalizaci (ISO), SAE International a ASTM Mezinárodní.

Některé slitiny kovů se vyskytují přirozeně a vyžadují jen malé zpracování, aby byly převedeny na průmyslové materiály. Například feroslitiny, jako je například ferro-chrom a ferosilík, se vyrábějí tavením smíšených rud a používají se při výrobě různých ocelí. Přesto by si člověk mýlil názor, že legování kovů je jednoduchý proces. Například, pokud jeden měl jednoduše míchat roztavený hliník s roztaveným Vést, zjistili, že se tyto dvě vrstvy rozdělí na vrstvy, podobně jako olej a voda.

Komerční a obchodní slitiny obecně vyžadují větší zpracování a nejčastěji se vytvářejí smícháním roztavených kovů v kontrolovaném prostředí. Postup kombinování roztavených kovů nebo mísení kovů s nekovy se velmi liší v závislosti na vlastnostech použitých prvků.

Protože kovové prvky mají velké rozdíly v toleranci tepla a plynů, faktory, jako je teplota tání kovy kovů, úrovně nečistot, mísící prostředí a postup legování jsou ústředními faktory úspěšné slitiny proces.

Zatímco prvky jako žáruvzdorné kovy jsou stabilní při vysokých teplotách, ostatní začínají interagovat se svým prostředím, což může ovlivnit úroveň čistoty a v konečném důsledku i kvalitu slitiny. V takových případech se často musí připravit přechodné slitiny, aby se prvky přesvědčily ke spojení.

Jako příklad se vyrobí slitina z 95,5% hliníku a 4,5% mědi nejprve přípravou 50% směsi těchto dvou prvků. Tato směs má nižší teplotu tání než čistý hliník nebo čistá měď a působí jako „slitina tvrdidla“. To se pak zavede do roztaveného hliníku rychlostí, která vytváří správnou směs slitin.

_Zdroje: Ulice, Arthure. & Alexander, W. Ó. 1944. Kovy ve službě člověka. 11. vydání (1998).