La indústria metal·lúrgica juga un paper important en la vida de tothom, perquè cada dia t'has de tractar amb diversos productes metàl·lics. I estan fets de diversos aliatges, que s'obtenen mitjançant la fosa. En la producció d'aquests materials s'utilitzen almenys dos metalls i s'utilitzen additius especials per millorar les propietats. En aquest article es revisaran diversos aliatges de ferro-níquel, les seves propietats i aplicacions.
Sobre les propietats del ferro
El ferro pur és de color gris platejat i és mal·leable i mal·leable. Els lingots autòctons que es troben a la natura tenen una brillantor metàl·lica pronunciada i una duresa important. A l'alçada i la conductivitat elèctrica del material, transfereix fàcilment el corrent amb l'ajuda d'electrons lliures. El metall té una refractarietat mitjana, s'estova a una temperatura de +1539 graus centígrads i perd les seves propietats ferromagnètiques. És un element químicament actiu. A temperatures normals, reacciona fàcilment i, quan s'escalfa, aquestes propietats es milloren. A l'aire, es cobreix amb una pel·lícula d'òxid, que impedeix la continuació de la reacció. Quan s'exposa a un ambient humitapareix l'òxid, que ja no evita la corrosió. Però, malgrat això, el ferro i els seus aliatges són molt utilitzats.
Una mica d'història
Invar és un aliatge de ferro i níquel, que inclou un 36% d'additiu d'aliatge. Va ser descobert per primera vegada a França l'any 1896 pel físic Charles Guillaume. En aquest moment, estava treballant en la recerca d'un metall barat per a estàndards de mesures de massa i longitud, que estaven fets d'un aliatge de platí-iridi molt car. Gràcies a aquest descobriment, el científic va rebre el Premi Nobel de Física l'any 1920.
La paraula "invar" en llatí significa invariable. Això significa que el coeficient d'expansió tèrmica d'un aliatge de ferro-níquel es manté constant en un ampli rang de temperatures: de -80 a 100 graus centígrads. Aquest aliatge té diversos altres noms: nilvar, vakodyl, nilo-aliatge, radiometal. Invar és una marca comercial d'Imphy Alloys Inc., propietat del grup d'acer Arcelor Mittal.
Aliatge de ferro-níquel
Per millorar les propietats del ferro, utilitzant diversos additius, s'obtenen aliatges. Els científics creien que no seria difícil obtenir un aliatge ferro-níquel, tenint en compte les propietats termodinàmiques dels metalls. Però a la pràctica, es van trobar amb problemes. Durant la interacció dels metalls, durant la producció d'un aliatge de ferro amb níquel, com a resultat d'un procés d'oxidació lateral, el ferro de l'estat divalent passa a l'estat trivalent.
Com a resultat, el rendiment de l'aliatge disminueix i determinades propietats físiques es deterioren. Per solucionar aquest problema, s'afegeixen amines i àcids orgànics a l'electròlit, que formen compostos de baixa solubilitat amb el ferro fèrric. En aquest sentit, l'elasticitat del precipitat es millora i, per a la seva distribució uniforme, es barregen els electròlits. L'aliatge resultant de ferro i níquel s'anomena invar.
Ús d'aliatge Invar
El coeficient d'expansió tèrmica insignificant permet que es pugui utilitzar per a la producció:
- parts d'instrument;
- cinta i cable per a treballs geodèsics;
- Estructures de suport làser;
- parts dels moviments del rellotge, pèndols del cronòmetre;
- productes laminats: barres i làmines laminades en calent, tires laminats en fred, canonades sense soldadura, barres forjades.
Per augmentar la resistència, es realitza una deformació plàstica en fred de l'aliatge de ferro-níquel i després es realitza un tractament tèrmic a baixa temperatura. Per a una major resistència a la corrosió en condicions atmosfèriques normals, la seva superfície es polida i s'aplica una capa protectora si el producte està pensat per al seu ús en ambients agressius. Les propietats anticorrosives d'Invar també augmentaran quan s'afegeix un 12% de crom a la seva composició, mentre que conserva una elasticitat constant quan s'escalfa a 100 graus.
Aliatges magnètics
Aquests aliatges s'utilitzen àmpliament en enginyeria elèctrica. S'utilitzen per fabricar imants permanents, nuclis de transformadors,instruments de mesura elèctrics, electroimants. La gent fa temps que sap que el ferro és magnètic i, per tant, té molts usos.
Molt més tard es va descobrir que la mateixa propietat és inherent al níquel i alguns altres metalls. Els productes fets amb un aliatge magnètic de ferro i níquel també tenen la capacitat de mantenir el seu propi camp magnètic quan l'extern ja no està present. A més, aquest camp personal torna a poder influir en altres cossos magnètics.
Níquel, cob alt i els seus aliatges
El cob alt i el níquel són elements del subgrup del ferro. Els tres elements tenen propietats similars, però també hi ha diferències significatives. Tots dos metalls són més densos que el ferro i molt més durs i forts que el ferro. Són menys actius en termes químics, difereixen en resistència a la corrosió. A més, els metalls es valoren per la seva major resistència a la corrosió del gas.
Els desavantatges del cob alt i el níquel són la seva alta toxicitat i un cost important en relació amb el ferro. Troben la seva aplicació per al recobriment exterior anticorrosió de productes fets d'acers al carboni i ferro per reaccions electroquímiques. I també s'utilitzen per a la fabricació de components i peces que requereixen una major resistència i duresa. Cal destacar la importància especial dels aliatges de ferro, níquel i cob alt, que s'anomenen koinvar, invar, supermalloy, permalloy i malloy. El seu principal avantatge rau en l' altpropietats magnètiques. Aquests aliatges s'utilitzen per produir circuits magnètics per a diversos dispositius electromagnètics.
Aloy Kovar
La mescla està formada per metalls amb excel·lents propietats mecàniques. Són fàcils de processar, es sotmeten fàcilment a laminació, brotxat, forja i estampació. I l'aliatge de cob alt, níquel i ferro s'anomena kovar. Una combinació ben escollida d'elements químics proporciona al material unes característiques excel·lents. Aquest aliatge té una bona conductivitat tèrmica, un alt coeficient de resistivitat elèctrica i índexs d'expansió lineal propers a zero en un ampli rang de temperatures. L'únic inconvenient és la baixa resistència a la corrosió en ambients humits, de manera que sovint s'utilitzen recobriments protectors de plata. Kovar s'utilitza àmpliament a la indústria per a la producció de:
- canbes, cintes i cables;
- condensadors;
- caixes d'equips en instrumentació;
- detalls en electrònica de ràdio;
- casos a la indústria de l'electrobuit.
L'aliatge conté cob alt i níquel cars, la qual cosa augmenta el cost del material, però un bon rendiment i una llarga vida útil cobreixen la inversió inicial.
Aliatges d'Alni
Alni és el nom del grup per als aliatges magnètics de ferro-níquel-alumini. Amb un augment de la concentració d'alumini i níquel dins de certs límits, la inducció residual disminueix i la força coercitiva augmenta. Els aliatges més utilitzats en els quals l'alumini de 11 a18%, i níquel - 20-34%. Les principals propietats d'aquests aliatges són la conductivitat elèctrica, la conductivitat tèrmica i la ductilitat. Tots ells es caracteritzen per una bona soldadura.
Per utilitzar aliatges en la fabricació d'imants, s'alien amb cob alt i coure. En aquest cas, el material adquireix duresa i fragilitat i té una estructura de gra gruixut. Els aliatges Alni s'utilitzen com a material estructural per a parts de turbines de gas i motors a reacció que funcionen a temperatures elevades de més de 1000 graus centígrads durant molt de temps, mantenint el metall sense danys.
Conclusió
Tots els metalls molt utilitzats a la indústria moderna són aliatges. Per exemple, gairebé tot el ferro que es produeix al món s'utilitza per produir ferro i acer. Això es pot explicar pel fet que els aliatges es caracteritzen per tenir millors propietats que els metalls dels quals s'obtenen. Cal destacar que els aliatges produïts per la indústria tenen propietats comunes per a ells: resistència, duresa, elasticitat i plasticitat. I els ferro-níquel també tenen propietats magnètiques, que es milloren durant la producció amb l'ajuda d'aliatges addicionals.
