Metalurgijos pramonė vaidina svarbų vaidmenį kiekvieno žmogaus gyvenime, nes kiekvieną dieną tenka susidurti su įvairiais metalo gaminiais. Ir jie gaminami iš įvairių lydinių, kurie gaunami lydymo būdu. Šių medžiagų gamyboje naudojami ne mažiau kaip du metalai, o savybėms pagerinti naudojami specialūs priedai. Šiame straipsnyje bus apžvelgti keli geležies ir nikelio lydiniai, jų savybės ir pritaikymas.
Apie geležies savybes
Gryna geležis yra sidabriškai pilkos spalvos, kalioji ir kalioji. Gamtoje randami vietiniai luitai turi ryškų metalinį blizgesį ir didelį kietumą. Medžiagos aukštyje ir elektriniam laidumui ji lengvai perduoda srovę laisvųjų elektronų pagalba. Metalas pasižymi vidutiniu atsparumu ugniai, suminkštėja esant +1539 laipsnių Celsijaus temperatūrai ir praranda savo feromagnetines savybes. Tai chemiškai aktyvus elementas. Esant normaliai temperatūrai, jis lengvai reaguoja, o kaitinant šios savybės sustiprėja. Ore jis pasidengia oksido plėvele, kuri neleidžia tęstis reakcijai. Patekus į drėgną aplinkąatsiranda rūdžių, kurios nebeapsaugo nuo korozijos. Tačiau, nepaisant to, geležis ir jos lydiniai yra plačiai naudojami.
Šiek tiek istorijos
Invar yra geležies ir nikelio lydinys, kuriame yra 36 % legiravimo priedo. Pirmą kartą jį 1896 m. Prancūzijoje atrado fizikas Charlesas Guillaume'as. Tuo metu jis ieškojo nebrangaus metalo masės ir ilgio etalonams, kurie buvo pagaminti iš labai brangaus platinos ir iridžio lydinio. Dėl šio atradimo mokslininkas 1920 m. gavo Nobelio fizikos premiją.
Žodis „invar“lotynų kalboje reiškia nekintantis. Tai reiškia, kad geležies ir nikelio lydinio šiluminio plėtimosi koeficientas išlieka pastovus plačiame temperatūrų diapazone – nuo -80 iki 100 laipsnių Celsijaus. Šis lydinys turi keletą kitų pavadinimų: nilvar, vakodyl, nilo-lydinys, radiometal. „Invar“yra „Imphy Alloys Inc.“, kuris priklauso Arcelor Mittal plieno grupei, prekės ženklas.
Geležies ir nikelio lydinys
Geležies savybėms pagerinti, naudojant įvairius priedus, gaunami lydiniai. Mokslininkai manė, kad, atsižvelgiant į metalų termodinamines savybes, gauti geležies ir nikelio lydinį nebus sunku. Tačiau praktiškai jie susidūrė su problemomis. Metalams sąveikaujant, gaminant geležies ir nikelio lydinį, dėl šalutinio oksidacijos proceso dvivalentės būsenos geležis pereina į trivalentę būseną.
Dėl to lydinio išeiga mažėja ir tam tikros fizinės savybės pablogėja. Siekiant išspręsti šią problemą, į elektrolitą pridedami aminai ir organinės rūgštys, kurios sudaro mažai tirpius junginius su geležies geležimi. Šiuo atžvilgiu nuosėdų elastingumas tampa geresnis, o vienodam jų pasiskirstymui sumaišomi elektrolitai. Gautas geležies ir nikelio lydinys vadinamas invar.
Invar lydinio naudojimas
Nežymus šiluminio plėtimosi koeficientas leidžia jį naudoti gamyboje:
- instrumentų dalys;
- juosta ir viela geodeziniams darbams;
- Lazerinės atraminės konstrukcijos;
- laikrodžio mechanizmų dalys, chronometro švytuoklės;
- Valcuoti gaminiai: karšto valcavimo strypai ir lakštai, š alto valcavimo juostos, besiūliai vamzdžiai, k altiniai strypai.
Tvirtumui padidinti atliekama š alta plastinė geležies-nikelio lydinio deformacija, o po to atliekamas terminis apdorojimas žemoje temperatūroje. Siekiant didesnio atsparumo korozijai normaliomis atmosferos sąlygomis, jo paviršius poliruojamas ir padengiamas apsauginis sluoksnis, jei gaminys skirtas naudoti agresyvioje aplinkoje. Invar antikorozinės savybės taip pat padidės, kai į jo sudėtį bus pridėta apie 12 % chromo, o kaitinant iki 100 laipsnių jis išlaiko pastovų elastingumą.
Magnetiniai lydiniai
Šie lydiniai plačiai naudojami elektrotechnikoje. Jie naudojami nuolatiniams magnetams, transformatorių šerdims gaminti,elektriniai matavimo prietaisai, elektromagnetai. Žmonės jau seniai žinojo, kad geležis yra magnetinė, todėl ji gali būti naudojama įvairiai.
Daug vėliau buvo nustatyta, kad ta pati savybė būdinga nikeliui ir kai kuriems kitiems metalams. Gaminiai, pagaminti iš magnetinio geležies ir nikelio lydinio, taip pat turi galimybę išlaikyti savo magnetinį lauką, kai išorinio jo nėra. Be to, šis asmeninis laukas vėl gali paveikti kitus magnetinius kūnus.
Nikelis, kob altas ir jų lydiniai
Kob altas ir nikelis yra geležies pogrupio elementai. Visi trys elementai turi panašias savybes, tačiau yra ir reikšmingų skirtumų. Abu metalai yra tankesni už geležį ir daug kietesni bei stipresni už geležį. Jie yra mažiau aktyvūs cheminiu požiūriu, skiriasi atsparumu korozijai. Be to, metalai vertinami dėl didesnio atsparumo dujų korozijai.
Kob alto ir nikelio trūkumai yra didelis jų toksiškumas ir didelė kaina, palyginti su geležimi. Jie naudojami antikorozinei išorinei produktų, pagamintų iš anglinio plieno ir geležies, dangai elektrocheminių reakcijų būdu. Taip pat jie naudojami gaminant komponentus ir dalis, kurioms reikalingas didesnis stiprumas ir kietumas. Reikėtų pažymėti ypatingą geležies, nikelio ir kob alto lydinių, kurie vadinami koinvaru, invaru, supermalloy, permalloy ir malloy, reikšmę. Pagrindinis jų pranašumas yra aukštasmagnetines savybes. Šie lydiniai naudojami įvairių elektromagnetinių prietaisų magnetinėms grandinėms gaminti.
Alloy Kovar
Mišinį sudaro metalai, pasižymintys puikiomis mechaninėmis savybėmis. Juos lengva apdirbti, juos lengva valcuoti, pramušti, k alti ir štampuoti. O kob alto, nikelio ir geležies lydinys kitaip vadinamas kovaru. Tinkamai parinktas cheminių elementų derinys suteikia medžiagai puikių savybių. Šis lydinys pasižymi geru šilumos laidumu, dideliu elektrinės varžos koeficientu, o tiesinio plėtimosi indeksai artimi nuliui plačiame temperatūrų diapazone. Vienintelis trūkumas – mažas atsparumas korozijai drėgnoje aplinkoje, todėl dažnai naudojamos apsauginės dangos iš sidabro. Kovaras plačiai naudojamas pramonėje gaminant:
- vamzdžiai, juostos ir laidai;
- kondensatoriai;
- prietaisų įrangos dėklai;
- radijo elektronikos detalės;
- atvejai elektrovakuuminėje pramonėje.
Lydinyje yra brangaus kob alto ir nikelio, todėl padidėja medžiagos kaina, tačiau geras veikimas ir ilgas tarnavimo laikas padengia pradines investicijas.
Alni lydiniai
Alni yra geležies, nikelio ir aliuminio magnetinių lydinių grupės pavadinimas. Padidėjus aliuminio ir nikelio koncentracijai tam tikrose ribose, liekamoji indukcija mažėja, o prievartos jėga didėja. Dažniausiai naudojami lydiniai, kuriuose aliuminis nuo 11 iki18%, o nikelio – 20-34%. Pagrindinės tokių lydinių savybės yra elektros laidumas, šilumos laidumas ir plastiškumas. Visi jie pasižymi geru suvirinimu.
Norint naudoti lydinius magnetų gamyboje, jie legiruojami su kob altu ir variu. Šiuo atveju medžiaga įgauna kietumą ir trapumą bei turi stambiagrūdę struktūrą. Alni lydiniai naudojami kaip konstrukcinė medžiaga dujų turbinų ir reaktyvinių variklių dalims, kurios ilgą laiką dirba aukštoje, daugiau nei 1000 laipsnių Celsijaus temperatūroje, išsaugant metalą nepažeistą.
Išvada
Visi šiuolaikinėje pramonėje plačiai naudojami metalai yra lydiniai. Pavyzdžiui, beveik visa pasaulyje pagaminama geležis naudojama geležies ir plieno gamybai. Tai galima paaiškinti tuo, kad lydiniai pasižymi geresnėmis savybėmis nei metalai, iš kurių jie gauti. Pažymėtina, kad pramonės gaminami lydiniai turi jiems bendras savybes: stiprumą, kietumą, elastingumą ir plastiškumą. Geležies ir nikelio gaminiai taip pat turi magnetinių savybių, kurios sustiprėja gamybos metu naudojant papildomą legiravimą.
