Büyükten garaja kadar herhangi bir üretim, saf metallerle değil, tam olarak metal alaşımlarıyla ilgilidir (saf metaller yalnızca nükleer endüstride kullanılır). Aslında, yaygın çelik bile yüzde ikiye kadar karbon içeren bir alaşımdır, ancak bu nüanslar aşağıda daha ayrıntılı olarak açıklanacaktır. Bu makale alaşımların çoğunu, hazırlanmalarını, temel ve faydalı özellikler, uygulama ve diğer birçok nüans.
Bu makale metal alaşımları hakkındadır ve malzeme bilimi ormanına girmeyeceğiz ve kesinlikle tüm alaşımları açıklamayacağız ve bu bir makalenin sınırları dahilinde gerçekçi değil. Sonuçta, bu konuyu araştırırsanız ve en azından çoğunluğa dokunursanız, makaleyi muazzam bir tuval haline getirebilirsiniz. Burada, otomotiv ve motosiklet endüstrileri açısından (sitenin konusuna göre) en popüler alaşımları açıklayacağız, ancak endüstrinin diğer yönlerine biraz değinilecektir.
Ancak alaşımların yanı sıra, metallerin kendileri hakkında, daha doğrusu, çeşitli alaşımların ortaya çıkması sayesinde şaşırtıcı özellikleri hakkında birkaç kelime yazmalısınız. Metallerin ana özelliği, hem diğer metallerle hem de metal olmayanlarla alaşım oluşturmalarıdır.
Bir alaşım kavramının kendisi kesinlikle gerekli bir kimyasal bileşik değildir, çünkü kristal kafesin benzersiz özellikleri, bir metalin atomlarının bir kısmının başka bir metalin atomları ile değiştirilmesi veya iki kristal kafesin içine gömülü gibi görünmesidir. herbiri.
Ve aynı zamanda, olduğu gibi, yanlış alaşımlar elde edilir, ancak en şaşırtıcı şey, bu yanlış alaşımların özelliklerinde saf metallerden çok daha iyi elde edilmesidir. Ayrıca, katkı maddeleri ile deneyler yaparak ve manipüle ederek çıktı, gerekli ve kullanışlı niteliklere sahip malzemeler (alaşımlar) olabilir.
Uygulama teknolojisine göre tüm alaşımların iki büyük gruba ayrıldığına dikkat edilmelidir. İlk grup, mekanik işleme ile birçok parçanın yapıldığı dövme alaşımlardır: dövme, damgalama, kesme vb. İkinci grup alaşımlar ise dökümhanedir ve bunlardan kalıba dökülerek parçalar elde edilir.
Birinci grup alaşımlar, sert formda iyi süneklik, iyi ve yüksek mukavemet gibi özelliklere sahiptir, ancak birinci grubun döküm kaliteleri yüksek değildir. İkinci grup ise mükemmel döküm özelliklerine sahiptir, döküm sırasında kalıbı iyi doldururlar, ancak katılaştıklarında mukavemetleri arzu edilenden çok daha fazlasını bırakır.
güç nedir? - Bu değerli özellik, ondan fazla olan çeşitli parametrelere göre değerlendirilir, ancak en değerli özellik alaşımın çekme mukavemetidir. Bilimsel olarak konuşursak, bu, test edilen parçanın ilk kesit alanına göre kırılma başlangıcından önceki en yüksek yüke karşılık gelen alaşımın stresidir (N / m², kuyu veya kg / mm² cinsinden ölçülür). bölüm.
Ve şimdi, daha basit bir ifadeyle: test edilen alaşımdan özel olarak yapılmış bir parçayı (test standardına göre) alıyoruz ve özel bir makineye sabitliyoruz, onu geriyoruz, parça yok olana kadar yükü kademeli olarak artırıyoruz (kopması) .
Eh, uygulanan kuvvet (cihazlar tarafından kontrol edilen ve parçaya kırılmadan hemen önce uygulanan), parçanın kesit alanına bölünür ve nihai gücünü (ve elbette) gösterir. , test edilen parçanın yapıldığı alaşımın çekme mukavemeti).
Gezegenimizdeki en yaygın metaller (ve elbette bunların temelinde elde edilen alaşımlar) demir, alüminyum, magnezyum ve garip bir şekilde birçokları için titanyumdur. Bütün bu metaller saf haliyle teknolojide kullanılmaz, aksine alaşımları çok yaygındır.
Buna dayalı demir ve metal alaşımları.
Metal demir, tüm dünya endüstrisinin "ekmek"idir. Ne de olsa dünya endüstrisinde kullanılan alaşımların çoğu (yüzde doksandan fazlası) demir alaşımları kullanır. Ayrıca, demire çok önemli bir katkı, metal katkı maddeleri değil, metal olmayan bir karbondur.
Demire yüzde ikiden fazla karbon eklemezsek, en popüler alaşımı (bir numaralı alaşım) elde ederiz - bu çeliktir. Demir alaşımındaki karbon içeriği yüzde ikiden fazlaysa (ikiden beşe), o zaman dünya endüstrisinde de en önemli malzeme olan dökme demir alırız. Şimdi demir alaşımları üzerinde daha ayrıntılı duralım.
Çelik.
Karbonun yüzde ikiden fazla olmayan karbon içeren bir demir alaşımı. Ayrıca silisyum, manganez, fosfor, kükürt vb. safsızlıklar içerir. Yukarıda bahsedildiği gibi, mükemmel sünekliğe ve oldukça yüksek mukavemete sahip olduğu için endüstri için en önemli alaşımdır.
Bir arabanın, motosikletin veya ekipmanın hangi parçası (bir fabrikada veya normal bir garajda) olursa olsun, her yerde çelik parçaların varlığını göreceğiz. Otomobillerin ve motosikletlerin aynı süspansiyon elemanları, bir arabanın gövde parçaları, çerçeveler, gidonlar, çoğu motosikletin süspansiyonu ve bağlantısı, iç parçalar veya en karmaşık parçalardan başlayarak çok daha fazlası çeşitli ekipman ve geleneksel cıvata ve somunlarla biten.
Çekme mukavemeti 30 ila 115 kg / mm² arasında değişir - bu karbon çeliği içindir ve alaşımlı çelik için çekme mukavemeti 165 kg / mm²'ye ulaşır.
Alaşımlı çelik, karbona ek olarak, çeliğe çeşitli önemli ve faydalı özellikler katan çeşitli alaşım elementlerinin eklenmesiyle elde edilir.
- Örneğin manganez ilavesi çeliğin şok direncini arttırır ve sertlik kazandırır.
- Nikel ilavesi, korozyon direncini ve sünekliği arttırır ve güç katar.
- Vanadyum, şok yüklere, aşınmaya (sürtünme katsayısını azaltır) karşı direnci arttırır ve ayrıca çeliğe güç katar.
- Çelikteki krom ayrıca korozyon direncini ve mukavemetini arttırır.
Eh, belirli oranlarda krom ve molibden ilavesiyle, örneğin spor arabalar ve motosikletler için çerçevelerin üretimi için kritik parçaların üretiminde kullanılan en güçlü ve en dövülebilir krom-molibden çeliği elde edilir.
Metalurjik evrimin zirvesi, en yüksek gerilme mukavemetine sahip efsanevi en güçlü çelik "chromensil" (krom-silikon-manganez çelik) idi.
Ve en son teknolojiler hala durmasa da, krom-molibden ve alüminyum çerçevelere ek olarak, zaten kompozit malzemelerden (aynı karbon, Kevlar, vb.) Çerçeveler (daha kesin olarak yapıştırılmış) yapıyorlar, ancak çelik çerçeveler, gücüne ek olarak, daha ucuzdur ve bu nedenle bugün hala kullanılmaktadır. Eh, motorların, dişli kutularının ve ekipmanların (makine aletleri) iç parçalarının çoğu, sanırım uzun bir süre çelikten yapılacak.
Yukarıda, eklenmesi çeliğin özelliklerini önemli ölçüde artırabilen ve usta bir yaklaşımla gerekli ve önemli nitelikler farklı koşullarda çalışan çelik parçalar.
Temelleri mukavemet ve süneklik olan birçok avantajın yanı sıra, çeliğin dezavantajları da vardır. Bunlardan ilki, oldukça yüksek bir maliyet ve alaşımlı çeliklerin kaynaklanabilirliği üzerindeki sınırlamalardır (karmaşık bir kaynak teknolojisi kullanırlar), çünkü olağan olanlar alaşım elementlerinin çoğunu "uçucu hale getirir" ve kaynaklı dikişin gücünü önemli ölçüde azaltır.
Pek çok çelik için (paslanmaz olanlar hariç), bir başka önemli dezavantaj düşük korozyon direncidir, ancak yine de gerekli elementlerin doğru eklenmesiyle korozyon direncini önemli ölçüde artırmak mümkündür.
Çelik farklı çeşitler haddelenmiş ürünler şeklinde üretilir: şeritler, şeritler, levhalar, çubuklar (yuvarlak ve altıgen), şekillendirilmiş malzeme, borular, tel vb.
Tanımlama ile çelik, yapısal, enstrümantal ve özel olarak ayrılır:
- Yapısal birim yüzde 0,7'ye kadar karbon içerir ve makine, ekipman, çeşitli cihaz ve demirbaşların parçalarını yapmak için kullanılır.
- Takım çeliği, yüzde 0,7 ila 1,7 karbon içerir ve çeşitli aletlerin imalatında kural olarak kullanılır.
- Özel çelikler ısıya dayanıklı çelikler, paslanmaz çelikler, manyetik olmayan çelikler ve özel özelliklere sahip diğer çeliklerdir.
Kaliteye göre, sıradan kalitede çelik, yüksek kaliteli ve kaliteli olarak ayrılır:
Geleneksel sınıf karbon yapı çeliği yüzde 0,08 ila 0,63 karbon içerir. Bu çeliğin her bir sınıfındaki karbon içeriği, kural olarak, tam olarak ayağa kalkmaz ve kalite, bu çeliğin mekanik özelliklerine göre belirlenir.
Sac ve şerit malzemesinin yanı sıra çeşitli contalar, perçinler, rondelalar, tanklar vb. 1 No'lu çelikten yapılmıştır. Ve 2 numaralı çelik kulplar, menteşeler, kancalar, cıvatalar, somunlar vb. yapmak için kullanılır. Kural olarak, bina yapıları 3 ve 4 numaralı çelikten yapılır ve anahtarlar, kam kaplinleri, kamalar, raylar, yaylar 7 numaralı çelikten yapılır ve daha sonra ısıl işlemden geçirilir.
Karbon Yapısal Kalite Çelik yüzde 0,2'ye kadar karbon içerir ve mekanik özellikleri ve ısıl işlem görmüş parçalar için artan gereksinimlere tabi olan parçalar ondan yapılır. Bu çelik # 8'den # 70'e kadar bir kaliteye sahiptir. Ve sayı yaklaşık olarak ortalama karbon içeriğini yüzde yüzde biri olarak gösterir.
Bu çelik oldukça sünek ve sağlamdır ve bu sayede mükemmel bir şekilde damgalanmış ve kaynaklanmıştır. Ve şok yükleriyle çalışan veya sürtünmeye maruz kalan parçaların imalatında, bu çeliğin bu gibi parçaları çimentolanır. Ve yüzde 0,3'ten fazla karbon içeriğine sahip çelik çimentolu değildir.
Somunlar, cıvatalar, saplamalar ve rondelalar (kritik yapılar için) St 30 veya 35 kalite çeliklerden yapılır ve miller, kaplinler, burçlar ve diğer benzer parçalar ısıl işleme (su verme ve tavlama) tabi tutulan çeliklerden 45 yapılır. . Dişliler, dişliler (dişli tekerlekler), bağlantı çubukları, yaylar ve diğer parçalar, aynı zamanda ısıl işleme tabi tutulan St 50, 55 ve 60 dereceli güçlü ve sert çelikten yapılmıştır.
Sertliği ve mukavemeti artıran artan mangan içeriğine sahip karbon yapısal yüksek kaliteli çelik, 15G, 20G, 30G ve 70G'ye kadar kalitelerde veya 2: 10G2, 30G2 ve 50G2'ye kadar kalitelerde üretilir. Eh, G harfinin önündeki rakam yine ortalama karbon yüzdesini (yüzdenin yüzde biri olarak) gösterir. G harfi, bu çelikteki manganezin yaklaşık yüzde 1 olduğu anlamına gelir ve 2 sayısı G harfinin arkasındaysa, bu çelikteki manganez içeriği yaklaşık yüzde 2'dir.
Çimentolu parçalar 10G2, 15G ve 20G çeliklerinden, motor bağlantı çubukları ve araba aksları 45G2 çelikten ve motor supap yayları 65G çelikten yapılmıştır.
Yapısal alaşımlı çelik alaşım bileşenleri ekleyerek elde edilen yüksek mukavemet, asit direnci, sertlik (güçlü ısıtma ile bile) ve diğer niteliklere sahip olması gereken makine parçaları yapın.
Çelik sınıfının başındaki iki basamaklı sayı, yüzde birlik olarak karbon yüzdesini gösterir. Ve aşağıdaki harfler alaşım ilavesini gösterir: H - nikel, X-krom, C - silikon, B - tungsten, K - kobalt, T - titanyum, M - molibden, G - manganez, U - alüminyum, D - bakır .. . ..
- Krom ilavesi, çeliğin yeterli tokluğunu korurken, çeliğin sertliğinde ve mukavemetinde (aynı zamanda korozyon direncinde) bir artışa katkıda bulunur. Krank milleri, solucanlar ve diğer parçalar krom çeliklerden yapılmıştır. Stand yüzde 14'e kadar krom içeriyorsa, korozyona mükemmel şekilde direnir. Kontrol ve ölçüm ve tıbbi aletler bu tür çelikten yapılır. Peki, krom yüzdesi yüzde 17'den fazlaysa, bu tür çelik aside dayanıklı ve paslanmaz hale gelir.
- Nikel ilavesi çeliğin mukavemetini arttırır ve ayrıca korozyon direncini arttırır ve çeliği daha sünek (daha az kırılgan) hale getirir.
- Silikon ilavesi çeliğin mukavemetini ve elastikiyetini arttırır ve bu nedenle yay çeliğine eklenir.Çelik önemli miktarda silikon ve krom içeriyorsa, bu çeliğe silkromik denir ve yüksek ısı direncine sahiptir. Motor valfleri silkrom çelikten yapılmıştır.
- Molibden ve tungsten ilavesi çeliğin sertliğini ve gücünü arttırır ve bu nitelikler oldukça yüksek sıcaklıklarda bile korunur ve bu nedenle kesici takımlar bu çelikten yapılır.
Harfin arkasındaki sayılar alaşım bileşeninin yüzdesini gösterir. Harfin arkasında sayı yoksa, alaşım bileşeni çelikte yalnızca yüzde 1 oranında bulunur. İşaretlemenin sonunda A harfi varsa, bu çelik yüksek kalitededir.
Yapısal çelik, farklı kalınlıklarda levhalar, şeritler ve bantlar, borular ve ayrıca farklı kesitlere (T-kesit, I-kesit) sahip çeşitli kirişler şeklinde çubuklar (yuvarlak, kare ve altıgen) şeklinde üretilir. , açı, kanal vb.).
Karbon alet çeliğinden çeşitli çilingir aletleri yapılır: keskiler, çekiçler, bıçaklar, eğeler, punta zımbası, dikenler, matkaplar, anahtarlar, lokma başları ve diğer çeşitli aletler.
Dökme demir.
Yukarıda bahsedildiği gibi, metal alaşımındaki (daha doğrusu demir) karbon içeriği yüzde iki ila beş içeriyorsa, böyle bir malzeme dökme demirdir. Karbona ek olarak, dökme demire fosfor, silikon, kükürt ve diğer bileşenlerin safsızlıkları eklenir. Dökme demire özel özellikler kazandıran özel safsızlıklar (krom, nikel vb.) içeren dökme demirlere alaşımlı denir. Dökme demirin erime sıcaklığı 1100 - 1200 derecedir.
Dökme demir gri, beyaz, sfero ve sfero olarak mevcuttur.
- Gri dökme demir, katmanlı grafit (ve sementitin bir parçası) formunda karbon içerir ve nispeten düşük sertliğe ve kırılganlığa sahiptir ve kolayca işlenebilir. Ancak düşük maliyeti ve mükemmel döküm özellikleri nedeniyle çeşitli kolonlar, plakalar, makine yatakları, elektrik motor gövdeleri, kasnaklar, volanlar, dişli çarklar, kalorifer radyatörleri ve daha birçok parça gri dökme demirden dökülür. Gri dökme demir, СЧ harfleri ve iki basamaklı iki sayı ile gösterilir. Örneğin, gri dökme demir kalitesi SCH21-40, 210 MN / m² (veya 21 kgf / mm²) çekme mukavemetine sahiptir ve bükülmede çekme mukavemeti 400 MN / m² (veya 40 kgf / mm²) 'dir.
- Beyaz dökme demir - içindeki tüm karbon sementit şeklinde bulunur ve bu beyaz dökme demire büyük sertlik verir, aynı zamanda kırılganlık da verir ve bu dökme demirin kesilmesi zordur.
- Eğilebilir Demir küresel serbest grafit inklüzyonları şeklinde karbon içerir (sementit ilavesiyle) ve bu, yüksek mukavemetli dökme demire, yukarıda açıklanan gri dökme demirden daha fazla mukavemet verir. Bu dökme demirin mukavemeti, nikel, krom, molibden, titanyum gibi alaşım bileşenleri eklenerek arttırılır. Ancak sünek demirin kesilmesi gri dökme demirden daha zordur. Kritik parçalar bu dökme demirden dökülür: motorların blokları, kafaları, kovanları, pistonları ve silindirleri, kompresörler, dişli çarklar ve diğer makine ve teçhizat parçaları. Bu dökme demir, iki harf VCh ve iki sayı ile işaretlenmiştir. Örneğin, VCh40-10 kalitesi, yüzde 10 nispi uzama ile 400 MN / m² (veya 40 kgf / mm²) çekme mukavemetine sahip yüksek mukavemetli bir dökme demir olduğunu gösterir.
- Dövülebilir demir, beyaz demir külçelerinin (dökümlerin) yüksek sıcaklıkta uzun süreli kaynatılmasıyla üretilir, bu da karbonun bir kısmının yanmasına ve geri kalanının grafite geçişine katkıda bulunur. Aynı zamanda, dövülebilir dökme demir faydalı nitelikler kazanır: nispeten yüksek eğilme direnci, iyi işlenebilirlik ve daha düşük yoğunluk. Dövülebilir dökme demir, artan gerilmeler ve şok yükleri koşulları altında çalışan ve ayrıca altında çalışan mekanizmaların parçalarını yapmak için kullanılır. yüksek basınç buhar, su, gazlar. Arabaların arka akslarının ve dişli kutularının karterlerini, dişli kutularını yaparlar. endüstriyel ekipman, fren diskleri, kaliperler ve su borusu valfleri, torna tezgahları ve diğer parçaların aynaları ve yüz plakaları. Dövülebilir dökme demir, KCH harfleri ve iki sayı ile gösterilir. Örneğin, КЧ45-6 markasının harfleri ve sayıları, bu tür dökme demirin dövülebilir olduğu ve 450 Mn / m² (veya 45 kgf / mm²) çekme mukavemetine ve yüzde 6'lık bir uzama oranına sahip olduğu anlamına gelir.
Sanayide (özellikle üretim sırasında takım tezgahı imalatında) çelikten daha az yaygın değildir ve ucuzluğu (sonuçta yapı malzemelerinin en ucuzudur) muhtemelen popülaritesindeki ana faktörlerden biridir.
Ek olarak, dökme demir, dezavantajlarına ek olarak oldukça faydalı özelliklere sahiptir. Dökme demir mükemmel şekilde doldurur çeşitli formlar, ancak ana dezavantajlarından biri kırılganlıktır. Ancak düşük mukavemetine rağmen, motor yapımında uzun süredir dökme demir kullanılmaktadır. Çok uzun zaman önce, motor bloklarını, karter parçalarını, çeşitli dişli kutularının karterlerini, silindir gömleklerini, motor bloğu kafalarını ve pistonları dökmek için dökme demir kullanıldı.
Bu arada konudan ayrılmama izin verin: alüminyum olanlardan farklı olarak dökme demir pistonlar, bir dökme demir gömlek ile aynı genleşme katsayısına sahiptir ve bu nedenle piston-silindir boşluğu en aza indirilebilir ve bu da bir artışa katkıda bulunur. güç ve diğer faydalı özellikler. Tabii ki, alüminyum pistonlar dökme demir olanlardan önemli ölçüde daha hafiftir ve yüksek hızlarda ve nikel kaplı kaplamalı bir alüminyum blokta daha iyi davranır, ancak yine de çeşitli kompresörlerin pistonlarının dökme demirden yapılması tercih edilir.
Bir şey daha, modern otomobiller için nikel kaplı kaplamalı alüminyum blokların yapılmasına rağmen, ancak yine de birçok fabrika hala dökme demir bloklar döküyor. Sonuçta, dökme demire biraz grafit eklerseniz, pistonun astar üzerindeki sürtünme katsayısını önemli ölçüde azaltabilirsiniz.
Bununla birlikte, dökme demir motor bloklarının yerini yavaş yavaş hafif alaşımlı olanlar, özellikle de motosiklet motor blokları alıyor. Ve hepsi, dökme demirin başka bir önemli dezavantajına sahip olması nedeniyle - oldukça ağırdır. Ve bu nedenle, geçen yüzyılın yirmili yıllarından itibaren spor araba ve motosiklet motorlarının blokları (ve silindirleri) alüminyumdan (aşağıda alüminyum hakkında) dökülmeye başladı.
İlk önce, dökme demir astarlı alüminyum bloklar ve silindirler yaptılar, sonra bir dökme demir astardan reddettiler ve şimdi silindir duvarlarını önce krom, sonra Nikasil, sonra çeşitli sert ve aşınmaya dayanıklı galvanik kaplamalarla kaplamaya başladılar. en gelişmişi keronit olan daha karmaşık metal-seramik bileşimler, daha ayrıntılı olarak yazdım.
Ancak yine de dökme demir (özellikle takım tezgahı endüstrisinde) ve özellikle sfero döküm kullanılmaktadır. Sonuçta, dövülebilir dökme demir normalden daha sünek ve daha güçlüdür. Dövülebilir dökme demirin çekme mukavemeti 30 ila 60 kg / mm² arasındadır ve bu, sadece takım tezgahı yapımında değil, aynı zamanda makine ve motosiklet parçalarının imalatında da kullanılmasına izin verir, çünkü fren diskleri hala dövülebilir dökme demirden yapılmıştır.
Eh, motor krank millerinin (örneğin, in) imalatında ve ayrıca imalatta bazı dökme demir kaliteleri hala kullanılmaktadır, grafit ilavesiyle dökme demir halkaların düşük bir sürtünme katsayısına sahip olduğunu ve bu her motor için önemlidir. Ve bir şey daha: çoğu muhtemelen bir dökme demir motor kafasının (daha büyük ağırlığına rağmen) daha hafif bir alüminyum kafa ile karşılaştırıldığında deformasyona daha az eğilimli olduğunu biliyor.
Yine de uzun bir süre için, dökme demir hemen hemen tüm ağır endüstrilerde (çelikten sonra) iki numaralı malzeme olacaktır.
Demir dışı metaller ve metal alaşımları.
Makalenin konusunun metal alaşımları olmasına rağmen, çoğu alaşımın elde edildiği demir dışı metallerden bahsetmek zorunludur. Demir hariç hemen hemen tüm metaller demir dışı metallere aittir. Ve ayrılırlar:
- akciğerler: rubidyum, lityum, sodyum, potasyum, sodyum, seryum, berilyum, kalsiyum, magnezyum, titanyum ve alüminyum.
- ağır: kurşun, çinko, bakır, kobalt, nikel, manganez, kalay, antimon, krom, bizmut, arsenik ve cıva.
- asil olanlar: platin, altın, gümüş, paladyum, rodyum, iridyum, oktiyum, rutenyum.
- Nadir: molibden, tungsten, vanadyum, tantal, tellür, selenyum, indiyum, sezyum, germanyum, zirkonyum vb.
Ancak her şeyi açıklamaya başlarsanız, makalenin başında da belirtildiği gibi, muazzam bir tuvale dönüşecektir. Aşağıda, yalnızca otomobil motosiklet endüstrisinde en yaygın olan ve kullanılan metaller ve alaşımları açıklanacaktır.
Alüminyum.
Birçoğunun bildiği gibi, demir insanoğluna birkaç bin yıldır aşinadır, ancak alüminyum sadece birkaç yüz yıldır kullanılmaktadır. Ve en ilginç şey, alüminyumun başlangıçta bir mücevher malzemesi olarak kabul edilmesi ve çıkarılması ve üretilmesi için kullanılan teknolojiler o kadar pahalıydı ki, neredeyse gümüşten daha pahalı olduğu düşünülüyordu.
Pek çok insan, bir kuyumcudan kendisi tarafından yapılmış ve cilalanmış bir alüminyum kap alan bir hükümdarın, bu metalin ve ürünlerinin güzelliğinden nasıl etkilendiğini ve onun gümüş rezervleri için endişelenmeye başladığını ve gümüşünün kıvılcım çıkaracağının hikayesini bilir. alüminyum nedeniyle amortismana tabi tutulur. Bundan, zavallı kuyumcu idam edildi ve kadeh güvenle saklandı.
Ve muhtemelen bu beyaz metal ve alaşımları, havacılığın gelişimi için olmasaydı, bir mücevher malzemesi olarak kalacaktı. Sonuçta, er ya da geç, ahşaptan yapılmış ilk uçak, kırılganlıklarını kanıtlamak zorunda kaldı, ki bu oldu ve sonra mühendisler, alüminyum madenciliğinin iyileştirilmesini ciddiye aldı.
Ve denemeye değerdi çünkü bu yapısal malzeme çelikten üç kat daha hafif. Alüminyum alaşımlarının yoğunluğu 2,6 ila 2,85 g / cm² arasında değişmektedir (bileşime bağlı olarak). Tabii ki, mühendisler ilk önce alüminyumun mekanik özelliklerinin hiç de yüksek olmadığı gerçeğiyle karşı karşıya kaldılar, çünkü çekme mukavemeti döküm alüminyum alaşımları için bile sadece 15 ila 35 kg / mm² ve dövme alaşımlar için 20 ila 50 kg / mm² arasındaydı. ve sadece en pahalı ve çok bileşenli alaşımlar için mukavemet 65 kg / mm²'ye ulaşır.
Ve onu çelikle karşılaştırırsak, ilk bakışta hiçbir kazanç yokmuş gibi görünecektir: alüminyum çelikten üç kat daha hafiftir, ancak üç kat daha zayıftır. Ancak sonuçta, malzemelere direnç yasaları iptal edilmedi ve mühendisler için bir kurtuluş haline geldi, çünkü yapısal bir parçanın sertliği sadece yapıldığı malzemenin gücüne değil, aynı zamanda geometrik yapısına da bağlı. şekil ve boyutlar.
Ve sonuç olarak, çelikle aynı ağırlığa sahip bir alüminyum parçanın burulma ve bükülmede çok daha sert olduğu ortaya çıktı. Peki, çelik ve alüminyum parçaların sertlik göstergeleri aynıysa, alüminyum parçanın ağırlığı hala daha hafif olacaktır, bu sadece havacılık için değil, havacılık için de gereklidir.
Ve yaklaşık olarak Birinci Dünya Savaşı'ndan sonra, alüminyum alaşımları dünya endüstrisini fethetmeye başladı. Tabii ki, başlangıçta, havacılık endüstrisine (gövdeler, uçak kanatları) alüminyum döküldü, daha sonra karterler, pistonlar ondan döküldü ve sadece uçak motorları için değil, aynı zamanda arabalar ve motosikletler için de. Ve daha sonra, neredeyse tüm araçlar için silindir kafaları ve silindirlerin kendilerini veya motor bloklarını dökmeye başladılar.
Bu arada, konu motorların detaylarıyla sınırlı değildi ve geçen yüzyılın yirmili yaşlarının sonunda bile, alüminyum alaşımlarından spor araba ve motosikletlerin yanı sıra gövdelerin çerçevelerini yapma girişimleri fark edildi. ama yine de, bu tür ürünler ancak geçen yüzyılın 80'li yıllarının sonunda birçok seri otomobil ve motosiklet için piyasaya sürülebildi.
Modern teknolojide, alüminyum parçalar (yukarıda listelenenler hariç) neredeyse sonsuz olarak listelenebilir - bunlar hem otomobillerin hem de motosikletlerin (scooter, bisiklet), çerçeveler, sarkaçlar, gidonlar, traversler, çeşitli braketler, araba çatısına kadar raflarda veya bir motosikletin arka çamurluğunda. Ama başka ne olduğunu asla bilemezsin.
Ayrıca, alüminyumun kendisinin ve alüminyum metal alaşımlarının bir özelliğinden bahsetmeye değer. Alüminyum çok reaktif bir metaldir Çevre, ancak en ilginç olan şey, süper aktivitenin kendisinin hayatta kalmasına yardımcı olmasıdır (korozyondan korumak için). Sonuçta, alüminyum o kadar aktif bir metaldir ki, atmosferik oksijenle (ve içinde bulunan nemle) anında reaksiyona girer.
Ve bundan, alüminyum parçanın yüzeyinde anında en ince oksit filmi oluşur ve herhangi bir alüminyum parçayı korozyondan koruyan bu filmdir. Farklı alaşımlar, bileşenlerine bağlı olarak farklı korozyon direncine sahiptir. Örneğin, döküm alaşımları iyi korumaya sahiptir, ancak dövme alaşımlarda oksit filmi çok ince ve zayıftır ve koruyucu özellikleri doğrudan alaşıma yapılan alaşım katkılarına bağlıdır.
Örneğin, havacılıkta yaygın olarak bilinen ve kullanılan duralumin gibi bir alüminyum alaşımı, o kadar zayıf bir oksit filmine sahiptir ki, çok çabuk paslanır, beyaz bir kaplama ile kaplanır ve koruyucu bir kaplama ile kaplanmazsa, korozyon olacaktır. çabucak "yeyin".
Bir kaplama olarak, daha önce ince bir saf alüminyum filmi ile kaplandı (kaplandı), ancak şimdi geniş bir gelişme ile, her türlü oldukça parlak renkte (altın, parlak mavi, kırmızı, vb.) .
Alüminyumun kendisi hakkında da birkaç kelime yazmaya değer - bu, dövme, damgalama, presleme, kesme işlemlerine iyi uyum sağlayan düşük yoğunluklu bir metaldir ve ayrıca oldukça yüksek bir elektriksel ve termal iletkenliğe sahiptir. Ve bu nedenle, elektrik mühendisliğinde (elektrik endüstrisi), alet yapımında, makine mühendisliğinde, havacılıkta hem saf halde hem de alaşım şeklinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Nispeten yeterli mukavemet ve sertliğe sahip bakır, manganez, silikon ve magnezyum içeren alüminyum alaşımlarına, yukarıda belirtildiği gibi uçak yapımı, makine mühendisliği ve diğer endüstrilerde kullanılan duralumin denir.
Duralumin ile birlikte, hemen hemen tüm alüminyum bazlı alaşımlar (çelik gibi) haddelenmiş ürünler şeklinde üretilir: şeritler, şeritler, levhalar, çubuklar (yuvarlak ve altıgen), şekillendirilmiş malzeme, borular, tel ...
Magnezyum.
Muhtemelen bu ilginç ve en hafif metallerden bir tanesini elinde tutan herkese, hiç metal değil, bir plastik parçası gibi görünüyor, çok hafif. Teknolojide kullanılan en hafif metallere aittir. Ve çinko, alüminyum, silikon ve manganez içeren alaşımları, çeşitli radyo ekipmanları, cihazları vb. Parçalarının imalatında kullanılır.
Daha önce, bu metale moda kelime elektronu deniyordu. Bu metalin yoğunluğu, demirden dört buçuk kat daha azdır ve sadece 1.74 g / cm³ ve alüminyum alaşımlarından 1.5 kat daha azdır. Ancak magnezyumun gücü daha düşüktür ve magnezyum alaşımlarının dökümü için çekme dayanımı 9 ila 27 kg / mm² ve dövme alaşımlar için 18 ila 32 kg / mm² arasındadır.
Çok küçük bir güç gibi görünebilir, ancak yine de hiç kimsenin direnişe karşı direnç yasalarını iptal etmediğini ve çok küçük bir ağırlığın her şeyin üstünü örttüğünü unutmayın.
Ancak, düşük mukavemetin yanı sıra, magnezyumun, birincisi yüksek fiyatı olan daha önemli dezavantajları vardır. Magnezyumdan yapılmış motosikletlerin veya arabaların parçaları da fiyatlarını önemli ölçüde artırıyor. Ancak tüm dezavantajlar bu değil: mani üretiminde, döküldüğünde (iyi veya kaynak yaparken) ve hatta işlendiğinde tutuşması çok kolaydır!
Ek olarak, magnezyum çevresel etkilere (korozyona) karşı çok kararsızdır ve magnezyumdan yapılmış her parça korozyondan iki kez korunmalıdır - önce oksitlenmeli ve ardından bir kaplama (boya ve vernik veya galvanik) uygulanmalıdır. Ancak kötü koşullarda (örneğin, kış yollarının agresif ortamında), magnezyum kısmın kaplamasında küçük bir çizik yeterlidir ve anında korozyona ve hızla bozulmaya başlar.
Ancak yine de, çok az ağırlık tüm dezavantajları gölgede bırakıyor ve otomobiller ve motosikletler için pahalı parçalar yapmak için magnezyum alaşımları kullanılıyor (ve sadece değil). Ve geçen yüzyılın yirmili yaşlarında kullanmaya başladılar ve 80'lerde seri ekipmanlarda bile kullanımı neredeyse iki katına çıktı. Örneğin, bazı çok kritik olmayan parçalar - karter kapakları, karterlerin kendileri, kafa kapakları ve diğer parçalar (bu arada, en ucuz Sovyet arabamızın bile karteri - Zaporozhets bir magnezyum alaşımından dökülmüştür).
Ancak yine de, magnezyum alaşımları sadece çerçevelerin, şasilerin, tekerleklerin ve spor ekipmanlarının diğer parçalarının, daha doğrusu bazı pahalı üretim arabalarının ve motosikletlerinin, örneğin İtalyan şirketinin elit spor bisikletlerinin imalatında kullanılmış ve kullanılmaya devam etmektedir. Agusta", MV Agusta F4 750 Serisi Oro motosiklet modeli, aynı şirketin spor motosikletlerinden iki kat daha pahalı, ancak alüminyum çerçeveli ve ağırlık farkı sadece 10 kg idi.
Ama gelecekte elektrokaplamanın gelişmesi ve daha dayanıklı kaplamaların kullanılmasıyla magnezyum kullanımının daha da artacağını düşünüyorum.
Titanyum.
Eh, bu gerçekten oldukça ilginç bir malzeme ve adın kendisi kendisi için konuşuyor. Bu arada, yerkabuğundan çıkarılmasının titanik zorlukları nedeniyle ortaya çıktı, özellikle de İlk aşama onun avı. İlk bakışta titanyum çelik gibi görünür, ta ki siz onu alıp önemli ölçüde daha hafif olduğunu hissedene kadar.
Az önce bahsettiğim gibi, onu yerkabuğundan çıkarmak için oldukça karmaşık bir teknoloji ve yüksek fiyatını ve düşük yaygınlığını belirledi. Çoğu metal ve alaşım birkaç yüzyıldır çıkarılmıştır, ancak metal titanyum sadece geçen yüzyılın 1910'unda elde edilmiştir. Ve geçen yüzyılın 50'li yıllarına gelindiğinde, gezegenimizin her yerinde sadece iki tondan biraz fazla titanyum çıkarılmıştı!
Ancak geçen yüzyılın 50'li yıllarından sonra, uzay araştırmalarının (uzay teknolojisi ve yüksek hızlı havacılık) gelişmesiyle titanyum, büyük gücü ve hafifliği (titanyumun benzersiz özellikleri hakkında) nedeniyle yapısal malzemelerin en iyisi olduğu ortaya çıktı. biraz daha düşük) ve üretimi hızla gelişmeye başladı.
Titanyumun çelikten (4,51 g / cm³) belirgin şekilde daha hafif olmasına rağmen, alaşımlarının gücü pratik olarak en iyi alaşımlı çeliklerinkiyle (75 - 180 kg / cm²) aynıdır. Ek olarak, çeliğin aksine titanyum, oksit filmi yüksek mukavemete sahip olduğu için mükemmel korozyon direncine sahiptir. Ancak hepsi bu kadar değil: bazı titanyum alaşımları oldukça yüksek bir ısı direncine sahiptir.
Ayrıca titanyum alaşımları normalde nötr bir ortamda kaynaklanır, kötü işlenmez ve iyi döküm özelliklerine sahiptir. Kısacası, titanyumun birçok artısı vardır ve eğer önemli bir eksi olmasaydı - yüksek fiyatı, o zaman muhtemelen herkes çeliği unutmuş olurdu.
Ve tam olarak çünkü yüksek fiyat, oto-moto endüstrisinde titanyum kullanımı hala sınırlıdır. Ancak hiçbir zaman mütevazı bir fiyatla ayırt edilmeyen spor ekipmanlarında titanyum kullanımı her yıl artıyor. Sonuçta, uzay endüstrisinden neredeyse tüm teknik başarıların sorunsuz bir şekilde otomatik moto sporlarına geçtiği kimse için bir sır değil.
Ve zamanla, titanyum ve alaşımları, spor otomobiller ve motosikletler için şasi parçaları üretmeye başladı, ancak yine de, çoğu zaman, zorunlu devirli motorların parçaları titanyumdan yapılmıştır: valfler ve yayları, bağlantı çubukları ve ana gereksinimin olduğu diğer parçalar yüksek mukavemet ve kolaylıktır. Ve en pahalı spor arabalarda titanyum, bağlantı elemanları (cıvata, saplama ve somun) yapmak için bile kullanılır.
Bir şey daha söylemek gerekir: Titanyum parçaların uzay endüstrisinden spora düzgün bir "taşması" olduğu gibi, üretim otomobilleri ve motosikletler için titanyum kullanımının kademeli olarak taşacağını düşünüyorum, ancak bekleyin ve görün. ..
Bakır.
Bu metal nispeten yüksek bir yoğunluğa sahiptir, karakteristik kırmızımsı bir renge ve mükemmel sünekliğe sahiptir. Ayrıca bakır, oldukça yüksek bir sürtünme katsayısına ve mükemmel elektriksel ve termal iletkenliğe sahiptir.
Bu özelliğinden dolayı elektrik kabloları, kontaklar, terminaller, radyo ekipman ve cihazlarının parçaları (havyalara kadar) bakır ve alaşımlarından yapılır ve gıda endüstrisi ekipmanlarında kullanılır. Eh, yüksek sürtünme katsayısı nedeniyle, sürtünme kavramaları için çeşitli sürtünme balatalarının imalatında bile bakır kullanılır ve otomobil ve motosikletlerin debriyaj disklerinde bile bakır katkı maddeleri bulunabilir.
Ancak çoğu durumda, saf bakır artık ekonomi uğruna, esas olarak ona dayalı alaşımların bileşiminde (pirinç ve bronz - daha sonra onlar hakkında) veya kaplama olarak (bu arada, şimdi bakır kaplama bile var) oldukça nadiren kullanılmaktadır. örneğin eski okul özelleştirme - eski okul tarzındaki özel motosikletlerde kromdan daha popüler hale gelir).
Ancak yine de, kaplamalar için bile saf bakır artık nadiren kullanılmaktadır ve bu nedenle saf bakır üzerinde durmayacağız ve alaşımlarına geçmeyeceğiz.
Pirinç.
Birçoğunun bildiği gibi, bakır ve çinko alaşımıdır. Ayrıca bu alaşımın bileşimindeki çinko, mukavemeti ve tokluğu arttırır ve önemli olan alaşımı daha ucuz hale getirir. Pirinç, göreli yumuşaklığı, plastisitesi nedeniyle yaygın olarak kullanılır, ayrıca kesme ile mükemmel bir şekilde işlenir, bükme, damgalama, broşlama (çekme) ve lehimleme için kendini iyi bir şekilde ödünç verir.
Pirinç, levha, şerit, çubuk, boru ve tellerin külçeleri (dökümler) şeklinde üretilir. Ve pirinç (ve bronz), bakırın aksine düşük bir sürtünme katsayısına sahip olduğundan, kaymalı yataklar dökümlerden (veya çubuklardan) yapılır.
Pirinç, çeşitli cihazların imalatında da yaygın olarak kullanılmaktadır. Eh, oldukça yüksek korozyon önleyici direnci nedeniyle, sıhhi tesisatta yaygın olarak kullanılır: çeşitli burçlar (kaplinler, kaplinler), su muslukları, vanalar vb. Ve ince pirinç levhalardan çeşitli şimler yapılır.
Eh, korozyon direncine ek olarak, pirinç ayrıca mükemmel ısı iletkenliğine sahiptir ve bu nedenle ondan radyatörler (alüminyum ile birlikte), radyatör boruları ve endüstrideki çeşitli boru hatları borulardan yapılır.
Bronz.
Bronz, alüminyum, kalay, manganez, silikon, kurşun ve diğer metallerle bakır alaşımıdır. Bronz, yukarıda açıklanan pirinçten daha kırılgan ve daha serttir, ancak daha da düşük bir sürtünme katsayısına sahiptir ve bu nedenle kaymalı yataklarda daha yaygın olarak kullanılır.
En kaliteli ve en değerlisi kalay bronzdur, çünkü alaşımda bulunan kalay, tuncun mekanik özelliklerini arttırarak (daha az kırılgan hale getirerek) ve bronza korozyon direnci kazandırdığından ve ayrıca bu alaşımı daha da kaygan hale getirdiğinden, daha kullanışlı niteliklere sahip olan kalay bronzdur ( sürtünme önleyici özellikleri artırır) ... Kalay bronz, en kaliteli ve oldukça dayanıklı kaymalı yatakları (babbitlerle birlikte) yapmak için kullanılır.
Bronz mükemmel bir şekilde işlenir ve iyi lehimlenir, ancak pirinçten daha pahalıdır. Yukarıda belirtildiği gibi, kaymalı yataklar, çeşitli burçlar ve ayrıca 25 kg / cm²'ye kadar basınç altında çalışan parçalar çoğunlukla bronzdan yapılır. Bronz, pirinç gibi çubuklar, şeritler, tel, borular, dökümler vb. şeklinde üretilir.
Babbitler.
Bu alaşımlar çok düşük bir sürtünme katsayısına (yağlama varsa, sürtünme katsayısı sadece 0.004 - 0.009) ve oldukça düşük bir erime noktasına (sadece 240 - 320 derece) sahiptir. Bu nedenle babbitler en çok kaymalı yatakların sürtünme yüzeylerini doldurmak için kullanılır. Babitlerin erime noktası oldukça düşük olduğundan, motorlarda değil, çoğunlukla krank millerinin kayar yataklarında kullanılırlar.
Babitlerin alaşımlarında ana bileşen kalaydır ve B83 sınıfının en kaliteli babbitti %83 kalay içerir. Daha düşük kalay içeriğine sahip Babbitt ikameleri (örneğin, B16) da geliştirilmiştir; bunlar, arsenik ve nikel ilaveleri ile bir kurşun baz üzerine dökülmüştür - bunlar BN ve BT ve diğer metal alaşımlarıdır.
Öncülük etmek.
Bu metal ve buna dayanan alaşımlar (örneğin lehimler) nispeten düşük bir erime noktasına (327.46 ° C) ve gümüşi beyaz (mavimsi bir renk tonu) renge sahiptir. İyi tokluğa (süneklik) ve mükemmel döküm özelliklerine sahiptir. Ama çok yumuşaktır, keskin bir bıçakla kolayca kesilebilir ve hatta tırnağınızla çizilebilir. Oldukça ağır bir metal (11.3415 g / cm³ yoğunluğa sahiptir ve sıcaklıktaki artışla yoğunluğu azalır.
Bu metalin mukavemeti çok düşüktür (çekme mukavemeti 12-13 MPa'dır (MN / m2). Düşük bir erime noktasına sahip olduğu ve daha sık Kremlin'de boru hatlarının dökümü için kullanıldığı için eski zamanlardan beri bilinmektedir ve kullanılmaktadır. ve antik Roma (age, eski Roma'da üretimi büyük hacimlere ulaştı - yılda yaklaşık 80 bin ton).
Kurşun ve bileşikleri toksiktir ve özellikle toksik suda çözünür olanlardır, örneğin kurşun asetat ve uçucu bileşikler, örneğin tetraetil kurşun. Ve antik Roma ve Kremlin'de su borularının dökümü sırasında kurşunun zararlılığından kimsenin haberi yoktu ve kurşun boru hatlarından geçen su insanların hayatını önemli ölçüde azalttı.
Günümüzde kurşunun ana kullanımı pil ızgaralarının dökümüdür ve tıpta X-ışınlarına karşı koruma sağlayan levhalar (odalar) yapmak için de kullanılır. Ve kurşun, antimon ve kalay alaşımları dekoratif dökümde (daha sonra şekiller bakırla kaplanır) ve ayrıca kayar yatakların imalatında (yukarıdaki babbittlere bakın) ve lehimleme için çeşitli lehimlerde kullanılır.
Sert metal alaşımları.
Bunlar, tungsten, vanadyum, titanyumun refrakter karbürlerine dayanan alaşımlardır ve bu alaşımlar, yüksek sıcaklıklarda bile yüksek mukavemet, sertlik ve aşınma direnci ile ayırt edilir. Uygulamak sert alaşımlarçoğu zaman bir kesici takımın (, kesiciler, vb.) Çalışan parçalarının üretimi için.
Kobalt Tungsten Karbür VK2, VK3 markası altında ve VK15'e kadar üretilmektedir. İşaretlerdeki sayılar alaşımdaki kobalt yüzdesini gösterir ve geri kalanı genellikle tungsten karbürdür.
Titanyum Tungsten Karbür işaretteki sayılar kobalt ve titanyum yüzdesini gösterir ve geri kalanı tungsten karbürdür (T5K10, T15K6).
Hepsi bu gibi görünüyor. Tabii ki, bir makalede, tüm yararlı ve yararlı kitleyi tanımlamak gerçekçi değildir. ilginç gerçeklerçeşitli metaller ve metal alaşımları ile bağlantılı, ama yine de, umarım birçok metalurji (malzeme bilimci) beni affeder, çünkü sınırsızlığı kavrayamazsınız, herkese başarı!
Hayatımızdaki metalurji münhasıran önemli rol... Hayır, hepimiz şanlı çelik üreticileri sınıfına dahil değiliz ama her gün metal ürünlerle karşı karşıya kalıyoruz. Kural olarak, çok çeşitli alaşımlardan yapılırlar. Bu arada, nedir?
Temel tanımlar
Genel olarak metal alaşımları, üretiminde iki veya daha fazla metalik elementin (kimyasal anlamda) ve ayrıca (isteğe bağlı olarak) özel katkı maddelerinin kullanıldığı eritme yöntemiyle elde edilen malzemelerdir. Bu türden ilk malzemelerden biri bronzdu. %85 bakır ve %15 kalay içerir (çan bronz durumunda 80:20). Şu anda, bu bileşiğin hiç kalay içermeyen birkaç çeşidi vardır. Ama çok yaygın değiller.
Metal alaşımlarının çoğu durumda insan müdahalesi olmadan oluşturulduğu açıkça anlaşılmalıdır. Gerçek şu ki, kimyasal açıdan kesinlikle saf olan bir malzeme ancak laboratuvarda elde edilebilir. Ev ortamında kullanılan herhangi bir metalde muhtemelen başka bir elementin izleri vardır. Altın takılar klasik bir örnektir. Her birinin belirli bir bakır oranı vardır. Bununla birlikte, klasik anlamda, bu tanım, insan tarafından kasıtlı olarak elde edilen iki veya daha fazla metalin bir kombinasyonu olarak anlaşılmaktadır.
Tüm insanlık tarihi, metal alaşımlarının tüm uygarlığımızın gelişimi üzerinde nasıl büyük bir etkiye sahip olabildiğinin mükemmel bir örneğidir. "Bronz Çağı" olarak adlandırılan uzun bir tarihsel dönemin olması bile tesadüf değildir.
Metal alaşımlarının genel özellikleri
Ve şimdi, karakterize edildikleri metallerin ve alaşımların genel özelliklerini ele alacağız. Çok sık özel literatürde bulunurlar.
karakteristik | kod çözme |
Kuvvet | Bir alaşımın mekanik strese ve kırılmaya dayanma yeteneği. |
Sertlik | Bir malzemenin, başka bir alaşımdan veya metalden bir parçayı kalınlığına gömme girişimlerine karşı direncini belirleyen bir özellik. |
esneklik | Önemli bir mekanik kuvvet, yük uygulandıktan sonra ilk şekli geri yükleme yeteneği. |
Plastik | Aksine, bu, uygulanan bir kuvvetin, mekanik yükün etkisi altında şekil ve boyut değiştirme yeteneğini karakterize eden bir özelliktir. Ayrıca parçanın yeni elde edilen şeklini uzun süre koruma yeteneğini de karakterize eder. |
viskozite | - metalin hızla artan (şok) yüklere direnme yeteneği |
Bunlar metal alaşımlarını karakterize eden niteliklerdir. Tablo onları anlamanıza yardımcı olacaktır.
Üretim detayları
Prensipte, şu anda, bir "alaşım", sadece bir kimyasal elemente dayanan, ancak bütün bir katkı maddesi paketi ile "seyreltilmiş" bir malzeme olarak anlaşılabilir. Onları elde etmenin en yaygın yöntemi, sıvı halde eritmek, eski zamanlardan beri çok az değişti.
Örneğin, metallerin ve alaşımların analizi, eski Hintlilerin zamanları için inanılmaz bir metal işleme düzeyine sahip olduklarını gösteriyor. Zamanımızda hala oldukça zahmetli ve karmaşık bir prosedür olan refrakter çinko kullanarak alaşımlar oluşturmaya bile başladılar.
Günümüzde bu amaçlarla da yaygın olarak kullanılmaktadır. toz metalurjisi... Özellikle sık sık bu yöntem, demirli metalleri ve bunlara dayalı alaşımları işlemek için kullanılır, çünkü bu durumda, hem işlemin hem de üretilen ürünlerin maksimum ucuzluğu genellikle gereklidir.
Modern endüstride alaşımların yayılması
Unutulmamalıdır ki, modern endüstride yoğun olarak kullanılan tüm metaller tam olarak alaşımlardır. Dolayısıyla dünyada üretilen tüm demirin %90'dan fazlası dökme demir ve çeşitli çeliklerin imalatına gitmektedir. İşe bu yaklaşım, çoğu durumda metal alaşımlarının "atalarından" daha iyi özellikler gösterdiği gerçeğiyle açıklanmaktadır.
Böylece saf alüminyumun akma noktası sadece 35 MPa'dır. Ancak buna sırasıyla %2,5 ve %5,6 oranında bakır, magnezyum ve çinko eklerseniz bu rakam 500 MPa'yı bile rahatlıkla geçebilir. Diğer şeylerin yanı sıra, elektriksel iletkenlik, termal iletkenlik veya diğerlerinin özelliklerini önemli ölçüde iyileştirmek mümkündür. Bunda tasavvuf yoktur: alaşımlarda, kristal kafesin yapısı değişir, bu da başka özellikler kazanmalarına izin verir.
Basitçe söylemek gerekirse, bu tür malzemelerin miktarı bugünlerde çok fazla, ancak sürekli artıyor.
Temel sınıflandırma bilgileri
Genel olarak, burada belirli bir zorluk yoktur: demir dışı metallerin ve demir bazlı alaşımların kullanıldığı bileşikler. Aşağıda, ana tiplerin örneğini kullanarak bu kategorilerin her ikisini de analiz edeceğiz ve ayrıca modern endüstri ve imalattaki uygulama alanlarını tartışacağız.
Olmak
%2'ye kadar karbon içeren tüm demir bileşiklerine çelik denir. Bileşim krom, vanadyum veya molibden içeriyorsa, bunlara katkılı denir. Bu malzemelere sürekli, günlük ve saatlik olarak rastlıyoruz. Bugün çeliklerin sayısı o kadar fazla ki, onları tek başına listelemek çok ince olmayan bir kitap alabilir.
İşin garibi, ancak kurşun, genellikle sofra takımı ve çatal bıçak takımı yapmak için kullanıldığından, şefler ve lokantacılar tarafından uzun zamandır bilinmektedir. Bunun için kullanılan alaşıma kalay denir. Yaklaşık %85-90 kalay içerir. Kalan %10-15 kurşun (iki metalden oluşan standart bir alaşım) tarafından işgal edilir.
Teknisyenler de muhtemelen babbitlere aşinadır. Bunlar ayrıca kalay, arsenik ve antimon içeren kurşun bazlı bileşiklerdir. Bu alaşımlar çok zehirlidir, ancak bazı özel nitelikleri nedeniyle rulman endüstrisinde aktif olarak kullanılırlar.
Hafif alaşımlar hakkında
Daha önce de söylediğimiz gibi, metallerin ve alaşımların özellikleri, ikincisinin birçok durumda daha yüksek özelliklere sahip olması bakımından farklılık gösterir. Bu, özellikle modern endüstri ile ilgili olarak fark edilir. Son yıllarda, mekanik mukavemeti ve ayrıca olumsuz faktörlere karşı direnci artıran çok sayıda hafif alaşıma ihtiyacı var. dış ortam ve yüksek sıcaklık.
Çoğu zaman, üretimleri için alüminyum, berilyum ve magnezyum kullanılır. Alüminyum ve magnezyum bazlı bileşikler, olası uygulama kapsamı son derece geniş olduğu için özellikle talep görmektedir.
Alüminyum bazlı alaşımlar
Daha önce de söylediğimiz gibi, modern endüstriyi onlarsız hayal etmek kesinlikle imkansızdır. Kendiniz karar verin: alüminyum alaşımları havacılık, uzay, askeri, bilim ve mühendislik ve diğer endüstrilerde aktif olarak kullanılmaktadır. Alüminyum içermeyen modern ev ve mobil cihaz üreticilerini hayal etmek imkansızdır, çünkü bu metalden yapılan kasalar bu endüstrilerin modern amiral gemileri tarafından giderek daha fazla kullanılmaktadır.
Nasıllar?
Alüminyum alaşımları aynı anda üç büyük gruba ayrılır:
- Dökümhane (Al - Si). Özellikle otomotiv ve askeri endüstrilerde yaygındırlar.
- Basınçlı döküm alaşımları (Al - Mg).
- Yüksek mukavemetli, kendiliğinden sertleşen bağlantılar (Al - Cu).
Bu malzemenin avantajları ve dezavantajları
Bu malzemeden yapılan birçok alaşım, korozyona uğramadığından ekonomik, nispeten ucuz ve çok dayanıklıdır. Son derece düşük sıcaklıklarda (havacılık endüstrisi) yüksek dayanıklılık ve çok basit bir işleme süreci ile karakterize edilirler. Nispeten plastik ve viskoz olduklarından, bunları oluşturmak için özellikle karmaşık ve pahalı ekipman gerektirmezler (özellikler tablosuna bakın).
Ne yazık ki, onların dezavantajları da var. Böylece, 175 ° C'nin üzerindeki sıcaklıklarda, alüminyum ve buna dayalı alaşımların mekanik özellikleri hızla bozulmaya başlar. Ancak yüzeylerindeki amalgamın varlığı (alüminyum hidroksitten yapılmış koruyucu bir film) sayesinde asitler ve alkaliler dahil agresif kimyasal ortamlara karşı olağanüstü bir dirence sahiptirler.
Mükemmel elektriksel ve termal iletkenliğe sahiptirler ve manyetik değildirler. İnsan sağlığına kesinlikle zararsız olduklarına inanılır ve bu nedenle mutfak eşyaları ve sofra takımlarının üretiminde kullanılabilirler. Bununla birlikte, son tıp araştırmacıları hala alüminyum bileşiklerinin bazı durumlarda Alzheimer hastalığının gelişimini tetikleyebileceğini söylüyor.
Ordu, bu malzemeleri keskin mekanik baskı ve darbe altında bile kıvılcım çıkarmadıkları için sevdi. Ayrıca, emmede mükemmeldirler. şok yükler... Basitçe söylemek gerekirse, bu metal alaşımlardan bazıları (bileşimi en sık sınıflandırılan), çeşitli zırhlı personel taşıyıcıları, piyade savaş araçları, BRDM ve diğer ekipmanlarla donatmak için hafif zırh üretimi için aktif olarak kullanılmaktadır.
Tüm bu özelliklerden dolayı, temelde alaşımlar, içten yanmalı motorlar için piston üretimi ve ayrıca bina yapılarının (korozyon direnci) üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Alüminyum ve buna dayalı malzemeler, aydınlatma performansları, elektrik kabloları için reflektörlerin üretiminde ve ayrıca çeşitli ekipman için kasaların imalatında (mıknatıslanmamış) yaygın olarak kullanılmaktadır.
Şunu da belirtmek gerekir ki, teoride bile saf alüminyum bazen önemli miktarda demir katkısı içerir. Malzemenin daha yüksek mekanik mukavemetine katkıda bulunabilir, ancak varlığı alüminyum bazlı alaşımı aşındırıcı işlemlere karşı oldukça hassas hale getirir. Ek olarak, alaşım sünekliğini büyük ölçüde kaybeder, bu da çoğu durumda çok iyi değildir.
Kobalt, krom veya manganez, demir safsızlıklarının olumsuz etkisini zayıflatmaya yardımcı olur. Alaşım lityum içeriyorsa, çok güçlü ve elastik bir malzeme elde edilir. Şaşırtıcı olmayan bir şekilde, böyle bir bileşik havacılık endüstrisinde çok popülerdir. Ne yazık ki, lityum-alüminyum alaşımları, yine zayıf süneklik olarak ifade edilen hoş olmayan bir özelliğe sahiptir.
Bazı sonuçları özetleyelim. Uzay, havacılık ve diğer yüksek teknoloji endüstrilerindeki ana metal alaşımlarının alüminyum içerdiği ortaya çıktı. Genel olarak, bugün durum tam olarak budur, ancak magnezyum ve alaşımları modern endüstride sıklıkla kullanılmaktadır.
Magnezyum alaşımları
Son derece düşük bir ağırlığa sahiptirler ve ayrıca çok etkileyici dayanıklılıkları ile karakterize edilirler. Ayrıca, bu malzemeler döküm endüstrisi için mükemmeldir ve iş parçaları tornalama ve frezelemeye mükemmel şekilde uygundur. Bu nedenle füze ve uçak türbinleri, alet kasaları, araba tekerlek diskleri ve ayrıca bazı zırhlı çelik türlerinin üretiminde aktif olarak kullanılmaktadırlar.
Bu alaşımların bazı çeşitleri, mükemmel viskoz sönümleme göstergeleri ile ayırt edilir ve bu nedenle son derece yüksek titreşim seviyelerinde çalışması gereken parça ve yapıların üretiminde kullanılırlar.
Magnezyum alaşımlarının avantajları ve dezavantajları
Oldukça yumuşaktırlar, aşınmaya nispeten iyi direnç gösterirler, ancak çok esnek değildirler. Ancak, yüksek sıcaklıklarda şekillendirmeye mükemmel uyum sağlamaları, mevcut tüm kaynak türlerini kullanarak birleştirme için mükemmel şekilde uyarlanmaları ve ayrıca cıvatalama, perçinleme ve hatta yapıştırma ile birleştirilebilirler.
Ne yazık ki, tüm bu alaşımlar asitlere ve alkalilere karşı özellikle dayanıklı değildir. Deniz suyunda uzun süre kalmaktan son derece olumsuz etkilenirler. Bununla birlikte, magnezyum alaşımları havada şaşırtıcı derecede kararlıdır, bu nedenle dezavantajlarının çoğu ihmal edilebilir. Bu tür parçaların korozyondan güvenilir bir şekilde korunması gerekiyorsa krom kaplama, eloksal veya benzeri yöntemler kullanılır.
Kimyasal olarak saf bir çinko eriyiğine önceden daldırılmış nikel, bakır veya krom ile kaplanabilirler. Bu tür işlemlerle, güçlerinin ve aşınma direncinin göstergeleri keskin bir şekilde artar. Magnezyumun kimyasal açıdan oldukça aktif bir metal olduğu ve bu nedenle onunla çalışırken en azından temel güvenlik önlemlerine uyulması gerektiği unutulmamalıdır.
Bu nedenle, metal ve alaşımların üretimi, modern endüstrinin önemli bir özelliğidir. Her yıl insanlar yeni malzemeler elde etmek için giderek daha fazla yol icat ediyor, bu yüzden yakında birkaç malzeme grubunun ve kimyasal elementin yararlı özelliklerini aynı anda birleştirecek kesinlikle inanılmaz bileşikler elde edeceğiz.
TANIM
Alaşımlar Metallerin baskın olduğu iki veya daha fazla elementin karışımıdır. Alaşımda bulunan metallere baz denir. Genellikle, alaşımlara özel özellikler kazandıran alaşıma metal olmayan elementler eklenir, bunlara alaşımlama veya modifiye edici katkı maddeleri denir. Alaşımlar arasında en önemlileri demir ve alüminyum esaslı olanlardır.
Alaşımların sınıflandırılması
Alaşımları sınıflandırmanın birkaç yolu vardır:
- üretim yöntemiyle (döküm ve toz alaşımlar);
- ürünü elde etme yöntemiyle (döküm, dövme ve toz alaşımlar);
- bileşime göre (homojen ve heterojen alaşımlar);
- metalin doğası gereği - baz (demirli - baz Fe, demir dışı - baz demir dışı metaller ve nadir metallerin alaşımlarıdır - baz radyoaktif elementlerdir);
- bileşen sayısına göre (çift, üçlü vb.);
- karakteristik özelliklere göre (refrakter, düşük erime, yüksek mukavemet, ısıya dayanıklı, katı, sürtünme önleyici, korozyona dayanıklı vb.);
- randevu ile (yapısal, enstrümantal ve özel).
alaşım özellikleri
Alaşımların özellikleri yapılarına bağlıdır. Alaşımlar, yapısal olarak duyarsız (alaşımları oluşturan elementlerin doğası ve konsantrasyonu ile belirlenir) ve yapısal olarak hassas özellikler (bazın özelliklerine bağlı olarak) ile karakterize edilir. Alaşımların yapısal olarak duyarsız özellikleri yoğunluk, erime noktası ve buharlaşma ısısını içerir. termal ve elastik özellikler, termal genleşme katsayısı.
Tüm alaşımlar, metallerin karakteristik özelliklerini sergiler: metalik parlaklık, elektriksel ve termal iletkenlik, plastisite, vb.
Ayrıca, alaşımların tüm özellikleri kimyasal (alaşımların aktif ortamın etkisine oranı - su, hava, asitler vb.) ve mekanik (alaşımların dış kuvvetlerin etkisine oranı) ayrılabilir. Eğer Kimyasal özellikler alaşım agresif bir ortama yerleştirilerek alaşımlar belirlenir, daha sonra mekanik özellikleri belirlemek için özel testler kullanılır. Bu nedenle mukavemet, sertlik, elastikiyet, plastisite ve diğer mekanik özellikleri belirlemek için çekme, sürünme, darbe mukavemeti vb. testler yapılır.
Ana alaşım türleri
Çeşitli çelikler, dökme demir, bakır, kurşun, alüminyum, magnezyum bazlı alaşımlar ve ayrıca hafif alaşımlar, her türlü alaşım arasında geniş uygulama alanı bulmuştur.
Çelikler ve dökme demirler, karbonlu demir alaşımlarıdır ve çelikteki karbon içeriği% 2'ye kadar ve dökme demirde% 2-4'tür. Çelik ve dökme demir, alaşım katkı maddeleri içerir: çelik - Cr, V, Ni ve dökme demir - Si.
Çeşitli çelik türleri vardır, bu nedenle amaçlarına göre yapısal, paslanmaz, alet, ısıya dayanıklı ve kriyojenik çelikleri ayırt ederler. Tarafından kimyasal bileşim karbonlu (düşük, orta ve yüksek karbonlu) ve alaşımlı (düşük, orta ve yüksek alaşımlı) ayırt eder. Yapısına bağlı olarak östenitik, ferritik, martensitik, perlitik ve beynitik çelikler ayırt edilir.
Çelik birçok endüstride uygulama bulmuştur Ulusal ekonomi inşaat, kimya, petrokimya, çevre koruma, ulaşım enerjisi ve diğer endüstriler gibi.
Dökme demir - sementit veya grafit içindeki karbon içeriğinin şekline ve bunların miktarına bağlı olarak, çeşitli dökme demir türleri ayırt edilir: beyaz (sementit şeklinde karbon varlığından dolayı hafif kırılma rengi), gri (gri grafit formundaki karbon varlığı nedeniyle kırılma rengi), dövülebilir ve ısıya dayanıklı. Dökme demirler çok kırılgan alaşımlardır.
Dökme demirlerin uygulama alanları geniştir - sanatsal dekorasyonlar (çitler, kapılar), gövde parçaları, sıhhi tesisat ekipmanları, ev eşyaları (tavalar) dökme demirden yapılmıştır; otomotiv endüstrisinde kullanılır.
Bakır esaslı alaşımlara pirinç denir ve katkı maddesi olarak %5 ila 45 çinko içerir. %5 ila %20 çinko içeriğine sahip pirinç kırmızı (tombak) ve %20–36 Zn - sarı (alfa pirinç) içeriğine sahip pirinç olarak adlandırılır.
Kurşun bazlı alaşımlar arasında, iki bileşenli (kalay veya antimon ile kurşun alaşımları) ve dört bileşenli alaşımlar (kadmiyum, kalay ve bizmut ile kurşun alaşımları, kalay, antimon ve arsenik ile kurşun alaşımları) ayırt edilir ve ( iki bileşenli alaşımlar için tipiktir), aynı bileşenlerin farklı içerikleri ile farklı alaşımlar elde edilir. Bu nedenle, boru ve elektrik tellerini lehimlemek için 1/3 kurşun ve 2/3 kalay içeren bir alaşım - bir işleyici (sıradan lehim) ve% 10-15 kurşun ve% 85-90 kalay - kalay içeren bir alaşım kullanılır, daha önce çatal bıçak takımı dökümü için kullanılıyordu.
Alüminyum bazlı iki bileşenli alaşımlar - Al-Si, Al-Mg, Al-Cu. Bu alaşımların elde edilmesi ve işlenmesi kolaydır. Elektrik ve ısı iletkenliğine sahiptirler, manyetik değildirler, gıda ile temasında zararsızdırlar, patlamaya karşı dayanıklıdırlar. Alüminyum bazlı alaşımlar, hafif pistonların imalatı için uygulama bulmuştur, taşıma, otomobil ve uçak yapımında, gıda endüstrisinde, mimari ve kaplama malzemeleri olarak, teknolojik ve ev tipi kablo kanallarının üretiminde, yüksek voltaj döşenirken kullanılır. Güç hatları.
Problem çözme örnekleri
ÖRNEK 1
ÖRNEK 2
| Egzersiz yapmak | 11 g ağırlığındaki Al ve Fe karışımı fazla HCl'ye maruz bırakıldığında, 8.96 litre gaz açığa çıktı. Karışımdaki metallerin kütle fraksiyonunu belirleyin. |
| Çözüm | Her iki metal de etkileşim reaksiyonuna girer, bunun sonucunda hidrojen salınır: 2Al + 6HCl = 2AlCl 3 + 3H 2 Fe + 2HCl = FeCl2 + H2 Serbest kalan hidrojenin toplam mol miktarını bulalım: v (H 2) = V (H 2) / Vm v (H 2) = 8.96 / 22.4 = 0.4 mol Al - x mol maddesinin ve Fe - y mol miktarının olsun. Ardından, reaksiyon denklemlerine dayanarak, toplam hidrojen mol sayısı için bir ifade yazabiliriz: 1.5x + y = 0.4 Karışımdaki metallerin kütlesini ifade edelim: Daha sonra, karışımın kütlesi aşağıdaki denklemle ifade edilecektir: 27x + 56y = 11 Bir denklem sistemimiz var: 1.5x + y = 0.4 27x + 56y = 11 Çözelim: (56-18) y = 11 - 7.2 v (Fe) = 0.1 mol x = 0.2 mol v (Al) = 0.2 mol Ardından, karışımdaki metallerin kütlesi: m (Al) = 27 × 0,2 = 5,4 g m (Fe) = 56 × 0.1 = 5.6 g Karışımdaki metallerin kütle fraksiyonlarını bulalım: ώ = m (Ben) / m toplam × %100 ώ (Fe) = 5,6 / 11 × %100 = %50,91 ώ (Al) = 100 - 50,91 = %49,09 |
| Cevap | Karışımdaki metallerin kütle oranı: %50.91, %49.09 |
Metalik alaşımlar, iki veya daha fazla metal veya metalin bazı metal olmayanlarla etkileşimi sonucu oluşan, bileşim olarak karmaşık maddelerdir. İçerisinde bulunan kimyasal elementler veya bunların kararlı bileşikleri
alaşım, bileşenleri aramak gelenekseldir. Alaşımlar iki, üç veya daha fazla bileşenden oluşabilir.
Alaşımda kantitatif olarak baskın olan bileşene ana bileşen denir. Alaşıma istenen özellikleri kazandırmak için eklenen bileşenlere alaşım bileşenleri denir. Alaşım bileşenlerinin toplanmasına sistem denir.
Alaşımlar bileşen sayısına göre sınıflandırılır - ikili (ikili), üçlü, çeyrek ve çok bileşenli; ana element için - demir, alüminyum, magnezyum, titanyum, bakır vb.; uygulamaya göre - yapısal, enstrümantal, ısıya dayanıklı, sürtünme önleyici, yay, bilyalı yatak vb.; yoğunluğa göre - ağır (tungsten, renyum, kurşun vb. bazlı), hafif (alüminyum, magnezyum, berilyum, vb.); erime sıcaklığına göre - refrakter (niyobyum, molibden, tantal, tungsten vb. bazlı alaşımlar), düşük erime noktalı (lehimler, babbitler, baskı alaşımları vb.); yarı mamul ve ürünlerin üretim teknolojisine göre - dökümhane, dövme, sinterlenmiş, granül, kompozit vb.
Farklı metallerin alaşım oluşturma yetenekleri aynı olmaktan çok uzaktır; sertleştikten sonra alaşımların yapısı da çok çeşitli olabilir.
Metal alaşımları sıvı halde, kural olarak homojendirler ve bir fazı temsil ederler.
Faz homojen olmayan bir sistemin, diğer parçalarından arayüzlerle ayrılan homojen bir parçası olarak adlandırılır. Alaşımların sıvıdan katı hale geçişi sırasında, içlerinde birkaç faz oluşabilir. Katılaşmadan sonra, bileşenlerin doğasına bağlı olarak alaşımlar bir, iki veya daha fazla katı fazdan oluşabilir. İki veya daha fazla fazdan oluşan katı çözeltilerin, kimyasal bileşiklerin ve mekanik karışımların oluşumu mümkündür.
katı çözümlerÇözünür bileşenin atomlarının çözücü bileşenin kristal kafesinde yer aldığı alaşımları (iki veya daha fazla bileşenden oluşan) belirtir. Katı bir çözelti oluşturulduğunda, çözücü, kristal kafesi baz olarak korunan metaldir. Her iki metal de aynı tip kristal kafese sahipse ve sonuç olarak katı halde sınırsız karşılıklı çözünürlüğe sahipse (sürekli bir dizi katı çözelti oluşturur), o zaman çözücü, alaşımdaki konsantrasyonu% 50'yi aşan (atomik) çözücüdür. ).
Sürekli bir katı çözelti serisinin oluşumu, bileşenlerin aynı tip kristal kafeslerini ve kristal kafeslerin periyotlarında küçük bir fark gerektirir.
Kristal kafesindeki çözücü atomlarının bir kısmının çözünmekte olan bileşenin atomları ile değiştirilmesiyle ikameli bir katı çözelti oluşturulur (Şekil 1.6, a). Bu çözümler sınırlı veya sınırsız olabilir.
Katı çözeltilerde, bileşenlerin konsantrasyonu daha yüksek olan yerlerden daha düşük olan yerlere difüzyon geçişleri, konsantrasyon hacim boyunca aynı olana kadar gerçekleşebilir. Ancak katı çözeltilerde difüzyon, sıvı çözeltilere göre çok daha yavaş ilerler ve sıcaklığın azalmasıyla hızı azalır.
Üç tür katı çözüm vardır: ikame, geçiş reklamı ve çıkarma. Çıkarma katı çözümleri nispeten nadir olduğundan, yalnızca ilk iki tür katı çözümü ele alalım.
Pirinç. 1.6. Katı çözeltilerin oluşum şeması: o - baz metalin bir atomu (çözücü); - çözünmüş bir metal atomu
Genellikle, atomik kafes periyotlarının %8'den fazla farklılık göstermediği bileşenler, sınırsız sayıda ikameli katı çözelti oluşturur; % 8-15 - sınırlı karşılıklı çözünürlüğe sahip katı ikame çözeltileri; %15'ten fazla - katı çözeltiler oluşturmayın.
Arayer katı çözeltileri, çözünmüş bileşenin atomlarını, çözücünün kristal kafesinin atomları arasındaki boş alanlara yerleştirerek oluşturulur (Şekil 1.6, B).
Kimyasal bileşikler, alaşım bileşenlerinin kesin olarak tanımlanmış bir nicel oranında oluşturulur ve ilk bileşenlerin kafesinden farklı bir kristal kafes ile karakterize edilir. Kimyasal bileşikler, kural olarak, karakteristik fiziksel ve mekanik özelliklere sahiptir: yüksek sertlik, artan kırılganlık, yüksek elektrik direnci.
Alaşımlardaki kimyasal bileşikler, metaller (metaller arası bileşikler) arasında ve ayrıca metaller ve metal olmayanlar arasında oluşur. Metal olmayan bazı metal bileşikleri (karbürler, nitrürler, oksitler, fosfitler, vb.) Teknolojide bağımsız kullanım almıştır.
Mekanik karışımlar, soğutma sırasında sıvı eriyikten bileşen bileşenlerinin (ötektik karışımlar) kristallerinin aynı anda çökeltilmesiyle oluşturulur. Mekanik karışımın parçası olan kristallerde, ilk alaşım bileşenlerinin kristal kafesi korunur. Mekanik karışımlar saf bileşenlerden, katı çözeltilerden, kimyasal bileşiklerden vb. oluşabilir.
Faz kuralı (Gibbs yasası), serbestlik derecesi sayısı, faz sayısı ve bileşen sayısı arasında nicel bir ilişki kurar. Bir sistemin serbestlik derecesi sayısı, sistemdeki faz sayısını değiştirmeden keyfi olarak değiştirilebilen bağımsız dış (sıcaklık, basınç) ve iç (konsantrasyon) değişkenlerin sayısı olarak anlaşılır.
Sabit basınç altındaki metal alaşımlar için değişkenler sıcaklık ve konsantrasyondur. Bu durumda, faz kuralı aşağıdaki formu alır:
burada C, serbestlik derecesi sayısıdır; İLE- sistem bileşenlerinin sayısı;
F - faz sayısı.
Saf metali kristalleştirirken sistem bir bileşenden oluşur. (K = 1), katı ve sıvı fazlar (Ф = 2). Sabit bir basınçta, böyle bir sistem değişmezdir (serbestlik derecesi sayısı sıfıra eşittir) ve faz sayısını değiştirmeden içindeki sıcaklığı keyfi olarak değiştirmek imkansızdır.
Saf erimiş metal için (K = 1, Ф = 1, C = 1) sistem tek değişkenlidir, yani. sıcaklık değiştiğinde, sistemin dengesi ihlal edilmeyecektir.
- Bu hükümler koşulsuz değildir. Örneğin selenyum-tellür sisteminde (periyot farkı %17'dir), sınırsız sayıda katı çözelti oluşur. Başka istisnalar da var.
Diş hekimliğinde metal, malzemelerin merkezinde yer alır. Diş alaşımları, sabit protezlerin çoğunu ve hareketli protezlerin çerçevelerini dökmek (veya damgalamak) için kullanılır. Diş hekimliğinde alaşımlar, lehimleme ve damgalama için yardımcı malzeme olarak kullanılır. Diş aletleri onlardan yapılır.
Makalenin ana hatları:
- Diş hekimliğinde metal ve alaşımların sınıflandırılması
- Ortopedik diş hekimliğinde yapısal metal alaşımları
- Diş hekimliğinde asil metal alaşımları
- Ortopedik diş hekimliğinde baz alaşımlar
- Diş hekimliğinde yardımcı metal alaşımları
Diş hekimliğinde metaller ve alaşımlar Sınıflandırma
Tüm metaller ve alaşımlar ayrılır siyah ve renkli.
siyah metaller- bu, demir ve buna dayalı alaşımlardır. Çelik ve dökme demir. Dökme demir %2.14'ten fazla karbon içerir. Diş hekimliğinde kullanılmaz.
Dökme demirin yüzeyi mat ve parlak değildir. Parlatmak zordur.
%2.14'ten daha az karbon içeren demir bazlı bir alaşım. Demir ve karbona ek olarak, çelikte başka metaller de bulunur. Alaşıma paslanmaz hale getirmek de dahil olmak üzere yeni özellikler (alaşımlı çelik) verirler.
Kronları damgalamak için çelik kopingler - diğer metallerin eklenmesiyle bir demir ve karbon alaşımı. Alaşımın özelliklerini değiştirirler (erime noktası, sertlik, süneklik, süneklik vb.).
- korozyona dayanıklı çelik. Krom (%21) ve diğer metaller çoğunlukla korozyon önleyici ajan olarak kullanılır.
- bunlar sırasıyla diğer tüm metallerdir.
Ortopedik diş hekimliğinde metaller asil ve asil olmayan olarak ayrılır.
soy metaller(veya değerli metaller) - korozyona dayanıklı ve kimyasal olarak inert metaller. Ana soy metaller altın, gümüş ve platin grubu metallerdir (platin, paladyum, iridyum, osmiyum vb.).
Adi metaller- Kolayca korozyona uğrayan ve doğada saf halde bulunmayan metaller. Her zaman cevherlerden çıkarılırlar.
Yoğunluğa bağlı olarak
diş hekimliğinde kullanılan metaller hafif ve ağırdır.
Bu konuda tek bir bakış açısı yoktur. En genel kriter, metalin yoğunluğunun demirin yoğunluğundan (8 g/cm³) veya atom ağırlığının 50 amu'dan fazla olmasıdır. En az bir koşul karşılanırsa, metal ağırdır.
Ekoloji ve tıp için ağır metaller Yüksek toksisite ve çevresel öneme sahip metallerdir. Bu da daha fazla kafa karışıklığı yaratıyor. Örneğin, 19.32 g / cm³ yoğunluğa ve 197 amu atom ağırlığına sahip altın. ait değil ağır metaller, eylemsizliği ve mükemmel biyouyumluluğu nedeniyle.
Dental metal alaşımları sınıflandırması
Randevu ile ortopedik diş hekimliğinde metal alaşımları ayrılır:
- A. Yapısal - takma diş yapmak için kullanılırlar.
- B. Dolgu alaşımları - amalgamlar.
- B. Dişçilik aletlerinin imalatı için alaşımlar.
- G. Yardımcı. Diğer amaçlar için kullanılan metaller (Örneğin, eriyebilir damgalama metalleri veya lehimler).
Diş hekimliğinde kullanılan alaşımlar, kimyasal bileşim açısından:
- Değerli metal alaşımları
- Baz metal alaşımları
Diş hekimliğinde ve alaşımlarda değerli metaller
Diş hekimliğinde değerli metaller pahalıdır. Ancak buna rağmen mükemmel biyouyumlulukları nedeniyle kullanılmaya devam etmektedirler. Korozyona uğramazlar, tükürük ile reaksiyona girmezler, alerji ve zehirlenmelere neden olmazlar.
Altın alaşımı, polietiyolojik temas alerjisi olan hastalar için genellikle tek seçenektir.
Asil alaşımlar dayanıklıdır. Tek dezavantajı (fiyat dışında) yumuşak olmaları ve aşınmaya karşı hassas olmalarıdır.
Diş hekimliğinde altın alaşımları.
- 900 karat altın alaşımı. (ZlSrM-900-40).
KOMPOZİSYON:%90 altın, %4 gümüş, %6 bakır.
ÖZELLİKLER: erime noktası 1063 ° C
Alaşım plastiktir, basınç altında işlenmesi kolaydır (damgalama, haddeleme, dövme). 
Düşük sertliği nedeniyle alaşım kolayca aşınır. Bu nedenle, içten, çiğneme yüzeyinde veya kesici kenarda damgalı kronların imalatında lehim dökülür.
Yapımcı: 18, 20, 23, 25 mm çapında diskler ve 5g bloklar şeklinde.
Başvuru: preslenmiş kronlar ve köprüler için
ortopedik diş hekimliğinde değerli metallerin alaşımı
- 750 ayar altın alaşımı (ZlSrPlM-750-80)
oluşur Altından - %75, Gümüş ve bakırdan her biri %8 ve platinden - %9
Platin, bu alaşıma esneklik verir ve döküm büzülmesini azaltır.
Uygulamak toka protezlerinin, klipslerin ve kakmaların döküm altın parçalarının imalatı için
- 750 karat diş altın alaşımı (ZlSrKdM)
V kompozisyon kadmiyum eklendi - %5-12.
Kadmiyum nedeniyle alaşımın erime sıcaklığı 800 C'ye düşürülür. (Altın alaşımlarının ortalama erime sıcaklığı 950-1050 C'dir.) Bu da bu alaşımın lehim olarak kullanılmasını sağlar.
Gümüş-paladyum alaşımları, daha yüksek bir Tm = 1100-1200 C ile ayırt edilir. fiziksel ve mekanik özellikler altın alaşımlarına benzer. Ancak korozyon direnci daha düşüktür. (Gümüş, kükürt bileşikleri ile temas ettiğinde kararır) Sünek ve dövülebilir alaşımlar. Altın lehimle (ZlSrKdM) lehimlenmiştir.
- Alaşım PD-250
KOMPOZİSYON:%75,1 gümüş, %24,5 paladyum, bazı alaşım metalleri (çinko, bakır, altın).
Uygulamak damgalı kronlar için. Sırasıyla çeşitli çaplarda (18, 20, 23, 25 mm) ve 0,3 mm kalınlığında diskler şeklinde üretilirler.
- Alaşım PD-190
Kompozisyon: %78 gümüş, %18.5 paladyum, diğer metaller.
Uygulamak diş hekimliğinde döküm için bir alaşım olarak.
- Alaşım PD-150
Paladyum miktarı %14.5'e düşürüldü, gümüş arttı.
Uygulamak sekmeler için.
Ortopedik diş hekimliğinde kullanılan değerli olmayan metal alaşımlar
Protezlerin maliyetini azaltmak için, pahalı altının yerini almak üzere daha ucuz metallere dayalı alaşımlar geliştirildi.
SSCB'de en yaygın olarak ucuz paslanmaz çelik kullanıldı.
Bugün, pazarın büyük kısmı kobalt-krom ve nikel-krom alaşımları tarafından işgal edilmektedir.
Alaşım paslanmaz diş-çelik diş
Çelik, dünyada en yaygın kullanılan alaşımdır. Özellikleri iyi bilinmektedir. Ve alaşım ajanları sayesinde istenilen özellikler verilebilir.
Diş çeliği çok ucuzdur.
Dezavantajları arasında: çelik ağırdır (yoğunluk yaklaşık 8 g / cm3) ve reaktiftir. Alerjiye, galvanoza neden olabilir.
Ortopedik diş hekimliğinde paslanmaz çelik - kaliteler:
- ÇELİK SINIF 1 x 18 H 9T (EYa-1)
Diş taç alaşımı KOMPOZİSYON:
%1,1 karbon; %9 nikel, %18 krom; %2 manganez, %0.35 titanyum, %1.0 silikon, geri kalanı demirdir.
Uygulamak sabit protezler için: bireysel kronlar, döküm dişler, fasetler.
- ÇELİK SINIFLARI 20Х18H9Т
KOMPOZİSYON:%0.20 karbon, %9 nikel, %18 krom, %2.0 manganez, %1.0 titanyum, %1.0 silikon, geri kalanı demirdir.
Fabrikada bu tür çelikten yapılırlar:
- standart kollu damgalı kron üretimi için kullanılır;
- toka boşlukları(ChSPP için)
- elastik metal matrisler doldurma ve ayrıca ayırma şeritleri için
ÇELİK diş hekimliği için MARKALAR 25X18H102S
KOMPOZİSYON: %0.25 karbon, %10.0 nikel, %18.0 krom, %2.0 manganez, %1.8 silikon, geri kalanı demirdir.
BAŞVURU: fabrikada yapmak:
- dişler(yan üst ve alt) damgalı lehimli köprüler için;
- ortodontik tel 0,6 ila 2,0 mm arası çap (adım 0,2 mm)
.
Gümüş lehim PSR-37 veya Tsetrina lehimi, değerli olmayan alaşımlar için lehim olarak kullanılır.
Gümüş - %37, bakır - %50, Manganez - %8-9, Çinko - %5-6 içerir
Erime noktası - 725-810 С
Diş hekimliğinde kobalt krom alaşımı
(kobalt-krom alaşımı, krom-kobalt alaşımı)
KOMPOZİSYON:
- kobalt%66-67, alaşımlı taban, sert, güçlü ve hafif metal.
- krom%26-30, esas olarak (çelikte olduğu gibi) korozyon direncini artırmak için tanıtıldı.
- nikel% 3-5, alaşımın sünekliğini, sünekliğini, tokluğunu arttırır, alaşımın teknolojik özelliklerini iyileştirir.
- molibden%45.5, alaşımın mukavemetini arttırır.
- manganez%0.5, mukavemeti arttırır, döküm kalitesi, erime noktasını düşürür, toksik kükürt bileşiklerinin alaşımdan uzaklaştırılmasına yardımcı olur.
- karbon%0,2, erime noktasını düşürür ve alaşımın akışkanlığını artırır.
- silikon%0.5, döküm kalitesini iyileştirir, alaşımın akışkanlığını arttırır.
- Demir%0.5, akışkanlığı arttırır, döküm kalitesini iyileştirir.
CHS-diş alaşımının ÖZELLİKLERİ:
İyi fiziksel ve mekanik özellikler, düşük yoğunluk (ve buna bağlı olarak restorasyonların ağırlığı) ve yüksek mukavemetli ajur ürünleri dökmeyi mümkün kılan mükemmel akışkanlık ile ayırt edilir.
Erime noktası 1458 С
Alaşım aşınmaya karşı dayanıklıdır ve yüksek parlaklığını uzun süre korur.
Diş hekimliğinde kobalt krom alaşımı
Dökme kuronlar, köprüler, yekpare kroşeli protezler, metal-seramik protez çerçeveleri, döküm tabanlı hareketli protezler, kıymıklar, döküm kroşeler için kullanılır.
Diş hekimliğinde metalin sinterlenmiş metal bileşimi
Cellite-K - kobalt-krom
metal alaşım
diş hekimliğinde sermetler.
Ana elementin Ni olduğu alaşımlar. Nikel - Cr (% 20'den az olmayan), Co ve molibden (Mo) (% 4) hariç bu alaşımın elementleri.
Nikel alaşımı, özelliklerde kobalt alaşımına benzer.
Uygulanan: sabit protezlerin ve hareketli protez çerçevelerinin dökümü için.
Günümüzde nikel alaşımlarının kullanımı, yüksek alerjeniteleri nedeniyle sınırlıdır.
Ortopedik diş hekimliğinde titanyum alaşımları
Diş hekimliğinde hem saf titanyum (%99,5) hem de alaşımları kullanılmaktadır.
saf titanyum Döküm ve frezeleme için titanyum, alüminyum ve vanadyum alaşımları kullanılır (sırasıyla %90-6-4). Ve alüminyum ve niyobyum (%87-6-7) ile bir titanyum alaşımı.
Titanyum alaşımları hafiftir ve şaşırtıcı derecede güçlüdür. Ancak refrakterdirler ve birlikte çalışmak zordur.
Ortodontide ark yapmak için titanyum, vanadyum ve alüminyum (%75-15-10) alaşımları kullanılır.
Protez diş hekimliğinde kullanılan metaller 
Nikel ve titanyum alaşımı - titanyum nikelid - nikel %55, titanyum %45.
Alaşımın bir şekil hafızası vardır. Bu alaşımdan deforme olmuş soğutulmuş ürünler, ısıtıldığında orijinal şeklini alır.
Alaşım, vücut sıcaklığının etkisi altında alındığı ortodontide kullanılır. 
istenilen şekil.
Ayrıca şekil hafızalı endodontik aletlerin yapımında da kullanılır.
Ortopedik diş hekimliğinde kullanılan yardımcı alaşımlar
Bronz- bakır-kalay alaşımı. Diş hekimliğinde alüminyum bronz kullanılır (kalay yerine alüminyum). Çene kırıklarını splintlemek için ligatürler yapılır.
Pirinç- çinkolu bir bakır alaşımı - ondan katlanabilir modeller için pimler yapılır.
Magnalius- bir alüminyum ve magnezyum alaşımı - uçak parçaları ondan yapılır (alaşım çok hafif ve dayanıklıdır). Diş hekimliğinde artikülatörler ve bazı küvetler ondan yapılır.
Amalgamlar- cıvalı bir metal alaşımı. Doldurmak için kullanılırlar.
Konu çok geniş, diş hekimliğinde amalgam hakkında ayrı bir makale olacak.
Ortopedik diş hekimliğinde düşük erime noktalı alaşımlar
Düşük erime noktalı alaşımlar (Mellot, Wood, Rose) - Bizmut, Kalay, Kurşun içerir
- erime noktaları yaklaşık 70 C'dir.
Kronları damgalamak için damgalar, karşı damgalar, katlanabilir modeller yapmak için kullanılırlar.
Diş hekimliğinde düşük eriyen metaller
Wood'un alaşımı.
Erime noktası 68 C.
Bileşim: Bizmut - %50, Kurşun - %25, Kalay - %12,5, Kadmiyum - %12,5.
Kadmiyum içerdiği için zehirlidir.
Mellot'un alaşımı.
Erime noktası 63 С 
Bileşim: Bizmut - %50, Kurşun - %20, Kalay - %30.
Diş hekimliği için gül alaşımı.
Erime noktası 94 C.
Bileşim: Bizmut - %50, Kurşun ve Kalay %25.
Takım çeliği- %0,7 veya daha fazla karbon içerir.
Yüksek mukavemet ve sertlikte farklılık gösterir (özel ısıl işlemden sonra).
Çeliğe tungsten, molibden, vanadyum ve krom ilavesi, çeliği yüksek hızlarda iyi kesme yeteneğine sahip kılar. Bu çelik frezler ve kesiciler için kullanılır.
Wolfram karbür- alaşım değil. Tungstenin karbonlu kimyasal bileşimi (kimyasal formül WC). Elmas ile sertlik karşılaştırılabilir. Zırh delici tank mermilerinin üretiminde kullanılır. Ve ayrıca karbür diş frezleri için.
zirkonyum dioksit- ayrıca bir alaşım değil. Zirkonyum metalinin oksijenle kimyasal bileşimi. Kimyasal yapısı gereği seramiğe yakındır ancak daha sert ve daha güçlüdür. Diş hekimliğinde öğütülmüş protezlerin imalatında kullanılırlar.
Diş hekimliğinde kullanılan metal alaşımları (sonuç)
Modern diş hekimliğini metaller olmadan hayal etmek imkansızdır. Her şeyin merkezindeler. Ve metalin yerini alabilecek hiçbir malzeme yoktur.
Diş hekimliğinde metallerin kullanımı
Diş hekimliğinde metaller aşağıdakiler için kullanılır:
- Kronlar ve köprüler
- Toka protezlerinin çerçeveleri
- Metal tabanlar chspp ve pspp
- Diş implantları
- Aletler ve demirbaşlar için
- Nasıl yardımıcı meteryalçeşitli teknolojik süreçler için
- Doldurmak için
Video: Tıpta Hafıza Metalini Şekillendirin
Diş Hekimliğinde Metal-Diş Alaşımları güncellendi: 4 Şubat 2017 yazar tarafından: Alexey Vasilevski
