Métaux alliés : description, liste et caractéristiques d'application

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27

Le développement est identifié avec l'amélioration. L'amélioration des capacités industrielles et domestiques est réalisée grâce à l'utilisation de matériaux aux caractéristiques progressives. Il s'agit notamment des métaux alliés. Leur diversité est déterminée par la possibilité de corriger la composition quantitative et qualitative des éléments d'alliage.

Acier allié naturel

Le premier fer fondu, qui différait de ses parents par ses propriétés, était naturellement allié. Le fer météorique préhistorique fondu contenait une quantité accrue de nickel. Il a été trouvé dans les sépultures égyptiennes antiques de 4-5 millénaires avant JC. e., le monument architectural de Qutab Minar à Delhi (Ve siècle) a été construit à partir du même. Les épées japonaises en damas étaient faites de fer saturé de molybdène et l'acier de Damas contenait du tungstène, caractéristique de la coupe à grande vitesse moderne. Il s'agissait de métaux dont le minerai était extrait de certains endroits.

Les alliages de production modernes peuvent contenir des métaux etd'origine non métallique, qui se reflètent dans leurs caractéristiques et propriétés.

Chemin historique

Les bases du développement de l'alliage ont été posées par la justification de la méthode de fusion de l'acier au creuset en Europe au XVIIIe siècle. Dans une version plus primitive, les creusets étaient utilisés dans l'Antiquité, notamment pour fondre le damas et l'acier de Damas. Au début du XVIIIe siècle, cette technologie est perfectionnée à l'échelle industrielle et permet d'ajuster la composition et la qualité de la matière première.

• La découverte simultanée de plus en plus de nouveaux éléments chimiques a poussé les chercheurs à des expériences de fusion expérimentales.
• L'effet négatif du cuivre sur la qualité de l'acier a été établi.
• Laiton contenant 6 % de fer découvert.

Des expériences ont été menées en termes d'effets qualitatifs et quantitatifs sur l'alliage d'acier de tungstène, manganèse, titane, molybdène, cob alt, chrome, platine, nickel, aluminium et autres.

La première production industrielle d'acier allié au manganèse a été établie au début du 19e siècle. Il a été développé depuis 1856 dans le cadre du procédé de fusion Bessemer.

Caractéristiques du dopage

Les possibilités modernes permettent de fondre des métaux alliés de n'importe quelle composition. Les principes de base de la technologie en question:

1. Les composants sont considérés comme des alliages uniquement s'ils sont introduits à dessein et que le contenu de chacun dépasse 1 %.
2. Le soufre, l'hydrogène, le phosphore sont considérés comme des impuretés. comme non métalliqueinclusions, bore, azote, silicium sont utilisés, rarement - phosphore.
3. L'alliage en vrac est l'introduction de composants dans une substance fondue dans le cadre de la production métallurgique. La surface est une méthode de saturation par diffusion de la couche de surface avec les éléments chimiques nécessaires sous l'influence de températures élevées.
4. Au cours du processus, les additifs modifient la structure cristalline du matériau "fille". Ils peuvent créer des solutions de pénétration ou d'exclusion, ainsi que se placer aux limites de structures métalliques et non métalliques, créant un mélange mécanique de grains. Le degré de solubilité des éléments les uns dans les autres joue ici un grand rôle.

Composants alliés

Selon la classification générale, tous les métaux sont divisés en ferreux et non ferreux. Les noirs comprennent le fer, le chrome et le manganèse. Les non ferreux sont divisés en légers (aluminium, magnésium, potassium), lourds (nickel, zinc, cuivre), nobles (platine, argent, or), réfractaires (tungstène, molybdène, vanadium, titane), légers, terres rares et radioactifs. Les métaux d'alliage comprennent une grande variété de métaux non ferreux légers, lourds, nobles et réfractaires, ainsi que tous les métaux ferreux.

Selon le rapport de ces éléments et la masse principale de l'alliage, ces derniers sont divisés en faiblement allié (3%), moyennement allié (3-10%) et fortement allié (plus de 10 %).

Aciers alliés

Technologiquement, le processus ne pose pas de difficultés. La gamme est très large. Principaux objectifs pourles aciers sont les suivants:

• Augmenter la force.
• Améliorer les résultats du traitement thermique.
• Augmentation de la résistance à la corrosion, résistance à la chaleur, résistance à la chaleur, résistance à la chaleur, résistance aux conditions de travail agressives, durée de vie.

Les principaux composants sont les alliages ferreux et les métaux réfractaires, qui comprennent Cr, Mn, W, V, Ti, Mo, ainsi que les non ferreux Al, Ni, Cu.

Le chrome et le nickel sont les principaux composants qui définissent l'acier inoxydable (X18H9T), ainsi que l'acier résistant à la chaleur, dont les conditions de fonctionnement sont caractérisées par des températures élevées et des charges de choc (15X5). Jusqu'à 1,5 % sont utilisés pour les roulements et les pièces de friction (15HF, SHKH15SG)

Le manganèse est un composant fondamental des aciers anti-usure (110G13L). En petite quantité, il contribue à la désoxydation en réduisant la concentration de phosphore et de soufre.

Le silicium et le vanadium sont des éléments qui augmentent l'élasticité dans une certaine quantité et sont utilisés pour fabriquer des ressorts et des ressorts (55C2, 50HFA).

L'aluminium est applicable pour le fer à haute résistance électrique (X13Y4).

Une teneur importante en tungstène est typique des aciers à outils résistants à grande vitesse (R9, R18K5F2). Un foret en métal allié fabriqué à partir de ce matériau est beaucoup plus productif et résistant au déclenchement que le même outil fabriqué à partir d'acier au carbone.

Les aciers alliés sont entrés dans l'usage quotidien. Dans le même temps, les soi-disant alliages aux propriétés étonnantes, également obtenus par des méthodes d'alliage, sont connus. Donc "l'acier à bois" contient 1% de chromeet 35% de nickel, qui détermine sa haute conductivité thermique, caractéristique du bois. Le diamant comprend également 1,5 % de carbone, 0,5 % de chrome et 5 % de tungstène, ce qui le caractérise comme particulièrement dur, semblable au diamant.

Allier la fonte

Les fontes se distinguent des aciers par une teneur en carbone importante (de 2,14 à 6,67%), une dureté et une résistance à la corrosion élevées, mais une faible résistance. Afin d'élargir la gamme de propriétés et d'applications importantes, il est allié avec du chrome, du manganèse, de l'aluminium, du silicium, du nickel, du cuivre, du tungstène et du vanadium.

En raison des caractéristiques particulières de ce matériau fer-carbone, son alliage est un processus plus complexe que pour l'acier. Chacun des composants affecte la transformation des formes de carbone qu'il contient. Ainsi, le manganèse contribue à la formation du graphite "correct", ce qui augmente la résistance. L'introduction d'autres entraîne la transition du carbone à l'état libre, le blanchiment de la fonte et une diminution de ses propriétés mécaniques.

La technologie est compliquée par la faible température de fusion (en moyenne, jusqu'à 1000 ˚C), alors que pour la plupart des éléments d'alliage, elle dépasse largement ce niveau.

L'alliage complexe est le plus efficace pour les fontes. Dans le même temps, il convient de prendre en compte la probabilité accrue de ségrégation de ces pièces moulées, le risque de fissuration et les défauts de coulée. Il est plus rationnel de réaliser le processus technologique dans des fours électromagnétiques et à induction. Une étape séquentielle obligatoire est un traitement thermique de haute qualité.

Les fontes au chrome se caractérisent par une résistance élevée à l'usure, à la solidité, à la chaleur, au vieillissement et à la corrosion (CH3, CH16). Ils sont utilisés dans le génie chimique et dans la production d'équipements métallurgiques.

Les fontes alliées au silicium se distinguent par une résistance élevée à la corrosion et aux composés chimiques agressifs, bien qu'elles aient des propriétés mécaniques satisfaisantes (ChS13, ChS17). Ils font partie des équipements chimiques, des pipelines et des pompes.

Les fontes résistantes à la chaleur sont un exemple d'alliage complexe hautement productif. Ils contiennent des métaux ferreux et des alliages tels que le chrome, le manganèse, le nickel. Ils se caractérisent par une résistance élevée à la corrosion, à l'usure et à des charges élevées dans des conditions de température élevée - pièces de turbines, pompes, moteurs, équipements de l'industrie chimique (ChN15D3Sh, ChN19Kh3Sh).

Un composant important est le cuivre, qui est utilisé en combinaison avec d'autres métaux, tout en augmentant les caractéristiques de coulée de l'alliage.

Alliage de cuivre

Utilisé sous forme pure et dans le cadre d'alliages de cuivre, qui ont une grande variété en fonction du rapport des éléments de base et d'alliage: laiton, bronze, cupronickel, maillechort et autres.

Le laiton pur - un alliage avec du zinc - n'est pas allié. S'il contient des alliages de métaux non ferreux dans une certaine quantité, il est considéré comme multicomposant. Les bronzes sont des alliages avec d'autres constituants métalliques,pouvant être de l'étain et ne contenant pas d'étain, sont alliés dans tous les cas. Leur qualité est améliorée à l'aide de Mn, Fe, Zn, Ni, Sn, Pb, Be, Al, P, Si.

La teneur en silicium des composés de cuivre augmente leur résistance à la corrosion, leur résistance et leur élasticité; étain et plomb - déterminer les qualités anti-friction et les caractéristiques positives concernant l'usinabilité; nickel et manganèse - composants des alliages dits corroyés, qui ont également un effet positif sur la résistance à la corrosion; le fer améliore les propriétés mécaniques, tandis que le zinc améliore les propriétés technologiques.

Utilisé en génie électrique comme matière première principale pour la fabrication de divers fils, matériau pour la fabrication de pièces critiques pour équipements chimiques, en génie mécanique et instrumentation, dans les pipelines et les échangeurs de chaleur.

Alliage d'aluminium

Utilisé comme alliages forgés ou coulés. Les métaux alliés à base de celui-ci sont des composés avec du cuivre, du manganèse ou du magnésium (duralumines et autres), ces derniers sont des composés avec du silicium, les soi-disant silumines, tandis que toutes leurs variantes possibles sont alliées avec Cr, Mg, Zn, Co, Cu, Si.

Le cuivre augmente sa ductilité; silicium - fluidité et propriétés de moulage de haute qualité; chrome, manganèse, magnésium - améliorent la résistance, les propriétés technologiques de maniabilité par pression et résistance à la corrosion. Aussi, B, Pb, Zr,Ti, Bi.

Le fer est un composant indésirable, mais il est utilisé en petites quantités dans la production de papier d'aluminium. Les silumines sont utilisées pour couler des pièces et des boîtiers critiques dans l'ingénierie mécanique. Les duralumins et les alliages d'emboutissage à base d'aluminium sont une matière première importante pour la fabrication d'éléments de coque, y compris les structures porteuses, dans l'industrie aéronautique, la construction navale et la construction mécanique.

Les métaux alliés sont utilisés dans tous les domaines de l'industrie comme ceux qui ont des caractéristiques mécaniques et technologiques améliorées par rapport au matériau d'origine. La gamme d'éléments d'alliage et les capacités des technologies modernes permettent une variété de modifications qui élargissent les possibilités de la science et de la technologie.