Uzyskaj informacje na temat właściwości, składu i produkcji stopów metali
Stopy to związki metali składające się z jednego metalu i jednego lub więcej elementów metalowych lub niemetalicznych.
Przykłady popularnych stopów obejmują:
- Stal , połączenie żelaza (metalu) i węgla (niemetal)
- Brąz, połączenie miedzi (metalu) i cyny (metalu) i
- Mosiądz, mieszanina miedzi (metalu) i cynku (metal)
Nieruchomości
Poszczególne czyste metale mogą mieć przydatne właściwości, takie jak dobre przewodnictwo elektryczne , wysoka wytrzymałość i twardość lub odporność na ciepło i korozję .
Handlowe stopy metali próbują łączyć te korzystne właściwości w celu wytworzenia metalu, który jest bardziej przydatny w konkretnym zastosowaniu niż którykolwiek z jego elementów składowych.
Na przykład rozwój stali wymagał znalezienia odpowiedniej kombinacji węgla i żelaza (około 99% żelaza i 1% węgla, jak się okazuje) w celu wytworzenia metalu, który jest mocniejszym, lżejszym i bardziej funkcjonalnym metalem niż czyste żelazo .
Dokładne właściwości nowych stopów są trudne do obliczenia, ponieważ elementy nie tylko łączą się, by stać się sumą części, ale powstają w wyniku interakcji chemicznych, które zależą od ich części składowych, a także od metody produkcji. W rezultacie wiele badań jest wymagane przy opracowywaniu nowych stopów metali.
Jedno jest pewne, że gdy metale są stopowane, temperatura topnienia zawsze ma wpływ. Galinstan® , niskostopowy stop zawierający gal , cynę i ind, jest ciekły w temperaturach powyżej 2.2 ° F (-19 ° C), co oznacza, że jego temperatura topnienia jest niższa o 122 ° F (50 ° C) od czystego galu i więcej niż 212 ° F (100 ° C) poniżej indu i cyny.
Galinstan® i Wood's Metal są przykładami stopów eutektycznych. Stopy eutektyczne mają najniższą temperaturę topnienia dowolnej kombinacji stopów zawierającej te same pierwiastki.
Kompozycja
Tysiące kompozycji stopowych są w regularnej produkcji, a nowe kompozycje są regularnie opracowywane.
Zaakceptowane standardowe kompozycje obejmują poziomy czystości elementów składowych (na podstawie zawartości wagowej).
Makijaż, a także mechaniczne i fizyczne właściwości zwykłych stopów, są standaryzowane przez międzynarodowe organizacje takie jak ISO, SAE International i ASTM International.
Produkcja
Niektóre stopy metali występują naturalnie i wymagają niewielkiej obróbki do przekształcenia w materiały przemysłowe. Stopy żelazne, takie jak na przykład żelazo-chrom i żelazokrzem, są wytwarzane przez wytapianie mieszanych rud i są wykorzystywane do produkcji różnych stali.
Stopy handlowe i handlowe wymagają jednak większego przetwarzania i najczęściej powstają w wyniku mieszania stopionych metali w kontrolowanym środowisku. Jednak można by pomylić myślenie, że stopowanie metali to prosty proces.
Na przykład, gdyby po prostu zmieszać roztopione aluminium ze stopionym ołowiem , odkrylibyśmy, że rozdzielą się one na warstwy, podobnie jak olej i woda. Procedura łączenia stopionych metali lub mieszania metali z niemetaliami różni się znacznie w zależności od właściwości wymaganych elementów.
Elementy metalowe mają dużą zmienność pod względem tolerancji na ciepło i gazy. Podczas gdy pierwiastki takie jak ogniotrwałe metale są stabilne w wysokich temperaturach, inne zaczynają wchodzić w interakcje z otoczeniem, co może wpływać na poziom czystości, a ostatecznie na jakość stopu.
Ważne uwagi, gdy stopowanie metali obejmuje temperatury topnienia metali składowych, poziomy zanieczyszczeń, środowisko mieszania i procedurę stopowania.
W niektórych przypadkach stopy pośrednie muszą być przygotowane w celu przekonania elementów do połączenia.
Stop zawierający 95,5% aluminium i 4,5% miedzi jest wytwarzany przez przygotowanie 50-procentowej mieszaniny dwóch składników. Ta mieszanina ma niższą temperaturę topnienia niż czyste aluminium lub czystą miedź i działa jako "stop utwardzacza". Następnie wprowadza się go do stopionego aluminium z szybkością, która tworzy odpowiednią mieszankę stopu.
Źródła: Ulica, Artur. & Alexander, WO 1944. Metale w służbie człowieka . 11 edycja (1998).