Legirano železo z niklom. Magnetna zlitina železa z niklom

Pomembno vlogo v vsakdanjem življenju zaseda metalurška industrija, saj se moramo vsak dan ukvarjati z različnimi izdelki iz kovine. In so izdelani iz vseh vrst zlitin, ki jih dobimo s taljenjem. Pri proizvodnji teh materialov se uporabljajo vsaj dve kovini, za izboljšanje lastnosti pa posebni aditivi. V tem prispevku bomo obravnavali več zlitin železa z niklom, njihove lastnosti in uporabo.

O lastnosti železa

Čisto železo - srebrno-siva barva, ima duktilnost in voljivost. Izvorni ingoti, ki jih najdemo v naravi, imajo izrazit kovinski sijaj in precejšnjo trdoto. Na višini in električni prevodnosti materiala uporablja proste elektrone za enostavno prenos toka. Kovina ima povprečno refraktornost, mehča pri temperaturi + 1539 stopinj Celzija in izgubi feromagnetne lastnosti. To je kemično aktiven element. Pri normalni temperaturi se preprosto reagira in pri segrevanju se te lastnosti izboljšajo. V zraku je prekrit z oksidnim filmom, kar ovira nadaljevanje reakcije. Ko je izpostavljena vlažnemu okolju, se pojavi rjava, ki ne preprečuje več korozije. Toda kljub temu se pogosto uporablja železo in njegove zlitine.

Malo zgodovine

Invar je zlitina železa z niklom, ki vsebuje 36% legirnega dodatka. Prvo je v Franciji leta 1896 odkril fizik Charles Guillaume. V tem času je delal pri iskanju poceni kovine za standarde merjenja mase in dolžine, ki so bile izdelane iz zelo dragega zlitine platina-iridija. Zaradi tega odkritja je znanstvenik leta 1920 prejel Nobelovo nagrado za fiziko.

Beseda "Invar" v latinščini pomeni "nespremenljiva". To pomeni, da je za zlitino železa niklja toplotna širitev ostane nespremenjen za širok razpon temperaturnih sprememb - od -80 do 100 stopinj Celzija. Ta zlitina ima več drugih imen: nilvar, vakodil, nilo-zlitine, radiometall. Invar je blagovna znamka družbe Imphy Alloys Inc., ki je v lasti jeklarskega podjetja Arcelor Mittal.

Legirano železo z niklom

Za izboljšanje lastnosti železa z uporabo različnih dodatkov nastanejo zlitine. Znanstveniki so verjeli, da ne bi bilo težko dobiti zlitine železa niklja, ob upoštevanju termodinamičnih lastnosti kovin. Toda v praksi so naleteli na težave. Pri medsebojnem delovanju kovin, med proizvodnjo železovega niklja, kot posledica procesa oksidacije stranskih produktov, se železo iz dvovalentnega stanja pretvori v trivalentno stanje.

Zaradi tega se prirast zlitine zmanjša in nekatere fizikalne lastnosti poslabšajo. Za reševanje tega problema se amini in organske kisline doda elektrolitu, ki tvori trivalentno železova spojina, ki imajo nizko topnost. V zvezi s tem se elastičnost sedimenta izboljša in se enakomerno porazdeli z elektroliti. Nastala zlitina železa z niklom se imenuje Invar.

Uporaba zlitine Invar

Manjši temperaturni koeficient širitve omogoča, da se uporablja za proizvodnjo:

• deli instrumentov;
• trakovi in ​​žice za geodetsko delo;
• nosilne laserske strukture;
• podrobnosti o ura, nihala kronometrov;
• valjanje: vroče valjane palice in pločevine, hladno valjani trakovi, brezšivne cevi, kovane palice.

Za povečanje trdnosti nastane hladna plastična deformacija zlitine železa in niklja, nato pa se izvede nizkotemperaturna toplotna obdelava. Za večjo odpornost na korozijo v običajnih atmosferskih pogojih se površina polira in se uporabi zaščitni sloj, če je izdelek namenjen uporabi v jedkih okoljih. Antikorozivne lastnosti Invarja se prav tako povečajo, ko se njegovi sestavi doda približno 12% kroma, pri segrevanju pa na 100 stopinj stalno elastičnost.

Magnetne zlitine

Te zlitine se pogosto uporabljajo v elektrotehniki. Od teh so izdelani trajni magneti, transformatorska jedra, električni merilni instrumenti, elektromagneti. Ljudje že dolgo vedo, da ima železo magnetne lastnosti in zato ima veliko uporab.

Mnogo kasneje je bilo ugotovljeno, da je ista lastnost neločljivo povezana z niklom in drugimi kovinami. Izdelki, izdelani iz magnetne zlitine železa z niklom, imajo tudi možnost, da shranijo lastno magnetno polje, ko zunaj že manjka. Še več, to osebno polje lahko znova vpliva na druga magnetna telesa.

Nikelj, kobalt in njihove zlitine

Kobalt in nikelj sta elementi železne podskupine. Vsi trije elementi imajo podobne lastnosti, vendar obstajajo tudi pomembne razlike. Obe kovini sta bolj gosti kot železo in veliko težje in močnejše od tega. So manj aktivni v kemijskem smislu, se razlikujejo po njihovi korozijski odpornosti. Poleg tega so kovine vrednotene zaradi večje odpornosti proti plinski koroziji.

Pomanjkljivosti kobalta in niklja so njihova visoka toksičnost in znatni stroški v primerjavi z železom. Naše aplikacije za protikorozijsko prevleko izdelkov iz ogljikovega jekla in železa z elektrokemičnimi reakcijami. Prav tako se uporabljajo za izdelavo enot in delov, ki zahtevajo večjo trdnost in trdoto. Treba je omeniti poseben pomen zlitin železa, niklja in kobalta, ki se imenujejo coinvar, Invar, supermalloy, permalloy in malloy. Njihova glavna prednost je v njihovih visokih magnetnih lastnostih. Te zlitine se uporabljajo za izdelavo magnetnih jeder različnih elektromagnetnih naprav.

Alloy Coward

Mešanica sestoji iz kovin, ki imajo odlične mehanske lastnosti. Le-ti so enostavni za obdelavo, jih je mogoče enostavno podpreti z valjanjem, prekrivanjem, kovanjem in žigosanjem. In zlitina kobalta, niklja in železa se imenuje kovar. Uspešno združena kombinacija kemičnih elementov zagotavlja material z odličnimi lastnostmi. Ta zlitina ima dobro toplotno prevodnost, visok koeficient specifične električne upornosti in blizu ničelne linearne ekspanzije v velikem temperaturnem območju. Edina pomanjkljivost je majhna odpornost na korozijo v vlažnem okolju, zato se pogosto uporabljajo zaščitne prevleke srebra. Kovar se pogosto uporablja v industriji za proizvodnjo:

• cevi, pasovi in ​​žice;
• kondenzatorji;
• trupi opreme za izdelavo instrumentov;
• podrobnosti v radijski elektroniki;
• v elektrovakumski industriji.

Vsebnost dragega kobalta in niklja v zlitini poveča stroške materiala, vendar dobre lastnosti in nadaljnje delovanje pokrivajo začetno naložbo.

Alnie zlitine

Alnie je ime skupine za magnetne zlitine "železov-nikelj-aluminij". S povečanjem koncentracije aluminija in niklja v določenih mejah se preostala indukcija zmanjša in koercivna sila se poveča. Najpogosteje uporabljane zlitine, v katerih aluminij od 11 do 18%, in nikelj - 20-34%. Glavne lastnosti takšnih zlitin so električna prevodnost, toplotna prevodnost in plastičnost. Za vse jih je značilno dobro varjenje. Za uporabo zlitin z izdelava magnetov Legirani so s kobaltom in bakrom. V tem primeru material postane trd in krhka in ima grobo strukturo. Alniumove zlitine se uporabljajo kot konstrukcijski material za dele plinskih turbin in reaktivnih motorjev, ki delujejo pod visokimi temperaturami nad 1000 stopinj Celzija dolgo časa, s čimer ohranjajo kovino nedotaknjeno.

Zaključek

Vse kovine, ki se intenzivno uporabljajo v moderni industriji, so zlitine. Na primer, skoraj vse železo, ki se proizvaja na svetu, se uporablja za proizvodnjo litega železa in jekla. To je mogoče pojasniti z dejstvom, da so zlitine značilne za boljše lastnosti kot tiste kovine, iz katerih so pridobljene. Treba je opozoriti, da imajo zlitine, ki jih proizvaja industrija, skupne lastnosti zanje: trdnost, trdota, elastičnost in plastičnost. In železov-nikelj še vedno imajo in magnetne lastnosti, ki se med proizvodnjo povečajo z dodatnim dopingom.