сплав - Alloy


Из Википедии, свободной энциклопедии
Металл Вуда , A эвтектического , с низкой температурой плавления сплава висмута , свинца , олова и кадмия

Сплав представляет собой комбинацию металлов и из металла или другого элемента . Сплавы определяются металлический связующий характер. Сплав может представлять собой твердый раствор металлических элементов (одна фаза) или смеси металлических фаз (два или более решений). Интерметаллические соединения являются сплавами с определенной стехиометрией и кристаллической структурой. Zintl фаза также иногда рассматриваемые сплавы в зависимости от типов связей (см также: Ван Arkel-Кетелар треугольник для получения информации о классификации связывания в бинарных соединениях).

Сплавы используются в широком спектре приложений. В некоторых случаях, сочетание металлов может снизить общую стоимость материала при сохранении важных свойств. В других случаях, сочетание металлов придает синергетические свойства металлических составляющих элементов , таких как устойчивость к коррозии или механической прочности. Примеры сплавов стали , припой , латунь , олово , дюралюминий , бронза и амальгама .

Компоненты сплава обычно измеряют в массовых процентах для практического применения, а также в атомных долях для фундаментальных исследований в области науки. Сплавы обычно классифицируются как замещающие или интерстициальными сплавы , в зависимости от расположения атомов , которая образует сплав. Они могут быть дополнительно классифицированы как однородная (состоящим из одной фазы), или гетерогенные (состоящие из двух или более фаз) или интерметаллида .

Вступление

Жидкость бронза , вливает в форму во время литья.
Латунный светильник.

Сплав представляет собой смесь химических элементов , который образует нечистое вещество (примесь) , которая сохраняет характеристики металла . Сплав отличается от нечистого металла в том , что, со сплавом, добавленные элементы хорошо управляются для получения желательных свойств, в то время как нечистые металлы , таких как кованое железо менее контролируются, но часто считаются полезным. Сплавы изготавливаются путем смешивания двух или более элементов, по меньшей мере , одна из которых представляет собой металл. Это обычно называют первичным металлом или основной металл, и название этого металла может быть также название сплава. Другие компоненты могут или не могут быть металлами , но при смешивании с расплавленной основой, они будут растворимы и растворяют в смесь. Механические свойства сплавов часто весьма отличаются от его отдельных компонентов. Металл , который , как правило , очень мягкий ( податливый ), такие как алюминий , может быть изменен путем сплавления его с другим мягким металлом, таким как медь . Хотя оба металл очень мягкий и пластичные , полученный алюминиевый сплав будет иметь гораздо большую прочность . Добавление небольшого количества неметаллических углерода в железе торгует его большую пластичность для большей прочности сплава называется сталь . Из - за его очень-высокую прочность, но все еще существенной прочность , и ее способность быть значительно изменено путем тепловой обработки , сталь является одним из наиболее полезных и распространенных сплавов в современном использовании. При добавлении хрома со сталью, его устойчивость к коррозии может быть повышена, создавая из нержавеющей стали , в то время как добавление кремния будет изменять свои электрические характеристики, производство кремнистой стали .

Как масло и вода, расплавленный металл не всегда может смешать с другим элементом. Так , например, чистое железо почти полностью нерастворимы с медью. Даже тогда , когда компоненты растворимы, каждый из них будет как правило , имеет точки насыщения , за пределами которой нет больше компоненты не может быть добавлены. Железо, например, может содержать не более 6,67% углерода. Несмотря на то, что элементы сплава , как правило , должны быть растворимы в жидком состоянии, они не всегда могут быть растворимы в твердом состоянии. Если металлы остаются растворимыми , когда твердое вещество, сплав образует твердый раствор , становится однородной структурой , состоящей из одинаковых кристаллов, называется фазой . Если в смесь охлаждает компоненты становятся нерастворимыми, они могут разделить с образованием двух или более различных типов кристаллов, создавая гетерогенную микроструктуру различных фаз, некоторые более одного компонента , чем другая фаза имеет. Тем не менее, в других сплавов, нерастворимые элементы не могут не отделены до тех пор , после того, как происходит кристаллизация. При охлаждении очень быстро, они сначала кристаллизуются в виде однородной фазы, но они являются пересыщенными с вторичными компонентами. По прошествию времени, атомы этих пересыщенных сплавов можно отделить от кристаллической решетки, становятся более стабильным, и образуют вторую фазу , которые служат для усиления кристаллов внутри.

Некоторые сплавы, такие как электрум , который представляет собой сплав , состоящий из серебра и золота , встречаются в природе. Метеориты иногда сделаны из встречающихся в природе сплавы железа и никеля , но не являются родными к Земле. Одним из первых сплавов , сделанных человек был бронзовым , который представляет собой смесь из металлов олова и меди . Бронзовый был чрезвычайно полезен сплав древних, потому что она гораздо сильнее и сильнее , чем любой из его компонентов. Сталь была еще одним распространенным сплавом. Однако, в древние времена, он может быть создан только как случайный побочный продукт от нагрева железной руды при пожарах ( плавки ) в процессе производства чугуна. Другие древние сплавы включают оловянную , латунь и чугун . В современную эпоху, стали могут быть созданы во многих формах. Углеродистая сталь может быть сделано путем изменения только содержание углерода, производство мягких сплавов , таких как мягкой стали или твердых сплавов , таких как пружинной стали . Легированные стали могут быть сделаны путем добавления других элементов, таких как хром , молибден , ванадий или никель , в результате чего сплавов , таких как быстрорежущей стали или инструментальной стали . Небольшие количества марганца , как правило , легированные с большинством современных сталей из - за его способность к удалению нежелательных примесей, таких как фосфор , сера и кислород , которые могут иметь отрицательное воздействие на сплаве. Тем не менее, большинство сплавов не были созданы до 1900 - х годов, таких как различные алюминий, титан , никель и магниевых сплавов . Некоторые современные суперсплавы , такие как инколой , инконель и хастелла , могут состоять из множества различных элементов.

терминология

Затвор клапан, изготовленный из Inconel .

Как существительное, термин сплав используется для описания смеси атомов , в которых основной компонент является металлом. При использовании в качестве глагола, этот термин относится к акту смешивания металла с другими элементами. Первичный металл называется базой , на матрице , или растворитель . Эти вторичные компоненты часто называют растворенные вещества . Если есть смесь только двух типов атомов (не считая примесей) , таких как медно-никелевого сплава, то его называют бинарный сплав. Если существует три типа атомов , образующих смесь, такие как железо, никель и хром, то он называется тройным сплавом. Сплав с четырьмя составными частями является четверным сплавом, в то время как пяти частей сплав, называется пятерным сплав. Поскольку процент каждого компонента может быть изменена, с любой смесью весь диапазон возможных вариаций называется системой . В связи с этим, все различные формы сплава , содержащего только две составляющие, как железо и углерод, называется двойную систему, в то время как все комбинации сплавов возможно с трехкомпонентного сплава, такие как сплавы железа, углерода и хрома, называется тройная система .

Хотя сплав технически нечистый металл, когда речь идет о сплавах, термин «примесь» обычно обозначает те элементы , которые не желательны. Такие примеси вводятся из цветных металлов и легирующих элементов, но удаляются во время обработки. Так , например, сера является общей примеси в стали. Сера легко соединяется с железом с образованием сульфида железа , который является очень хрупким, создавая слабые места в стали. Литий , натрий и кальций являются общими примеси в алюминиевых сплавах, которые могут оказывать неблагоприятное воздействие на структурную целостность отливок. И наоборот, в противном случае чисто-металлы , которые просто содержат нежелательные примеси часто называют «нечистыми металлами» и, как правило , не называют сплавы. Кислород, присутствующий в воздухе, легко соединяется с большинством металлов с образованием оксидов металлов ; особенно при более высоких температурах , возникающих в процессе легирования. Большое внимание часто принимается в процессе легирования для удаления избытка примесей, используя потоки , химические добавки, или другие методы экстрактивной металлургии .

На практике, некоторые сплавы используются так , преимущественно в отношении их основных металлов , что имя основного компонента также используется в качестве имени сплава. Например, 14 - каратное золото представляет собой сплав золота с другими элементами. Кроме того , серебро используется в ювелирных изделиях и алюминий , используемый в качестве структурного строительного материала также являются сплавами.

Термин «сплав» иногда используется в повседневной речи как синоним для конкретного сплава. Так , например, автомобильные колеса , изготовленные из алюминиевого сплава , которые обычно называют просто « колеса сплава », хотя на самом деле сталей и большинством других металлов в практическом использовании также являются сплавами. Сталь является таким общим сплавом , что многие элементы , изготовленные из него, как колеса , бочки , или балки , которые просто называют по имени элемента, при условии , что он сделан из стали. При изготовлении из других материалов, они , как правило , определяется как таковое, (то есть: «бронзовое колесо», «пластиковая бочка», или «дерево балка»).

теория

Легирование металла осуществляется путем объединения его с одним или несколькими другими элементами. Наиболее распространенный и самый старый процесс легирования осуществляет путем нагревания основного металла за пределами его точки плавления , а затем растворение растворенных веществ в расплавленную жидкость, которая может быть возможно , даже если температура плавления растворенного вещества намного больше , чем у основания. Тем не менее, некоторые металлы и растворенные вещества, такие как железо и углерод, имеют очень высокую температуру плавления-точку и были невозможны для древних людей , чтобы расплавить. Таким образом, легирование также может быть выполнена с одним или более компонентов в газообразном состоянии, например, найти в доменной печи , чтобы сделать чугун, азотирования , нитроцементации или другие формы цементации , или процесс цементирования используется , чтобы сделать черновой стали . Он также может быть сделано с одним, или более, все из компонентов в твердом состоянии, например, найденных в древних методов рисунка сварки , стали сдвига , или тигельной стали производства, смешивая элементы через твердотельной диффузии .

При добавлении еще одного элемента к металлу, различие в размерах атомов создают внутренние напряжения в решетке металлических кристаллов; подчеркивает , что часто усиливают свои свойства. Так , например, комбинация из углерода с железом производит сталь , которая сильнее , чем железо , его первичный элемент. Электрическая и теплопроводность сплавов, как правило , ниже , чем у чистых металлов. Физические свойства, такие как плотность , реакционная способность , модуль Юнга сплава не может сильно отличаться от базового элемента, но инженерные свойства , такие как предел прочности при растяжении , пластичность и прочность на сдвиг может существенно отличаться от тех , из составных материалов. Это иногда является результатом размерами атомов в сплаве, так как более крупные атомы оказывают сжимающее усилие на соседних атомах, и меньшие атомы оказывают растягивающее усилие на своих соседей, помогая противостоять деформации сплава. Иногда сплавы могут демонстрировать заметные различия в поведении , даже если небольшие количества одного элемента присутствует. Например, примеси в полупроводниковых ферромагнитных сплавов приводят к различным свойствам, в первую предсказанных White, Hogan, Suhl, Tian Abrie и Накамура. Некоторые сплавы изготавливаются путем плавления и смешивания двух или более металлов. Бронза , сплав меди и олова , был первым обнаружил сплав, в течение доисторического периода в настоящее время известен как бронзовый век . Это было труднее , чем чистая медь и первоначально использовался для изготовления орудий труда и оружия, но позже было заменено металлами и сплавами с улучшенными свойствами. В более поздние времена бронза была использована для украшения , колокольчиков , статуй и подшипников . Латунь представляет собой сплав изготовлен из меди и цинка .

В отличие от чистых металлов, сплавов большинство не имеют одну температуру плавления , а диапазон плавления , в течение которого материал представляет собой смесь твердых и жидких фаз (а) слякоти. Температура , при которой начинается плавление называется солидус , а температура плавления , когда это просто полная называются ликвидусом . Для многих сплавов существует определенная доля сплава (в некоторых случаях более чем один), называется либо эвтектической смесью или перитектическая композицию, которая дает сплав уникальную и низкую температуру плавления, а не жидкость / твердое вещество перехода шуги.

Термообработанные сплавы

Аллотропное железо , ( альфа - железа и гамма - железа ) , показывающие различия в расположении атомов.
Микрофотографии стали . Лучшие фото: Отожженные (медленно охлаждает) стала образует гетерогенную, пластинчатую микроструктуру под названием перлит , состоящее из фаз цементита (свет) и феррит (темный). Нижние фото: закалка (быстро охлаждает) стала образует одну фазы под названием мартенсит , в которой углерод остается в ловушке внутри кристаллов, создание внутренних напряжений.

Легирующие элементы добавляются к основному металлу, чтобы вызвать твердость , прочность , пластичность , или другие желаемые свойства. Большинство металлы и сплавы могут быть упрочнены путем создания дефектов в их кристаллической структуре. Эти дефекты создаются в процессе пластической деформации ковки, гибко, экструзии, и так далее, и являются постоянными , если металл не перекристаллизовывают . В противном случае, некоторые сплавы могут также их свойства изменены термической обработки . Почти все металлы могут быть смягчены отжигом , который рекристаллизация сплава и ремонт дефектов, но не как многие из них могут быть закалены путем контролируемого нагрева и охлаждения. Многие сплавы алюминия , меди , магния , титана и никеля может быть усилен до некоторой степени некоторого способа термической обработки, но мало реагируют на это в той же степени , как это делает сталь .

Основного металла железа в железо-углерод сплава , известного как сталь, претерпевает изменение в расположении ( Аллотропия ) атомов кристаллической матрицы при определенной температуре (обычно от 1500 ° F (820 ° C) и 1600 ° F ( 870 ° с), в зависимости от содержания углерода). Это позволяет меньшие атомы углерода , чтобы войти в свободное пространство кристалла железа. Когда эта диффузия происходит, атомы углерода , как говорят, в растворе в железе, образуя единую частности, однородная, кристаллическая фаза называется аустенитом . Если сталь медленно охлаждают, углерод может диффундировать из железа , и она постепенно возвращается к своей низкой температуры аллотроп. При медленном охлаждении атомы углерода больше не будут столь же растворимы с железом, и будут вынуждены осадить из раствора, зародышеобразования в более концентрированный вид карбида железа (Fe 3 C) в пространствах между чистыми кристаллами железа. Затем сталь становится гетерогенным, так как она состоит из двух фаз, фаза железо-углерод называется цементит (или карбид ), а чистое железо феррита . Такая тепловая обработка производит сталь , которая является довольно мягким. Если сталь охлаждается быстро, однако, атомы углерода не успевает диффундировать и выпадают в осадок в виде карбида, но будет в ловушке внутри кристаллов железа. При быстром охлаждении, A бездиффузионная (мартенсита) преобразование происходит, в которых атомы углерода попадают в ловушку в растворе. Это приводит к тому , кристаллы железа деформироваться , как кристаллическая структура пытается изменить его состояние при низкой температуре, в результате чего эти кристаллы очень трудно , но гораздо менее пластичным (более хрупким).

В то время как высокая прочность стали результаты , когда предотвращается диффузия и осаждение (образуя martinsite), большинство термообработанной сплавы дисперсионного твердения сплавы, которые зависят от диффузии легирующих элементов для достижения их прочности. При нагревании с образованием раствора , а затем быстро охлаждает, эти сплавы стали намного мягче , чем обычно, в течение мартенситного превращения, но затем затвердевают по мере их старение. Растворенные вещества в этих сплавах будут осаждаться в течение долгого времени, образуя интерметаллические фазы, которые трудно отличить от основного металла. В отличии от стали, в котором твердый раствор разделяется на различные кристаллические фазы (карбиды и феррит), дисперсионное твердение сплавы образуют различные фазы в пределах того же кристалла. Эти интерметаллические сплавы появляются в однородной кристаллической структуре, но , как правило, ведут себя гетерогенно, становясь твердым и несколько хрупким.

Сплавов замещения и внедрения

Различные атомные механизмы формирования сплава, показывая чистый металл, замещените, межстраничные и комбинацию из двух.

Когда расплавленный металл смешивают с другим вещества, существует два механизма , которые могут вызвать сплав с образованием, называемый обмен атома и интерстициальный механизм . Относительный размер каждого элемента в смеси играет основную роль в определении того, какой механизм будет происходить. Когда атомы являются относительно близки по размерам, при этом способе обмена атома обычно бывает, где некоторые из атомов , составляющих металлические кристаллы замещены атомами другого компонента. Это называется замещени сплава . Примеры замещающих сплавов включают бронзы и латуни, в котором некоторые из атомов меди замещены атомами либо олова или цинка соответственно. В случае интерстициального механизма, один атом, как правило , значительно меньше , чем другие , и не может успешно заменить другой тип атома в кристаллах основного металла. Вместо этого, меньшие атомы становятся в ловушке в промежутках между атомами кристаллической матрицы, называются промежутками . Это упоминается как интерстициальный сплав . Сталь представляет собой пример интерстициального сплава, потому что очень маленькие атомы углерода укладываются в пустоты матрицы железа. Нержавеющая сталь является примером сочетания междоузельных и замещающих сплавов, поскольку атомы углерода укладываются в пустоты, но некоторые из атомов железа замещены атомами никеля и хрома.

История и примеры

Метеорный железо

Метеорит и топорик , который был выкован из метеоритного железа .

Использование сплавов людей началось с использованием метеоритного железа , встречающимися в природе сплава никеля и железа . Это является основным компонентом железных метеоритов , которые иногда падают на Землю из космического пространства. Как не использовался металлургические процессы , чтобы отделить железо от никеля, сплав был использован как это было. Метеоритное железо может быть выковано из красного каления , чтобы объекты , таких как инструменты, оружие и ногти. Во многих культурах это было сформировано холодной ковкой в ножи и наконечники стрел. Они часто используются в качестве наковальни. Метеорное железо было очень редким и ценным, и трудно для древних людей работать .

Бронза и латунь

Бронзовый топор 1100 г. до н.э.
Бронзовый дверной молоток

Железо обычно встречается в виде железной руды на Земле, для одного месторождения , кроме самородного железа в Гренландии , который был использован в инуитов людей. Родные меди , однако, был найден во всем мире, наряду с серебром , золотом и платиной , которые также использовались для изготовления орудий труда , украшения и другие предметы со времен неолита. Медь был самым трудным из этих металлов, и наиболее широко распространены. Он стал одним из самых важных металлов в древности. В конце концов, люди научились плавить металлы , такие как медь и олово из руды , и, около 2500 г. до н.э., стали легирующими двух металлов с образованием бронзы , которая была намного сложнее , чем ее компоненты. Олово было редко, однако, будучи в основном в Великобритании. На Ближнем Востоке, люди начали легирование меди с цинком с образованием латуни . Древние цивилизации учитывали смесь и различные свойства, полученные, например, твердость , вязкость и температура плавления , при различных условиях температуры и наклепе , развивая большую часть информации , содержащейся в современных фазовых диаграммах сплавов . Например, стрелки из китайской династии Цинь (около 200 г. до н.э.) часто построены с жесткой бронзовой головкой, но более мягкая бронза-тан, сочетая сплавы , чтобы предотвратить как потускнение и нарушение во время использования.

Амальгамы

Ртуть была выплавляется из киновари в течение тысяч лет. Ртуть растворяет многие металлы, такие как золото, серебро, олово, и с образованием амальгамы (сплав в мягкой пасте или жидкой форме при температуре окружающей среды). Амальгамы использовались с 200 г. до н.э. в Китае для золочения предметов , таких как доспехи и зеркала с драгоценными металлами. Древние римляне часто использовали ртуть оловянные амальгамы для золотит их броню. Амальгамы наносили в виде пасты , а затем нагревают до тех пор , пока ртуть испаряется, оставляя золото, серебро, олово или сзади. Ртуть часто используется в горнодобывающей промышленности, для извлечения драгоценных металлов , таких как золото и серебро из их руд.

Драгоценный-металлические сплавы

Электрум , естественный сплав серебра и золота, часто использовали для изготовления монет.

Многие древние цивилизации легированных металлов для чисто эстетических целей. В древнем Египте и Микен , золото часто сплавляют с медью с образованием красно-золото, или железо , чтобы произвести яркий бордовый-золото. Золото часто встречается , легированного серебром или другими металлами для получения различных видов цветного золота . Эти металлы также были использованы для укрепления друг друга, для более практических целей. Медь часто добавляют серебро , чтобы сделать серебро , увеличивая свою силу для использования в блюдах, столовых приборов и других практических элементов. Довольно часто, драгоценные металлы , легированные менее ценных веществ в качестве средства обмана покупателей. Около 250 г. до н.э., Архимед был заказан королем Сиракузы , чтобы найти способ , чтобы проверить чистоту золота в короне, что привело к известной банька криками «Эврика!» на открытие Архимеда .

оловянный

Термин олово охватывает различные сплавы , состоящие в основном из олова. В качестве чистого металла, олова слишком мягкое , чтобы быть использована для любой практической цели. Тем не менее, во время бронзового века , олово было редким металлом во многих частях Европы и Средиземноморья; из - за этого он часто ценится выше , чем золото. Для того, чтобы ювелирные изделия, столовые приборы, или другие предметы из олова, оно обычно сплавляют с другими металлами , чтобы увеличить его прочность и твердость. Эти металлы обычно были привести , сурьмы , висмута или меди. Эти растворенные иногда добавляют по отдельности в разных количествах, или добавлены вместе, делая широкий спектр предметов, начиная от практических элементов , таких как посуда, хирургических инструментов, подсвечников или воронок, до декоративных элементов , как серьги и заколки для волос.

Самые ранние образцы оловянной происходят из древнего Египта, около 1450 г. до н. Использование оловянного было широко распространено по всей Европе, из Франции в Норвегию и Великобританию (где большая часть древнего олова добывали) на Ближнем Восток. Сплав также используется в Китае и на Дальнем Востоке, прибывающий в Японии около 800 г. н.э., где она была использована для изготовления предметов , как церемониальные сосуды, чайных канистры или чаши , используемых в синтоистских святилищах.

Сталь и чугун

Пудлинговое в Китае, около 1637. противоположна большинства процессов легирующих, жидкий чугун заливают из доменной печи в контейнер и перемешивают , чтобы удалить углерод, который диффундирует в формировании воздуха углекислого газа, оставляя за собой мягкой стали с кованого железа.

Первый известная выплавка железа началась в Анатолии , около 1800 г. до н. Названный процесс Bloomery , он произвел очень мягкий , но пластичные кованое железо . К 800 г. до н.э., технология производства железа распространились в Европу, прибыв в Японии около 700 AD. Чугун , очень твердый , но хрупкий сплав железа и углерода , в настоящее время производится в Китае еще в 1200 г. до н.э., но не прибывал в Европе до средних веков. Чугун имеет более низкую температуру плавления , чем железо, и был использован для изготовления чугунных . Тем не менее, эти металлы нашли небольшое практическое применение до введения тигля стал около 300 г. до н.э.. Эти стали были плохого качества, а также введение картины сварки , около 1 века н.э., стремились сбалансировать экстремальные свойства сплавов путем их ламинирование, чтобы создать более жесткую металл. Около 700 н.э., японский начал складной Bloomery-сталь и чугун в чередующихся слоев , чтобы увеличить силу своих мечей, используя глинистые потоки для удаления шлака и примесей. Этот метод японского swordsmithing произвел один из самых чистых стальных сплавов с ранним средневековьем.

В то время как использование железа стало более широко распространен около 1200 г. до н.э., в основном из - за перебои в торговых маршрутах для олова, металл был намного мягче , чем бронза. Тем не менее, очень небольшое количество стали , (сплав железа и около 1% углерода), всегда был побочным продуктом процесса кричного. Возможность изменения твердости стали путем термической обработки была известна с 1100 г. до н.э., и редкий материал был оценен для изготовления орудий труда и оружия. Поскольку древние не могли производить температуры , достаточно высокие , чтобы полностью расплавить железо, производство стало в приемлемых количествах не происходило до введения блистерной стали в средних веках. Этот метод введен углерод при нагревании кованого железа угля в течение длительных периодов времени, но проникновение углерода было не очень глубоко, так что сплав не был однородным. В 1740 году Бенджамин Huntsman начал плавление блистерной стали в тигле , чтобы выровнять содержание углерода, создавая первый процесс для массового производства инструментальной стали . Процесс охотника был использован для изготовления инструментальной стали до начала 1900 - х годов.

С введением доменной печи в Европу в средних веках, чугун был в состоянии производить в гораздо больших объемах , чем кованое железо. Поскольку чугун может быть расплавлен, люди начали развиваться процессы восстановления углерода в жидком чугуне , чтобы создать сталь. Пудлинговое был использован в Китае с первого века и был введен в Европе в течение 1700 - х годов, когда расплавленный чугун был перемешивали при контакте с воздухом, чтобы удалить углерод путем окисления . В 1858 году сэр Генри Бессемера разработал процесс выплавки стали путем вдувания горячего воздуха через жидкий чугун , чтобы уменьшить содержание углерода. Бессемеровский процесс был способен производить первое крупномасштабное производство стало.

Легированные стали

Хотя сталь представляет собой сплав железа и углерод, термин « сталь » обычно относится только к тем сталям , которые содержат другие элементы , такие как ванадий , молибден , или кобальт в количествах , достаточных для изменения свойств основной стали. С древних времен , когда сталь используется в основном для инструментов и оружия, способы добычи и обработки металла часто строжайшем секреты. Даже после того, как долго в веке разума , сталелитейная промышленность была очень конкурентоспособной и производители прошли через большие длины , чтобы держать свои процессы конфиденциальными, подавляя любые попытки научного анализа материала, опасаясь , что бы раскрыть свои методы. Например, люди Шеффилда , центр производства стали в Англии, как известно, обычно бар посетителей и туристов въезд в город для предотвращения промышленного шпионажа . Таким образом, почти нет металлургической информации не существует о стали до 1860. Из - за этого недостатка понимания, сталь не считается сплав до десятилетия между 1930 и 1970 годами ( в первую очередь благодаря работам ученых , как Уильям Чандлер Робертс-Остен , Адольфом Martens и Эдгар Bain ), так что «легированная сталь» стали популярным термином для тройных и четверных стальных сплавов.

После того, как Бенджамин Huntsman разработал свой тигель стал в 1740 году, он начал экспериментировать с добавлением элементов , такими как марганец (в виде высоких марганцевого чугуна называется зеркальным ), что позволило удалить примеси , такие как фосфор и кислород; процесс , принятый Бессернер и до сих пор используется в современных сталей (хотя и в концентрациях , достаточно низких , чтобы все еще считается углеродистой стали). После этого многие люди начали экспериментировать с различными сплавами стали без особого успеха. Тем не менее, в 1882 году, Роберт Хэдфилд , будучи пионер в металлургии стали, проявил интерес и получает стальной сплав , содержащий около 12% марганца. Вызываются Сталь Гадфильда , он показал крайнюю твердость и прочность, став первым коммерчески жизнеспособный сплав стал. После этого он создал кремнистую сталь , запуская поиск других возможных сплавов стали.

Роберт Форестер Махает обнаружил , что при добавлении вольфрама к стала она может производить очень твердый край , который будет сопротивляться теряет свою твердость при высоких температурах. «Специальная сталь Р. Mushet в» (RMS) стала первой из быстрорежущей стали . В 1912 год Круппы Металлургические в Германии разработала нержавеющую сталь добавления 21% хрома и 7% никеля , производя первую из нержавеющей стали .

Осадки-твердеющие сплавы

В 1906 году дисперсионного твердения сплавов были обнаружены Alfred Вильмса . Дисперсионного твердения сплавы, такие как некоторые сплавы алюминия , титана и меди, являются термообработанной сплавы , которые смягчают , когда гас (охлаждают быстро), а затем затвердевают с течением времени. После закалки тройного сплава алюминия, меди и магния , Вильм обнаружил , что сплав увеличился в твердости , когда слева возраст при комнатной температуре. Хотя объяснение этого феномена не было предусмотрено до 1919 года, дюралюминий был одним из первых сплавов «Старение» , которые будут использоваться, и вскоре последовали многие другие. Поскольку они часто демонстрируют сочетание высокой прочности и низкого веса, эти сплавы стали широко использоваться во многих формах промышленности, в том числе строительства современных самолетов .

Смотрите также

Рекомендации

Список используемой литературы

  • Бухвальд, Vagn Фабрициус (2005). Железо и сталь в древности . Det Danske Kongelige Videnskabernes Selskab. ISBN  978-87-7304-308-0 .

внешняя ссылка