Legeringer er metalliske forbindelser, der består af et metal og et eller flere metal- eller ikke-metalelementer.
Eksempler på almindelige legeringer:
- Stål: A kombination af jern (metal) og carbon (ikke-metal)
- Bronze: En kombination af kobber (metal) og tin (metal)
- Messing: En blanding af kobber (metal) og zink (metal)
Ejendomme
Individuelle rene metaller kan have nyttige egenskaber såsom god elektrisk ledningsevne, høj styrke og hårdhed eller varme og korrosion modstand. Kommercielle metallegeringer forsøger at kombinere disse fordelagtige egenskaber for at skabe metaller mere anvendelige til bestemte anvendelser end nogen af deres komponentelementer.
Stålkræver for eksempel den rigtige kombination af kulstof og jern (ca. 99% jern og 1% kulstof) for at fremstille et metal, der er stærkere, lettere og mere anvendeligt end rent jern.
Nøjagtige egenskaber ved nye legeringer er vanskelige at beregne, fordi elementer ikke bare kombineres for at blive en sum af delene. De dannes gennem kemiske interaktioner, der afhænger af komponentdele og specifikke produktionsmetoder. Som et resultat kræves der meget testning i udviklingen af nye metallegeringer.
Smeltetemperatur er en nøglefaktor i legering af metaller. Galinstan, en lav-smeltet legering indeholdende gallium, tin og indium, er flydende ved temperaturer over 2,2 ° F (-19 ° C), hvilket betyder, at dens smeltepunkt er 50 ° C (122 ° F) lavere end rent gallium og over 212 ° F (100 ° C) nedenfor indium og tin.
Galinstan® og Woods Metal er eksempler på eutektiske legeringer - legeringer, der har det laveste smeltepunkt for enhver legeringskombination, der indeholder de samme elementer.
Sammensætning
Tusinder af legeringssammensætninger er i regelmæssig produktion, hvor nye kompositioner udvikles hvert år.
Accepterede standardpræparater inkluderer renhedsniveauerne for bestanddelene (baseret på vægtindhold). Makeup, såvel som de mekaniske og fysiske egenskaber ved almindelige legeringer, er standardiseret af internationale organisationer som International Organisation for Standardization (ISO), SAE International og ASTM International.
Produktion
Nogle metallegeringer forekommer naturligt og kræver lidt behandling for at blive omdannet til industrielle materialer. Ferrolegeringer, som f.eks. Ferromomium og ferrosilicium, produceres for eksempel ved smeltning af blandet malm og bruges til fremstilling af forskellige stål. Alligevel ville man forveksle med at tro, at legering af metaller er en enkel proces. For eksempel, hvis man blot skulle blande smeltet aluminium med smeltet at føre, ville de opdage, at de to ville adskille sig i lag, ligesom olie og vand.
Kommercielle og handelslegeringer kræver generelt større forarbejdning og dannes ofte ved at blande smeltede metaller i et kontrolleret miljø. Proceduren for at kombinere smeltede metaller eller blande metaller med ikke-metaller varierer meget afhængigt af egenskaberne for de anvendte elementer.
Fordi metalelementer har store variationer i deres tolerance over for varme og gasser, er faktorer såsom smeltetemperaturer på komponentmetaller, urenhedsniveauer, blandingsmiljø og legeringsprocedure er centrale overvejelser for en vellykket legering behandle.
Mens elementer som ildfaste metaller er stabile ved høje temperaturer, andre begynder at interagere med deres miljø, hvilket kan påvirke renhedsniveauer og i sidste ende legeringskvaliteten. Ofte i sådanne tilfælde skal mellemlegeringer forberedes for at overtale elementer til at kombinere.
Som et eksempel fremstilles en legering af 95,5% aluminium og 4,5% kobber ved først at fremstille en 50% blanding af de to elementer. Denne blanding har et lavere smeltepunkt end enten rent aluminium eller rent kobber og fungerer som en "hærderlegering." Dette introduceres derefter til smeltet aluminium med en hastighed, der skaber den rigtige legeringsblanding.
Kilder: Street, Arthur. & Alexander, W. O. 1944. Metaller i tjeneste for mennesket. 11. udgave (1998).