Legované železo s niklem. Magnetická slitina železa s niklem

Důležitou roli v životě každého člověka zaujímá hutní průmysl, protože každý den se musíme zabývat různými výrobky vyrobenými z kovu. A jsou vyrobeny ze všech druhů slitin, které se získají tavením. Při výrobě těchto materiálů se používají alespoň dva kovy a pro zlepšení vlastností - speciální přísady. V tomto příspěvku uvažujeme několik slitin železa s niklem, jejich vlastnosti a použití.

O vlastnostech železa

Čisté železo - stříbrno šedé barvy, má tažnost a tvárnost. Nativní ingoty, nalezené v přírodě, mají výrazný kovový lesk a značnou tvrdost. Při výšce a elektrické vodivosti materiálu využívá volné elektrony k přenosu proudu. Kov má průměrnou refraktoritu, změkčuje při teplotě + 1539 stupňů Celsia a ztrácí feromagnetické vlastnosti. To je chemicky aktivní prvek. Při normální teplotě snadno reaguje a při zahřátí se tyto vlastnosti zlepšují. Ve vzduchu je pokryt oxidem, který narušuje pokračování reakce. Při vystavení vlhkému prostředí se objevuje rez, který již nezpůsobuje korozi. Ale i přes to, že železo a jeho slitiny jsou široce používány.

Trochu historie

Invar je slitina železa s niklem, která obsahuje 36% legovací přísady. To bylo poprvé objeveno ve Francii v roce 1896 fyzikem Charles Guillaume. V tomto okamžiku pracoval na hledání levných kovů pro standardy hmotností a délky, které byly vyrobeny z velmi drahé slitiny platina-iridium. Díky tomuto objevu získal vědec v roce 1920 Nobelovu cenu za fyziku.

Slovo "Invar" v latině znamená "nezměnitelné". To znamená, že u slitiny železa a niklu tepelná roztažnost zůstává konstantní pro širokou škálu teplotních změn - od -80 do 100 stupňů Celsia. Tato slitina má několik dalších jmen: nilvar, vakodil, nilo-slitina, radiometall. Invar je ochranná známka společnosti Imphy Alloys Inc., kterou vlastní ocelářský podnik Arcelor Mittal.

Legované železo s niklem

Pro zlepšení vlastností železa s použitím různých přísad se vyrábějí slitiny. Vědci věřili, že by nebylo obtížné získat slitinu železa a niklu, s ohledem na termodynamické vlastnosti kovů. Ale v praxi se dostali do problémů. Při interakci kovů se při výrobě slitiny železa a niklu v důsledku procesu oxidace vedlejšího produktu mění železo z dvojmocného stavu na trojmocný stav.

V důsledku toho se výtěžnost slitiny snižuje a určité fyzikální vlastnosti se zhoršují. K vyřešení tohoto problému se do elektrolytu přidávají aminy a organické kyseliny, které se tvoří s trojmocným sloučenina železa, které mají nízkou rozpustnost. Z tohoto hlediska se elastičnost sedimentu stává lepším a rovnoměrně je rozdělují elektrolyty. Výsledná slitina železa s niklem se nazývá Invar.

Aplikace slitiny Invar

Malý teplotní koeficient expanze umožňuje použití pro výrobu:

• části přístrojové techniky;
• pásky a dráty pro geodetické práce;
• nosné laserové struktury;
• detaily strojního zařízení, kyvadlové hodiny;
• válcování za tepla válcované tyče a pásy, pásy válcované za studena, bezešvé trubky, kované tyče.

Pro zvýšení pevnosti se provádí studená plastická deformace slitiny železa a niklu a potom se provádí tepelné zpracování při nízkých teplotách. Pro větší odolnost proti korozi za normálních atmosférických podmínek je jeho povrch leštěn a ochranná vrstva je použita, pokud je výrobek určen k použití v korozivních prostředích. Antikorozní vlastnosti přípravku Invar se také zvyšují, když se k jeho složení přidá asi 12% chromu, zatímco při ohřátí na 100 stupňů zůstává konstantní elasticita.

Magnetické slitiny

Tyto slitiny jsou široce používány v elektrotechnice. Z nich jsou vyráběny permanentní magnety, jádra transformátorů, elektrické měřicí přístroje, elektromagnety. Lidé již dlouho vědí, že železo má magnetické vlastnosti a v důsledku toho najde mnoho způsobů použití.

O hodně později bylo zjištěno, že stejná vlastnost je spojena s niklem a jinými kovy. Výrobky vyrobené z magnetické slitiny železa s niklem mají také schopnost ukládat své vlastní magnetické pole, když již chybí vnější. Navíc toto osobní pole je opět schopno ovlivnit jiné magnetické těla.

Nikl, kobalt a jejich slitiny

Kobalt a nikl jsou prvky podskupiny železa. Všechny tři prvky mají podobné vlastnosti, ale existují také významné rozdíly. Oba kovy jsou hutnější než železo a mnohem tvrdší a silnější než to. Jsou méně aktivní v chemickém smyslu, liší se svou odolností proti korozi. Kromě toho jsou kovy oceňovány díky větší odolnosti vůči korozi plynu.

Nevýhody kobaltu a niklu jsou jejich vysoká toxicita a významné náklady vůči železu. Jejich aplikace pro antikorozní povrchovou úpravu výrobků z uhlíkové oceli a železa jsou elektrochemickými reakcemi. A také se používají k výrobě jednotek a dílů, které vyžadují zvýšenou pevnost a tvrdost. Je třeba poznamenat zvláštní význam slitin železa, niklu a kobaltu, které se nazývají coinvar, Invar, supermalivo, permalloy a malloy. Jejich hlavní výhodou spočívá v jejich vysokých magnetických vlastnostech. Tyto slitiny se používají k výrobě magnetických jader různých elektromagnetických zařízení.

Alloy Coward

Směs se skládá z kovů, které mají vynikající mechanické vlastnosti. Jsou snadno zpracovatelné, jsou snadno vystaveny válcování, broušení, kování a razítkování. A slitina kobaltu, niklu a železa se nazývá kovar. Úspěšně přizpůsobená kombinace chemických prvků poskytuje materiál vynikající vlastnosti. Tato slitina má dobrou tepelnou vodivost, vysoký koeficient specifického elektrického odporu a téměř nulovou lineární expanzi ve velkém teplotním rozmezí. Jedinou nevýhodou je nízká odolnost proti korozi ve vlhkém prostředí, proto se často používají ochranné vrstvy stříbra. Kovar je široce používán v průmyslu pro výrobu:

• potrubí, pásy a dráty;
• kondenzátory;
• trupy zařízení při výrobě přístrojů;
• detaily v radiové elektronice;
• v elektrovakuovém průmyslu.

Obsah drahého kobaltu a niklu v slitině zvyšuje cenu materiálu, ale dobré vlastnosti a pokračující provoz pokrývají počáteční investici.

Slitiny Alnie

Alnie je název skupiny pro magnetické slitiny "železo-nikl-hliník". S nárůstem koncentrace hliníku a niklu v určitých mezích se zbytková indukce snižuje a nátlaková síla se zvyšuje. Nejčastěji používané slitiny, u kterých je hliník 11 až 18% a nikl - 20-34%. Hlavními vlastnostmi těchto slitin jsou elektrická vodivost, tepelná vodivost a plasticita. Všechny jsou charakterizovány dobrým svařováním. Pro použití slitin s výroba magnetů jsou legovány kobaltem a mědí. V tomto případě se materiál stává tvrdým a křehkým a má hrubozrnnou strukturu. Slitiny hliníku se používají jako konstrukční materiál pro části plynové turbíny a tryskové motory, které pracují při vysokých teplotách nad 1000 stupňů Celsia po dlouhou dobu, čímž zůstávají kovy neporušené.

Závěr

Všechny kovy, intenzivně používané v moderním průmyslu, jsou slitiny. Například prakticky veškeré železo, které se vyrábí ve světě, se používá k výrobě litiny a oceli. To lze vysvětlit skutečností, že slitiny jsou charakterizovány lepšími vlastnostmi než kovy, ze kterých jsou získány. Je třeba poznamenat, že slitiny vyráběné průmyslem mají pro ně společné vlastnosti: pevnost, tvrdost, pružnost a plasticitu. A železo-nikl stále má a magnetické vlastnosti, které jsou během výroby doplněny dodatečným dopingem.