Industri metalurgi memegang peranan penting dalam kehidupan setiap orang, karena setiap hari Anda harus berhadapan dengan berbagai produk logam. Dan mereka terbuat dari berbagai paduan, yang diperoleh melalui peleburan. Dalam produksi bahan-bahan ini, setidaknya dua logam digunakan, dan aditif khusus digunakan untuk meningkatkan sifat. Artikel ini akan mengulas beberapa paduan besi-nikel, sifat dan aplikasinya.
Tentang sifat-sifat besi
Besi murni berwarna abu-abu perak dan dapat ditempa serta ditempa. Ingot asli yang ditemukan di alam memiliki kilau logam yang nyata dan kekerasan yang signifikan. Pada ketinggian dan konduktivitas listrik material, ia dengan mudah mentransfer arus dengan bantuan elektron bebas. Logam ini memiliki refraktori rata-rata, melunak pada suhu +1539 derajat Celcius dan kehilangan sifat feromagnetiknya. Ini adalah elemen kimia aktif. Pada suhu normal, mudah bereaksi, dan ketika dipanaskan, sifat-sifat ini ditingkatkan. Di udara, itu menjadi ditutupi dengan film oksida, yang mencegah kelanjutan reaksi. Saat terkena lingkungan yang lembabkarat muncul, yang tidak lagi mencegah korosi. Namun, meskipun demikian, besi dan paduannya banyak digunakan.
Sedikit sejarah
Invar adalah paduan besi dan nikel, yang mengandung aditif paduan 36%. Ini pertama kali ditemukan di Prancis pada tahun 1896 oleh fisikawan Charles Guillaume. Pada saat ini, ia sedang mengerjakan pencarian logam murah untuk standar ukuran massa dan panjang, yang terbuat dari paduan platinum-iridium yang sangat mahal. Berkat penemuan ini, ilmuwan menerima Hadiah Nobel Fisika pada tahun 1920.
Kata "invar" dalam bahasa Latin berarti tidak berubah. Ini berarti bahwa koefisien ekspansi termal dari paduan besi-nikel tetap konstan pada rentang suhu yang luas - dari -80 hingga 100 derajat Celcius. Paduan ini memiliki beberapa nama lain: nilvar, vakodyl, nilo-alloy, radiometal. Invar adalah merek dagang dari Imphy Alloys Inc., yang dimiliki oleh grup baja Arcelor Mittal.
Paduan besi-nikel
Untuk meningkatkan sifat besi, dengan menggunakan berbagai aditif, paduan diperoleh. Para ilmuwan percaya bahwa tidak akan sulit untuk mendapatkan paduan besi-nikel, dengan mempertimbangkan sifat termodinamika logam. Namun dalam praktiknya, mereka mengalami masalah. Selama interaksi logam, selama produksi paduan besi dengan nikel, sebagai hasil dari proses oksidasi samping, besi dari keadaan divalen masuk ke keadaan trivalen.
Akibatnya, hasil paduan menurun dan sifat fisik tertentu memburuk. Untuk mengatasi masalah ini, amina dan asam organik ditambahkan ke elektrolit, yang membentuk senyawa dengan kelarutan rendah dengan besi besi. Dalam hal ini, elastisitas endapan menjadi lebih baik, dan untuk distribusi yang seragam, elektrolit dicampur. Paduan besi dan nikel yang dihasilkan disebut invar.
Penggunaan paduan Invar
Koefisien ekspansi termal yang tidak signifikan memungkinkannya digunakan untuk produksi:
- bagian instrumen;
- pita dan kawat untuk pekerjaan geodesi;
- Struktur pendukung laser;
- bagian dari gerakan arloji, pendulum kronometer;
- produk canai: batang dan lembaran canai panas, batang canai dingin, pipa tanpa sambungan, batang tempa.
Untuk meningkatkan kekuatan, deformasi plastis dingin dari paduan besi-nikel dilakukan, dan kemudian dilakukan perlakuan panas suhu rendah. Untuk ketahanan yang lebih besar terhadap korosi dalam kondisi atmosfer normal, permukaannya dipoles dan lapisan pelindung diterapkan jika produk dimaksudkan untuk digunakan di lingkungan yang agresif. Sifat anti-korosi Invar juga akan meningkat ketika sekitar 12% kromium ditambahkan ke komposisinya, sementara itu mempertahankan elastisitas konstan ketika dipanaskan hingga 100 derajat.
paduan magnet
Paduan ini banyak digunakan dalam teknik elektro. Mereka digunakan untuk membuat magnet permanen, inti transformator,alat ukur listrik, elektromagnet. Orang-orang telah lama mengetahui bahwa besi bersifat magnetis, dan sebagai hasilnya, ia memiliki banyak kegunaan.
Jauh kemudian ditemukan bahwa sifat yang sama melekat pada nikel dan beberapa logam lainnya. Produk yang terbuat dari paduan magnet besi dan nikel juga memiliki kemampuan untuk mempertahankan medan magnetnya sendiri ketika medan magnet luar tidak ada lagi. Terlebih lagi, medan pribadi ini sekali lagi dapat mempengaruhi benda magnetik lainnya.
Nikel, kob alt dan paduannya
Cob alt dan nikel adalah elemen dari subkelompok besi. Ketiga unsur tersebut memiliki sifat yang hampir sama, tetapi juga terdapat perbedaan yang signifikan. Kedua logam lebih padat dari besi dan jauh lebih keras dan lebih kuat dari besi. Mereka kurang aktif dalam hal kimia, berbeda dalam ketahanan korosi. Selain itu, logam dihargai karena ketahanannya yang lebih besar terhadap korosi gas.
Kelemahan kob alt dan nikel adalah toksisitasnya yang tinggi dan biaya yang signifikan dibandingkan dengan besi. Mereka menemukan aplikasi mereka untuk lapisan luar anti korosi dari produk yang terbuat dari baja karbon dan besi dengan reaksi elektrokimia. Dan juga digunakan untuk pembuatan komponen dan suku cadang yang memerlukan peningkatan kekuatan dan kekerasan. Signifikansi khusus dari paduan besi, nikel dan kob alt, yang disebut koinvar, invar, supermalloy, permalloy dan malloy, harus diperhatikan. Keuntungan utama mereka terletak pada highsifat magnetik. Paduan ini digunakan untuk menghasilkan sirkuit magnetik untuk berbagai perangkat elektromagnetik.
Paduan Kovar
Campuran terdiri dari logam dengan sifat mekanik yang sangat baik. Mereka mudah diproses, mudah digulung, digergaji, ditempa, dan dicap. Dan paduan kob alt, nikel dan besi disebut kovar. Kombinasi unsur-unsur kimia yang dipilih dengan baik menyediakan bahan dengan karakteristik yang sangat baik. Paduan ini memiliki konduktivitas termal yang baik, koefisien resistivitas listrik yang tinggi, dan indeks ekspansi linier mendekati nol pada rentang suhu yang luas. Satu-satunya kelemahan adalah ketahanan korosi yang rendah di lingkungan basah, sehingga lapisan pelindung perak sering digunakan. Kovar banyak digunakan dalam industri untuk produksi:
- pipa, pita dan kabel;
- kapasitor;
- kotak peralatan dalam instrumentasi;
- detail dalam elektronik radio;
- kasus di industri vakum listrik.
Paduan ini mengandung kob alt dan nikel yang mahal, yang meningkatkan biaya material, tetapi kinerja yang baik dan masa pakai yang lama menutupi investasi awal.
Alni paduan
Alni adalah nama grup untuk paduan magnetik besi-nikel-aluminium. Dengan peningkatan konsentrasi aluminium dan nikel dalam batas-batas tertentu, induksi sisa berkurang, dan gaya koersif meningkat. Paduan yang paling umum digunakan di mana aluminium dari 11 hingga18%, dan nikel - 20-34%. Sifat utama dari paduan tersebut adalah konduktivitas listrik, konduktivitas termal dan keuletan. Semuanya ditandai dengan pengelasan yang baik.
Untuk menggunakan paduan dalam pembuatan magnet, mereka dicampur dengan kob alt dan tembaga. Dalam hal ini, material memperoleh kekerasan dan kerapuhan dan memiliki struktur berbutir kasar. Paduan Alni digunakan sebagai bahan struktural untuk bagian turbin gas dan mesin jet yang beroperasi pada suhu tinggi lebih dari 1000 derajat Celcius untuk waktu yang lama, menjaga logam tanpa kerusakan.
Kesimpulan
Semua logam yang banyak digunakan dalam industri modern adalah paduan. Sebagai contoh, hampir semua besi yang diproduksi di dunia digunakan untuk memproduksi besi dan baja. Ini dapat dijelaskan oleh fakta bahwa paduan dicirikan oleh sifat yang lebih baik daripada logam dari mana mereka diperoleh. Perlu dicatat bahwa paduan yang diproduksi oleh industri memiliki sifat umum untuk mereka: kekuatan, kekerasan, elastisitas dan plastisitas. Dan besi-nikel juga memiliki sifat magnetik, yang ditingkatkan selama produksi dengan bantuan paduan tambahan.
