Fier de fier cu nichel. Aliaj magnetic al fierului cu nichel

Un rol important în viața fiecăruia îl ocupă industria metalurgică, pentru că în fiecare zi trebuie să ne ocupăm de diferite produse din metal. Și sunt fabricate din tot felul de aliaje care se obțin prin topire. La fabricarea acestor materiale sunt utilizate cel puțin două metale, iar pentru îmbunătățirea proprietăților - aditivi speciali. În această lucrare vom analiza mai multe aliaje de fier cu nichel, proprietățile și aplicațiile lor.

Cu privire la proprietățile fierului

Fierul fier - culoarea gri-argintiu, are ductilitate și maleabilitate. Inelele native, găsite în natură, au o luciu metalic pronunțat și duritate considerabilă. La înălțimea și conductivitatea electrică a materialului, utilizează electroni liberi pentru a transfera cu ușurință curentul. Metalul are o refractare medie, se înmoaie la o temperatură de + 1539 grade Celsius și își pierde proprietățile feromagnetice. Acesta este un element chimic activ. La temperatură normală, reacționează cu ușurință, iar când este încălzit, aceste proprietăți sunt îmbunătățite. În aer, este acoperit cu un film de oxid, care interferează cu continuarea reacției. Când este expus la un mediu umed, apare rugina, care nu mai previne coroziunea. Dar, în ciuda acestui fapt, fierul și aliajele sale sunt utilizate pe scară largă.

Un pic de istorie

Invar este un aliaj de fier cu nichel, care conține 36% din aditivul de aliere. A fost pentru prima dată descoperită în Franța în 1896 de către fizicianul Charles Guillaume. În acest moment lucra la căutarea unui metal ieftin pentru standardele de masă și lungime, care erau realizate dintr-un aliaj platin-iridiu foarte scump. Datorită acestei descoperiri, un om de știință în 1920 a primit Premiul Nobel pentru Fizică.

Cuvântul "Invar" în limba latină înseamnă "imuabil". Acest lucru înseamnă că pentru un aliaj de fier-nichel expansiune termică rămâne constantă pentru o gamă largă de schimbări de temperatură - de la -80 la 100 grade Celsius. Acest aliaj are mai multe alte nume: nilvar, vacodil, nilo-aliaj, radiometall. Invar este o marcă comercială a companiei Imphy Alloys Inc., care este deținută de concernul de oțel Arcelor Mittal.

Fier de fier cu nichel

Pentru a îmbunătăți proprietățile fierului, folosind diferite aditivi, se produc aliaje. Oamenii de știință au crezut că nu ar fi dificil să se obțină un aliaj de fier-nichel, având în vedere proprietățile termodinamice ale metalelor. Dar, în practică, s-au confruntat cu probleme. În interacțiunea metalelor, în timpul producerii unui aliaj de fier-nichel, ca rezultat al procesului de oxidare a produsului secundar, fierul din starea divalentă se transformă într-o stare trivalentă.

Ca urmare, randamentul aliajului scade și anumite proprietăți fizice se deteriorează. Pentru a rezolva această problemă, aminele și acizii organici sunt adăugați la electrolit, care se formează cu trivalent compusul de fier, care au solubilitate scăzută. În acest sens, elasticitatea sedimentelor devine mai bună, iar pentru a le distribui uniform, se amestecă electroliții. Aliajul rezultat din fier cu nichel se numește Invar.

Aplicarea aliajului Invar

Coeficientul de extindere a temperaturii minore permite folosirea acestuia pentru producție:

• părți ale instrumentelor;
• benzi și fire pentru lucrări geodezice;
• poartă structuri laser;
• detalii despre ceas, pendulumuri de cronometre;
• laminare: bare și foi laminate la cald, benzi laminate la rece, țevi fără sudură, bare forjate.

Pentru a crește rezistența, se face o deformare plastică rece a aliajului de fier-nichel și apoi se efectuează un tratament termic la temperatură joasă. Pentru o rezistență mai mare la coroziune în condiții atmosferice normale, suprafața sa este lustruită și se aplică un strat de protecție dacă produsul este destinat utilizării în medii corozive. Proprietățile anticorozive ale Invar cresc, de asemenea, atunci când aproximativ 12% crom se adaugă la compoziția sa, în timp ce aceasta păstrează o elasticitate constantă când este încălzită la 100 de grade.

Aliaje magnetice

Aceste aliaje sunt utilizate pe scară largă în ingineria electrică. Dintre acestea, sunt fabricate magneți permanenți, miezuri de transformatoare, instrumente electrice de măsură, electromagneți. Oamenii știu de mult că fierul are proprietăți magnetice și, ca rezultat, găsește multe utilizări.

Mult mai târziu sa descoperit că aceeași proprietate este inerentă în nichel și în alte metale. Produsele fabricate dintr-un aliaj magnetic de fier cu nichel au, de asemenea, capacitatea de a-și păstra propriul câmp magnetic atunci când cel existent lipsește deja. În plus, acest câmp personal este din nou capabil să afecteze alte corpuri magnetice.

Nichel, cobalt și aliajele lor

Cobaltul și nichelul sunt elemente ale unui subgrup de fier. Toate cele trei elemente au proprietăți similare, dar există, de asemenea, diferențe semnificative. Ambele metale sunt mai dense decât fierul, și mult mai greu și mai puternic decât acesta. Ele sunt mai puțin active în sens chimic, diferă în rezistența lor la coroziune. În plus, metalele sunt evaluate pentru rezistența lor mai mare la coroziunea gazului.

Dezavantajele cobaltului și nichelului sunt toxicitatea ridicată și costul semnificativ față de fier. Ei găsesc aplicarea lor pentru acoperirea anticorozivă a produselor fabricate din oțel carbon și fier prin reacții electrochimice. Și, de asemenea, ele sunt utilizate pentru fabricarea de unități și părți care necesită o rezistență sporită și duritate. Trebuie remarcat importanța deosebită a aliajelor de fier, nichel și cobalt, numite coinvar, Invar, supermalloy, permalloy și malloy. Principalul lor avantaj constă în proprietățile lor magnetice ridicate. Aceste aliaje sunt utilizate pentru a produce miezuri magnetice ale diferitelor dispozitive electromagnetice.

Aliașul laș

Amestecul constă din metale care au proprietăți mecanice excelente. Ele sunt ușor de procesat, sunt ușor supuse la rulare, broșare, forjare și ștanțare. Și aliajul de cobalt, nichel și fier se numește kovar. Combinația reușită de elemente chimice oferă materialului caracteristici excelente. Acest aliaj are o bună conductivitate termică, un coeficient ridicat de rezistență electrică specifică și o expansiune liniară aproape de zero într-un interval de temperatură mare. Singurul dezavantaj este rezistența la coroziune scăzută într-un mediu umed, adesea fiind folosite acoperiri protectoare de argint. Kovar este utilizat pe scară largă în industrie pentru producție:

• țevi, curele și fire;
• condensatoare;
• corpuri de utilaj pentru fabricarea instrumentelor;
• detalii în electronica radio;
• în industria electrovacuumului.

Conținutul de cobalt și nichel scump din aliaj mărește costul materialului, însă caracteristicile bune și continuarea operațiunii acoperă investiția inițială.

Aliajele Alnie

Alnie este un nume de grup pentru aliajele magnetice "fier-nichel-aluminiu". Cu o creștere a concentrației de aluminiu și nichel în anumite limite, inducția reziduală scade, iar forța coercitivă crește. Cele mai frecvent utilizate aliaje, în care aluminiu de la 11 la 18%, și nichel - 20-34%. Principalele proprietăți ale acestor aliaje sunt conductivitatea electrică, conductivitatea termică și plasticitatea. Toate acestea se caracterizează printr-o sudură bună. Pentru utilizarea aliajelor cu fabricarea de magneți ele sunt aliate cu cobalt și cupru. În acest caz, materialul devine tare și fragil și are o structură cu granulație grosieră. Aliajele de aliaj sunt folosite ca materiale structurale pentru părți ale motoarelor cu turbină cu gaz și a motoarelor cu reacție care funcționează la temperaturi ridicate de peste 1000 de grade Celsius pentru o lungă perioadă de timp, menținând intacte metalul.

concluzie

Toate metalele, utilizate intens în industria modernă, sunt aliaje. De exemplu, aproape întregul fier care este produs în lume este utilizat pentru producția de fontă și oțel. Acest lucru poate fi explicat prin faptul că aliajele se caracterizează prin proprietăți mai bune decât acele metale din care sunt obținute. Trebuie remarcat faptul că aliajele produse de industrie au proprietăți comune: rezistența, duritatea, elasticitatea și plasticitatea. Și fier-nichel încă mai are și proprietăți magnetice, care în timpul producției sunt sporiți de dopaj suplimentar.