Τα κράματα είναι μεταλλικές ενώσεις αποτελούμενες από ένα μέταλλο και ένα ή περισσότερα μεταλλικά ή μη μεταλλικά στοιχεία.
Παραδείγματα κοινών κραμάτων:
- Χάλυβας: Α συνδυασμός σίδερο (μέταλλο) και άνθρακα (μη μέταλλο)
- Μπρούντζος: Ένας συνδυασμός χαλκός (μέταλλο) και κασσίτερος (μέταλλο)
- Ορείχαλκος: Ένα μείγμα χαλκού (μέταλλο) και ψευδάργυρος (μέταλλο)
Ιδιότητες
Τα μεμονωμένα καθαρά μέταλλα μπορεί να έχουν χρήσιμες ιδιότητες, όπως καλό ηλεκτρική αγωγιμότητα, υψηλή αντοχή και σκληρότητα ή θερμότητα και διάβρωση αντίσταση. Τα εμπορικά κράματα μετάλλων επιχειρούν να συνδυάσουν αυτές τις ωφέλιμες ιδιότητες προκειμένου να δημιουργήσουν πιο χρήσιμα μέταλλα για συγκεκριμένες εφαρμογές από οποιαδήποτε από τα στοιχεία τους.
Ατσάλι, για παράδειγμα, απαιτεί τον σωστό συνδυασμό άνθρακα και σιδήρου (περίπου 99% σίδηρο και 1% άνθρακα) προκειμένου να παράγει ένα μέταλλο που είναι ισχυρότερο, ελαφρύτερο και πιο λειτουργικό από τον καθαρό σίδηρο.
Οι ακριβείς ιδιότητες των νέων κραμάτων είναι δύσκολο να υπολογιστούν επειδή τα στοιχεία δεν συνδυάζονται μόνο για να αποτελέσουν άθροισμα των τμημάτων. Διαμορφώνονται μέσω χημικών αλληλεπιδράσεων, οι οποίες εξαρτώνται από τα συστατικά στοιχεία και τις ειδικές μεθόδους παραγωγής. Ως αποτέλεσμα, απαιτούνται πολλές δοκιμές για την ανάπτυξη νέων κραμάτων μετάλλων.
Η θερμοκρασία τήξης αποτελεί βασικό παράγοντα στη διάσπαση των μετάλλων. Galinstan, ένα κράμα χαμηλής τήξης που περιέχει γάλλιο, ο κασσίτερος και το ίνδιο είναι υγρό σε θερμοκρασίες άνω των 2.2 ° F (-19 ° C), δηλαδή το σημείο τήξης του είναι χαμηλότερο από το καθαρό γάλλιο και περισσότερο από 212 ° F (100 ° C) το ίνδιο και ο κασσίτερος.
Το Galinstan® και το Metal's Wood είναι παραδείγματα ευτηκτικών κραμάτων-κραμάτων που έχουν το χαμηλότερο σημείο τήξης οποιουδήποτε συνδυασμού κράματος που περιέχει τα ίδια στοιχεία.
Σύνθεση
Χιλιάδες συνθέσεις αλουμινίου είναι σε κανονική παραγωγή με νέες συνθέσεις που αναπτύσσονται κάθε χρόνο.
Οι αποδεκτές πρότυπες συνθέσεις περιλαμβάνουν τα επίπεδα καθαρότητας των συστατικών στοιχείων (με βάση την περιεκτικότητα σε βάρος). Το μακιγιάζ, καθώς και οι μηχανικές και φυσικές ιδιότητες των κοινών κραμάτων, τυποποιούνται από τις διεθνείς όπως ο Διεθνής Οργανισμός Τυποποίησης (ISO), η SAE International και η ASTM Διεθνές.
Παραγωγή
Μερικά κράματα μετάλλων εμφανίζονται φυσικά και απαιτούν μικρή επεξεργασία για να μετατραπούν σε βιομηχανικά υλικά. Τα σιδηρο-κράματα όπως το σιδηρο-χρώμιο και το σιδηροπυρίτιο, για παράδειγμα, παράγονται με τη χύτευση μικτών μεταλλευμάτων και χρησιμοποιούνται στην παραγωγή διαφόρων χαλύβων. Ωστόσο, θα ήταν λάθος να πιστεύουμε ότι το κράμα μετάλλων είναι μια απλή διαδικασία. Για παράδειγμα, αν κάποιος έπρεπε απλώς να μίξει τηγμένη αλουμίνιο με τηγμένη οδηγω, θα βρουν ότι οι δύο θα χωριστούν σε στρώματα, σαν το πετρέλαιο και το νερό.
Τα εμπορικά και εμπορικά κράματα απαιτούν γενικά μεγαλύτερη επεξεργασία και συχνότερα σχηματίζονται με ανάμιξη τετηγμένων μετάλλων σε ελεγχόμενο περιβάλλον. Η διαδικασία συνδυασμού τετηγμένων μετάλλων ή ανάμειξης μετάλλων με μη μέταλλα ποικίλλει σημαντικά ανάλογα με τις ιδιότητες των στοιχείων που χρησιμοποιούνται.
Επειδή τα μεταλλικά στοιχεία έχουν μεγάλες διακυμάνσεις στην ανοχή τους στη θερμότητα και τα αέρια, παράγοντες όπως θερμοκρασίες τήξης τα συστατικά μέταλλα, τα επίπεδα ακαθαρσιών, το περιβάλλον ανάμιξης και η διαδικασία κραματοποίησης είναι κεντρικά στοιχεία για ένα επιτυχημένο κράμα επεξεργάζομαι, διαδικασία.
Ενώ στοιχεία όπως το πυρίμαχα μέταλλα είναι σταθερές σε υψηλές θερμοκρασίες, άλλοι αρχίζουν να αλληλεπιδρούν με το περιβάλλον τους, γεγονός που μπορεί να επηρεάσει τα επίπεδα καθαρότητας και, τελικά, την ποιότητα του κράματος. Συχνά σε τέτοιες περιπτώσεις, τα ενδιάμεσα κράματα πρέπει να προετοιμαστούν για να πείσουν τα στοιχεία να συνδυαστούν.
Για παράδειγμα, ένα κράμα αλουμινίου 95,5% και χαλκός 4,5% παρασκευάζεται αρχικά παρασκευάζοντας ένα μείγμα 50% των δύο στοιχείων. Το μείγμα αυτό έχει χαμηλότερο σημείο τήξης από είτε το καθαρό αλουμίνιο είτε τον καθαρό χαλκό και λειτουργεί ως "κράμα σκληρυντικού". Αυτό στη συνέχεια εισάγεται σε τετηγμένο αλουμίνιο με ρυθμό που δημιουργεί το σωστό μίγμα κράματος.
Πηγές: Οδός, Άρθουρ. & Alexander, W. Ο. 1944. Μέταλλα στην υπηρεσία του ανθρώπου. 11η έκδοση (1998).