A indústria metalúrgica desempenha um papel importante na vida de todos, pois todos os dias você tem que lidar com vários produtos metálicos. E eles são feitos de várias ligas, que são obtidas por fundição. Na produção desses materiais, pelo menos dois metais são usados e aditivos especiais são usados para melhorar as propriedades. Este artigo revisará várias ligas de ferro-níquel, suas propriedades e aplicações.
Sobre as propriedades do ferro
O ferro puro é cinza-prateado e é maleável e maleável. Os lingotes nativos encontrados na natureza têm um brilho metálico pronunciado e uma dureza significativa. Na altura e condutividade elétrica do material, ele transfere facilmente a corrente com a ajuda de elétrons livres. O metal tem uma refratariedade média, amolece a uma temperatura de +1539 graus Celsius e perde suas propriedades ferromagnéticas. É um elemento quimicamente ativo. Em temperaturas normais, reage facilmente e, quando aquecido, essas propriedades são aprimoradas. No ar, fica coberto com um filme de óxido, o que impede a continuação da reação. Quando exposto a um ambiente úmidoaparece a ferrugem, o que já não impede a corrosão. Mas, apesar disso, o ferro e suas ligas são amplamente utilizados.
Um pouco de história
Invar é uma liga de ferro e níquel, que inclui 36% de aditivo de liga. Foi descoberto pela primeira vez na França em 1896 pelo físico Charles Guillaume. Nessa época, ele estava trabalhando na busca de um metal barato para padrões de medidas de massa e comprimento, que eram feitos de uma liga de platina-irídio muito cara. Graças a essa descoberta, o cientista recebeu o Prêmio Nobel de Física em 1920.
A palavra "invar" em latim significa imutável. Isso significa que o coeficiente de expansão térmica de uma liga de ferro-níquel permanece constante em uma ampla faixa de temperatura - de -80 a 100 graus Celsius. Esta liga tem vários outros nomes: nilvar, vakodyl, nilo-liga, radiometal. Invar é uma marca registrada da Imphy Alloys Inc., que é de propriedade do grupo siderúrgico Arcelor Mittal.
Liga de ferro-níquel
Para melhorar as propriedades do ferro, usando vários aditivos, são obtidas ligas. Os cientistas acreditavam que não seria difícil obter uma liga de ferro-níquel, levando em consideração as propriedades termodinâmicas dos metais. Mas, na prática, eles tiveram problemas. Durante a interação de metais, durante a produção de uma liga de ferro com níquel, como resultado de um processo de oxidação lateral, o ferro do estado bivalente passa para o estado trivalente.
Como resultado, o rendimento da liga diminui e certas propriedades físicas se deterioram. Para resolver este problema, aminas e ácidos orgânicos são adicionados ao eletrólito, que formam compostos de baixa solubilidade com o ferro férrico. Nesse sentido, a elasticidade do precipitado torna-se melhor e, para sua distribuição uniforme, os eletrólitos são misturados. A liga resultante de ferro e níquel é chamada de invar.
Uso de liga Invar
Coeficiente de expansão térmica insignificante permite que seja usado para produção:
- partes do instrumento;
- fita e arame para obras geodésicas;
- Estruturas de suporte a laser;
- partes de movimentos de relógios, pêndulos de cronômetros;
- produtos laminados: barras e chapas laminadas a quente, tiras laminadas a frio, tubos sem costura, barras forjadas.
Para aumentar a resistência, é realizada a deformação plástica a frio da liga de ferro-níquel e, em seguida, é realizado o tratamento térmico a baixa temperatura. Para maior resistência à corrosão em condições atmosféricas normais, sua superfície é polida e uma camada protetora é aplicada se o produto for destinado ao uso em ambientes agressivos. As propriedades anticorrosivas do Invar também aumentam quando cerca de 12% de cromo é adicionado à sua composição, enquanto mantém a elasticidade constante quando aquecido a 100 graus.
Ligas magnéticas
Estas ligas são amplamente utilizadas na engenharia elétrica. Eles são usados para fazer ímãs permanentes, núcleos de transformadores,instrumentos elétricos de medição, eletroímãs. As pessoas sabem há muito tempo que o ferro é magnético e, como resultado, tem muitos usos.
Muito mais tarde descobriu-se que a mesma propriedade é inerente ao níquel e alguns outros metais. Os produtos feitos de uma liga magnética de ferro e níquel também têm a capacidade de manter seu próprio campo magnético quando o externo não está mais presente. Além disso, este campo pessoal é novamente capaz de influenciar outros corpos magnéticos.
Níquel, cob alto e suas ligas
Cob alto e níquel são elementos do subgrupo ferro. Todos os três elementos têm propriedades semelhantes, mas também existem diferenças significativas. Ambos os metais são mais densos que o ferro e muito mais duros e fortes que o ferro. Eles são menos ativos em termos químicos, diferem na resistência à corrosão. Além disso, os metais são valorizados por sua maior resistência à corrosão por gás.
As desvantagens do cob alto e do níquel são sua alta toxicidade e custo significativo em relação ao ferro. Eles encontram sua aplicação para o revestimento externo anticorrosivo de produtos feitos de aço carbono e ferro por reações eletroquímicas. E também são utilizados para a fabricação de componentes e peças que requerem maior resistência e dureza. O significado especial das ligas de ferro, níquel e cob alto, chamadas koinvar, invar, supermalloy, permalloy e malloy, deve ser observado. Sua principal vantagem está na altaPropriedades magneticas. Essas ligas são usadas para produzir circuitos magnéticos para vários dispositivos eletromagnéticos.
Alloy Kovar
A mistura é composta por metais com excelentes propriedades mecânicas. Eles são fáceis de processar, são facilmente submetidos a laminação, brochamento, forjamento e estampagem. E a liga de cob alto, níquel e ferro também é chamada de kovar. Uma combinação bem escolhida de elementos químicos confere ao material excelentes características. Esta liga possui boa condutividade térmica, alto coeficiente de resistividade elétrica e índices de expansão linear próximos de zero em uma ampla faixa de temperatura. A única desvantagem é a baixa resistência à corrosão em ambientes úmidos, portanto, revestimentos protetores de prata são frequentemente usados. Kovar é amplamente utilizado na indústria para a produção de:
- tubos, fitas e fios;
- capacitores;
- casos de equipamentos em instrumentação;
- detalhes em eletrônica de rádio;
- casos na indústria de eletrovácuo.
A liga contém cob alto e níquel caros, o que aumenta o custo do material, mas bom desempenho e longa vida útil cobrem o investimento inicial.
ligas Alni
Alni é o nome do grupo para ligas magnéticas de ferro-níquel-alumínio. Com um aumento na concentração de alumínio e níquel dentro de certos limites, a indução residual diminui e a força coercitiva aumenta. As ligas mais utilizadas nas quais o alumínio de 11 a18% e níquel - 20-34%. As principais propriedades de tais ligas são condutividade elétrica, condutividade térmica e ductilidade. Todos eles são caracterizados por uma boa soldagem.
Para usar ligas na fabricação de ímãs, eles são ligados com cob alto e cobre. Neste caso, o material adquire dureza e fragilidade e possui uma estrutura de granulação grossa. As ligas Alni são usadas como material estrutural para peças de turbinas a gás e motores a jato que operam em altas temperaturas de mais de 1000 graus Celsius por um longo tempo, mantendo o metal sem danos.
Conclusão
Todos os metais muito usados na indústria moderna são ligas. Por exemplo, quase todo o ferro produzido no mundo é usado para produzir ferro e aço. Isso pode ser explicado pelo fato de as ligas serem caracterizadas por propriedades melhores do que os metais dos quais são obtidas. Ress alta-se que as ligas produzidas pela indústria possuem propriedades comuns a elas: resistência, dureza, elasticidade e plasticidade. E os de ferro-níquel também têm propriedades magnéticas, que são aprimoradas durante a produção com a ajuda de ligas adicionais.
