L'industrie métallurgique joue un rôle important dans la vie de chacun, car chaque jour, vous devez faire face à divers produits métalliques. Et ils sont faits de divers alliages, qui sont obtenus par fusion. Dans la production de ces matériaux, au moins deux métaux sont utilisés et des additifs spéciaux sont utilisés pour améliorer les propriétés. Cet article passera en revue plusieurs alliages fer-nickel, leurs propriétés et leurs applications.
À propos des propriétés du fer
Le fer pur est de couleur gris argenté et est malléable et malléable. Les lingots indigènes trouvés dans la nature ont un éclat métallique prononcé et une dureté importante. À la hauteur et à la conductivité électrique du matériau, il transfère facilement le courant à l'aide d'électrons libres. Le métal a un caractère réfractaire moyen, se ramollit à une température de +1539 degrés Celsius et perd ses propriétés ferromagnétiques. C'est un élément chimiquement actif. À des températures normales, il réagit facilement et, lorsqu'il est chauffé, ces propriétés sont améliorées. A l'air, il se recouvre d'un film d'oxyde qui empêche la poursuite de la réaction. Lorsqu'il est exposé à un environnement humidela rouille apparaît, ce qui n'empêche plus la corrosion. Mais malgré cela, le fer et ses alliages sont largement utilisés.
Un peu d'histoire
Invar est un alliage de fer et de nickel, qui comprend 36% d'additif d'alliage. Il a été découvert en France en 1896 par le physicien Charles Guillaume. A cette époque, il travaillait à la recherche d'un métal bon marché pour les étalons de mesures de masse et de longueur, qui étaient fabriqués à partir d'un alliage platine-iridium très coûteux. Grâce à cette découverte, le scientifique reçut le prix Nobel de physique en 1920.
Le mot "invar" en latin signifie immuable. Cela signifie que le coefficient de dilatation thermique d'un alliage fer-nickel reste constant sur une large plage de températures - de -80 à 100 degrés Celsius. Cet alliage a plusieurs autres noms: nilvar, vakodyl, nilo-alliage, radiométal. Invar est une marque déposée d'Imphy Alloys Inc., qui appartient au groupe sidérurgique Arcelor Mittal.
Alliage fer-nickel
Pour améliorer les propriétés du fer, en utilisant divers additifs, des alliages sont obtenus. Les scientifiques pensaient qu'il ne serait pas difficile d'obtenir un alliage fer-nickel, en tenant compte des propriétés thermodynamiques des métaux. Mais dans la pratique, ils ont rencontré des problèmes. Lors de l'interaction des métaux, lors de la production d'un alliage de fer avec du nickel, à la suite d'un processus d'oxydation secondaire, le fer de l'état divalent passe à l'état trivalent.
En conséquence, le rendement de l'alliage diminue et certaines propriétés physiques se détériorent. Pour résoudre ce problème, des amines et des acides organiques sont ajoutés à l'électrolyte, qui forment des composés à faible solubilité avec le fer ferrique. À cet égard, l'élasticité du précipité devient meilleure et, pour sa distribution uniforme, les électrolytes sont mélangés. L'alliage de fer et de nickel qui en résulte est appelé invar.
Utilisation de l'alliage Invar
Le coefficient de dilatation thermique insignifiant lui permet d'être utilisé pour la production:
- parties instrumentales;
- ruban et fil pour travaux géodésiques;
- Structures de support laser;
- pièces de mouvements de montres, pendules de chronomètres;
- produits laminés: barres et tôles laminées à chaud, bandes laminées à froid, tubes sans soudure, barres forgées.
Pour augmenter la résistance, une déformation plastique à froid de l'alliage fer-nickel est effectuée, puis un traitement thermique à basse température est effectué. Pour une plus grande résistance à la corrosion dans des conditions atmosphériques normales, sa surface est polie et une couche protectrice est appliquée si le produit est destiné à être utilisé dans des environnements agressifs. Les propriétés anti-corrosion de l'Invar augmentent également lorsqu'environ 12 % de chrome sont ajoutés à sa composition, tandis qu'il conserve une élasticité constante lorsqu'il est chauffé à 100 degrés.
Alliages magnétiques
Ces alliages sont largement utilisés en électrotechnique. Ils sont utilisés pour fabriquer des aimants permanents, des noyaux de transformateur,instruments de mesure électriques, électroaimants. Les gens savent depuis longtemps que le fer est magnétique et, par conséquent, il a de nombreuses utilisations.
Beaucoup plus tard, on a découvert que la même propriété est inhérente au nickel et à certains autres métaux. Les produits fabriqués à partir d'un alliage magnétique de fer et de nickel ont également la capacité de maintenir leur propre champ magnétique lorsque le champ magnétique externe n'est plus présent. De plus, ce champ personnel est à nouveau capable d'influencer d'autres corps magnétiques.
Nickel, cob alt et leurs alliages
Le cob alt et le nickel sont des éléments du sous-groupe du fer. Les trois éléments ont des propriétés similaires, mais il existe également des différences significatives. Les deux métaux sont plus denses que le fer et beaucoup plus durs et résistants que le fer. Ils sont moins actifs sur le plan chimique, diffèrent par leur résistance à la corrosion. De plus, les métaux sont appréciés pour leur plus grande résistance à la corrosion gazeuse.
Les inconvénients du cob alt et du nickel sont leur forte toxicité et leur coût important par rapport au fer. Ils trouvent leur application pour le revêtement extérieur anticorrosion de produits en aciers au carbone et en fer par réactions électrochimiques. Ils sont également utilisés pour la fabrication de composants et de pièces nécessitant une résistance et une dureté accrues. Il convient de noter l'importance particulière des alliages de fer, de nickel et de cob alt, appelés koinvar, invar, supermalloy, permalloy et malloy. Leur principal avantage réside dans le hautPropriétés magnétiques. Ces alliages sont utilisés pour produire des circuits magnétiques pour divers appareils électromagnétiques.
Alliage Kovar
Le mélange est constitué de métaux aux excellentes propriétés mécaniques. Ils sont faciles à traiter, ils sont facilement soumis au laminage, au brochage, au forgeage et à l'estampage. Et l'alliage de cob alt, de nickel et de fer est autrement appelé kovar. Une combinaison bien choisie d'éléments chimiques confère au matériau d'excellentes caractéristiques. Cet alliage présente une bonne conductivité thermique, un coefficient de résistivité électrique élevé et des indices de dilatation linéaire proches de zéro sur une large plage de température. Le seul inconvénient est la faible résistance à la corrosion dans les environnements humides, de sorte que des revêtements protecteurs en argent sont souvent utilisés. Kovar est largement utilisé dans l'industrie pour la production de:
- tuyaux, rubans et fils;
- condensateurs;
- cas d'équipements en instrumentation;
- détails en électronique radio;
- cas dans l'industrie du vide électrique.
L'alliage contient du cob alt et du nickel coûteux, ce qui augmente le coût du matériau, mais de bonnes performances et une longue durée de vie couvrent l'investissement initial.
Alni alliages
Alni est le nom du groupe pour les alliages magnétiques fer-nickel-aluminium. Avec une augmentation de la concentration d'aluminium et de nickel dans certaines limites, l'induction résiduelle diminue et la force coercitive augmente. Les alliages les plus couramment utilisés dans lesquels l'aluminium de 11 à18% et nickel - 20-34%. Les principales propriétés de ces alliages sont la conductivité électrique, la conductivité thermique et la ductilité. Tous se caractérisent par une bonne soudure.
Pour utiliser des alliages dans la fabrication d'aimants, ils sont alliés avec du cob alt et du cuivre. Dans ce cas, le matériau acquiert dureté et fragilité et présente une structure à gros grains. Les alliages Alni sont utilisés comme matériau de structure pour les pièces de turbines à gaz et de moteurs à réaction fonctionnant à des températures élevées de plus de 1000 degrés Celsius pendant une longue période, gardant le métal sans dommage.
Conclusion
Tous les métaux largement utilisés dans l'industrie moderne sont des alliages. Par exemple, presque tout le fer produit dans le monde est utilisé pour produire du fer et de l'acier. Cela peut s'expliquer par le fait que les alliages se caractérisent par de meilleures propriétés que les métaux à partir desquels ils sont obtenus. Il convient de noter que les alliages produits par l'industrie ont pour eux des propriétés communes: résistance, dureté, élasticité et plasticité. Et ceux en fer-nickel ont également des propriétés magnétiques, qui sont améliorées pendant la production à l'aide d'un alliage supplémentaire.
