Aliajele sunt alcătuite din mai multe elemente chimice, atât metalice, cât și nemetalice. Ele au adesea proprietăți îmbunătățite în comparație cu metalele pure, cum ar fi o rezistență mecanică mai mare sau rezistență la coroziune. Adesea fabricate din fier, cupru, nichel, titan sau aluminiu, acestea sunt materiale de sine stătătoare, cu caracteristici foarte specifice.
De ce se fabrică aliaje?
Un aliaj este combinația mai multor elemente chimice pentru a forma un material final. Fabricate din metale pure, acestea pot conține și componente nemetalice, al căror amestec creează noi materiale. Oțelul, de exemplu, este un aliaj de fier și carbon.
De cele mai multe ori, aliajele au proprietăți mecanice sau fizice mai bune decât metalele pure. Procesul de aliere modifică inevitabil anumite caracteristici ale componentelor. Pentru a obține fontă, se combină fierul, care are un punct de topire de 1 538 de grade Celsius, cu carbonul, care are un punct de topire mai scăzut. Astfel, fonta are un punct de topire de aproximativ 1.250 de grade. Cu toate acestea, contrar credinței populare, combinarea mai multor elemente chimice nu produce o combinație, cu atât mai puțin o medie a proprietăților lor, ci mai degrabă un material complet diferit.
Rezultatul alierii are proprietăți fizice și mecanice care sunt radical diferite de cele ale metalelor pure. Oțelul, de exemplu, care combină fierul și carbonul, are performanțe mecanice mult mai bune, în medie de 5 până la 10 ori mai bune decât fierul pur. În mod similar, aliajele de aluminiu sunt de 2 până la 3 ori mai puternice decât aluminiul singur.
Cele mai comune aliaje
Cele mai des întâlnite aliaje metalice sunt, fără îndoială, cele realizate din fier, cupru, nichel, titan și aluminiu.
Diversele oțeluri, în special oțelurile inoxidabile sunt cu siguranță cele mai renumite aliaje pe bază de fier . Acestea sunt foarte versatile, cu o rezistență excelentă la coroziune și uzură. Aliajele de titan sunt utilizate în principal în industria medicală, aeronautică și în industria sportului și a timpului liber, în special datorită greutății lor reduse.
Pe de altă parte, aliajele pe bază de nichel, numite inconeluri, sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă în industrie datorită performanțelor lor mecanice și de coroziune excelente. Combinația de nichel cu cobalt sau crom crește considerabil rezistența mecanică și termică a acestor materiale. Ca urmare, inconelurile sunt utilizate pe scară largă în industria aerospațială, în special pentru fabricarea motoarelor. Există, de asemenea, aliaje pe bază de cupru și nichel cunoscute sub denumirea de cupronichel. Alte aliaje de cupru pot fi utilizate pentru fabricarea alamei sau bronzului, în combinație cu zinc sau staniu. Cuprul este, de asemenea, una dintre componentele principale ale unui aliaj utilizat de marea majoritate a ființelor umane: nichel-argintul. Fabricat din cupru, zinc și nichel, nichel-argintul este utilizat pentru fabricarea monedelor și medaliilor, deoarece este un aliaj inalterabil, de culoare argintie, foarte rezistent la coroziune și foarte maleabil.
Variante mai rare
Unele aliaje mai rare au proprietăți surprinzătoare. Fabricate din titan, nichel sau cupru, ele pot suferi mai multe deformări și, după o simplă încălzire, își recapătă aspectul inițial. Acestea sunt aliajele cu memorie a formei. Proiectarea acestor materiale se bazează pe transformarea structurii lor cristaline. Aceste aliaje, care sunt încă relativ necunoscute, sunt utilizate în fabricarea antenelor de satelit foarte lungi, care trebuie să fie îndoite în timpul transportului. Odată ajunse la fața locului, acestea trebuie doar reîncălzite pentru a se îndrepta și a căpăta forma lor finală.
Tratamente termice pentru aliaje?
Spre deosebire de metalele pure, aliajele conțin multe elemente chimice diferite. Prin urmare, pare destul de logic ca acestea să nu tolereze în același mod diferitele tratamente termice.
Tratamente de înmuiere termică
Tratamentele termice de înmuiere sunt utilizate pentru a face piesele mai maleabile în vederea deformării sau prelucrării ulterioare. Există mai multe tipuri de tratamente termice, toate acestea părând a fi potrivite pentru diferitele aliaje disponibile. Pe de altă parte, nu toate tratamentele termice de întărire sunt tolerate de aliaje.
Tratamente termice de călire
În timp ce toate aliajele pot fi supuse unor tratamente termice de înmuiere, ele nu sunt la fel de rezistente la operațiunile de călire. Unul dintre scopurile principale ale călirii este de a crește rezistența mecanică a materialelor. Procesele de întărire includ atât tratamente termochimice, cât și întărirea martensitică. Tratamentele termochimice constau în difuzarea de atomi pe suprafața pieselor, ceea ce duce la crearea de noi aliaje de suprafață care conduc la întărirea suprafeței. Pe de altă parte, întărirea acționează direct asupra structurii cristalografice a piesei. În cazul aliajelor, se utilizează întărirea martensitică, care favorizează formarea martensitei, o componentă foarte dură. Pentru unele aliaje, mecanismul de întărire este legat de apariția unor precipitate foarte dure: este vorba de întărirea structurală.
Cu toate acestea, numai anumite familii foarte specifice de aliaje pot fi supuse unor tratamente de întărire termochimică sau martensitică. De exemplu, dintre diferitele familii de aliaje de aluminiu existente, numai seriile 2000, 6000 și 7000 pot fi supuse acestui tip de operație , deoarece tratamentul termic al acestor materiale produce un precipitat de întărire. Alte aliaje de aluminiu care nu formează un precipitat dur nu pot fi întărite prin tratament termic.
Grupul Thermilyon vă poate ajuta să alegeți aliajul și tratamentul termic cele mai potrivite pentru nevoile dumneavoastră. Spuneți-ne despre proiectul dvs. aici.
