Κράματα:Ορισμός, Ιδιότητες &Κοινοί τύποι - Ένας ολοκληρωμένος οδηγός

Εισαγωγή της έννοιας – Κράματα

Ένα κράμα είναι ένα μείγμα δύο ή περισσότερων μετάλλων. Υπάρχουν πολλά κράματα που συνδυάζουν διαφορετικά μέταλλα και διαφορετικές αναλογίες μετάλλου. Σε αυτό το σεμινάριο, μάθετε τι είναι ένα κράμα, τις ιδιότητες των κραμάτων και μερικά από τα πιο κοινά κράματα που χρησιμοποιούνται σήμερα.

Θέματα που καλύπτονται σε άλλα άρθρα

• Μεταλλική συγκόλληση
• Μέταλλα μετάβασης
• Μέταλλα στον περιοδικό πίνακα
• Περιοδικές τάσεις

Ένα κράμα είναι ένα μείγμα δύο στοιχειωδών υλικών για την παραγωγή μιας μεταλλικής ουσίας. Το κύριο συστατικό είναι ένα μέταλλο (συχνά περισσότερα από ένα μέταλλα) και οι μεταλλικές ιδιότητες διατηρούνται στο νέο μείγμα. Ένα κράμα μπορεί να είναι είτε ένωση (στερεό) είτε διάλυμα (υγρό). Συνήθως τα κράματα υπάρχουν ως στερεό σε θερμοκρασία δωματίου.

Ασημένιο δαχτυλίδι (κράμα ασημιού και χαλκού)

Ιδιότητες των κραμάτων

Υπάρχουν πολλές ευεργετικές και συντονίσιμες ιδιότητες των κραμάτων, όπως η σκληρότητα, η αντοχή στη διάβρωση και η ολκιμότητα.

Η ολκιμότητα είναι η ικανότητα ενός υλικού να παραμορφώνεται τοπικά. Το γυαλί δεν είναι όλκιμο και επομένως σπάει όταν ασκείται πίεση. Ωστόσο, τα κράματα μπορούν να λυγίσουν ελαφρώς σε τοπική πίεση χωρίς να σπάσουν, που σημαίνει ότι είναι πιο όλκιμα. Αυτή είναι μια σημαντική ιδιότητα στα οικοδομικά υλικά. Τα κράματα τείνουν να έχουν υψηλότερη ολκιμότητα.

Η αντοχή στη διάβρωση είναι επίσης μια σημαντική ιδιότητα των υλικών που θα εκτεθούν στις καιρικές συνθήκες ή στις σκληρές συνθήκες. Η διάβρωση συμβαίνει όταν μια ουσία υφίσταται μια χημική αντίδραση όπως η οξείδωση, και σιγά-σιγά φθείρει το υλικό. Η σκουριά είναι ένα κοινό προϊόν διάβρωσης. Τα κράματα έχουν συνήθως υψηλότερη αντοχή στη διάβρωση από τα στοιχειώδη μέταλλα.

Η σκληρότητα μετρά πόσο εύκολα γρατσουνίζεται ένα υλικό. Η κλίμακα σκληρότητας Mohs μετρά αυτήν την ιδιότητα. Τα καθαρά μέταλλα είναι πολύ πιο μαλακά και πιο εύπλαστα για εργασία σε πολλά σενάρια κατασκευής. Στην κατασκευή, ένα πολύ εύπλαστο υλικό δεν παρέχει καλά δομική ακεραιότητα.

Πώς κατασκευάζεται ένα κράμα;

Τα κράματα κατασκευάζονται συνήθως με θέρμανση του απαιτούμενου υλικού μέχρι να λιώσουν. Στη συνέχεια τα συστατικά αναμειγνύονται μεταξύ τους. Η λιωμένη ουσία ρέει σε ένα καλούπι. Το καλούπι αφήνεται να κρυώσει, δημιουργώντας το νέο υλικό στο επιθυμητό σχήμα.

Λιγμένος μπρούτζος χύνεται σε καλούπι. Ο μπρούτζος περιέχει τα μέταλλα χαλκό και κασσίτερο.

Είναι σημαντικό τα υλικά να είναι διαλυτά μεταξύ τους. Υπάρχουν μερικά μέταλλα, όπως ο σίδηρος και ο χαλκός, που δεν αναμειγνύονται μεταξύ τους. Επομένως, αυτοί οι συνδυασμοί κάνουν κακά υλικά ως κράμα.

Ακαθαρσίες σε κράματα

Ένα κράμα είναι εξ ορισμού μια μη καθαρή ουσία. Ωστόσο, όταν αναφέρεται σε ακαθαρσίες σε ένα κράμα, αναφέρεται σε ένα στοιχείο που δεν θα έπρεπε να υπάρχει. Για παράδειγμα, ο χάλυβας συνήθως περιέχει την ακαθαρσία θείο (το οποίο υποτίθεται ότι είναι απλώς άνθρακας και σίδηρος). Η πιο κοινή ακαθαρσία εξαρτάται από το κύριο μέταλλο στο κράμα. Στα κράματα αλουμινίου, το λίθιο, το ασβέστιο και το νάτριο είναι οι πιο κοινές ακαθαρσίες. Το οξυγόνο προκαλεί ευρεία διάδοση ακαθαρσιών λόγω του σχηματισμού οξειδίων με τα μέταλλα.

Το πρόβλημα με τις ακαθαρσίες είναι ότι αλλάζουν οι ιδιότητες ενός κράματος. Για παράδειγμα, το υλικό μπορεί να είναι πιο αδύναμο και πιο πιθανό να σπάσει, όπου υπάρχουν ακαθαρσίες. Πολλά βήματα κατά την κατασκευή πραγματοποιούνται για την αποφυγή ακαθαρσιών.

Κοινά κράματα

• Ορείχαλκος: Ο ορείχαλκος είναι ένας συνδυασμός χαλκού και ψευδαργύρου.
• Χάλκινο: Ο χαλκός και ο κασσίτερος είναι τα δύο συστατικά του μπρούτζου. Η Εποχή του Χαλκού (3.000-1.200 π.Χ.) πήρε το όνομά της από αυτό το κράμα επειδή η ανακάλυψη του υλικού άλλαξε τόσο δραματικά εκείνη την περίοδο της ιστορίας.
• Χυτοσίδηρος: Ο χυτοσίδηρος είναι ένα υλικό που χρησιμοποιείται συνήθως σε τηγάνια μαγειρικής. Το υλικό περιέχει πολύ υψηλά ποσοστά σιδήρου (>90%) και μικρό ποσοστό άνθρακα.
• Χάλυβας: Ο χάλυβας περιέχει άνθρακα (ένα μη μέταλλο) και σίδηρο. Ο χάλυβας έχει βελτιωμένη αντοχή και αντοχή σε θραύση σε σύγκριση με τον καθαρό σίδηρο.
• Ασημένιο: Ένα κοινό συστατικό των κοσμημάτων είναι το ασήμι. Το πρότυπο για αυτό το κράμα είναι 92,5% ασήμι και 7,5% χαλκός.
• Συγκόλληση :Μείγμα μολύβδου και κασσίτερου. Χρησιμοποιείται για τη σύνδεση καλωδίων.
• Εύτηκτο κράμα :Κατηγορία κραμάτων που έχουν χαμηλά σημεία τήξης. Τα υλικά συγκόλλησης και οι εκτοξευτήρες πυρκαγιάς χρησιμοποιούν συνήθως αυτό το υλικό. Είναι υπέροχα στα πυροσβεστικά εκτοξευτήρια γιατί η φωτιά θερμαίνει το κράμα σε σημείο που το λιώνει. Το κράμα τήξης σπάει μια σφράγιση που επιτρέπει στο νερό να απελευθερωθεί για να σβήσει τη φωτιά. Αυτά τα υλικά λιώνουν γύρω στους 100oC.

Τεμάχιο ορείχαλκου. Ο ορείχαλκος είναι ένα κράμα χαλκού και ψευδαργύρου

Περαιτέρω ανάγνωση

• Αντιδράσεις κατακρήμνισης
• Πείραμα Golden Rain
• Αλλαγές φάσης