Le leghe sono composti metallici costituiti da un metallo e uno o più elementi metallici o non metallici.
Esempi di leghe comuni:
- Acciaio: A combinazione di ferro (metallo) e carbonio (non metallo)
- Bronzo: Una combinazione di rame (metallo) e lattina (metallo)
- Ottone: Una miscela di rame (metallo) e zinco (metallo)
Proprietà
I singoli metalli puri possono avere proprietà utili come buone conduttività elettrica, elevata resistenza e durezza, o calore e corrosione resistenza. Le leghe metalliche commerciali tentano di combinare queste proprietà benefiche al fine di creare metalli più utili per applicazioni particolari rispetto a qualsiasi dei loro elementi componenti.
Acciaio, ad esempio, richiede la giusta combinazione di carbonio e ferro (circa il 99% di ferro e 1% di carbonio) per produrre un metallo che sia più forte, più leggero e più lavorabile del ferro puro.
Le proprietà precise delle nuove leghe sono difficili da calcolare perché gli elementi non si combinano solo per diventare una somma delle parti. Si formano attraverso interazioni chimiche, che dipendono da componenti e metodi di produzione specifici. Di conseguenza, sono necessari molti test nello sviluppo di nuove leghe metalliche.
La temperatura di fusione è un fattore chiave nella lega dei metalli. Galinstan, una lega a basso punto di fusione contenente gallio, stagno e indio, è liquido a temperature superiori a -19 ° C (2,2 ° F), il che significa che il suo punto di fusione è inferiore di 50 ° C (50 ° C) rispetto al gallio puro e inferiore di 100 ° C (212 ° F) indio e stagno.
Galinstan® e Wood's Metal sono esempi di leghe eutettiche, leghe con il punto di fusione più basso di qualsiasi combinazione di leghe contenente gli stessi elementi.
Composizione
Migliaia di composizioni in lega sono in produzione regolare con nuove composizioni che vengono sviluppate ogni anno.
Le composizioni standard accettate includono i livelli di purezza degli elementi costitutivi (in base al contenuto in peso). Il trucco, così come le proprietà meccaniche e fisiche delle leghe comuni, sono standardizzate da internazionali organizzazioni come International Organization for Standardization (ISO), SAE International e ASTM Internazionale.
Produzione
Alcune leghe metalliche si presentano naturalmente e richiedono una lavorazione ridotta per essere convertite in materiali di livello industriale. Le ferroleghe come il ferro-cromo e il ferro-silicio, ad esempio, sono prodotte dalla fusione di minerali misti e vengono utilizzate nella produzione di vari acciai. Tuttavia, ci si sbaglierebbe a pensare che la lega dei metalli sia un processo semplice. Ad esempio, se si dovesse semplicemente mescolare fuso alluminio con fuso condurre, avrebbero scoperto che i due si sarebbero separati in strati, proprio come olio e acqua.
Le leghe commerciali e commerciali richiedono generalmente una maggiore lavorazione e sono spesso formate mescolando metalli fusi in un ambiente controllato. La procedura per combinare metalli fusi o mescolare metalli con non metalli varia notevolmente a seconda delle proprietà degli elementi utilizzati.
Poiché gli elementi metallici presentano grandi variazioni nella loro tolleranza al calore e ai gas, fattori come le temperature di fusione di i metalli componenti, i livelli di impurità, l'ambiente di miscelazione e la procedura di lega sono considerazioni centrali per una lega di successo processi.
Mentre elementi come il metalli refrattari sono stabili alle alte temperature, altri iniziano a interagire con il loro ambiente, il che può influire sui livelli di purezza e, in definitiva, sulla qualità della lega. Spesso in questi casi, le leghe intermedie devono essere preparate per convincere gli elementi a combinarsi.
Ad esempio, viene prodotta una lega di alluminio al 95,5% e rame al 4,5% preparando prima una miscela al 50% dei due elementi. Questa miscela ha un punto di fusione inferiore rispetto all'alluminio puro o al rame puro e funge da "lega indurente". Questo viene quindi introdotto nell'alluminio fuso ad un ritmo che crea la giusta miscela di leghe.
fonti: Street, Arthur. & Alexander, W. O. 1944. Metalli al servizio dell'uomo. 11th Edition (1998).