Obter informações sobre as propriedades, composição e produção de ligas metálicas
Ligas são compostos metálicos compostos por um metal e um ou mais elementos metálicos ou não metálicos.
Exemplos de ligas comuns incluem:
- Aço , uma combinação de ferro (metal) e carbono (não-metal)
- Bronze, uma combinação de cobre (metal) e estanho (metal) e
- Latão, uma mistura de cobre (metal) e zinco (metal)
Propriedades
Os metais puros individuais podem possuir propriedades úteis, tais como boa condutividade elétrica , alta resistência e dureza, ou resistência a calor e corrosão .
As ligas de metais comerciais tentam combinar essas propriedades benéficas para criar um metal que seja mais útil para uma aplicação específica do que qualquer um de seus elementos componentes.
O desenvolvimento do aço, por exemplo, exigiu encontrar a combinação certa de carbono e ferro (cerca de 99% de ferro e 1% de carbono) para produzir um metal mais forte, mais leve e mais maleável do que o ferro puro. .
As propriedades precisas de novas ligas são difíceis de calcular, porque os elementos não se combinam apenas para se tornar uma soma de partes, mas formam-se através de interações químicas que dependem de suas partes componentes, bem como do método de produção. Como resultado, muitos testes são necessários no desenvolvimento de novas ligas metálicas.
Uma coisa que é certa é que quando os metais são ligados, a temperatura de fusão é sempre afetada. Galinstan ®, uma liga de baixo ponto de fusão contendo gálio , estanho e índio, é líquida a temperaturas acima de 2,2 ° F (-19 ° C), o que significa que seu ponto de fusão é 50 ° C mais baixo que o gálio puro e mais de 212 ° F (100 ° C) abaixo do índio e estanho.
Galinstan® e Wood's Metal são exemplos de ligas eutéticas. Ligas eutéticas têm o menor ponto de fusão de qualquer combinação de liga contendo os mesmos elementos.
Composição
Milhares de composições de ligas estão em produção regular, enquanto novas composições são desenvolvidas regularmente.
Composições padrão aceitas incluem os níveis de pureza dos elementos constituintes (com base no conteúdo de peso).
A composição, bem como as propriedades mecânicas e físicas das ligas comuns, são padronizadas por organizações internacionais como ISO, SAE International e ASTM International.
Produção
Algumas ligas metálicas ocorrem naturalmente e requerem pouco processamento para serem convertidas em materiais de grau industrial. Ferro-ligas como ferro-cromo e ferro-silício, por exemplo, são produzidas por fundição de minérios misturados e são usadas na produção de vários aços.
As ligas comerciais e comerciais, no entanto, geralmente requerem um processamento maior e, na maioria das vezes, são formadas pela mistura de metais fundidos em um ambiente controlado. No entanto, seria errado pensar que a liga de metais é um processo simples.
Por exemplo, se alguém fosse simplesmente misturar alumínio derretido com chumbo derretido, descobriríamos que eles se separariam em camadas, muito parecido com óleo e água. O procedimento para combinar metais derretidos, ou misturar metais com não-metais, varia muito dependendo das propriedades dos elementos requeridos.
Elementos metálicos têm uma grande variação na tolerância ao calor e aos gases. Enquanto elementos como os metais refratários são estáveis em altas temperaturas, outros começam a interagir com seu ambiente, o que pode afetar os níveis de pureza e, em última instância, a qualidade da liga.
Considerações importantes quando se ligam metais incluem as temperaturas de fusão dos metais componentes, os níveis de impurezas, o ambiente de mistura e o procedimento de liga.
Em alguns casos, as ligas intermediárias devem ser preparadas para persuadir os elementos a combinar.
Uma liga de 95,5% de alumínio e 4,5% de cobre é feita preparando primeiro uma mistura de 50% dos dois elementos. Esta mistura tem um ponto de fusão mais baixo que o alumínio puro ou cobre puro e atua como uma "liga de endurecedor". Isso é então introduzido no alumínio fundido a uma taxa que cria a mistura certa de liga.
Fontes: Street, Arthur. & Alexander, WO 1944. Metais no Serviço do Homem . 11th Edition (1998).