Χαρακτηριστικά σιδηρούχων κραμάτων, ιδιότητες, παραδείγματα

Το Κράματα σιδήρου είναι ομοιογενείς συνδυασμοί βασικά από σίδηρο στον οποίο προστίθεται άνθρακας.

Από τα πλέον χρησιμοποιούμενα μέταλλα, ως επί το πλείστον κράμα, υπάρχουν: σίδηρος (Fe), χαλκού (Cu), χρώμιο (Cr), ψευδάργυρο (Ζη), αργίλιο (ΑΙ), τιτάνιο (Ti), νικέλιο (Νί), κοβάλτιο (Co ), μαγγάνιο (Μη), κασσίτερος (Sn), μαγνήσιο (Mg), μόλυβδο (Pb) και μολυβδαίνιο (Μο).

Μέταλλα και κράματα ταξινομούνται σε δύο ομάδες: (1) Σιδηρούχα, εκείνες που βασίζονται σε σίδηρο και (2) μη-σιδηρούχα, όλα τα άλλα.

Χαρακτηριστικά των κραμάτων σιδήρου

Κράματα με λιγότερο από 2% άνθρακα (C) έχουν ταξινομηθεί ως χάλυβες, ενώ εκείνα με περισσότερα από 2% του C είναι γνωστά ως χυτοσίδηρο ή χυτό.

Στα χύτευσης, όπως υποδηλώνει το όνομα, τα χυτοσίδηρος παράγονται κυρίως ως χυτά. Από την άλλη πλευρά, στους χάλυβες, παράγονται κυρίως ως παραμορφωμένα και μορφοποιημένα προϊόντα μετά τη χύτευση.

Into τηγμένου σιδήρου, ο άνθρακας είναι κατά προτίμηση στοιχειακό γραφίτης, ενώ ο άνθρακας σε χάλυβες είναι συνήθως σε συνδυασμό με άλλα μεταλλικά στοιχεία.

Χρήσεις κραμάτων σιδήρου

Η χαλυβουργία χωρίζεται σε πολυάριθμα υποκαταστήματα ανάλογα με τη χρήση της:

- Χάλυβες στον κοινό άνθρακα, με χρήση κυρίως στις κατασκευές τόσο των κτιρίων όσο και του μηχανολογικού εξοπλισμού.

- Ανοξείδωτοι χάλυβες, για κομμάτια μηχανημάτων, ασημικά ή ιατρικά όργανα.

- Χάλυβες για εργαλεία, στα οποία προστίθενται άλλες ενώσεις για να καταστούν πιο ανθεκτικά.

Επιδράσεις των στοιχείων κράματος στα κράματα σιδήρου

Η επίδραση των στοιχείων κράματος στα κράματα σιδήρου εξαρτάται από τον τύπο του στοιχείου που συνδυάζεται.

- Ο άνθρακας είναι το κύριο στοιχείο σκλήρυνσης.

- Το μαγγάνιο συμβάλλει στη δύναμη και την ανθεκτικότητα και απομακρύνει το υπερβολικό θείο για να αυξήσει την ευκολία της θερμής εργασίας.

- Το πυρίτιο είναι ένας κύριος αποξειδωτικός παράγοντας.

- Το αλουμίνιο χρησιμοποιείται για να ολοκληρωθεί η αντίδραση αποξείδωσης.

- Ο φωσφόρος είναι κυρίως ακαθαρσία, μειώνει την αντοχή και την ολκιμότητα.

- Το θείο λειτουργεί μόνο για να αυξήσει την ικανότητα επεξεργασίας, αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις είναι τόσο ανεπιθύμητο όσο ο φώσφορος.

- Ο χαλκός προστίθεται για να αυξήσει την αντίσταση στην ατμοσφαιρική διάβρωση.

- Το κοβάλτιο αυξάνει τη σκληρότητα και βελτιώνει τη συνοχή της τομής του υλικού, παρέχοντας σταθερότητα των ιδιοτήτων σε υψηλές θερμοκρασίες.

- Προστίθεται νικέλιο για την αύξηση της αντοχής εφελκυσμού.

- Το βολφράμιο παρέχει υψηλή ανθεκτικότητα, αντοχή στη διάβρωση και υψηλές θερμοκρασίες.

Γενικά, ένας συνδυασμός 2 ή περισσότερων στοιχείων κραματοποίησης προσδίδει καλύτερες ιδιότητες από ξεχωριστά.

Οι χάλυβες Cr - Ni αναπτύσσουν καλές ιδιότητες σκλήρυνσης με εξαιρετική ολκιμότητα, ενώ οι χάλυβες Cr - Ni - Mo αναπτύσσουν ακόμη καλύτερη σκλήρυνση αλλά με ελαφρά μείωση της ολκιμότητας.

Για τις χημικές βιομηχανίες όπου απαιτείται αυστηρά μια διαδικασία θερμικής ανταλλαγής, είναι υποχρεωτική η χρήση εξοπλισμού που εκπληρώνει αυτή τη λειτουργία.

Ο πιο συνηθισμένος εξοπλισμός είναι οι διπλοί σωλήνες ή οι εναλλάκτες σωλήνων και κελυφών. Το υλικό σωληνώσεων κατασκευάζονται κυρίως από συνήθη χάλυβα άνθρακα, λόγω του χαμηλού κόστους της στην αγορά και υψηλή θερμική αγωγιμότητα τους να μεταφέρουν θερμότητα.

Βιβλιογραφικές αναφορές

1. Ιδιότητες των υλικών. [Ηλεκτρονικό έγγραφο]. Διατίθεται στη διεύθυνση: materiales23.blogspot.com
2. Κράματα [Ηλεκτρονικό έγγραφο]. Διατίθεται στη διεύθυνση: es.wikipedia.org. Ανακτήθηκε στις 08 Δεκεμβρίου 2017.
3. Guanipa, V. (2011) Επιλογή υλικών μηχανικής. (Δεύτερη έκδοση). Βενεζουέλα Πανεπιστήμιο Carabobo.
4. Incropera, F. (1999). Βασικά στοιχεία της μεταφοράς θερμότητας. (Έκτη έκδοση). Μεξικό Εκδοτική Τίτλος της αίθουσας Hispanoamericana S.A..