Stopy to związki metali złożone z jednego metalu i jednego lub więcej elementów metalowych lub niemetalowych.
Przykłady typowych stopów:
- Stal: A kombinacja żelazo (metal) i węgiel (niemetal)
- Brązowy: Kombinacją miedź (metal) i cyna (metal)
- Mosiądz: Mieszanina miedzi (metalu) i cynk (metal)
Nieruchomości
Poszczególne czyste metale mogą mieć użyteczne właściwości, takie jak dobre przewodnictwo elektryczne, wysoka wytrzymałość i twardość lub ciepło i korozja odporność. Komercyjne stopy metali próbują łączyć te korzystne właściwości, aby tworzyć metale bardziej przydatne do określonych zastosowań niż którykolwiek z ich elementów składowych.
Stal, na przykład, wymaga odpowiedniej kombinacji węgla i żelaza (około 99% żelaza i 1% węgla) w celu wytworzenia metalu, który jest mocniejszy, lżejszy i bardziej wykonalny niż czyste żelazo.
Precyzyjne właściwości nowych stopów są trudne do obliczenia, ponieważ pierwiastki nie łączą się, tworząc sumę części. Powstają w wyniku interakcji chemicznych, które zależą od części składowych i określonych metod produkcji. W rezultacie wiele badań jest wymaganych przy opracowywaniu nowych stopów metali.
Temperatura topnienia jest kluczowym czynnikiem w stopach metali. Galinstan, stop niskotopliwy zawierający gal, cyna i ind, są ciekłe w temperaturach powyżej -19 ° C (2,2 ° F), co oznacza, że ich temperatura topnienia jest niższa o 50 ° C (50 ° C) niż czysty gal i 100 ° C (212 ° F) poniżej ind i cyna.
Galinstan® i Wood's Metal to przykłady stopów eutektycznych - stopów o najniższej temperaturze topnienia spośród wszystkich kombinacji stopów zawierających te same pierwiastki.
Kompozycja
Tysiące kompozycji stopów są w regularnej produkcji, a nowe kompozycje są opracowywane każdego roku.
Akceptowane standardowe kompozycje obejmują poziomy czystości elementów składowych (w oparciu o zawartość masy). Makijaż, a także właściwości mechaniczne i fizyczne popularnych stopów są znormalizowane przez międzynarodowe organizacje takie jak Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna (ISO), SAE International i ASTM Międzynarodowy.
Produkcja
Niektóre stopy metali występują naturalnie i wymagają niewielkiej obróbki w celu przetworzenia na materiały klasy przemysłowej. Żelazostopy, takie jak na przykład żelazochrom i żelazokrzem, są wytwarzane przez wytapianie mieszanych rud i są wykorzystywane do produkcji różnych stali. Jednak błędem byłoby sądzić, że stopowanie metali jest prostym procesem. Na przykład, gdyby po prostu wymieszać stopiony aluminium ze stopionym prowadzić, stwierdziliby, że te dwa zostaną podzielone na warstwy, podobnie jak olej i woda.
Stopy handlowe i handlowe zazwyczaj wymagają większej obróbki i najczęściej powstają w wyniku zmieszania stopionych metali w kontrolowanym środowisku. Procedura łączenia stopionych metali lub mieszania metali z niemetalami różni się znacznie w zależności od właściwości zastosowanych pierwiastków.
Ponieważ elementy metalowe mają duże różnice w tolerancji ciepła i gazów, czynniki takie jak temperatura topnienia wynoszą metale składowe, poziomy zanieczyszczeń, środowisko mieszania i procedura stopowania są głównymi czynnikami decydującymi o sukcesie stopu proces.
Podczas gdy elementy takie jak metale ogniotrwałe są stabilne w wysokich temperaturach, inne zaczynają wchodzić w interakcje ze swoim otoczeniem, co może wpływać na poziomy czystości, a ostatecznie na jakość stopu. Często w takich przypadkach należy przygotować stopy pośrednie, aby przekonać elementy do połączenia.
Na przykład stop 95,5% aluminium i 4,5% miedzi wytwarza się, przygotowując najpierw 50% mieszaninę dwóch pierwiastków. Ta mieszanina ma niższą temperaturę topnienia niż czysty aluminium lub czysta miedź i działa jak „stop utwardzacza”. Jest on następnie wprowadzany do stopionego aluminium z szybkością, która tworzy odpowiednią mieszankę stopu.
Źródła: Street, Arthur. I Alexander W. O. 1944. Metale w służbie człowiekowi. 11. wydanie (1998).