Composição, estrutura e propriedades de ligas metálicas

Infelizmente, os antigos mestres não deixaram descrições dos métodos de processamento de ligas e informações sobre qual era sua composição. Mas, na antiguidade, as pessoas já sabiam trabalhar com ligas e fazer vários objetos com elas. Essa literatura pode ser encontrada desde a Idade Média, no entanto, essas fontes são bastante difíceis de decifrar para entender toda a terminologia e nomes das ligas. Portanto, informações sobre a composição das ligas metálicas de um determinado objeto atualmente só podem ser obtidas com base nas próprias coisas: ferramentas antigas, armas, joias, moedas, pratos.

Uma liga é um sistema homogêneo macroscópico que consiste em dois ou mais metais (às vezes podem ser metais e não metais) que possuem propriedades metálicas características. Em outras palavras, uma liga é qualquer sistema homogêneo obtido pela fusão de metais, não metais ou compostos orgânicos. Exemplos de ligas metálicas: aço, bronze, ferro fundido. Eles diferem dos metais puros em suas propriedades – força, dureza, resistência elétrica.

Como regra, as ligas recebem seus nomes dos nomes dos elementos que estão contidos nelas em maiores quantidades. Por exemplo, em uma liga de alumínio, o elemento principal é o alumínio, em uma liga de ferro, o ferro.

Existem vários tipos de ligas metálicas. A qual tipo cada liga em particular pertence pode ser determinada com base nos seguintes fatores:

• A natureza do metal que é a base da liga:

• Número de componentes:

• Propriedades:

• Estrutura:

• Tecnologia de produção de liga:

Propriedades da liga

As propriedades das ligas são afetadas não apenas por sua composição, mas também pelos métodos de tratamento mecânico e térmico. No século 19, novas ligas praticamente úteis foram procuradas por tentativa e erro, aprendendo também a distinguir metais de não metais. E somente no final do século XIX e início do século XX, as ligas metálicas e suas propriedades foram estudadas com mais profundidade graças a descobertas fundamentais no campo da físico-química.

Na metalurgia, existem os seguintes tipos de ligas:

• Composto químico. (É formado como resultado da interação química).
• solução sólida. (Os átomos que compõem a liga formam uma rede cristalina comum).
• mistura mecânica. (Caracterizado pela cristalização independente de cada elemento da liga).

Propriedades mecânicas das ligas

As principais propriedades mecânicas são viscosidade, ductilidade, resistência, fluência, dureza, resistência ao desgaste, resistência. Estas são as principais características de todas as ligas metálicas.

Propriedades físicas

As propriedades físicas das ligas incluem gravidade específica, condutividade elétrica, coeficientes de expansão volumétrica e linear, condutividade térmica, ponto de fusão e soldabilidade.

Propriedades químicas das ligas

A resistência química de ligas e metais é determinada por sua capacidade de resistir aos efeitos químicos de vários ambientes agressivos. Um exemplo típico de ação química é o processo de corrosão (oxidação de metais).

Vídeo sobre ligas metálicas e suas propriedades

A estrutura das ligas metálicas

O principal elemento de uma liga metálica determina a estrutura cristalográfica desta liga com sua rede atômica. Todos os outros elementos em relação ao principal são impurezas. Assim, a estrutura das ligas metálicas pode ser considerada a partir do exemplo do aço: sua estrutura cristalográfica é determinada pela rede cristalográfica do ferro, razão pela qual essa glória é chamada de aço. Se, entre os elementos que compõem a liga, a rede cristalina for formada não por ferro, mas, por exemplo, por cobalto ou níquel, a liga será cobalto ou níquel.

Os metais puros sempre têm uma estrutura mais simples que as ligas. A estrutura das ligas metálicas e as transformações que ocorrem nelas são estudadas por vários métodos de pesquisa.

A grande maioria das ligas metálicas possui uma estrutura cristalina, e a característica das propriedades das ligas metálicas é a mesma que a característica das propriedades dos metais. Atualmente, a estrutura de ligas metálicas é estudada por meio de métodos radiográficos e análise de raios-X.

Ligas metálicas amorfas

Ligas metálicas amorfas são ligas e metais cujos átomos têm um arranjo aleatório. As propriedades dos metais amorfos diferem significativamente das propriedades inerentes aos cristais metálicos, nos quais os átomos são arranjados de maneira ordenada.

Durante a formação de uma estrutura amorfa de uma liga, ocorrem mudanças fundamentais em propriedades como elétrica, magnética, mecânica, supercondutora e outras. Alguns deles são de grande interesse tanto para a prática quanto para a ciência.

Como os átomos do metal fundido não podem assumir uma posição fixa no espaço, os cientistas tentaram "congelar" átomos arranjados aleatoriamente pelo método de resfriamento instantâneo. Assim foi inventado o método de têmpera a partir do estado líquido – o principal método de obtenção do vidro metálico. As ligas amorfas obtidas por este método têm a mesma estrutura que a estrutura de um líquido congelado.

As ligas amorfas têm resistência à corrosão muito alta, permeabilidade magnética, dureza, resistência e, ao mesmo tempo, alta tenacidade à fratura.

Assim, pode-se concluir que os vidros metálicos amorfos possuem boas propriedades mecânicas. No entanto, apesar disso, eles não são utilizados para a fabricação de peças estruturais críticas, pois são caros e possuem uma tecnologia de produção complexa.