De opkomst van brons rond 3300 v.Chr. tot 1200 v.Chr. markeerde het begin van het gebruik van legeringen door de mens. Legeringen hebben een lang ontwikkelingsproces ondergaan, van oud brons tot moderne, hoogwaardige legeringen.
De technologische vooruitgang in elke fase heeft de prestaties en het toepassingsgebied van legeringen voortdurend verbeterd, waardoor ze op grote schaal in verschillende sectoren worden gebruikt.
Definitie van legering
Een legering is een metaalachtig materiaal dat bestaat uit twee of meer elementen, waarvan er ten minste één een metaal is. Door deze elementen te mengen, verbeteren legeringen hun eigenschappen, waardoor ze betere eigenschappen krijgen dan een enkel metaal, zoals sterkte, hardheid, corrosiebestendigheid, slijtvastheid, etc.
Hoe worden legeringen gemaakt?
Er bestaan veel verschillende legeringen in de natuur, die doorgaans ontstaan door natuurlijke geologische en chemische processen.
Een van de bekendste natuurlijke legeringen is de ijzer-nikkellegering die in meteorieten wordt aangetroffen, die doorgaans ongeveer 90% ijzer en 10% nikkel bevat. Dit vormt verschillende minerale fasen, waaronder "metallic nickel-iron" (kamacite) en "nickel iron-nickel" (taenite) in ijzer-nikkellegeringen.
In de meeste gevallen kan de vorming van legeringen worden bereikt door middel van smelt- en synthesetechnologie:
Smeltmethode
Smeltmethode: De meest voorkomende methode voor de productie van legeringen bestaat uit het smelten en mengen van legeringselementen bij hoge temperaturen, meestal in een oven.
Mechanische legering: Metaalpoeders worden gemengd met behulp van mechanische kracht (zoals kogelmalen) om fysieke reacties te ondergaan en legeringen te vormen. Deze methode kan ultrafijnkorrelige legeringen produceren.
Chemische synthese: Chemische reacties synthetiseren legeringen in de gasfase en zetten deze af op substraten om films of coatings te vormen. Ook kunnen legeringselementen door chemische reacties uit hun verbindingen worden gereduceerd en gemengd om legeringen te vormen.
Hieronder vallen ook poedermetallurgie, magnetronsputteren, koudbewerking en warmtebehandeling.
Soorten legeringen
Er zijn veel soorten legeringen. Veelvoorkomende legeringen kunnen worden geclassificeerd op basis van hun hoofdcomponenten, toepassingsgebieden en prestatiekenmerken. Enkele veelvoorkomende soorten legeringen zijn staallegering, aluminiumlegering, koperlegering, nikkellegering, titaniumlegering en speciale legeringen.
Staallegeringen
| Staallegeringen | Hoofdcomponenten | Kenmerken | Toepassingen | Algemene kwaliteiten (ASTM) |
| Koolstofstaal | IJzer + Koolstof | Hoge sterkte, hardheid, kosteneffectief | Bouwconstructies, mechanische onderdelen, automobielproductie | ASTM A36, ASTM A106, ASTM A500 |
| Gelegeerd staal | IJzer + koolstof + legeringselementen (bijv. chroom, nikkel) | Uitstekende sterkte, slijtvastheid en corrosiebestendigheid | Gereedschappen, mechanische componenten, auto-onderdelen | ASTM A514, ASTM A572 |
| Roestvrij staal | IJzer + Chroom (minimaal 10.5%) + Nikkel | Uitstekende corrosiebestendigheid en hoge temperatuurprestaties | Huishoudelijke gebruiksvoorwerpen, chemische apparatuur, medische instrumenten | ASTM A240 (304, 316), ASTM A276 (410, 430) |
Aluminiumlegeringen
| Aluminiumlegeringen | Hoofdcomponenten | Kenmerken | Toepassingen | Algemene kwaliteiten (ASTM) |
| Zuiver aluminium | Aluminium | Lichtgewicht, corrosiebestendig, maar lagere sterkte | Lucht- en ruimtevaart, automobielindustrie, bouwmaterialen | ASTM B209 (1100, 1050) |
| Aluminium-koperlegering | Aluminium + Koper | Hoge sterkte, uitstekende mechanische eigenschappen | Vliegtuigen, auto-onderdelen, constructiematerialen | ASTM B209 (2024), ASTM B211 (2011) |
| Aluminium-zinklegering | Aluminium + Zink | Uitstekende sterkte en corrosiebestendigheid | Bouwmaterialen, auto-onderdelen | ASTM B209 (7075), ASTM B211 (7050) |
Koperlegeringen
| Koperlegeringen | Hoofdcomponenten | Kenmerken | Toepassingen | Algemene kwaliteiten (ASTM) |
| Messing | Koper + Zink | Goede bewerkbaarheid en corrosiebestendigheid | Pijpfittingen, muziekinstrumenten, decoraties | ASTM B36 (C26000), ASTM B124 (C36000) |
| Bronzen | Koper + Tin | Goede slijtvastheid en corrosiebestendigheid | Artefacten, beelden, mechanische componenten | ASTM B505 (C93200), ASTM B150 (C95400) |
| Koper-nikkellegering | Koper + Nikkel | Uitstekende corrosiebestendigheid en sterkte | Apparatuur voor het mariene milieu, munten, medische instrumenten | ASTM B122 (CuNi 90/10, CuNi 70/30) |
Nikkel legeringen
| Nikkel-gebaseerde legering | Nikkel + legeringselementen (bijv. chroom, molybdeen) | Uitstekende prestaties bij hoge temperaturen en corrosiebestendigheid | Lucht- en ruimtevaart, chemische industrie, apparatuur voor energieopwekking | ASTM B443 (Inconel 625), ASTM B637 (Inconel 718) |
| Nikkel-ijzerlegering | Nikkel + ijzer | Goede magnetische eigenschappen en corrosiebestendigheid | Magnetische materialen, elektrische apparatuur | ASTM A353 (Invar 36), ASTM A753 (Mu-metaal) |
Titaniumlegeringen
| Titaniumlegeringen | Hoofdcomponenten | Kenmerken | Toepassingen | Algemene kwaliteiten (ASTM) |
| Alfa legering | Titanium + Aluminium + Tin | Hoge sterkte, goede corrosiebestendigheid | Lucht- en ruimtevaart, medische implantaten | ASTM B348 (klasse 5), ASTM F136 (Ti-6Al-4V) |
| Beta-legering | Titanium + legeringselementen (bijv. molybdeen, chroom) | Hoge sterkte, hoge elasticiteitsmodulus | Vliegtuigen, sportuitrusting | ASTM B348 (klasse 19), ASTM F2063 (Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al) |
Hogetemperatuurlegeringen
| Hogetemperatuurlegeringen | Hoofdcomponenten | Kenmerken | Toepassingen | Algemene kwaliteiten (ASTM) |
| Nikkel-gebaseerde hoge-temperatuurlegering | Nikkel + legeringselementen (bijv. chroom, molybdeen) | Uitstekende sterkte bij hoge temperaturen en corrosiebestendigheid | Motoronderdelen, gasturbines | ASTM B637 (Inconel 718), ASTM B408 (Hastelloy X) |
| Kobalt-gebaseerde hoge-temperatuurlegering | Kobalt + legeringselementen (bijv. chroom, aluminium) | Uitstekende oxidatiebestendigheid en corrosiebestendigheid | Lucht- en ruimtevaartmotoren, turbinebladen | ASTM F90 (Haynes 188), ASTM B815 (L-605) |
Speciale legeringen
| Speciale legeringen | Hoofdcomponenten | Kenmerken | Toepassingen | Algemene kwaliteiten (ASTM) |
| Vormgeheugenlegering | Nikkel + Titanium | Kan bij specifieke temperaturen zijn oorspronkelijke vorm terugkrijgen | Medische apparatuur, automatiseringsapparatuur | ASTM F2063 (Nitinol) |
| Supergeleidende legering | Lood, aluminium, wolfraam | Vertoont geen elektrische weerstand bij lage temperaturen | Supergeleidende magneten, medische beeldvormingsapparatuur | ASTM B714 (Nb3Sn), ASTM B335 (NbTi) |
Voordelen en nadelen van legeringen
De voor- en nadelen van legeringen variëren afhankelijk van hun samenstelling en doel. Daarom moeten verschillende prestatiekenmerken worden afgewogen bij het selecteren en gebruiken van legeringen die voldoen aan de eisen van specifieke toepassingen.
| Aspect | Voordelen | Nadelen |
| Sterkte en hardheid | Legeringen zijn doorgaans sterker en harder dan de metalen waaruit ze bestaan (staal is bijvoorbeeld sterker dan zuiver ijzer). | Sommige legeringen kunnen onder bepaalde omstandigheden bros worden, waardoor ze in bepaalde omgevingen niet optimaal bruikbaar zijn. |
| Corrosiebestendigheid | Een verbeterde corrosiebestendigheid is een belangrijk kenmerk van veel legeringen, zoals roestvrij staal met chroom en nikkel. | De productie van corrosiebestendige legeringen kan duur zijn, waardoor de totale materiaalkosten stijgen. |
| Geleidbaarheid | Sommige legeringen, zoals koperlegeringen, bieden uitstekende elektrische en thermische geleidbaarheid, wat cruciaal is voor elektronica. | Bij de productie van legeringen is een nauwkeurige controle over de samenstelling en het proces vereist, wat tot complexiteit kan leiden. |
| Slijtvastheid | Legeringen met elementen als chroom, wolfraam of molybdeen zijn zeer slijtvast en geschikt voor toepassingen met hoge wrijving. | Een hoge slijtvastheid kan gepaard gaan met een verminderde ductiliteit, waardoor het materiaal minder veelzijdig is in vormprocessen. |
| Bewerkbaarheid | Door de samenstelling van legeringen aan te passen, kan de bewerkbaarheid worden verbeterd, waardoor de productie-uitdagingen en -kosten worden verlaagd. | Bepaalde legeringen met een hoge sterkte kunnen moeilijk te bewerken zijn en vereisen speciale gereedschappen of processen. |
| Hittebestendigheid | Legeringen zoals superlegeringen op nikkelbasis behouden hun sterkte en stabiliteit bij hoge temperaturen, ideaal voor de lucht- en ruimtevaartindustrie en de energiesector. | Hittebestendige legeringen zijn vaak duur en vereisen mogelijk een gespecialiseerde behandeling en verwerking. |
| Kosten | Verbeterde eigenschappen rechtvaardigen hogere kosten in kritische toepassingen waar de prestaties zwaarder wegen dan de kosten. | De totale kosten voor het produceren en gebruiken van legeringen kunnen aanzienlijk hoger zijn vergeleken met zuivere metalen. |
| Milieu- en gezondheidsrisico's | Sommige legeringen bevatten giftige elementen, zoals cadmium of beryllium, die een risico vormen voor het milieu en de gezondheid. | Het afvoeren en verwerken van giftige legeringscomponenten vereist zorgvuldige overwegingen en kan extra kosten met zich meebrengen. |
| Magnetisme | De magnetische eigenschappen van bepaalde legeringen, zoals bepaalde soorten roestvast staal, zijn voordelig in specifieke toepassingen. | Ongewenst magnetisme in legeringen kan de prestaties van elektronische of magnetisch gevoelige toepassingen beïnvloeden. |
Waarom SSM uw vertrouwde leverancier is van legeringsproducten
De legeringen De door SSM geleverde materialen omvatten koolstofstaal, roestvrij staal, diverse nikkellegeringen, aluminiumlegeringen, enz. Neem vandaag nog contact met ons op voor een gratis offerte en ervaar het verschil van een samenwerking met echte experts op het gebied van metaalkwaliteit.
NL 
EN 
DE 
RU 
FA 
ID 
ES 
FR