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Métallurgie: Fabrication des alliages
L'une des difficultés dans la fabrication des alliages est que les métaux ont des points de fusion différents. Ainsi le cuivre fond à 1,083.C, tandis que le zinc fond à 419.C et bout à 907.C Donc, en faisant laiton, si nous venons de mettre des morceaux de cuivre et de zinc dans un creuset et on les a chauffés au-dessus 1,083.C, les deux métaux certainement fondre. Mais à cette température élevée du zinc liquide bouillirait aussi loin et la vapeur serait s'oxyder dans l'air. La méthode adoptée dans ce cas est d'abord chauffer le métal ayant le point de fusion plus élevé, à savoir le cuivre. Lorsque cela est fondu, le zinc solide est ajouté et dissout rapidement dans le cuivre liquide avant de zinc très loin a bouilli. Même si, dans la fabrication de laiton, l'allocation doit être faite pour la perte de zinc inévitable qui représente environ une part à vingt du zinc. Par conséquent, en pesant les métaux précédente à l'alliage, une quantité supplémentaire de zinc doit être ajouté.
Parfois, la fabrication d'alliages est compliquée parce que le métal à point de fusion plus élevé est la plus faible proportion. Par exemple, un alliage léger contient 92 pour cent d'aluminium (point de fusion 660.C) avec huit pour cent de cuivre (point de fusion 1,083.C). Pour fabriquer cet alliage, il serait souhaitable de faire fondre les quelques livres de cuivre et d'ajouter près de douze fois le poids de l'aluminium. Le métal devrait être chauffé tant pour convaincre la grande masse d'aluminium pour dissoudre que les gaz seraient absorbés, ce qui conduit à inconsistance. Dans ce domaine comme dans beaucoup d'autres cas, le fait est en alliage deux étapes. Tout d'abord un « alliage durcisseur » intermédiaire est réalisée, contenant 50 pour cent de cuivre et de 50 pour cent de l'aluminium, qui alliage a un point de fusion nettement inférieur à celui du cuivre et, en fait, au-dessous de celui de l'aluminium. Ensuite, l'aluminium est fondu et que la quantité correcte de l'alliage durcisseur ajouté; ainsi, de faire l00lb de l'alliage d'aluminium-cuivre, nous devrions exiger 84lb. de l'aluminium à fondre première et 16lb d'alliage durcisseur à ajouter à cela.
Dans quelques cas, le point de fusion de l'alliage peut être élaborée de façon approximative par calcul. Par exemple, si le cuivre (point de fusion 1,083.C) est allié avec du nickel (point de fusion 1,454.C) un alliage cinquante-cinquante va fondre à environ mi-chemin entre les deux températures. Même dans ce cas, le comportement de l'alliage de fusion n'est pas simple. Un alliage de cuivre-nickel ne fond pas ou congeler à une température fixe et déterminée, mais se solidifie progressivement sur une plage de température. Ainsi, si une fifty-fifty alliage de cuivre-nickel est liquéfié puis progressivement refroidi, il commence à geler à 1,312.C, et que la température baisse, de plus en plus de l'alliage devient solide jusqu'à ce que finalement à 1,248.C il a complètement solidifiée . Sauf dans certains cas particuliers, ce « intervalle de solidification » se produit dans tous les alliages, mais il ne se trouve pas dans les métaux purs, métallique, ou des composés chimiques, et dans certaines compositions d'alliages spéciaux mentionnés ci-dessous, qui sont tous l'état fondu et le gel à une certaine température.
L'alliage d'étain et de plomb fournit un exemple de l'un de ces cas particuliers. fond de plomb et d'étain à 327.C à 232.C. Si du plomb est ajouté à l'étain en fusion et l'alliage est ensuite refroidi, le point de congélation de l'alliage se trouve être plus bas que les points de congélation de plomb et d'étain (voir figure 1). Par exemple, si un alliage fondu contenant 90 pour cent d'étain et 10 pour cent de plomb est refroidi, le mélange atteint une température de 217.C avant qu'il ne commence à se solidifier. Puis, comme l'alliage se refroidit en outre, il change progressivement d'un état complètement liquide, à travers un stade où elle est comme la bouillie, jusqu'à ce qu'il devienne plus épaisse que la bouillie, et enfin, à une température aussi basse que 183.C, l'alliage entier est devenu tout à fait solide. En se référant à la figure 1, on peut voir que 80 pour cent d'étain, l'alliage commence à se solidifiant 203.C, et se termine que lorsque la température est tombée à 183.C (note la récurrence du 183.C).
Qu'est-ce qui se passe à l'autre extrémité de la série, lorsque l'étain est ajouté à la tête? Encore une fois le point de congélation est abaissé. Un alliage d'étain avec seulement 20 pour cent de la tête et le reste commence à geler à 279.C et complète solidification à la température maintenant familière de 183.C. Un alliage particulier, contenant 62 pour cent d'étain et 38 pour cent de plomb, fond et se solidifie entièrement au 183.C. Il est évident que cette température de 183.C et la composition de 62/38 de cent par jouent un rôle important dans le système d'alliage étain-plomb. Des effets similaires se produisent dans de nombreux autres systèmes d'alliage et la composition spéciale qui a le point de congélation le plus bas de la série et qui gèle entièrement à cette température a été donné un nom spécial. L'alliage est particulièrement connu comme l'alliage « eutectique » et la température de congélation (183.C dans le cas des alliages étain-plomb) est appelée la température eutectique.
Par un choix judicieux des composants, il est possible de fabriquer des alliages avec des points de fusion exceptionnellement bas. Un tel alliage fusible est un eutectique complexe de quatre ou cinq métaux mélangés, de sorte que le point de fusion est abaissé jusqu'à ce que le plus bas point de fusion à partir de tout mélange des métaux sélectionnés est obtenue. Un alliage fusible familier, connu sous le nom de métal de Wood, a une composition: