Наиболее широко используемый сплав в мире - этосталь, железнодорожный сплав, в основном составленный из железа (обычно 98–99% по весу) с контролируемыми количествами углерода (0,02–2,14%), и следовых элементов, таких как марганец, кремний, фосфор и серы. Его доминирование проистекает из непревзойденной комбинации силы, универсальности, экономической эффективности и масштабируемости, что делает его незаменимым для почти каждой отрасли.
Строительство: Сталь образует основу небоскребов, мостов и инфраструктуры из -за его способности нести тяжелые нагрузки. Укрепляющие стальные прунки (арматура) укрепляют бетонные конструкции, в то время как конструкционные стальные балки обеспечивают жесткость в крупномасштабных зданиях.
Автомобильная и транспортная: От автомобильных корпусов и шасси до рамок грузовиков, железнодорожных путей и корпусов судов, высокая прочность на растяжение в стали и сопротивление воздействия обеспечивает безопасность и долговечность. Даже когда более легкие материалы получают землю, сталь остается критической для устойчивых к сбою компонентов.
Производство и машины: Промышленное оборудование, инструменты и механические детали основаны на твердости и износостойкости стали. Слисты из сплава (например, стали с хромом или молибденом) адаптированы для конкретных потребностей, таких как высокотемпературная толерантность в турбинах или коррозионная устойчивость в насосах.
Упаковка и потребительские товары: Стальные банки с осторожностью сохраняют пищу и напитки, сопротивляясь коррозии, в то время как сталь также используется в приборах, мебели и даже столовых приборах для его долговечности.
Глобальная производственная продукция, превышающая 1,8 млрд. Метрических тонн в год, сочетает в себе все другие сплавы вместе взятые. Его переработка (более 90% стали переработана во всем мире) дополнительно укрепляет свою роль как наиболее используемый сплав, сбалансируя промышленный спрос с устойчивостью.
В то время как сталь является универсальной, многие сплавы превосходят ее в силу, часто из-за усовершенствованных металлургических конструкций или высокопроизводительных комбинаций элементов. К ним относятся:
Титановые сплавы (например, TI-6AL-4V):
Титановые сплавы отмечаются за их исключительное соотношение силы к весу. TI-6AL-4V, наиболее распространенный класс, имеет прочность на растяжение ~ 900–1100 МПа (мегапаскалы), превосходя большинство углеродных сталей (400–800 МПа), при этом весит всего 60% до стали. Это делает их идеальными для аэрокосмической промышленности (компоненты реактивного двигателя, планеры), военного оборудования и высокопроизводительного спортивного оборудования. Их сопротивление коррозии и усталости еще больше повышает их привлекательность.
На основе никеля суперсплавы (например, Inconel 718, Waspaloy):
Эти сплавы (никель-хромий-железо с добавлениями, такими как ниобий, молибден или кобальт), преуспевают в высокой температуре прочности. Например, Inconel 718 сохраняет прочность на растяжение ~ 1300 МПа при 650 градусах (1200 градусов F) -a температуру, при которой сталь теряет более половины своей прочности. Они имеют решающее значение в реактивных двигателях, газовых турбинах и ядерных реакторах, где прочность при крайней жаре не подлежит обсуждению.
Сплавы кобальт-хромий (Cocrmo):
Сплавы кобальт-хромий сочетают в себе высокую прочность на растяжение (до 1500 МПа) с исключительным износом и коррозионной стойкостью. Они широко используются в медицинских имплантатах (замены тазобедренного/коленного колена) и механические детали с высоким уровнем стресса (например, турбинные лопасти), потому что они выдерживают циклическую нагрузку лучше, чем сталь и сопротивляются деградации в биологической или жесткой химической среде.
Усовершенствованные высокопрочные стали (AHSS):
В то время как технически подмножество стали, AHSS (например, мартенситные, двойные стали или крутится), разработаны для превышения традиционной прочности стали. Например, мартенситный AHSS может достигать прочности на растяжение на 1500–2000 МПа-фар выше, чем традиционная термообработка с углеродной сталью, которая создает жесткую, сильную микроструктуру. Они используются в компонентах автомобильной безопасности (например, аварийные балки), где высокая прочность и легкий вес имеют решающее значение.
Эти сплавы часто сопровождаются более высокими производственными затратами, чем сталь, ограничивая их использование приложениями, где их превосходная прочность, экономия веса или сопротивление окружающей среде оправдывают расходы, такие как аэрокосмическая, оборонительная и высокотехнологичная производство.
