Мельхиор и Нихром
Общие сведения
Мельхиор и нихром представляют собой одни из наиболее известных и востребованных сплавов на основе никеля. Мельхиор является медно-никелевым сплавом, в котором содержание никеля варьируется от пяти до тридцати процентов, а основным компонентом выступает медь. В состав также могут входить незначительные добавки железа и марганца. Исторически данный материал был изобретен в тысяча восемьсот девятнадцатом году французскими исследователями Маньо и Шорье, и его современное русскоязычное название представляет собой искаженное прочтение их фамилий. До появления данного термина подобный материал был известен как белая медь. В прошлом наименование мельхиор применялось более широко, охватывая различные сплавы меди, никеля и цинка, которые в современной классификации относятся к нейзильберу, а также некоторые виды латуни, обладающие внешним сходством с серебром. Наряду с мельхиором существуют и другие медно-никелевые сплавы, такие как монель, содержащий до шестидесяти семи процентов никеля, и константан, в котором доля никеля составляет около сорока процентов. В свою очередь, нихром представляет собой сплав никеля и хрома. Классический состав включает от пятидесяти пяти до семидесяти восьми процентов никеля и от пятнадцати до двадцати трех процентов хрома. В качестве легирующих добавок могут присутствовать марганец, кремний, железо и алюминий. Существуют различные марки данного материала, наиболее известной из которых является Х20Н80, содержащая от семидесяти трех до семидесяти восьми процентов никеля и около двадцати процентов хрома. Также выделяют ферронихром, включающий шестьдесят процентов никеля, пятнадцать процентов хрома и двадцать пять процентов железа.
Свойства и характеристики
Рассматриваемые сплавы обладают рядом выдающихся физико-химических характеристик. Мельхиор представляет собой твердый раствор, что обуславливает его высокую пластичность и способность хорошо обрабатываться давлением. Материал поддается штамповке, резке и чеканке как в холодном, так и в горячем состоянии, а также легко паяется и полируется. Температура плавления мельхиора является сравнительно низкой и составляет тысячу сто семьдесят градусов Цельсия. Благодаря наличию никеля в составе, сплав характеризуется исключительно высокой коррозионной стойкостью в пресной и морской воде, а также в газовых средах и атмосфере. Степень устойчивости к коррозии напрямую зависит от процентного содержания никеля: чем его больше, тем выше защитные свойства материала. Внешне мельхиор имеет характерный серебристый цвет. Нихром выделяется высокой прочностью и жаростойкостью, сохраняя стабильность при температурах до тысячи двухсот пятидесяти градусов Цельсия. Температура плавления данного сплава достигает тысячи четырехсот градусов Цельсия. Материал обладает высоким электрическим сопротивлением и значительной пластичностью, что позволяет подвергать его сварке, точению, волочению и штамповке. Из-за присутствия хрома сплав является достаточно дорогостоящим, однако это компенсируется его долговечностью и отличной коррозионной устойчивостью.
Нахождение в природе
Мельхиор и нихром являются искусственно синтезированными материалами и в естественном виде в природе не встречаются. Данные вещества представляют собой продукты металлургической промышленности, получаемые путем целенаправленного сплавления чистых химических элементов в строго заданных пропорциях для достижения требуемых технических и эксплуатационных характеристик.
Получение
Процесс получения мельхиора и нихрома базируется на технологиях создания твердных растворов путем совместного плавления базовых металлов с последующим добавлением легирующих компонентов. В случае мельхиора основу составляет медь, к которой добавляется никель, а также необходимые количества марганца и железа. При производстве нихрома осуществляется сплавление никеля с хромом и введение сопутствующих элементов, таких как кремний, алюминий или железо, в зависимости от требуемой марки конечного продукта. Готовый нихром высшего качества часто выпускается и реализуется в виде проволоки, производимой методом волочения благодаря высокой пластичности сплава.
Применение
Сферы применения данных сплавов продиктованы их уникальными свойствами. Мельхиор, благодаря своему внешнему сходству с серебром и легкости в обработке, широко используется для имитации серебра. Из него изготавливают столовые приборы, недорогие ювелирные и художественные изделия, а также подстаканники. Сплав, состоящий из семидесяти пяти процентов меди и двадцати пяти процентов никеля, традиционно применяется для чеканки так называемых серебряных монет. Высокая коррозионная стойкость мельхиора, особенно в морской воде, делает его востребованным при создании деталей морских судов и лодок. Кроме того, материал используется в производстве термогенераторов, резисторов и медицинских инструментов. Нихром, обладающий высоким электрическим сопротивлением и жаропрочностью, является основным материалом для изготовления нагревательных элементов в высокотемпературных электрических печах, оборудовании для обжига и сушки, а также в различных электрических аппаратах теплового действия. Сплав применяется для создания химически стойких деталей, функционирующих в агрессивных средах и при высоких температурах, в резисторных элементах и реостатах. Также нихром используется в качестве жаростойкого покрытия при газотермическом напылении.