Legeringer

Når man avkjøler metaller fra smeltet tilstand, stivner de ved å danne krystaller eller korn. Kornene er oppbygget av mer eller mindre regelmessige arrangementer av atomer, der den minste strukturen kalles en enhetscelle.

Rene metaller har et spesifikt smelte- eller størkningspunkt, mens legeringer vanligvis har et smelteområde. Dette beskrives i såkalte fasediagrammer (tilstandsdiagrammer). Den øverste linjen, likviduslinjen, beskriver temperaturen og sammensetningen der alt er smeltet. Den nederste, soliduslinjen, beskriver temperaturen og sammensetningen der alt er stivnet.

Smelteområdet for en legering er ofte lavere enn smeltepunktet for de rene enkeltmetallene.

Ved hjelp av legeringsteknologi kan de mekaniske egenskapene endres. Styrke og andre mekaniske egenskaper kan være betydelig høyere for legeringene enn for enkeltmetallene.

I noen tilfeller skjer det faseomvandlinger i den stivnede legeringen, altså under soliduslinjen. Dette kalles fasttilstand-omvandlinger.

Disse egenskapene benytter vi til å modifisere egenskapene til den faste legeringen eller gjenstanden etter at framstillingen er ferdig. Eksempler på slike prosesser er herding, homogenisering og rekrystallisering.

Slike omvandlinger skjer fortest ved høyere temperaturer, men uten at metallet smelter.

• Kobber og tinn er forholdsvis myke og bøyelige hver for seg, men blandes de, danner de en sterk legering som kalles bronse.
• Messing er en hard og motstandsdyktig legering av kobber og sink.
• Aluminiumslegeringer er både lette og sterke og brukes derfor i flyindustrien.
• Magnesium er det letteste av metallene, og magnesiumlegeringer har ofte lav vekt.

Ved å forme et metall eller en legering plastisk, kan de mekaniske egenskapene endres. Produksjon av tråd er et eksempel på dette. Styrken øker, og duktiliteten synker. Prosessen medfører at tråden ”kaldherdes”. For å få tilbake opprinnelig struktur i materialet utfører vi en såkalt rekrystallisering eller en såkalt varmebehandling. Den kaldformede strukturen utsettes for varme slik at krystallstrukturen går tilbake til den opprinnelige. Styrken synker, og duktiliteten øker.