Vad är skillnaderna mellan en legering och en ren metall?

Metaller utgör majoriteten av det periodiska elementet. I sitt rena tillstånd har varje metall sin egen karakteristiska massa, smältpunkt och fysiska egenskaper. Att blanda två eller flera av dessa metaller i en blandning med en ny uppsättning egenskaper bildar en legering, en kompositmetall som kan ha påfallande olika egenskaper.

Per definition består rena metaller av ett enda element. Prover av dessa metaller innehåller ingenting annat än atomer av en enda metallisk substans. Legeringar innehåller två eller flera grundämnen eller legeringar smälta och blandade ihop, så deras kemiska formler består av mer än ett element. Till exempel består det rena metalljärnet endast av järnatomer. Stål, en legering av järn och kol, innehåller främst järnatomer med isolerade kolatomer som ger det styrka. Tillsätt metallerna krom eller molybden till stålet ger ännu en legering: rostfritt stål.

En anledning till att tillverkare kombinerar rena metaller för att bilda legeringar är att ändra de fysiska egenskaperna hos metallerna. Rena metaller kan vara för mjuka för att hålla upp till regelbunden användning, men legering gör dem hårdare. Som en ren metall böjer sig och sträcker sig guld så lätt att det snabbt skulle dra sig ur form om det formades till en ring och bärs på fingret. Smyckstillverkare legerar rent guld med silver, koppar eller zink för att förbättra metallens hållbarhet och styvhet. Guldet bidrar med sin färg och korrosionsbeständighet; de andra metallerna bidrar med sin styrka. Resultatet är en 14-karats guldring som tål dagligt slitage.

I sitt naturliga elementära tillstånd reagerar vissa rena metaller starkt med sin omgivning, oxiderar och korroderar tills de blir oanvändbara. Blandning av dessa metaller med mindre reaktiva metaller förändrar deras reaktivitet och förlänger den legerade artikelns livslängd. Rostfritt stål har fått sitt namn från det faktum att det inte lätt rostar eller gropar som ett rent järnverktyg skulle göra. Legering av metaller är ett sätt att göra dem mindre reaktiva och mer lämpade för tillverkarens behov.

Lätta metaller som aluminium och titan minskar massan av rena metaller som de legeras med. Dessa lättare legeringar spelar en viktig roll i flygindustrin, eftersom de tillåter tillverkare att designa och bygga lättare hantverk. En lättare stridsflygplan rymmer mer bränsle, utrustning och munstycke än en tung. Aluminiumlegeringshjul gör fordonets totala vikt lättare, vilket bidrar till bättre bensinkörning och ökar hastigheten på banan.

Legering av metaller ändrar sin termiska tolerans. Eftersom de består av två eller flera rena metaller, har legeringar ingen enda smältpunkt, utan smälter istället över temperaturintervall. Deras molekylära struktur kan höja det totala smältområdet för metallen över det för någon av dess komponentmetaller. Att höja smältområdet för en metall har viktiga konsekvenser för industriellt och kommersiellt bruk. SR-71 Blackbird, ett av de mest tekniskt avancerade spaningsflygplanen under sin tid, förlitade sig på sin lätta ram av titanlegering för att motstå den termiska spänningen hos dess supersoniska flygningar.