Утицај легирајућих елемената на својства челика. Основни елементи легирања
Утицај легирајућих елемената на својства челика је веома велик. Компетентно употребљавајући разне адитиве, можете добити веома различит материјал, са различитим својствима. Међутим, да би се успјешно користили елементи легирања, потребно је знати шта је то, како они раде и како се називају.
Општи опис супстанци
Дакле, као што је већ поменуто, утицај легирајућих елемената на својства челика је велик. Који су то елементи? То су супстанце које се уносе у структуру челика и утичу на његове физичке и хемијске карактеристике. Материјал који се добије као резултат такве интервенције назива се легиран. Сам процес је технолошки поступак, чији је главни задатак побољшати или промијенити почетне карактеристике сировина. Захваљујући овом поступку, могуће је променити било која својства челика, што га чини погодним за употребу у готово свим областима.
Елементи за легирање првог реда
Наравно, постоји неколико група супстанци које могу имати било какав утицај на материјал. У зависности од степена употребе и значаја, постоје основни и помоћни реагенси. Утицај легирајућих елемената на својства челика из главне групе је веома велик.
Најчешћи је угљеник. Упркос чињеници да се користи у готово било којој процедури, њен ефекат није потпуно једнозначан. С једне стране, садржај ове супстанце у структури од око 1,2% побољшава квалитете као што су чврстоћа, тврдоћа и хладна крхкост. Међутим, са порастом ових својстава, други погоршавају, на пример, топлотну проводљивост и густину сировине. Осим тога, ни ови индикатори се не сматрају главним. Као и увођење било које друге супстанце, додавање угљеника челику прати одређена операција. И овде долази важна разлика. Као резултат ове процедуре, нису сви реагенси у стању да задрже своје компоненте у свом изворном облику, неки су једноставно изгубљени. Угљеник је заузврат потпуно очуван. Другим речима, у току поступка, оператери имају способност да у потпуности контролишу и регулишу квантитативни садржај ове супстанце у структури.
Остале супстанце прве групе
Угљеник није једини легирајући елемент који снажно утиче на својства челика. Главна категорија укључује и силициј и манган. Иако је вредно напоменути да је, на пример, додавање силицијума увек веома минимално, око 0,4%, и овај реагенс не прави никакве посебне промене у структури. Користи се као главна оксидирајућа и везујућа супстанца. Другим речима, ове компоненте су веза која вам омогућава да додате друге важне компоненте у челик на такав начин да завршите са кохерентном и чврстом структуром.
Елементи другог реда
Број супстанци у овој групи је много већи. Утицај легирајућих елемената на структуру челика из ове групе може бити веома разнолик. Једна од најчешће коришћених супстанци је молибден. Најчешће се овај адитив користи у хромовим челицима. Увођење овог адитива значајно утиче на двије карактеристике челика - повећање отврдњивости, као и значајно смањење прага хладног брита. Најчешће се користи челик који садржи молибден. Осим тога, производи компоненте молибдена. Ове супстанце се сматрају веома ефикасним, јер када се додају материјалу гарантују динамичку и статичку снагу сировина. Истовремено, ове компоненте значајно смањују вероватноћу унутрашње оксидације.
Други представник друге категорије легирајућих компоненти је титанијум. Употреба овог адитива је прилично узак и користи се само у пару са хром-манганским легурама. У таквим случајевима, титан доприноси брушењу структуралних зрнаца у овом материјалу. Садржај легирајућих елемената, као што је калцијум и олово, на пример, доприноси чињеници да ће процес резања челика бити много лакши. Због тога се користе само у оним металним празнинама које након производње морају бити исечене на неколико комада.
Класификација реагенса
Треба рећи да поред условне подјеле на двије категорије, као што су основни и додатни елементи, постоји и точнија класификација. На пример, то може бити због таквог знака као што је степен механичког утицаја на структуру супстанце. Према овој функцији сви елементи се могу поделити у три групе:
- утицај елемената, због којих се формирају карбиди;
- елементи који имају полиморфни ефекат на челик;
- елемената, чије увођење формира интерметалне спојеве.
Међутим, веома је важно напоменути да ће ефекат реагенса из било које категорије ове класе такође зависити од тога који ће адитиви треће стране бити присутни у легури. Осим тога, ако се упустите у класификацију легирајућих елемената у легурама, вреди рећи да се степен полиморфног утицаја може поделити у неколико група у складу са природом њиховог утицаја на материјал.
Општи опис побољшања допинга
Генерално говорећи, постоји неколико категорија по којима се сви легирни елементи могу подијелити. Неки ће значајно утицати на механичке особине материјала, побољшавајући његов технички ресурс. Такви индикатори као што су чврстоћа, тврдоћа, пластичност или отврдњивост се најчешће побољшавају. Други правац на који ови елементи утичу су заштитна својства. Легирани челик се разликује од уобичајеног по томе што је много отпорнији на ударце, има много већи отпор црвене боје, повећану отпорност на топлоту, као и побољшану отпорност на корозију.
Неке области људске активности захтевају побољшање таквих квалитета метала које се могу приписати електрохемијском. Ако је потребно побољшати ову компоненту, онда се најчешће фокусирају на повећање електричне и топлотне проводљивости, повећавају отпорност на оксидацију супстанци.
Штетни адитиви
Наравно, сваки процес је праћен и негативном страном. За легиране челике, таква страна била је појава фосфора и сумпора, који такође припадају легирајућим реагенсима. Међутим, они покушавају да их се отарасе, а не да додају структуру. На пример, присуство фосфора у саставу гвожђа ће остати чак и након што је цео процес допинга прошао. А интеракција ове две компоненте изазива ломљивост зрна челика. Као резултат, производ ће имати мању снагу као и повећану крхкост. Иако је вредно напоменути да ако се комбинују елементи фосфора и угљеника, процес одвајања чипова ће бити побољшан, што ће у будућности помоћи лакшој обради челика. Стога је минимални садржај фосфора још увијек присутан у легури.
Од главних елемената за легирање, који се сматрају штетним, други је сумпор. Треба напоменути да је садржај ове нечистоће чак и гори од фосфора. Посебно, то је због чињенице да сумпор повећава отпорност метала на вањска оптерећења. То значи да ће присуство овог реагенса у саставу челика учинити мање отпорним на корозију, значајно повећати абразију и смањити отпорност на замор метала.
Како је допинг
Најчешће се процес допинга одвија у металуршкој индустрији. У растопљеној маси или смјеси додајте потребну количину оних супстанци које су горе описане. Као резултат наредних термичка обрада процес комбиновања одвојених реагенса у чврсту структуру и деформација. Тако се побољшава квалитет легуре.
Детаљан опис елемената
Затим ће бити представљен детаљнији опис легирајућих елемената.
| Назив легирајућег елемента | Аллои пропертиес |
| Цхроме | Присуство ове супстанце у саставу легуре повећава њену чврстоћу и тврдоћу, али се дуктилност донекле смањује. Утиче на повећање карактеристика као што је отпорност на корозију. Ако у структуру додате више од 13% хрома, материјал ће ући у групу нерђајућих челика. |
Ницкел | Увођење ове компоненте утиче и на повећање отпорности на корозију. Повећава се чврстоћа и дуктилност сировина. Повећава се степен тврдоће, а такође се мења и коефицијент топлотне експанзије. |
| Тунгстен | Додатак у облику волфрама даје подстицај формирању супстанци као што су карбиди. Ови елементи снажно утичу на својства као што су тврдоћа и тврдоћа црвене боје. Поред тога, елиминише се процес раста зрна током грејања, а такође се уклања и крхкост која се јавља током ослобађања производа. |
| Ванадијум | Као и хром, повећава снагу и тврдоћу, али не узрокује погоршање дуктилности. Гриндс граин. Промотес густина челика јер делује као оксидациони агенс. |
| Силицон | Ако се више од 1% силикона унесе у састав челика, то ће значајно повећати чврстоћу и очувати вискозност материјала. Такође са повећањем процента реагенса ће се повећати електрични отпор. |
| Манган | Утицај мангана на својства челика ће се јавити само ако је његов садржај и 1% или више. Повећава се тврдоћа и отпорност на хабање, повећава се отпорност на ударна оптерећења. У овом случају, пластичност материјала ће остати иста. |
| Кобалт | Доприноси побољшању отпорности на топлоту и магнетним својствима сировина. |
| Молибден | Побољшава карактеристике као што су црвенило, отпорност и ултимате стренгтх Поред тога, повећава отпорност на оксидацију на повишеним температурама. |
| Титан | Побољшава снагу и густину челика. |
| Ниобијум | Додавање ниобијума повећава отпорност на оксидацију. |
| Алуминијум | Доприноси брушењу зрна. |
| Цоппер | Користи се за челичне конструкције. Побољшава отпорност на корозију. |
| Цирконијум | Увођење цирконија омета зрно, а такође омогућава да се добије материјал са унапред одређеном величином зрна као резултат обраде. |
Такође треба напоменути да постоји ознака легирајућих елемената, која служи тако да брзо можете разумети тачно које супстанце су коришћене за побољшање структуре.
Шта се дешава са увођењем реагенса?
Немојте мислити да додавање таквих супстанци не утиче на њихову међусобну интеракцију. Што је више различитих допинг супстанци уведено, тај процес је тежи. Увођење нових елемената ствара нове фазе, мијења процес топлинске обраде, доводи до стварања нових структурних компоненти. Такође овде треба напоменути да су сви елементи на различитим позицијама. Неке су у слободном стању (бакар, олово), неке формирају интерметалне спојеве - метал-метал, итд.
Мартенситиц стеел
Постоји тип челика, који се назива мартензит. Увођење одређених легирајућих елемената у састав таквог материјала ће имати прилично негативан ефекат. На пример, манган, молибден или хром ће смањити мартензитну тачку загревања, а такође доприносе повећању аустенитног остатка. Ове особине ће негативно утицати на финални квалитет материјала након гашења.
Ослобађање сировина
Присуство легирајућих елемената ће такође оставити свој траг на испуштању челика. Велика количина реагенса ће смањити стопу конверзије и повећати температуру потребну за конверзију. Због тога се све легиране легуре ослобађају на температури од 100-150 степени више од нормалне.
Суммаризинг
Поступак легирања је сложен процес који се користи за побољшање или промјену почетних карактеристика челика. Током ове процедуре користе се главни легирани елементи или мањи. Реагенси из обе групе могу се користити одједном. Такође треба имати на уму да додавање неких елемената не само да ће побољшати одређене карактеристике, већ ће и погоршати друге. Стога, прије него што наставимо са овим процесом, потребно је извршити темељне израчуне. Да би се постигао овај задатак, у постројењима и фабрикама постоје технолози који одређују састав за сваку врсту челика, као и прецизно одређују количину коју треба додати маси како би се постигао жељени ефекат.