Utjecaj legirajućih elemenata na svojstva čelika. Osnovni elementi legiranja

Utjecaj legirajućih elemenata na svojstva čelika je vrlo velik. Kompetentno koristeći razne aditive, možete dobiti vrlo različite materijale, s različitim svojstvima. Međutim, kako bi se uspješno koristili elementi legiranja, potrebno je znati što je to, kako oni rade i kako se nazivaju.

Opći opis tvari

Dakle, kao što je već spomenuto, utjecaj legirajućih elemenata na svojstva čelika je velik. Koji su to elementi? To su tvari koje se unose u strukturu čelika i utječu na njegove fizičke i kemijske karakteristike. Materijal koji se dobije kao rezultat takve intervencije naziva se legiran. Sam proces je tehnološki postupak, čiji je glavni zadatak poboljšati ili promijeniti početne karakteristike sirovina. Zahvaljujući tom postupku moguće je promijeniti bilo koja svojstva čelika, što ga čini pogodnim za uporabu u gotovo svim područjima djelovanja.

Elementi za legiranje prvog reda

Naravno, postoji nekoliko skupina tvari koje mogu imati bilo kakav učinak na materijal. Ovisno o stupnju uporabe i važnosti, postoje osnovni i pomoćni reagensi. Učinak legirajućih elemenata na svojstva čelika iz glavne skupine je vrlo velik.

Najčešći je ugljik. Unatoč činjenici da se koristi u gotovo bilo kojem postupku, njegov učinak nije posve jednoznačan. S jedne strane, sadržaj ove tvari u strukturi od oko 1,2% poboljšava kvalitete kao što su čvrstoća, tvrdoća i hladna krhkost. Međutim, s porastom ovih svojstava drugi pogoršavaju, na primjer, toplinsku vodljivost i gustoću sirovine. Osim toga, ni ti pokazatelji se ne smatraju glavnim. Kao i uvođenje bilo koje druge tvari, dodavanje ugljika čeliku prati određena operacija. I ovdje dolazi važna razlika. Kao rezultat ovog postupka, nisu svi reagensi u stanju zadržati svoje komponente u svom izvornom obliku, neki su jednostavno izgubljeni. Ugljik je pak sačuvan. Drugim riječima, tijekom postupka operateri imaju mogućnost u potpunosti kontrolirati i regulirati količinski sadržaj ove tvari u strukturi.

Ostale tvari prve skupine

Ugljik nije jedini legirajući element koji snažno utječe na svojstva čelika. Glavna kategorija uključuje i silicij i mangan. Iako je vrijedno napomenuti da je, na primjer, dodavanje silicija uvijek vrlo minimalno, oko 0,4%, i taj reagens ne pravi nikakve posebne promjene u strukturi. Koristi se kao glavna oksidirajuća i vezujuća tvar. Drugim riječima, ove komponente su veza koja vam omogućuje da u čelik dodate druge važne komponente na takav način da završite s koherentnom i čvrstom strukturom.

Elementi drugog reda

Broj tvari u ovoj skupini je znatno veći. Utjecaj legirajućih elemenata na strukturu čelika iz ove skupine može biti vrlo raznolik. Jedna od najčešće korištenih tvari bila je molibden. Najčešće se ovaj aditiv koristi u kromovim čelicima. Uvođenje ovog aditiva značajno utječe na dvije karakteristike čelika - povećanje otvrdnjivosti, kao i značajno smanjenje praga hladnog brita. Najčešće se koristi čelik koji sadrži molibden. Osim toga, proizvodi i komponente molibdena. Smatra se da su te tvari vrlo učinkovite, jer kada se dodaju materijalu jamče dinamička i statička čvrstoća sirovina. Istodobno, ove komponente značajno smanjuju vjerojatnost unutarnje oksidacije.

Drugi predstavnik druge kategorije legirajućih komponenti bio je titan. Upotreba ovog aditiva je prilično uska, a koristi se samo u paru s krom-manganovim legurama. U takvim slučajevima, titan doprinosi mljevenju strukturnih zrnaca u ovom materijalu. Sadržaj legirajućih elemenata, kao što je kalcij i olovo, na primjer, doprinosi činjenici da će proces rezanja čelika biti mnogo lakši. Stoga se koriste samo u onim metalnim prazninama koje nakon proizvodnje moraju biti izrezane na nekoliko komada.

Klasifikacija reagensa

Treba reći da pored uvjetne podjele na dvije kategorije, kao što su osnovni i dodatni elementi, postoji točnija klasifikacija. Na primjer, to može biti zbog takvog znaka kao što je stupanj mehaničkog utjecaja na strukturu tvari. Prema toj značajki svi se elementi mogu podijeliti u tri skupine:

• utjecaj elemenata, zbog kojih nastaju karbidi;
• elementi koji imaju polimorfni učinak na čelik;
• elementi, čije uvođenje tvori intermetalne spojeve.

Međutim, vrlo je važno napomenuti da će učinak reagensa iz bilo koje kategorije ove klase također ovisiti o tome koji će aditivi treće strane biti prisutni u leguri. Osim toga, ako uđete u klasifikaciju legirajućih elemenata u legure, vrijedi reći da se stupanj polimorfnog utjecaja također može podijeliti u nekoliko skupina ovisno o prirodi njihova utjecaja na materijal.

Opći opis poboljšanja dopinga

Općenito govoreći, postoji nekoliko kategorija po kojima se svi legirni elementi mogu podijeliti. Neki će značajno utjecati na mehanička svojstva materijala, poboljšavajući njegov tehnički resurs. Takvi pokazatelji kao što su čvrstoća, tvrdoća, plastičnost ili otvrdnjivost najčešće se poboljšavaju. Drugi smjer pod utjecajem ovih elemenata su zaštitna svojstva. Legirani čelik razlikuje se od uobičajenog po tome što je mnogo otporniji na udarce, ima mnogo veći otpor crvene boje, povećanu otpornost na toplinu i poboljšanu otpornost na koroziju.

Neka područja ljudske aktivnosti zahtijevaju poboljšanje takvih svojstava metala koje se mogu pripisati elektrokemijskom. Ako trebate poboljšati ovu komponentu, onda se najčešće fokusiraju na povećanje električne i toplinske vodljivosti, povećavaju otpornost na oksidaciju tvari.

Štetni dodaci

Naravno, svaki proces je popraćen i negativnom stranom. Za legirane čelike takva je strana bila pojava fosfora i sumpora, koji također pripadaju legirajućim reagensima. Međutim, pokušavaju ih se riješiti, a ne dodati strukturi. Na primjer, prisutnost fosfora u sastavu željeza ostat će čak i nakon što je cijeli proces dopiranja prošao. A interakcija ovih dviju komponenti uzrokuje lomljivost zrna čelika. Kao rezultat, proizvod će imati manju čvrstoću kao i povećanu lomljivost. Iako je vrijedno napomenuti da ako se kombiniraju elementi fosfora i ugljika, proces odvajanja čipova će se poboljšati, što će u budućnosti pomoći lakšoj obradi čelika. Stoga je minimalna količina fosfora još uvijek prisutna u leguri.

Od glavnih elemenata za legiranje, koji se smatraju štetnim, drugi je sumpor. Važno je napomenuti da je sadržaj ove nečistoće još gori od fosfora. To je posebno zbog činjenice da sumpor povećava otpornost metala na vanjska opterećenja. To znači da će prisutnost ovog reagensa u sastavu čelika učiniti ga manje otpornim na koroziju, značajno povećati abraziju i također smanjiti otpornost na zamor metala.

Kako je doping

Najčešće se proces dopinga odvija u metalurškoj industriji. U rastaljenu masu ili smjesu dodajte potrebnu količinu onih tvari koje su gore opisane. Kao rezultat sljedećih toplinska obrada proces spajanja odvojenih reagensa u čvrstu strukturu i neke deformacije. Tako se poboljšava kvaliteta legure.

Detaljan opis elemenata

U nastavku će biti prikazan detaljniji opis elemenata legiranja.

Također valja dodati da postoji oznaka legirajućih elemenata, koja služi tako da možete brzo razumjeti koje su tvari korištene za poboljšanje strukture.

Što se događa s uvođenjem reagensa?

Nemojte misliti da dodavanje takvih tvari ne utječe na njihovu međusobnu interakciju. Što je više različitih doping tvari uvedeno, taj je proces teži. Uvođenje novih elemenata stvara nove faze, mijenja proces toplinske obrade, dovodi do stvaranja novih strukturnih komponenti. Također ovdje treba napomenuti da su svi elementi u različitim položajima. Neki su u slobodnom stanju (bakar, olovo), neki od intermetalnih spojeva - metal-metal itd.

Martenzitni čelici

Postoji tip čelika, koji se naziva martenzit. Uvođenje određenih legirajućih elemenata u sastav takvog materijala imat će prilično negativan učinak. Na primjer, mangan, molibden ili krom će smanjiti točku martenzitnog zagrijavanja i također doprinijeti povećanju austenitnog ostatka. Ove osobine će negativno utjecati na konačnu kvalitetu materijala nakon gašenja.

Oslobađanje sirovina

Prisutnost elemenata za legiranje također će ostaviti svoj trag na ispuštanju čelika. Velika količina reagensa smanjit će stopu pretvorbe i povećati temperaturu potrebnu za pretvorbu. Zbog toga se sve legirane legure oslobađaju na temperaturi od 100-150 stupnjeva višoj od normalne.

sažimanje

Postupak legiranja je složen proces koji se koristi za poboljšanje ili promjenu početnih značajki čelika. Tijekom ovog postupka koriste se glavni elementi za legiranje ili manji. Reagensi iz obje skupine mogu se koristiti odjednom. Također je vrijedno spomenuti da dodavanje nekih elemenata ne samo da će poboljšati određene karakteristike, već će i pogoršati druge. Stoga je prije nastavka ovog procesa potrebno provesti temeljite izračune. Da bi se postigao taj zadatak, u postrojenjima i tvornicama postoje tehnolozi koji određuju sastav za svaku vrstu čelika, te točno određuju količinu koju treba dodati masi kako bi se postigao željeni učinak.