Легирующие элементы: Что такое Легирующие элементы: виды, описание

Легирование стали и легирующие элементы хром/никель/ванадий

Добавление небольшого количества расплава или шихты способствует значительному изменению физико-химических свойств конечного продукта. Процесс называют легированием, а сталь в результате приобретает необходимую структуру. Характеристики материала зависят от типа добавляемых элементов.

Что такое легированная сталь

Легирование – это процесс, который позволяет менять характеристики металла. Сталь становится крепче, либо податливее определённым видам обработки. Или она приобретает необходимую устойчивость к внешней среде (щёлочь, кислота, вода, соль и так далее). Влияние легирования на свойства стали обусловлено добавлением сторонних элементов: никель, кобальт, титан, хром и так далее.

Процедуру проводят несколькими методами:

  • Объёмный. Вещество проникает вглубь металлической структуры путём добавления шихты или расплава.
  • Поверхностный. В верхнюю часть стали вводят легирующие вещества, глубиной от 1 мм до 2 мм.

Виды и классификация

Цель легирования сталей – создание устойчивого к воздействиям окружающей среды сплава и улучшения порога прочности и пластичности. В результате появляются характеристики, которые подходят для решения конкретных задач.

Металл по легированности можно поделить на три главных сорта:

НазваниеПроцент добавки легирующих веществОписание
Низколегированная≈2,5%Повышается ковкость
и другие характеристики,
которые необходимы для металлообработки
СреднелегированнаяОт 2,5% до 10%.Наиболее востребованный и
распространённый материал в металлопрокате.
Из него выплавляют свёрла,
протяжки, развёртки
ВысоколегированнаяОт 10% до 50%.Это самый дорогостоящий металл
и наиболее прочный. У него самый высокий
показатель устойчивости к холоду,
высоким температурам, коррозии

Легированные стали применяют в современном промышленном секторе. Это даёт возможность использовать материал для производства инструмента, запчастей и деталей из листового металла.

Основные варианты стали:

  • Конструкционная. Применяют для изготовления разнообразных изделий в промышленных и строительных областях. Металл отличается высокой прочностью и может выдерживать высокие нагрузки. Подходит для производства двигателей и автозапчастей.
  • Инструментальная. Жаропрочный вид, который используют для изготовления ручного и станочного инструмента.
  • Специальная. Данный тип имеет специфические химические и термические показатели. Материал устойчив к коррозии, высоким температурам, промышленным выбросам.

Чтобы понять, как влияют легирующие элементы на свойства стали, можно рассмотреть их характеристики. Данный вид сплава считают самыми прочными и стойкими к образованию ржавчины. Независимо от вида, около 80% промышленности используют именно легированную сталь. Однако, подобрать универсальный вариант практически невозможно.

Для каждого изделия существует свой тип сплава:

  • Жаропрочные. Такой материал обладает температурным режимом до 1000°С.
  • Устойчивые к коррозии. Применяют в прибрежных зонах, возле водоёмов или на предприятиях, которые используют для работы воду (например, завод по производству газированных напитков). Данный вид сплава противостоит воздействию влаги.
  • Жароустойчивые и окалиностойкие. Свойства отмечены невосприимчивостью к окислению.

Основные легирующие элементы

Некоторые добавки могут быть основными при формировании сплава. Всё зависит от вида элемента, его количества и методики производства.

Ниже приведена таблица влияния легирующих элементов на металл:

Химический
элемент
Влияние на свойства
ХромУлучшает защиту от ржавчины, увеличивает твёрдость и
ударостойкость
НикельПовышает прочность и гибкость, снижает хрупкость. Особенно это важно
при обработке под давлением, например при гибке
ТитанУменьшает зернистость, формирует более однородную структуру сплава.
Элемент снижает вероятность образования трещин и расколов во время
выплавки. Повышается стойкость к ржавчине
ВанадийСнижает степень зернистости, повышает предел текучести и
прочности при разрыве
МолибденВнедрение данного компонента даёт возможность
эффективнее проводить закалку. Элемент снижает хрупкость,
повышает устойчивость к ржавчине
ВольфрамПовышает твёрдость. Не влияет на увеличение зернистости
и снижает степень ломкости
КремнийПовышает износостойкость, сохраняет выносливость,
увеличивает магнитную проницаемость и устойчивость к
электрическому воздействию. Только металл становится
хрупким
КобальтЗащита от быстрого разрушения при высоких температурах.
Увеличивает ударопрочность
АлюминийПри большой температуре не происходит быстрого окисления.
Внимание! В металлопрокате есть вещества, которые остаются внутри сплава. После обработки их невозможно убрать в 100% объёме.

Маркировка легированных сталей

Это нормативный документ, который применяют для обозначения каждого подвида металла. Маркировка материала во многом зависит от конечной цели при формировании сплава. В настоящее время существует много требований, относительно обозначения состава. Однако в России для легированной стали принято использовать ГОСТ 4543-71. Данный вид документации позволяет добавлять новые сплавы, которые появляются в производстве.

Маркировка состоит из сочетания букв и цифр. Каждый легирующий элемент обозначается буквой: А – азот, Б – ниобий, В – вольфрам, Г – марганец, Д – медь, Е – селен, К – кобальт, Н – никель, М – молибден, П – фосфор, Р – бор, С – кремний, Т – титан, Ф – ванадий, Х – хром, Ц – цирконий, Ю – алюминий.

Начальные цифры указывают на среднее содержание углерода в сотых долях процента (для конструкционных сталей). Если число следует за буквой – это количество легирующей примеси. Когда содержание не превышает 1%, цифру не указывают. В инструментальных сталях содержание углерода наоборот, отмечают в десятых долях процента.

Также некоторые подвиды сплавов содержат дополнительную аббревиатуру. Например, подшипниковые аналоги содержат букву «Ш». Для хромоникелевой стали используют обозначение «Я». Более подробную информацию стоит изучать из официальной документации ГОСТ 4543-71.

Область применения

Легированные стали – это широко востребованный материал. Его используют в медицине, машиностроении, приборостроении, строительстве и так далее.

Из стали можно изготовить следующие виды товара:

  • инструменты для медицинской сферы;
  • лезвия;
  • детали, требующие больших нагрузок;
  • оснастки для станков металлообработки;
  • корпуса;
  • посуда из нержавеющей стали;
  • детали для автомобилей.

Заключение

Легирующие элементы влияют на характеристики стали. Материал в результате становится прочным, твёрдым и способным противостоять деформации. Однако, ряд химических примесей, которые содержатся в таком сплаве, являются вредными. По этой причине их содержание стараются минимизировать.

Легирующие элементы в стали. Наиболее известные добавки.








  • Полином Чебышева с свободным членом

  • Создать вектор(диофант) по матрице

  • Египетские дроби. Часть вторая

  • Египетские (аликвотные) дроби

  • По сегменту определить радиус окружности

  • Круг и площадь, отсекаемая перпендикулярами

  • Деление треугольника на равные площади параллельными

  • Определение основных параметров целого числа

  • Свойства обратных тригонометрических функций

  • Разделить шар на равные объемы параллельными плоскостями

  • Взаимосвязь между организмами с различными типами обмена веществ

  • Аутотрофные и миксотрофные организмы

  • Рассечение круга прямыми на равные площади

  • Период нечетной дроби онлайн. Первые полторы тысяч разложений.

  • Представить дробь, как сумму её множителей

  • Решение системы из двух однородных диофантовых уравнений

  • Расчет основных параметров четырехполюсника

  • Цепочка остатков от деления в кольце целого числа

  • Система счисления на базе ряда Фибоначчи онлайн

  • Уравнение пятой степени. Частное решение.

  • Рассчитать площадь треугольника по трем сторонам онлайн

  • Общее решение линейного диофантового неоднородного уравнения

  • Частное решение диофантового уравнения с несколькими неизвестными

  • Онлайн разложение дробно рациональной функции

  • Корни характеристического уравнения




Легированные стали — это углеродистые стали, содержащие менее 1% углерода, однако с добавками других металлов в количествах достаточных, чтобы существенио изменить свойства стали. Наиболее важные легирующие элементы

 

Алюминий Вплоть до 1% алюминия в легированных сталях позволяет им, в  процессе азотирования образовать более твердый, износоустойчивый наружный слой.

 

Хром. Присутствие небольшого количества хрома стабилизирует структуру твердых карбидов. Это улучшает отклик стали на термообработку. Присутствие большого количества хрома улучшает коррозионную стойкость и термостойкость стали (например, нержавеющая сталь). К сожалению, присутствие хрома в стали приводит к росту зернистости (см. никель).

 

Кобальт. Кобальт повышает критическую скорость закалки стали при tермобработке. Это позволяет инструментальным сталям работать при высоких температурах без разупрочнения (смягчающего отпуска). Кобальт — важный легирующий элемент в некоторых быстрорежущих (инструментальных) сталях

 

Медь. Вплоть до 0,5 % содержания меди улучшает коррозионную стойкость легированных сталей.

 

Свинец. Присутствие вплоть до 0,2 % свинца улучшает обрабатываемость сталей, однако за счет уменьшения прочности и вязкости.

 

Марганец. Этот легирующий элемент всегда присутствует в сталях до максимального содержания 1,5 % для нейтрализации вредного влияния примесей, остающихся после процессов её удаления. Он также способствует формированию устойчивых карбидов в подвергающихся закалке сталях. В больши количествах (вплоть до 12,5 %) марганец улучшает износоустойчивость сталей самопроизвольно формируя твердый наружный слой под воздействием истирания (самозакалка).

 

Молибден. Этот легирующий элемент поднимает сопротивление ползучести сталей при высоких температурах; стабилизирует в них карбиды; улучшает характеристики режущих инструментов при высоких температурах и уменьшает восприимчивость хромоникелевых сталей к «отпускной хрупкости».

 

Никель. Присутствие никеля в легированных сталях способствует увеличению прочности и улучшению структуры. Он также улучшает коррознонную стойкость стали. К сожалению, никель имеет склонность разупрочнять сталь графитизируя любые присутсвующие карбиды. Так как никель и хром обладают противоположными свойствами, их часто используют в сочетании (хромо-никелевые стали). Их преимущества дополняют друг друга, в то время как их нежелательные воздействия взаимно уравновешиваются.

 

Фосфор. Это остаточный элемент после процессов удаления. Он может стать причиной непрочности стали, и обычно стремятся уменьшить его присутствие до уровня ниже 0,05 %. Тем не менее фосфор способен улучшить обрабатываемость, действуя как внутренняя смазка. В больших количествах он также улучшает текучесть литых сталей и чугуна.

 

Кремний. Присутствие кремния вплоть до 0,3 % улучшает текучесть литых сталей и чугунов, причем в отличие от фосфора без снижения прочности. Вплоть до 1% кремния улучшает термостойкость сталей. К сожалению, как и никель, фосфор — сильный графитизирующий элемент, и его никогда не добавляют в больших количествах в высокоуглеродистые стали. Кремний используется для улучшения магнитных свойств магнитно-мягких материалов, тех, которые используются для пластин трансформаторов и штампованных листов для изготовления статоров и роторов электромотора.

 

Сера. Сера также является остаточным элементом после процессов удаления. Ее присутствие сильно ослабляет сталь, и используются все возможности для ее удаления; кроме того, марганец всегда присутствует в сталях, чтобы сводить к нулю влияние остаточной серы. Однако сера иногда преднамеренно добавляется в низкоуглеродистые стали для улучшения их обрабатываемости, в тех случаях, когда допустимо уменьшение прочности компоненты (сульфидированные легкообрабатываемые (автоматные) стали).

 

Вольфрам. Присутствие вольфрама в легированных сталях способствует формированию очень твердых карбидов и, так же как и присутствие кобальта, повышает критическую скорость закалки стали при термообработке. Это позволяет вольфрамовым сталям (быстрорежущим сталям) сохранять свою твердость при высоких температурах. Вольфрамовые сплавы составляют основу высокопроизводительных инструментов и штамповой стали.

 

Ванадий. Этот элемент усиливает влияние других присутствующих легирующих элементов и сам оказывает на легированные стали множество самых разнообразных воздействий:

 

1. Его присутствие способствует формированию твердых карбидов.

2. Он стабилизирует мартенсит в закаленных сталях и таким образом улучшает прокаливаемость и увеличивает предельное критическое сечение стали.

3. Он уменьшает рост зернистости при термообработке и процессах горячей обработки.

4. Он увеличивает «твердость при высоких температурах» инструментальных сталей и игтамповой стали.

5. Он улучшает усталостную прочность сталей

 

  • Модификация AD атрибутов >>


Поиск по сайту


  • Русский и английский алфавит в одну строку

  • Часовая и минутная стрелка онлайн. Угол между ними.

  • Массовая доля химического вещества онлайн

  • Декoдировать текст \u0xxx онлайн

  • Универсальный калькулятор комплексных чисел онлайн

  • Перемешать буквы в тексте онлайн

  • Частотный анализ текста онлайн

  • Поворот точек на произвольный угол онлайн

  • Обратный и дополнительный код числа онлайн

  • Площадь многоугольника по координатам онлайн

  • Остаток числа в степени по модулю

  • Расчет пропорций и соотношений

  • Как перевести градусы в минуты и секунды

  • Расчет процентов онлайн

  • Растворимость металлов в различных жидкостях

  • Поиск объекта по географическим координатам

  • DameWare Mini Control. Настройка.

  • Время восхода и захода Солнца и Луны для местности

  • Калькулятор географических координат

  • Расчет значения функции Эйлера

  • Теория графов. Матрица смежности онлайн

  • Перевод числа в код Грея и обратно

  • Произвольный треугольник по заданным параметрам

  • НОД двух многочленов. Greatest Common Factor (GCF)

  • Географические координаты любых городов мира

  • Площадь пересечения окружностей на плоскости

  • Непрерывные, цепные дроби онлайн

  • Сообщество животных. Кто как называется?

  • Онлайн определение эквивалентного сопротивления

  • Проекция точки на плоскость онлайн

  • Из показательной в алгебраическую. Подробно

  • Калькулятор онлайн расчета количества рабочих дней

  • Система комплексных линейных уравнений

  • Расчет заряда и разряда конденсатора через сопротивление

  • Расчет понижающего конденсатора

  • Месторождения золота и его спутники

  • Построить ненаправленный граф по матрице

  • Определение формулы касательной к окружности

  • Дата выхода на работу из отпуска, декрета онлайн

  • Каноническое уравнение гиперболы по двум точкам

Онлайн расчеты
Подписаться письмом




Легирующие элементы для механической обработки — Machining Doctor

« Назад к Глоссарию Индекс

Что такое легирующий элемент?

Легирующий элемент — это химический элемент, добавляемый к основному веществу материала (в большинстве случаев железному) для настройки и улучшения механических, металлургических и физических свойств в соответствии с различными техническими потребностями.

Почему легирующие элементы важны при механической обработке?

Наличие и количество определенных элементов влияет на обрабатываемость материалов. В большинстве случаев это негативный эффект (как, например, у никеля). Но некоторые легирующие элементы добавляются для улучшения обрабатываемости (например, сера).

Основные легирующие элементы при механической обработке:

Марганец [Mn]

Марганец является одним из наиболее распространенных легирующих элементов. Его добавляют практически во все стальные, нержавеющие и алюминиевые сплавы. В каждом из них он играет свою роль. В стали это помогает при термической обработке. В нержавеющей стали он замещен никелем, а в алюминии — для повышения прочности. Узнать больше

Никель [Ni]

Никель является одним из наиболее важных легирующих элементов в мире механической обработки. Он добавляется в различных количествах ко многим материалам, оказывая большое влияние на их свойства. Его присутствие в большом количестве создает материалы, которые очень трудно обрабатывать. Узнать больше

Хром [Cr]

Добавление хрома в углеродистую сталь в количестве более 11% позволяет получить нержавеющую сталь. При этом процентном содержании и выше (в сочетании с никелем) значительно повышается коррозионная стойкость стали и предотвращается окисление железа. Хром также помогает улучшить механические свойства, даже в меньших количествах. Это повысит прочность стали, твердость и способность к термообработке. Узнать больше

Молибден [Mo]

Молибден (часто называемый «Moly»), как и хром, влияет на коррозионную стойкость стали. Молибден также повышает прокаливаемость, ударную вязкость и прочность на растяжение стали. Прокаливаемость повышается за счет снижения требуемой скорости закалки при термической обработке. Молибден также снижает риск образования точечной коррозии (PRE) за счет повышения устойчивости к хлоридам. Узнать больше

Ванадий [V]

Ванадий используется для увеличения размера контролируемого зерна в стальных сплавах. Добавление ванадия до 5% уменьшает размер зерна, поскольку карбиды ванадия блокируют образование более крупных зерен. Более мелкий размер зерна помогает увеличить пластичность и прочность. Он в основном используется в инструментальных сталях, где прочность является решающим фактором. Узнать больше

« Назад к индексу глоссария

Глоссарий Поиск

сообщить об этом объявлении

Начните печатать и нажмите Enter для поиска

Поиск …

Легирующие элементы|Нержавеющая сталь Outokumpu | Оутокумпу

Различные легирующие элементы оказывают особое влияние на свойства нержавеющей стали. Именно совокупное воздействие всех легирующих элементов, термической обработки и, в некоторой степени, примесей определяет профиль свойств конкретной марки стали. Следует отметить, что влияние легирующих элементов в некоторой степени различается между различными типами нержавеющей стали.

Алюминий (Al)

При добавлении в значительных количествах алюминий улучшает стойкость к окислению и используется для этой цели в некоторых жаростойких марках. В дисперсионно-твердеющих сталях алюминий используется для образования интерметаллических соединений, повышающих прочность в состаренном состоянии.

Углерод (C)

Углерод является мощным аустенитообразователем, который также значительно повышает механическую прочность. В ферритных марках углерод значительно снижает ударную вязкость и коррозионную стойкость. В мартенситных сортах углерод увеличивает твердость и прочность, но снижает ударную вязкость.

Церий (Ce)

Церий является одним из редкоземельных металлов (РЗМ) и добавляется в небольших количествах к некоторым термостойким сортам для повышения устойчивости к окислению при высоких температурах.

Хром (Cr)

Хром является наиболее важным легирующим элементом, так как он придает нержавеющей стали ее общую коррозионную стойкость. Все нержавеющие стали имеют содержание Cr не менее 10,5%. Кроме того, коррозионная стойкость увеличивается при более высоком содержании хрома. Хром также повышает устойчивость к окислению при высоких температурах и способствует формированию ферритной микроструктуры.

 

Кобальт (Co)

Кобальт используется в мартенситных сталях, где он повышает твердость и сопротивление отпуску, особенно при более высоких температурах.

Медь (Cu)

Медь улучшает коррозионную стойкость к некоторым кислотам и поддерживает аустенитную микроструктуру. Его также можно добавлять для уменьшения наклепа в сплавы, предназначенные для улучшения обрабатываемости. Кроме того, его также можно добавить для улучшения формуемости.

Молибден (Mo)

олибден значительно повышает стойкость как к равномерной, так и к локальной коррозии. Он немного повышает механическую прочность и сильно способствует формированию ферритной микроструктуры. Однако молибден также увеличивает риск образования вторичных фаз в ферритных, дуплексных и аустенитных сталях. В мартенситных сталях молибден повышает твердость при более высоких температурах отпуска из-за его влияния на выделение карбидов.

Марганец (Mn)

Марганец обычно используется для улучшения пластичности в горячем состоянии. Его влияние на баланс феррит/аустенит меняется в зависимости от температуры: при низких температурах марганец является стабилизатором аустенита, но при высоких температурах он стабилизирует феррит. Марганец увеличивает растворимость азота и используется для получения высокого содержания азота в дуплексных и аустенитных нержавеющих сталях. Марганец, как аустенитообразователь, также может частично заменить никель в нержавеющей стали.

Никель (Ni)

Никель обычно повышает пластичность и ударную вязкость. Основной причиной добавления никеля является создание аустенитной микроструктуры. Он также снижает скорость коррозии в активном состоянии и поэтому предпочтителен в кислых средах. В дисперсионно-твердеющих сталях никель также используется для образования интерметаллических соединений, используемых для повышения прочности. Добавление никеля в мартенситные марки в сочетании со снижением содержания углерода улучшает свариваемость.

Ниобий (Nb)

Ниобий является сильным феррито- и карбидообразователем и, как и титан, способствует образованию ферритной структуры. В аустенитные стали добавляют ниобий для повышения стойкости к межкристаллитной коррозии (стабилизированные марки). Кроме того, он улучшает механические свойства при высоких температурах. В ферритные марки иногда добавляют ниобий и/или титан для повышения ударной вязкости и минимизации риска межкристаллитной коррозии. В мартенситных сталях ниобий снижает твердость и повышает стойкость к отпуску. В США ниобий обозначается как Колумбий (Cb).

Азот (N)

Азот является очень мощным аустенитным формирователем, который также значительно повышает механическую прочность. Он также повышает устойчивость к локальной коррозии, особенно в сочетании с молибденом. В ферритной нержавеющей стали азот сильно снижает ударную вязкость и коррозионную стойкость. В мартенситных сплавах азот увеличивает как твердость, так и прочность, но снижает ударную вязкость.

Кремний (Si)

Кремний повышает устойчивость к окислению как при высоких температурах, так и в сильно окисляющих растворах при более низких температурах. Это способствует ферритной микроструктуре и увеличивает прочность.

 

Сера (S)

Сера добавляется в некоторые нержавеющие стали для улучшения их обрабатываемости. На уровнях, присутствующих в этих сортах, сера немного снижает коррозионную стойкость, пластичность, свариваемость и формуемость. На Outokumpu торговая марка PRODEC (PRODuction EConomy) используется для некоторых марок со сбалансированным содержанием серы для улучшения обрабатываемости. Можно добавить меньшее количество серы, чтобы уменьшить деформационное упрочнение и улучшить формуемость. Несколько повышенное содержание серы также улучшает свариваемость стали.

Титан (Ti)

Титан является сильным феррито- и карбидообразователем, который снижает эффективное содержание углерода и способствует формированию ферритной структуры двумя способами. За счет добавления титана в аустенитных сталях повышается стойкость к межкристаллитной коррозии (стабилизированные марки), а также улучшаются содержание углерода и механические свойства при высоких температурах. В ферритные марки добавляется титан для улучшения ударной вязкости, формуемости и коррозионной стойкости. В мартенситных сталях титан в сочетании с углеродом снижает твердость мартенсита и повышает стойкость к отпуску. В дисперсионно-твердеющих сталях титан используется для образования интерметаллических соединений, которые используются для повышения прочности.

Вольфрам (W)

Вольфрам присутствует в качестве примеси в большинстве нержавеющих сталей, хотя его добавляют в некоторые специальные марки, например, в супердуплексную сталь марки 4501, для повышения стойкости к точечной коррозии.