Легирующие элементы: Что такое Легирующие элементы: виды, описание
Содержание
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:
| Название | Процент добавки легирующих веществ | Описание | |
|---|---|---|---|
| Низколегированная | ≈2,5% | Повышается ковкость и другие характеристики, которые необходимы для металлообработки | |
| Среднелегированная | От 2,5% до 10%. | Наиболее востребованный и распространённый материал в металлопрокате. Из него выплавляют свёрла, протяжки, развёртки | |
| Высоколегированная | От 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 |
|---|---|
| Хром | Улучшает защиту от ржавчины, увеличивает твёрдость и ударостойкость |
| Никель | Повышает прочность и гибкость, снижает хрупкость. Особенно это важно при обработке под давлением, например при гибке |
| Титан | Уменьшает зернистость, формирует более однородную структуру сплава. Элемент снижает вероятность образования трещин и расколов во время выплавки. Повышается стойкость к ржавчине |
| Ванадий | Снижает степень зернистости, повышает предел текучести и прочности при разрыве |
| Молибден | Внедрение данного компонента даёт возможность эффективнее проводить закалку. Элемент снижает хрупкость, повышает устойчивость к ржавчине |
| Вольфрам | Повышает твёрдость. Не влияет на увеличение зернистости и снижает степень ломкости |
| Кремний | Повышает износостойкость, сохраняет выносливость, увеличивает магнитную проницаемость и устойчивость к электрическому воздействию. Только металл становится хрупким |
| Кобальт | Защита от быстрого разрушения при высоких температурах. Увеличивает ударопрочность |
| Алюминий | При 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.
|
|
| |||||||||||||||||||||
Первые полторы тысяч разложений.
Наиболее важные легирующие элементы
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.
Кремний используется для улучшения магнитных свойств магнитно-мягких материалов, тех, которые используются для пластин трансформаторов и штампованных листов для изготовления статоров и роторов электромотора.
Вольфрамовые сплавы составляют основу высокопроизводительных инструментов и штамповой стали.
Угол между ними.
Матрица смежности онлайн
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.
