Элементы легирующие. Влияние легирующих элементов на свойства стали и сплавов

В строительстве, промышленности и некоторых направлениях сельского хозяйства можно наблюдать активное применение металлических изделий. Причем один и тот же металл в зависимости от сферы использования раскрывает разные технико-эксплуатационные свойства. Объяснить это можно процессами легирования. Технологической процедуры, в рамках которой базовая заготовка обретает новые качества или улучшается по имеющимся характеристикам. Этому способствуют активные элементы, легирующие свойства которых вызывают химические и физические процессы изменения металлической структуры.

элементы легирующие

Основные легирующие элементы

Большое, но неоднозначное значение в процессах легирования имеет углерод. С одной стороны, его концентрация в структуре металла порядка 1,2% способствует повышению прочности, твердости и уровня хладноломкости, а с другой – он же снижает теплопроводность и плотность материала. Но даже не это главное. Как и все элементы легирующие, его добавляют при выполнении технологической переработки под сильным температурным воздействием. Однако, далеко не все примеси и активные компоненты сохраняются в структуре после завершения операции. Как раз углерод может оставаться в металле и в зависимости от требуемых характеристик конечного изделия технологи принимают решение о доработке металла или сохранении его текущих качеств. То есть они варьируют уровень содержания углерода посредством специальной операции легирования.


Легированный чугун - это материал, который производится методом плавки в доменных печах. В нем...

Также в перечень основных элементов легирования можно внести кремний и марганец. Первый вносится в целевую структуру в минимальном проценте (не более 0,4%) и особого влияния на изменение качеств заготовки не оказывает. Тем не менее этот компонент, как и марганец имеет существенное значение как раскисляющее и связующее вещество. Эти свойства легирующих элементов обуславливают базовую целостность структуры, которая еще в процессе легирования делает возможным органичное восприятие других, уже активных элементов и примесей.

влияние легирующих элементов

Вспомогательные легирующие элементы

В данную группу элементов обычно включают титан, молибден, бор, ванадий и т.д. Наиболее заметным представителем этого звена является молибден, который чаще используют в хромистых сталях. В частности, с его помощью повышается прокаливаемость металла, а также снижается порог хладоломкости. Полезно для строительных марок сталей и применение молибденовых компонентов. Это эффективные легированные элементы в стали, которые обеспечивают динамическую и статическую прочность металлов, устраняя при этом риски внутреннего окисления. Что касается титана, то его применяют нечасто и только для одной задачи – измельчения структурных зерен в хромомарганцевых сплавах. Целенаправленными можно назвать также добавки кальция и свинца. Их используют для металлических заготовок, которые в дальнейшем подвергаются операциям резки.


Прежде чем приступать к созданию ножа, мастеру нужно четко знать все особенности той стали, из...

Классификации элементов легирования

свойства легирующих элементов

Помимо весьма условного разделения легирующих элементов на основные и вспомогательные, также применяются и другие, более точные признаки различия. Например, по механике воздействия на характеристики сплавов и сталей элементы делятся на три категории:

  • Оказывающие влияние с образованием карбидов.
  • С полиморфными превращениями.
  • С формированием интерметаллических соединений.

Важно учитывать, что в каждом из трех случаев влияние легирующих элементов на свойства интерметаллидов также зависит от сторонних примесей. Например, значение может иметь концентрация того же углерода или железа. Также существует классификация уже элементов полиморфного превращения по характеру воздействия. В частности, выделяются элементы, которые допускают наличие в сплаве легированного феррита, а также их аналоги, способствующие стабилизации оптимального содержания аустенита независимо от температуры.


Редкий, но при этом очень важный во многих отраслях металл – цирконий - был впервые выделен только...

Влияние легирования на сплавы и стали

легированные элементы в стали

Можно выделить несколько направлений, по которым могут быть улучшены качественные характеристики стали. В первую очередь это физические качества, определяющие технический ресурс материала. Легирование в этой части позволяет увеличить прочность, пластичность, прокаливаемость и твердость. Другим направление положительного влияния от легирующих элементов является улучшение защитных свойств. В этом плане стоит выделить сопротивляемость ударам, красностойкость, жаропрочность и высокий порог коррозийного поражения. Для некоторых сфер применения металлы готовят и с учетом электрохимических качеств. В данном случае элементы легирующие могут использоваться для повышения электро- и теплопроводности, сопротивления окислению, магнитопроницаемости и т. д.

Особенности влияния вредных примесей

влияние легирующих элементов на свойства

Типичными представителями вредных примесей являются фосфор и сера. Что касается фосфора, то он при условии соединения с железом способен формировать хрупкие зерна, которые сохраняются после легирования. В итоге полученный сплав утрачивает высокую степень плотности, а также наделяется хрупкостью. Впрочем, соединение с углеродом дает и положительную характеристику, улучшая процесс отделения стружки. Это качество облегчает процессы механической обработки. Сера, в свою очередь, является еще более опасным веществом. Если влияние легирующих элементов на сталь в целом призвано улучшать сопротивляемость материала внешним воздействиям, то данная примесь нивелирует эту группу качеств. Например, ее высокая концентрация в структуре приводит к увеличению истираемости, снижению сопротивления усталости металла и минимизации коррозионной стойкости.

Технология выполнения легирования

Обычно легирование выполняется в рамках металлургического производства и представляет собой внесение в шихту или массу расплава дополнительных элементов, которые рассматривались выше. В результате термической обработки в структуре происходят химические и физические процессы соединения отдельных веществ, а также деформации. Таким образом, элементы легирующие позволяют улучшать качества металлургических изделий.

влияние легирующих элементов на сталь

Заключение

Легирование является сложным технологическим процессом изменения характеристик металла. Сложность его главным образом заключается в первичном подборе оптимальных рецептов для достижения желаемого набора свойств заготовки. Как уже говорилось, влияние легирующих элементов разнопланово и неоднозначно. Один и тот же компонент активной добавки может, например, одновременно улучшать прочность металла и ухудшать его теплопроводность. Задача технологов заключается в разработке выигрышных комбинаций элементов, которые позволят сделать металлическую деталь или конструкцию наиболее приемлемой по своим качествам с точки зрения использования в конкретных целях.

Влияние легирующих элементов на свойства стали. Виды, марки и ...
В статье будет подробно проанализировано влияние легирующих элементов на свойства стали, указаны виды и марки существующих сталей.
далее
Легированные металлы: краткое описание, список и особенности ...
Развитие отождествляется с совершенствованием. Улучшение промышленных и бытовых возможностей осуществляется с помощью использования материалов с прогрессивными характеристиками. Это, в частности, легированные металлы. Их разнообразие определяется ...
далее
Магниевые сплавы: использование, классификация и свойства
Магниевые сплавы обладают целым рядом уникальных физико-химических свойств, главными из которых являются малая плотность и высокая прочность. Сочетание этих качеств в материалах с добавлением магния позволяет производить изделия и конструкции, ...
далее
Пружинные стали: характеристики, свойства, марки, ГОСТ. Изделия из ...
В настоящее время множество различного оборудования работает на пружинах, рессорах и т.д. К этим деталям предъявляются высокие требования. Соответствующим материалом для их изготовления стали пружинные стали.
далее
Перлитный класс стали: краткое описание и сварка
Перлитный класс стали - это довольно распространенная марка. К этому классу принадлежат материалы, которые характеризуются, как низколегированные или же среднелегированные. Чаще всего из них получают конструкционный или инструментальный материал.
далее
Легированный чугун: разновидности, свойства и применение
Легированный чугун - это материал, который производится методом плавки в доменных печах. В нем может находиться разное количество углерода. В зависимости от количественного содержания этого вещества, выделяют два вида чугуна. Первый называют передельным, или белым, а второй - серым, или литейным.
далее
Легированный чугун: разновидности, свойства и применение
Сталь марки Р6М5: характеристики и использование
Прежде чем приступать к созданию ножа, мастеру нужно четко знать все особенности той стали, из которой в дальнейшем будет изготовлено конечное изделие. Каждая отдельная сталь, за исключением аналогов, о которых речь пойдет ниже, уникальна по своему составу, а значит, и к процессу ее обработки следует подходить с умом. Итак, в фокусе нашего внимания сталь Р6М5, характеристики и применение которой мы подробно опишем ниже.
далее
Сталь марки Р6М5: характеристики и использование
Цирконий: сплавы на его основе, свойства и применение
Редкий, но при этом очень важный во многих отраслях металл – цирконий - был впервые выделен только в 1824 году. При этом он все же содержал некоторый процент других элементов. Только в 20-м столетии удалось получить чистый, свободный от различных примесей цирконий. Узнаем о нем более детально.
далее
Цирконий: сплавы на его основе, свойства и применение
Сталь 12х18н10т: характеристики, расшифровка
Использование стали в нашей жизни - это одна из наиболее развитых сфер деятельности. Из этого материала производят всевозможные детали с самыми разными параметрами. Все это стало возможным благодаря тому, что каждый сплав имеет свои значения и структуру. Так, к примеру, характеристики сплава 12х18н10т позволили ему стать одним из наиболее популярных.
далее
Сталь 12х18н10т: характеристики, расшифровка