Ligation detta

I detta avsnitt diskuteras föroreningar som införts i stål i vissa koncentrationer för att ändra deras inre struktur och egenskaper. Sådana föroreningar (element) kallas legering (från det grekiska ordet "ben" - svårare) och stållegerat.

För närvarande används krom, nickel, volfram, molybden, vanadin, titan, aluminium, kobolt, zirkonium, mangan (minst 1%), kisel (minst 1%), bor, kväve och andra som legeringselement - endast ungefär 20 element.

Införandet av legeringselement komplicerar signifikant samverkan mellan komponenterna i stålet med varandra, leder till bildning av nya faser och strukturella komponenter och förändrar kinetiken för transformationer och tekniken för värmebehandling. Dessutom är distributionen av legeringselement i stål mycket olika - de kan vara:

· I fritt tillstånd (koppar, bly, silver);

· I form av intermetalliska föreningar (metall med metall) med järn eller mellan varandra;

· I form av oxider, sulfider och andra icke-metalliska föreningar (aluminium, titan och vanadin, som är deoxidanter, bildar ekoxider)2HANDLA OM3, TiO2,V2Ofem);

· I karbidfasen - i form av en fast lösning i cementit eller i form av oberoende föreningar med kol - specialkarbider;

· Upplöst i järn.

Det viktigaste kan särskiljas: legeringselement övervägande löser sig i huvudfaserna av järn-kollegeringar (ferrit, austenit, cementit) eller bildar speciella karbider.

Genom att kontrollera dessa processer är det möjligt att avsevärt förbättra egenskaperna hos stål och formulera legeringsmål:

· Skapandet av stål med hög strukturell styrka och seghet;

· Skapandet av stål med speciella egenskaper (värmebeständighet, värmebeständighet, korrosionsbeständighet etc.);

· Skapandet av stål med de bästa tekniska egenskaperna (härdbarhet, högkvalitativ värmebehandling, skärning).

Tänk på samverkan mellan legeringselement och kol. Kol, som interagerar med järn, bildar den inre strukturen och mekaniska egenskaper i stål. Införandet av legeringselement strider mot denna interaktion. Beroende på typen av interaktion med kol delas legeringselement in i icke-karbidbildande och karbidbildande.

Icke-karbidbildande element inkluderar nickel, kisel, kobolt, aluminium, koppar. De upplöses i alla kristallina järntillstånd och ändrar dess egenskaper. Karbidbildande element är krom, mangan, molybden, volfram, vanadin, titan, niob, zirkonium. De kan upplösas i järn och bilda karbider av två grupper:

· Med ett komplext kristallgitter (Mn3C, Cr23C6, cr7C6, fe3Mo3C, Fe3W3C, etc.), relativt löslig i austenit vid uppvärmning;

· Implementeringsfaser (MoC, W2C, WC, VC, TiC, etc.), praktiskt taget olösliga i austenit vid uppvärmning.

Dessutom kan alla karbidbildande element upplösas i cementit och bilda dopad cementit. Alla karbider och legerad cementit har högre sönderdelningstemperatur och hårdhet och sprider betydligt stärkt stål.

Doping

I bokversionen

Volym 17. Moskva, 2010, s. 141

Kopiera bibliografisk länk:

DOPING (it. Legieren - till legering, från latin. Ligo - för att binda, ansluta), införande av tillsatser (legeringselement) i metaller och legeringar för att ge dem vissa fysiska., Kemiska. eller mekanisk egenskaper. Material exponerade för L. kallas legerat (t.ex. legerat stål). För L. använd metaller, icke-metaller ($ ce<С, S, P, Si, В>$ och andra) och hjälpmedel. legeringar som innehåller ett legeringselement - ferrolegeringar och ligaturer. DOS legeringselement i stål och gjutjärn - $ ce<Сr, Ni, Mn, Si, Mo, W, V, Ti>$; i aluminiumlegeringar - $ ce$; i magnesiumlegeringar - $ ce$; i kopparlegeringar - $ ce$; i nickellegeringar - $ ce$; i titanlegeringar - $ ce$. Legeringselement införs målmedvetet i metallen (legeringen) i en viss mängd, i motsats till föroreningar som kommer från råvaran eller på grund av produktionen. processen och kan inte tas bort genom att förfina processer.

Vad är legering

Vad är legering

Doping är tillsatsen av föroreningar till vissa material för att förbättra basmaterialets fysikaliska och / eller kemiska egenskaper. Det huvudsakliga användningsområdet för legering är metallurgi, men det används också för tillverkning av halvledare, liksom vissa typer av glas och keramik, men först saker först.

Dopningshistoria

Vem var exakt pionjären i denna process är svårt att fastställa. Det är intressant att innan människan lägger till legeringselement till stål fick mänskligheten bekanta sig med de så kallade naturligt legerade stålen..

Var kom de ifrån? Allt är enkelt - föll från himlen, i bokstavlig mening. Detta hänvisar till meteoritjärn som användes redan innan järnåldern började. Meteoritjärn innehåller upp till 8,5% nickel - ett av de mest använda legeringselementen idag..

Ett annat legendariskt legeringsstål är damaststål och det berömda damaststålet som en av varianterna av damaststål. Ett av de viktigaste legeringselementen i dem är kol..

Om vi ​​talar om vapenstål, är det värt att nämna skapelserna av japanska vapensmeder: den ökade hårdheten och segheten hos de svärd som de gjorde i kombination med förmågan att säkerställa kantens skärpa beror antagligen på närvaron av molybden i stålet..

Med den aktiva kemiutvecklingen, som började kring mitten av 1800-talet, började gradvis bildas syn på effekterna av olika kemiska element på stålets egenskaper..

Varför har teknik inte använts målmedvetet tidigare? Saken är att processen med traditionell stålproduktion i sig är komplicerad och vissa tillsatser helt enkelt bränns ut under den.

Riktad legering

Den första framgångsrika erfarenheten av målinriktad legering anses vara uppfinningen av Muschett-stål, som inkluderade 1,85% kol, 9% volfram och 2,5% mangan.

Muschettas industriella stålproduktion började 1871. Det mesta legeringsstålet gick till tillverkning av fräsar för metallbearbetningsmaskiner. Dessutom blev detta stål senare prototypen för den moderna linjen med höghastighetsstål..

Vad gäller det första massproducerade legeringsstålet och ett brett spektrum av applikationer var det Hadfield Steel. Det kännetecknas av hög slitstyrka vid högt tryck eller chockbelastning och duktilitet..

Detta stål upptäcktes av den engelska metallurgen Robert Abbot Hadfield redan 1882. Kolhalten i Hadfield Steel är lägre jämfört med Mushette stål: 1,0 - 1,5%, medan mangan är mycket högre - från 12 till 14%, och volfram inte alls. Numera, utan speciella förändringar i den kemiska sammansättningen, är detta stål tillverkat.

Hadfield-stål, vars smältningsteknologi behärskades i Sovjetunionen 1936, används för tillverkning av spår av spårvagnar, traktorer, bilar, krossar på kinder, järnvägskors, växlar som arbetar under förhållanden med chockbelastning och nötning, samt fönsterstänger för platser där frihetsberövande är.

Legeringselement

Oftast används följande metaller som legeringstillsatser för smältning av olika stål:

Alla dessa metaller har olika effekter på de slutliga egenskaperna hos den resulterande legeringen. Förresten, inte bara stål legeras, till exempel, små kadmiumtillsatser i koppar ökar trådens slitstyrka, och om zink tillsätts koppar och brons kommer detta att öka legeringens hållfasthet, duktilitet och korrosionsbeständighet.

Brett använda titanlegeringar legerar också: tillsats av molybden mer än fördubblar temperaturgränsen för en titanlegering på grund av en förändring i metallens kristallstruktur.

Det huvudsakliga syftet med legering:

  • öka styrkan hos stål utan användning av värmebehandling;
  • ökning av hårdhet, styrka och seghet och därmed öka härdbarhet;
  • förse stål med speciella egenskaper, varav värmebeständighet och korrosionsbeständighet är av särskild betydelse för stål som används för tillverkning av pannor, turbiner och hjälputrustning.

Stållegering

Under vissa driftsförhållanden för stålprodukter och konstruktioner uppfyller de vanliga fysiska och mekaniska egenskaperna hos materialet inte kraven. I sådana fall blir de legerade - de lägger till andra kemiska element till den ursprungliga sammansättningen under smältningen (främst metaller också, även om det kommer att finnas undantag, som kommer att visas senare). Som ett resultat blir stål starkare, hårdare, mer motståndskraftig mot yttre negativa faktorer, även om det förlorar i sin duktilitet, vilket i de flesta situationer förvärrar dess bearbetbarhet.

Tekniska krav för legeringsstål regleras av GOST 4543 (GOST 1542 gäller också tunnplåtprodukter). Samtidigt produceras ett antal komplexa och komplexa legerade stål enligt specifikationerna från metallurgiska företag.

Legering och föroreningar - är det en skillnad?

Från formell synvinkel kan vissa kemiska element som ingår i vanliga stål, både strukturell och vanlig kvalitet, också kallas legering. Dessa inkluderar till exempel koppar (upp till 0,2%), kisel (upp till 0,37%), etc..


Anledningen är att alla föroreningar är en följd av antingen renheten hos den ursprungliga malmen (mangan) eller specificiteten för metallurgiska smältprocesser (svavel, fosfor). Teoretiskt sett skulle stål utan koppar, fosfor och svavel ha samma mekaniska egenskaper. Legering har emellertid som slutmål att öka vissa tekniska egenskaper hos stål. Samtidigt är fosfor och svavel otvetydigt relaterade till skadliga, men oundvikliga föroreningar. Närvaron av koppar ökar duktiliteten, men bidrar till vidhäftningen av ytan på en metall med en överskottsnivå (mer än 0,3%) koppar på ytan på en angränsande del. När strukturen fungerar under intensiv friktion är detta en stor nackdel.

Närvaron av ett kemiskt element med en koncentration på mer än 1% ger anledning att införa sin symbol i stålkvaliteten. Förutom ovannämnda stål 65G får aluminium (även närvarande, i synnerhet i O8Yu-stål) en liknande ära. I det här fallet införs aluminium i vanligt O8-konstruktionsstål i syfte att avoxidera det, och det faktum att dess duktilitet är något ökad i detta fall är bara en god samtidighet. Stålborrning ger den ökad efterföljande deformerbarhet, så även bormikrotraktioner till den kemiska sammansättningen av stål kännetecknas av en motsvarande förändrad märkning (till exempel i stål 20P finns det bara 0,001... 0,005% bor).

Det är allmänt accepterat att:

  • Stål som innehåller endast ett element avsiktligt infört i kompositionen;
  • Stål, som inkluderar annat än kol och mangan, kemiska element i en mängd av högst 1%

- anses inte vara legerade. Å andra sidan, om procentandelen järn i sammansättningen av den smälta legeringen inte överstiger 55%, kan ett sådant material inte längre kallas legerat stål.

Allmän klassificering av legeringselement i stål

Närvaron av legeringselement har en dominerande effekt på uppkomsten av tillståndsdiagrammet för järn-kol-systemet och på närvaron / frånvaron av kemiska föreningar i slutprodukten (nitrider, karbider och mer komplexa komponenter med formel). Det senare i sin tur modifierar mikrostrukturen av stål avsevärt.

I detta avseende är legeringar av stålmetaller uppdelade i två grupper:

  1. Metaller som ökar regionen med fasta lösningar baserade på y-järn (austenitisk region på tillståndsdiagrammet), vilket leder till en ökning av variationen i den slutliga mikrostrukturen av legerat stål efter dess härdande värmebehandling). Dessa element inkluderar nickel, mangan, kobolt, koppar och kväve..
  2. Metaller och kemiska element, vars närvaro begränsar y-regionen, men ökar styrkan hos stål. Dessa inkluderar krom, volfram. vanadin, molybden, titan.

I processen att erhålla legerat stål förändras följande mönster i dess egenskaper.

Som ni vet har olika element olika kristallstrukturer (för metaller är det ansiktscentrerat och kropps centrerat). Järnet självt har ett kroppscentrerat gitter.

Av denna anledning införs en sådan metall som zink endast som legeringsadditiv i icke-järnmetaller och legeringar. Kemiska element är också av begränsad användning för stållegeringar, som inte kan bilda stabila kemiska föreningar med kol, järn och kväve under smältning..

Beroendet av egenskaperna hos stål av dess mättnad med vissa kemiska element har ännu inte studerats fullt ut. Detta beror på det faktum att med komplex doping kan varje komponent interagera olika med andra, och sådana förändringar är ofta inte tillgängliga för en naturlig förklaring. Därför löses frågorna om lämpligheten att använda ett eller annat legeringselement experimentellt.

Följande bestämmelser anses beprövade:

  • Processens effektivitet ökar med ökande löslighet av kväve och kol i dopningsmedlet och i huvudjärnet;
  • Stabiliteten hos de slutliga egenskaperna hos stål ökar med ökande storlek på den austenitiska zonen;
  • Kvaliteten på stål legerat med metaller och element med lägre serienummer än järn (i tabellen över kemiska element i D. Mendeleev) är sämre än i motsatt fall;
  • Mer eldfasta metaller, jämfört med järn, ökar styrkan hos stål i alla varianter av dess ytterligare värmebehandling.

Sekundära interaktioner, som är mycket beroende av ståltillverkningsmetoden, kan dock väsentligt korrigera dessa positioner. Därför kan vi med detta förtroende bara tala om effekten av specifika legeringselement på stålens egenskaper.

Chrome-effekt

Krom är en metall som ofta används för legeringsändamål. Det läggs till både i konstruktionsstål (till exempel 20X, 40X) och i verktygsstål (9XC, X12M). Samtidigt beror de slutliga egenskaperna hos stållegerat med krom starkt av dess innehåll i det. Vid låga (mindre än 0,5... 0,7%) koncentrationer blir stålkonstruktionen grovare och mer känslig för dess efterföljande bearbetning, särskilt under kallvalsning och böjning. Den enhetliga fördelningen av huvudkomponenterna i mikrostrukturen försämras också..

Som nämnts ovan är ett av huvudmålen med legering bildning av metallkarbider i stål, vars styrka och hårdhet är märkbart högre än basmetallens. Krom bildar två typer av karbider: hexagonal Cr7C3 och kubik Cr23FRÅN6, i båda fallen ökar stålets hållfasthet och kallmotstånd. Ett särdrag hos kromkarbider är närvaron i deras struktur av andra element också - järn och vanadin. Som ett resultat sjunker temperaturen för effektiv upplösning, vilket i sin tur leder till sådana positiva egenskaper hos kromlegerat stål som härdbarhet, möjligheten till sekundär dispersionshärdning och värmebeständighet. Därför har kromlegerade stål ökat livslängden under de hårda driftsförhållandena..

En ökning av kromhalten i stål leder dock också till negativa konsekvenser. Vid en koncentration av mer än 5... 10% förvärras materialets hårdhet likformigt kraftigt, vilket åtföljs av oönskade fenomen under dess mekaniska bearbetning: även när det upphettas är stålets plasticitet låg, därför, vid smidning med höga deformationsgrader, utsätts högkromstål för sprickbildning.

Vid överdriven karbidbildning ökar också antalet spänningskoncentratorer, vilket negativt påverkar motståndet hos sådana stål mot dynamiska belastningar. Med tanke på detta bör krominnehållet i stål inte överstiga 5,6%.

Effekten av volfram och molybden

Effekten av dessa legeringstillsatser i stål är ungefär densamma, så de betraktas tillsammans. Volfram och molybden förbättrar spridningshärdningen av stål, vilket ökar deras värmebeständighet, särskilt vid långvarig användning vid förhöjda temperaturer. Marcherande stål har en unik uppsättning egenskaper: de kombinerar tillräcklig duktilitet och seghet med hög ytstyrka, och används därför ofta som verktygsstål utformade för kallsmide med hög deformationsgrad. Anledningen till detta är bildandet av intermetalliska föreningar Fe2W och Fe2Mo3, som bidrar till det senare utseendet på speciella karbider (oftare - krom och vanadin). Därför, ofta, tillsammans med volfram och molybden, legeras också stål med dessa metaller. Ett exempel är verktygsstål av typen X4V2M1F1, konstruktion 40HVMFA, etc..

Sådan legering är mest effektiv för stål som innehåller en relativt stor mängd kol. Detta förklarar den dominerande användningen av stål som innehåller volfram och molybden för framställning av kritiska växlar, axlar och andra delar av maskiner som arbetar under komplexa, kraftigt cykliska belastningar. Närvaron av de ifrågavarande legeringskomponenterna förbättrar stålens härdbarhet och bidrar till mer stabila slutliga egenskaper hos produkter tillverkade av dem..

Det finns också negativa aspekter av överdriven legering med dessa metaller. Exempelvis främjar en ökning i koncentrationen av molybden på mer än 3% avkolning av stål vid uppvärmning och orsakar sprött sprick (särskilt om kisel finns i sammansättningen av sådant stål i en ökad - över 2%) mängd. Den maximala volframhalten i stål - 10... 12% - är främst förknippad med en kraftig ökning av kostnaden för den färdiga produkten.

Effekt av vanadin

Vanadium används ofta som en komponent i komplex legering. Dess närvaro ger legeringsstål en mer enhetlig och gynnsam struktur, som förändras lite även med värmebehandling. Dessutom stabiliserar vanadin y-fasen, vilket ökar stålets motståndskraft mot skjuvspänningar (som känt är det under skjuvdeformationer som metaller har den lägsta hållfastheten).

Vanadin påverkar praktiskt taget inte hårdheten hos stål, detta märks särskilt för konstruktionsstål som innehåller mindre kol än verktygsstål. I komplexa legerade stål ökar vanadin värmebeständigheten, vilket ökar deras motståndskraft mot sprött brott. I detta avseende är effekten av vanadin motsatsen till molybdenens. Ett specifikt drag i värmebehandlingen av legerade stål som innehåller vanadin är omöjligt att utföra hög härdning efter härdning, eftersom den efterföljande duktiliteten hos stålet minskar. I stål avsedda för tillverkning av stora delar eller smycken är därför vanadinprocenten begränsad till 3,4%.

Effekten av kisel, mangan och kobolt

Kisel är den enda icke-metall som har ”tagits med” i legeringsprocesser. Detta förklaras av två faktorer - elementets billighet och det otvetydiga beroendet av hårdhet på procentandelen kisel i stål. Därför används kisel ofta vid smältning av lågkostnadslåglegeringskonstruktionsstål, såväl som stål, för den operativa hållbarheten, varvid en optimal kombination av styrka och elasticitet är viktig. Oftast används mangan också i samband med kisel - exempel inkluderar 09G2S, 10GS, 60S2, etc..

I verktygsstål används kisel sällan som en legeringskomponent, och dessutom bara i kombination med andra metaller som neutraliserar dess negativa egenskaper - låg driftsduktilitet och viskositet. Av dessa stål - i synnerhet 9XC, 6X3C, etc. - göra skär- och stansverktyg som kräver en kombination av hög hårdhet och motstånd mot extrema belastningar.

Liksom kisel bildar kobolt när den införs i stålkonstruktionen inte sina egna karbider, men i komplexa legerade stål förstärker den deras bildning under härdning. Därför används inte kobolt oberoende, men i kombination med metaller som vanadin, krom, volfram och på grund av bristen på kobolt överstiger dess innehåll normalt inte 2,5... 3%.

Nickeleffekt

Nickel är den enda legeringskomponenten i stål som ökar dess duktilitet och minskar hårdheten. Därför legeras inte stål bara med nickel. Men i kombination med mangan leder nickel till en märkbar ökning av härdbarheten hos stål, vilket är mycket viktigt vid tillverkningen av stora delar av maskiner för vilka hög driftshållbarhet är viktig. Samtidigt minskar närvaron av nickel kraven på noggrannhet för att observera temperaturintervallen för värmebehandling.

Nickellegering har ett antal funktioner. I synnerhet bidrar nickel, utan att bilda egna karbider, till en ökning av ansamlingar av "främmande" karbider längs korngränserna, vilket resulterar i att värmebeständigheten minskar och sprödheten ökar i intervallet 20... 400 0 С. Därför är andelen nickel i legeringsstål strikt relaterad till närvaron av dem mangan och krom: med sin närvaro är den maximala koncentrationen av nickel 2%, och i deras frånvaro - högst 0,5... 1%.

Legeringsstål för speciella tillämpningar innehåller också ett antal andra metaller (till exempel titan, aluminium etc.). Stålval drivs av operativa och ekonomiska överväganden..

Legering av stål: vad är syftet, processen, metoderna

Beroende på materialets syfte och de specifika driftsförhållandena finns det olika sätt att tillverka stålelement. I artikeln kommer vi att berätta vad processen för legering av metaller och stål består av, för vilket ändamål de utför, vad som används för proceduren.

Intressant nog skapades legerade skärverktyg redan på 1800-talet av forskaren Mushett tillsammans med skapandet av metallbearbetningsmaskiner. Och Robert Hadfield satte redan på 1900-talet produktion på industriella skenor, nu används en sådan sammansättning överallt. Samtidigt har märket som utvecklats vid den tiden praktiskt taget inte lidit några förändringar i receptet. Endast små förändringar görs som är speciellt förberedda för speciella ändamål, till exempel motstånd mot extremt låga eller höga temperaturer..

Legerat stål är en legering som innehåller ett stort antal föroreningar som ökar hållfastheten, duktiliteten, korrosionsbeständigheten och andra egenskaper. Det används aktivt för tillverkning av verktyg och halvledare, eftersom inte bara mekaniska egenskaper beaktas utan också ledande.

Det är viktigt när man inte bara skapar vilka ämnen som tillsätts som föroreningar (aluminium, nickel, krom, etc.) utan också produktionstekniken. Beroende på den rådande legeringsadditiv har varumärkena namn - kromstål, krom-nickel, krom-vanadin, etc. Användningen av stålkonstruktioner och delar sker i nästan alla industriområden - från vanlig inhemsk konstruktion till olje- och metallurgiska industrier.

Processen och grunderna för legeringsstål

Det finns två huvudsakliga sätt:

Ytlig. I en sådan situation dopas tillsatserna uteslutande med toppskiktet - dess bredd beror på många faktorer, inklusive de önskade egenskaperna. I genomsnitt överskrider tjockleken inte 1-2 mm. Så på ytan bildas en film, som har de nödvändiga egenskaperna, till exempel anti-friktion. Detta alternativ är relativt billigt, men av hög kvalitet (bättre än till exempel sprutning). Det används inte bara för metaller utan också för att arbeta med keramiska och glasprodukter..

Volumetric. Det innebär införande av ytterligare ämnen direkt i legeringsvolymen. Processen kan genomföras i olika smältstadier med tillsats av olika element - både metaller och icke-metall, varav den vanligaste är fosfor..

Förändringar sker på mikrostrukturnivå. De förändrar i sin tur de fysikalisk-kemiska egenskaperna hos hela stålelementet.

Separat är det värt att prata om doping av halvledare. Det utförs med hjälp av sådana metoder som:

termisk diffusion - temperaturskillnaden används för diffusionsprocessen;

neutrontransmutationsprocess - aktivt används för kisel, halvledare;

jonimplantation - jonstrålar bombarderas i ytskiktet.

Oavsett vad som används (kärnreaktioner, värme eller jonenergi) finns det således flera steg i processen - beredning, applicering av ett lager av olika tillsatser, liksom efterbehandling, som består i ytterligare exponering.

Egenskaper och syfte: för vilket ändamål är legering av stål

Med utvecklingen av industrin ökar antalet nödvändiga sorter av metallföreningar aktivt. Beroende på vilka egenskaper som måste erhållas, kan olika element läggas till - krom, kisel, koppar, etc. Såvitt dessa ämnen har olika egenskaper är de erhållna effekterna så olika. Det är mycket viktigt att uppnå nödvändiga proportioner. Det är just av denna egenskap som alla legeringar klassificeras - beroende på den grundläggande föroreningen, och de komponenter som är i minst mängd kallas sekundära ingredienser.

Järnet, som tas som grund, är faktiskt inte särskilt hållbart. Den behöver bearbetas och förbättras. det mest vanliga, bekanta sättet är att lägga till kol under uppvärmning, följt av snabb kylning. Och beroende på vilken procentandel av detta ämne (från 0,1 till 1,15 procent av kompositionen, kan du skilja mellan mjukt, halvmjukt, halvfast och hårt stål.

Dopingrisker

Tyvärr kan alla kemiska tillsatser under vissa förhållanden inte vara så användbara eftersom de agerar negativt. Exempelvis kan en komponent som ökar hårdheten samtidigt öka ömtåligheten. Det finns flera fler hot, här är de:

de flesta ferrolegeringar tillverkas i mycket fina partiklar, i själva verket är det metalldamm, som är explosivt - brand, toxicitet, explosioner, allt detta kan leda till ökade risker.

ångor som kan bildas under produktionsprocesser påverkar hälsan negativt - de minsta dammpartiklarna kan sätta sig på lungorna;

om tenn i kombination med bly tillsätts legeringen måste du vara särskilt försiktig vid uppvärmning, eftersom kompositionen är giftig när den utsätts för höga temperaturer.

Praktisk tillämpning: vad som ger legering av stål

De resulterande egenskaperna är så många att allt beror på det specifika fallet. Vi ger några specifika situationer:

Öka hårdheten. Detta är särskilt nödvändigt för grundläggande metallkonstruktioner så att de tål mycket höga, särskilt statiska belastningar. För detta läggs ofta platina till..

Ferromagnetiska egenskaper. För att järn ska förlora sina magnetiska egenskaper är det nödvändigt att legeringen innehåller kobolt.

Så att silver inte bleknar och inte korroderar kan rodium läggas till. Det kan också kompletteras med palladium eller platina för att öka dess styrka..

Användningen av koppar som legeringsadditiv är en ökning av korrosionsbeständigheten. Den andra applikationen är för silverprodukter, eftersom själva silveret är för mjukt.

Ökad hårdhet och styrka utan att ändra duktilitetsnivån. Kanske när jonerna i kristallgitteret ersätts av atomer i legeringselementet.

Upplösning i sammansättningen av vissa icke-metaller leder till att de bokstavligen förskjuter skadliga föroreningar, vilket väsentligt påverkar produkternas kvalitet.

Förändring i legeringens kornstorlek. Detta kan orsaka en ökad duktilitet, en lätt anisotropi efter rullning..

Detta är en ofullständig lista över situationer under vilka denna procedur tillämpas..

Syftet och tillämpningen är mycket varierande. En av de viktigaste kan noteras - tillverkning av metallbearbetningsverktyg. Beroende på användning är alla metoder för legering av stål indelade i tre typer - dessa är konstruktions-, verktygs- och specialändamål.

Svarta legeringar

Dessa är metaller som är baserade på järn. Ett vanligt alternativ är gjutjärn, som på grund av sitt höga kolinnehåll inte bara är mycket hållbart utan också sprött. All denna kategori har inte de högsta mekaniska egenskaperna (med undantag för utvalt stål), men på grund av dess låga kostnader, liksom på grund av en ganska enkel tillverkning genom gjutning, har alla icke-legerade material en mycket stor produktion.

Icke-järnlegeringar

Dessa är föreningar baserade på alla andra metaller utom järn. Alla är indelade i lätta och tunga. De första har en låg densitet på upp till 5 mg per kubikcentimeter. De är baserade på magnesium, titan och aluminium. Den andra, tvärtom, är tätare (från 5 mg / cm3 och högre), de är baserade på koppar och zink. De inkluderar brons - tenn och tennfri - och mässing. Nästan alla dessa material har följande egenskaper:

korrosionsbeständighet, som möjliggör användning av legeringen även vid förhållanden med hög luftfuktighet och med konstant kontakt med syre;

hög värmeledningsförmåga och elektrisk ledningsförmåga - det är detta som gör att du kan använda ämnet vid tillverkning av elektriska delar, element, kontakter, ledningar;

låg densitet och, som en konsekvens, vikt;

enkel och strömlinjeformad tillverkningsprocess.

Rostfritt stål

Det välkända rostfritt stål gäller också legeringsstål. Det är så universellt att det används bokstavligen överallt - från tillverkning av vanliga rätter för hushållsbruk till specifika grenar av metallurgi. Den viktigaste funktionen i kompositionen, som ligger i dess namn, är motståndskraft mot korrosion. Men förutom detta finns det några mer speciella egenskaper:

Estetiskt utseende. Eftersom det är möjligt att använda legering av stål med en annan essens av tekniska processer är det möjligt att få en yta med kvalitativt olika egenskaper. Det kan vara glansigt eller matt reflektion, graverat. Det är väldigt lätt att applicera ett mönster på det översta lagret och göra färg. Allt detta låter dig använda materialet inte bara för produktionsändamål, utan också för dekorativ dekor av lokaler, när du skapar möbler.

Utmärkta mekaniska egenskaper. Hög hållfasthet, slitstyrka, icke känslig för extrema temperaturer, elasticitet, slaghållfasthet - allt detta gör produkterna tillämpliga i ett stort produktionsområde. Det är särskilt värt att notera att vid låga temperaturer (frost) ökar inte ömheten, så att du kan arbeta med rostfritt stål även på vintern.

Brandmotstånd. Denna kvalitet upptäcks på grund av den höga smältpunkten - upp till 800 grader. Även vid konstant kontakt med eld frigörs därför inte giftiga ångor och ingen deformation uppstår.

Motstånd mot korrosion. Som vi noterade, en av de viktigaste egenskaperna. Det uppnås genom att legeringen innehåller krom i en tillräckligt stor mängd - från 10,5%. Det går in i en kemisk reaktion med syre och leder till bildning av en oxidfilm. Det är denna oxid som skyddar mot rost..

Det finns några nackdelar. Så till exempel är det ganska svårt att bearbeta rostfritt stål. Många noterar svårigheter vid svetsbildning.

Alloy Steel Classification

Det finns tre grader av doping, enligt vilken andelen tillsatser ökar. Härifrån kan materialet vara:

låglegerat - upp till 2,5% föroreningar i kompositionen;

medellegerat - upp till 10%;

mycket legerat - upp till 50% tillsatser.

Molekylstrukturen skiljer sig också, enligt alla klassificeras alla legeringar i:

martensitisk - med sådan granularitet;

austenitiska såväl som olika typer av kombinerade stål.

Kol används oftast som en orenhet, det ansvarar för ökad styrka och motståndskraft mot chock. I detta avseende klassificera legeringar:

lågt kol - upp till 0,25% av innehållet;

medium kol - upp till 0,65%;

högt kol - mer än 0,65%.

Strukturen innebär också uppdelning i följande klasser:

hypereutektoid - i legeringen finns ferritplatser;

eutektoid - baserat på perlit;

ledeburit eller hypereutektoid - med primära / sekundära karbider.

Vi har också noterat att alla enligt uppgifterna är indelade i:

strukturella - de i sin tur är indelade i konstruktion och konstruktion;

instrumentell - för att skapa metallbearbetningsverktyg;

med speciella egenskaper, inklusive de som är resistenta mot temperaturer, brandbeständiga och andra.

värmebeständig - de lägger till krom, vanadin, molybden, de används i energisektorn, liksom för andra industrier med högtemperaturindikatorer;

Förbättrade - de utsätts dessutom för värmebehandling, vanligtvis släckning, de kännetecknas av ökad styrka och känslighet för spänningskoncentration;

cementerad - de genomgår först cementering, och efter den härdningen är de utmärkta för produktion av kugghjul, axlar och andra element för vilka slitstyrka är viktigt;

hög hastighet - mycket hög hårdhet och röd motstånd mot en hög temperaturgräns;

rostfritt - ha en oxidfilmbeläggning som förhindrar rost;

med förbättrade magnetiska eller elektriska egenskaper.

Om vi ​​mer detaljerat klassificerar legerade stål för konstruktionsändamål skiljer vi:

massa - applicera praktiskt taget överallt;

varvsindustri - mycket motståndskraftig mot sprött brott;

för varmvattenförsörjning och ånga - avser värmebeständig;

låg-låg - används aktivt i flygkonstruktion etc..

Dessutom kan alla legeringar klassificeras enligt den huvudsakliga föroreningen och också delas upp i tvåkomponent, trekomponent, och så vidare enligt ett specifikt recept.

Legering stål märkning

Eftersom denna materialklass är mycket omfattande, blev det nödvändigt att beteckna enskilda element. Tyvärr finns det inga enhetliga regler över hela världen för hur man ska stämpla. Vi listar de regler som är specifika för den ryska produktionen..

Markeringen är baserad på siffror och bokstäver. Bokstäver kan betyda speciella egenskaper eller tillhöra en smal klass, men oftast ansvarar de för komponenten som ingår i:

legerings

Legering - (från den latinska ligoen - jag ansluter, jag ansluter) - införandet av så kallade legeringselement i sammansättningen av metalllegeringar för att ändra legeringarnas struktur, vilket ger dem vissa fysiska, kemiska eller mekaniska egenskaper. I motsats till modifieringen under legering bevaras de förvärvade egenskaperna efter efterföljande omsmältning av metallen. [1]

Teknisk översättning av termen "Alloying": Eng. legering, dum Legierung, fr. Alliage.

Doping delas upp i volym och yta. Ytlegering utförs genom att legeringselement endast införs i ytskiktet. Ytlegering av en metall utförs till exempel med hjälp av små halvledarlasrar. Volymlegering, som namnet antyder, uppnås genom bearbetning av hela volymen av metallsmältan med legeringselement. Legering med flera element samtidigt, varvid ett visst förhållande och innehåll (ligaturer, ferrolegeringar) gör det möjligt att erhålla den nödvändiga uppsättningen av metallegenskaper (legering), kallas komplex legering.

Legering är en av de viktigaste metoderna för att kontrollera gjutna strukturer för metaller och legeringar..

Tolkning av författarna [2]: Betydelsen av termen "doping" (från Latin Ligare - att binda, ansluta) kan innebära införande av komponenter (tillsatser) i smältan, vars effekt är maximal när termodynamisk jämvikt uppnås, det vill säga fullständig upplösning, åtföljd av en ökning till maximal nivå entropi av systemet. Av detta följer att legering måste utföras i tidigare skeden av gjuteritekniken. Använd t.ex. naturlegerade billetter eller utför denna process i ett smältverk. Om legeringstekniken utförs i en skänk under behandling av ugnen, måste allvarlig uppmärksamhet ägnas åt tillsatsenes upplösningshastighet och den erhållna smältens enhetlighet.

Med andra ord förstås legering att betyda ett termodynamiskt stabilt förfarande för införande av ytterligare komponenter i legeringen, vars effekt är störst med den mest enhetliga fördelningen av legeringselement i smältan. [3]

Legering av metaller och legeringar

Legering är en viktig del av tekniken för att producera högkvalitativt legerat gjutjärn och stål. Teorierna om härdningslegering [3] möjliggör förutsägelse av legeringarnas egenskaper och motiverar valet av ett legeringskomplex baserat på tillståndsdiagram, elementstrukturens atomstruktur och ett antal fysikalisk-kemiska modeller. Samtidigt gav legeringstekniker inte uppmärksamhet - men det händer ofta idag.

Driften av legeringslegeringar kan inte (!) Förväxlas med operationerna för att modifiera och avoxidera (och detta fel inträffar mycket ofta), eftersom det i dessa fall finns en helt annan mekanism för att påverka strukturen och egenskaperna hos stål och legeringar. För skillnader mellan legering och mikrolegering, se sidan Mikrolegering..

Som nämnts ovan bör legering av legeringar utföras i tidigare skeden, det vill säga även under smältningen av legeringar, särskilt gjutjärn och stål. Om metalllegeringsförfarandet överförs till bearbetningssteget i skottet (utanför ugnen), kan detta leda till instabilitet av egenskaper, som ett resultat av det faktum att eldfasta ferrolegeringar inte har tid att helt upplösa i tid. Smältpunkterna för de flesta legeringselement, som effektivt påverkar strukturen och egenskaperna hos gjutjärn och stål, är högre än den tekniska temperaturen för stålsmältning, och ännu mer - gjutjärn. Därför sker processen för upplösning av rena metaller och deras ferrolegeringar under legering i diffusionsläget och är lång.

Nästan alla grundelement i det periodiska systemet används för att legera järn-kollegeringar, med möjliga undantag för ädelmetaller och transuranelement. [3] Men i praktiken är utbudet av element som används för legering av legeringar mycket smalare - främst metaller i grupper IV-VI i elementets system.

Stållegering

Stål kan legeras med ett, två element etc. Beroende på vilka element som används för legering kallas legerat stål krom, nickelkrom, etc..

Graderingar av legerat stål, deras kemiska sammansättning och tekniska egenskaper bestäms av GOST 977-88. Se även: Strukturklasser av legerat stål.

Några ord om ekonomisk legering av stål. Industriell forskning inom området kombinerad teknik för legering av stål med vanadin började på 40-talet V.I. Tyzhnov och utvecklats i Ural Research Institute of Ferrous Metals (URALNIICHERMET). Kombinerad teknik för legering av stål och särskilt gjutjärn med avfall som innehåller oxider av andra icke-järnmetaller har studerats i mycket mindre utsträckning, vilket hindrar deras distribution. Även om kostnaden för legering vid användning av produktionsavfall för detta ändamål reduceras flera gånger.

Gjutjärnlegering

Ekonomisk legering av järn-kollegeringar [3] är en populär och populär utvecklingsmetod för resursbesparande teknik.

Nyligen blir legering av gjutjärn mer utbredd, särskilt i industrialiserade länder (liksom legering av stål). Detta händer eftersom produktkvaliteten blir viktigare än den kvantitet som säkerställer produktion av gjutgods av olegerat grått gjutjärn av låg kvalitet - tack vare både marknadsekonomi och de allmänna rimliga principerna för samhällsutveckling..

Betyg av legerat gjutjärn för gjutning regleras av GOST 7769-82. Gjutjärn legeras med krom, kisel, mangan, nickel, koppar, molybden, titan, fosfor och aluminium. Gjutjärnlegering utförs för att öka korrosionsbeständigheten, värmebeständigheten, slitstyrka av gjutjärn, etc. Legerat gjutjärn är uppdelat i krom, kisel, aluminium, mangan och nickel (se Niresist).

Att öka värmebeständigheten hos gjutjärn av aluminium uppnås huvudsakligen på två sätt [5]: yt- och volymlegering. Bland de många metoderna för ytlegering används aluminisering allmänt, vilket ökar värmebeständigheten och speciellt korrosionsbeständigheten hos gjutjärn. Men författarna till [5] anser den mest lovande metoden för bulklegering med aluminium.

När man väljer legeringsteknik för stål, gjutjärn och andra legeringar krävs en individuell strategi, en analys av olika legeringsmaterial och metoder och en rationell utveckling för specifika produktionsvillkor.

För frågor om legering av gjutjärn, stål och legeringar, kan du kontakta specialisterna på Research Center Modifier.
Kontakta >>

Utarbetad av A. Kornienko (ICM)

Tänd:

  1. Ivanov V.N. Foundry Dictionary. - M.: Maskinteknik, 1990. - 384 s.: Silt.
  2. Lekah S.N., Bestuzhev N.I. Ugn av bearbetning av högkvalitativ gjutjärn i maskinteknik. Mn.: Science and technology, 1992. - 269 s..
  3. Ekonomisk legering av järn-kollegeringar Lekakh S.N., Martynyuk M.N., Sluchky A.G., Tribushevsky V.L., Shitov E.I., Shishkin A.E.; Under det totala. röd S.N. Lekaha. - Män.: Navuka i tehnika, 1996.-- 173 s. - ISBN 5-343-0172-X.
  4. GOST 977-88 Stålgjutning. Allmänna specifikationer.
  5. Bobro Yu.G. Legerat gjutjärn av aluminium med sfärisk grafit / V sb. "Gjuteri: forskning och experimentellt arbete. Förfaranden från All-Union-mötet." - M.: MASHGIZ, 1960.-- 252 s..
  6. GOST 7769-82. Legerat gjutjärn för gjutgods med speciella egenskaper. stämplar.

Tävling "Jag och mitt yrke: Metalworker, gjuteriteknolog". Lär dig, delta >>> ->

huvud> referens> kemisk encyklopedi:

legerings

Doping är ett kvalitetskoncept. I varje metall eller legering finns oundvikliga föroreningar på grund av tillverkningsprocessens eller råmaterialets natur. De betraktas inte som legering eftersom de inte introducerades specifikt. Till exempel innehåller uraljärnmalmen Cu, Kerchmalmen innehåller As, och stålen erhållna från dessa malmer innehåller också Cu respektive As-föroreningar. Användningen av konserverad, galvaniserad, förkromad metall och annan skrotmetall leder till att föroreningar Sn, Zn, Sb, Pb, Ni, Cr, etc. faller in i den resulterande metallen..

Vid legering av metaller och legeringar, fasta lösningar av substitution, införlivande eller subtraktion, blandningar av två eller flera faser (t.ex. Ag i Fe), intermetalliska föreningar, karbider, nitrider, oxider, sulfider, borider och andra föreningar av legeringselement med en legeringsbas eller mellan ensam.

Som ett resultat av dopning förändras de fysikalisk-kemiska egenskaperna hos den initiala metallen eller legeringen och i första hand den elektroniska strukturen väsentligt. Legeringselement påverkar smälttemperaturen, regionen för allotropisk existens. modifieringar och kinetik för fasomvandlingar, karaktären av defekter i kristallgitteret, bildning av korn och en fin kristallin struktur, förskjutningsstrukturen (rörelse av förskjutningar hindras), värmebeständighet och korrosionsbeständighet, elektrisk, magnetisk, mekanisk, teknisk legering (till exempel svetsbarhet, slipbarhet, bearbetbarhet), diffusion och många andra egenskaper hos legeringar.

Doping delas upp i volym och yta. Med volymdoping fördelas legeringselementet statistiskt i genomsnitt i volymen av metallen. Som ett resultat av ytlegering koncentreras legeringselementet på metallytan. Dopning med flera element på en gång, med ett visst innehåll och korrelation som gör det möjligt att erhålla den erforderliga uppsättningen egenskaper, kallas. komplex legering och resp. legeringar - komplexlegerade. Till exempel, som ett resultat av legering av austenitiskt krom-nickelstål med volfram, ökar dess värmebeständighet med 2-3 gånger och med den kombinerade användningen av W, Ti och andra element med 10 gånger.

Begreppen skiljer sig villkorligt: ​​legering, mikrolegering och modifiering. Vid legering införs 0,2-0,5 viktprocent eller mer av legeringselementet i legeringen, under mikrolegering - oftast upp till 0,1%, under modifiering - mindre än under mikrolegering, eller samma, dock de uppgifter som löses genom mikrolegering och modifiering, annorlunda. Mikrolegering påverkar effektivt strukturen och energitillståndet för korngränser, och det antas att två härdningsmekanismer kommer att realiseras i legeringen - på grund av legering av den fasta lösningen och som ett resultat av dispersionshärdning. Modifiering bidrar till förfining av strukturen, förändringen i geomen under kristallisationsprocessen. form, storlek och fördelning av icke-metalliska inneslutningar, ändring av formen på eutektiska utfällningar, vilket generellt förbättrar mekaniska egenskaper. För mikrolegering används element med märkbar löslighet i fast tillstånd (mer än 0,1 at.%); För modifiering används vanligtvis element med försumbar löslighet ([0,1 till.%)..

Huvudmetoden för volymetrisk legering är legering av huvudelementet med legeringselement i ugnar (omvandlare, båge, induktion, degel, reflekterande, låga, plasma, elektronstråle, vakuumbåge, etc.). I detta fall är stora förluster av särskilt aktiva element (Mg, Cr, Mo, Ti, etc.) som interagerar med O2 eller N2 ofta möjliga. För att minska förluster under smältning och säkerställa en jämnare fördelning av legeringselementet i volymen av det flytande badet, används ligaturer. Andra metoder för volymlegering är mekanisk legering, ledreduktion, elektrolys och plasmakemiska reaktioner. Mekanisk legering utförs i installationer - attritorer, som är en trumma, i vilken det finns en axel med kammar monterade. Pulver av komponenterna i den framtida legeringen hälls i trumman. När kammarna roterar och träffar den mekaniska blandningen "drivs" legeringselementen gradvis in i basen. Med många timmars bearbetning är det möjligt att få en enhetlig fördelning av element i legeringen. Vid en fogreduktion blandas pulverna av oxiderna i legeringskomponenterna med ett reduktionsmedel, till exempel CaH2, och värms upp. I detta fall reducerar CaH2 oxider till metaller, medan diffusionen av komponenterna fortskrider, vilket leder till en utjämning av legeringskompositionen. Den resulterande CaO tvättas med vatten, och legeringen i form av ett pulver används för vidare bearbetning. Vid metallotermisk reduktion används metaller såsom Ca, Mg, Al, Na, etc. som reduktionsmedel..

Ytlegering utförs i ett skikt upp till 1-2 mm och används för att skapa speciella egenskaper på produktens yta. Grunden för de flesta processer (i kombination med värmebehandling) är diffusionsmättnad från gas- eller vätskefasen, kemisk avsättning från gasfasen. Sådana processer innefattar alitisering (mättande element Al), förgasning (C), planering (CN), nitrering (N), boration (B), etc. Enligt fastfasmetoden appliceras ett legeringselement eller legering på metallytan i form av ett skikt med önskad tjocklek, sedan med en viss energikälla (laserbestrålning, plasmafacklare, högfrekvens-tv, etc.) smälts ytan och en ny legering bildas på den. Det vanliga namnet på dessa processer är kemisk-termisk behandling..

Jonimplantationsmetoden skiljer sig från alla ovanstående metoder, vars kärna ligger i det faktum att ytan på en metall (eller halvledare) bombarderas i vakuum av en ström av joner av vilket element som helst. Jonernas energi är så stor att de är inbäddade i kristallgitteret i det legerade elementet, genomträngande till önskat djup. Därefter utförs glödgning för att eliminera defekter i kristallerna. Med hjälp av denna metod produceras material med en statistiskt enhetlig fördelning av element som inte är lösliga i varandra osv. få strukturer som inte kan erhållas på något annat sätt.

Legering har använts redan i forntida tider, i Ryssland sedan 30-talet. 19-talet Lit.: stålmetallurgi, red. V. I. Japanese och Yu. V. Kryakovsky, M. 1983; Gulyaev A.P., Metallurgy, 6: e upplagan, M., 1986. Se även upplyst. i artiklar om legeringar av Al, Fe, Cu, etc. S. B. Maslenkov.

Betydelse av ordet & laquo-legering ”

DIGITING, 1: a, jfr. Värdeåtgärd verb legering. Legering av metaller.

Källa (utskriftsversion): Ordbok för det ryska språket: I 4 bind / RAS, Institute of Linguistics. forskning; Ed. A.P. Evgenieva. - 4: e upplagan, raderad. - M.: Rus. språk; Polygrafresurser, 1999; (elektronisk version): Grundläggande elektroniskt bibliotek

legerings

1. handling enligt betydelsen av kap. legering

Att göra en ordkarta bättre tillsammans

Hallå! Jag heter Lampobot, jag är ett datorprogram som hjälper till att skapa en Word Map. Jag vet hur jag räknar, men hittills förstår jag inte hur din värld fungerar. Hjälp mig ta reda på det!

Tacka! Jag kommer definitivt att lära mig skilja mellan utbredda och mycket specialiserade ord..

Hur tydlig är betydelsen av ordet cylinder (substantiv):

Synonymer för ordet "legering & raquo

Meningar med ordet "legering"

  • Därför finns det i dessa fall en regel enligt vilken, för att erhålla de erforderliga egenskaperna, måste legering av svetsmetallen vara så nära som möjligt till legering av basmaterialet eller något högre.
  • Faktum är att vid gassvetsning finns ingen legering av den avsatta metallen, medan i bågsvetsning med högkvalitativa elektroder, vars beläggning innehåller ferrolegeringar, utförs ganska betydande legeringar.
  • Pulvermetallurgi och ytlegering av stål måste utvecklas intensivt..
  • (alla erbjudanden)

Begrepp med ordet "legering"

skicka kommentar

Dessutom

Mening med ordet "legering":

Därför finns det i dessa fall en regel enligt vilken, för att erhålla de erforderliga egenskaperna, måste legering av svetsmetallen vara så nära som möjligt till legering av basmaterialet eller något högre.

Faktum är att vid gassvetsning finns ingen legering av den avsatta metallen, medan i bågsvetsning med högkvalitativa elektroder, vars beläggning innehåller ferrolegeringar, utförs ganska betydande legeringar.

Pulvermetallurgi och ytlegering av stål måste utvecklas intensivt..

Publikationer Om Hjärtrytmen

Vad man ska göra om bröstet gör ont när man trycks ner

Smärta är en signal som indikerar patologiska förändringar i människokroppen. Utseendet på skarp smärta i bröstet orsakar inte bara obehag, utan också stor oro.

Fokala förändringar i hjärnan av vaskulärt ursprung

Vaskulära foci i hjärnan är en grupp av sjukdomar, vars orsak är en kränkning av hjärnämnets blodcirkulation. Denna term avser vilken patologisk process eller sjukdom som helst som är förknippad med problem med blodflödet i hjärnans arteriella, venösa och lymfatiska nätverk..