Влияние легирующих элементов

Актуальность

Для улучшения коррозионной стойкости, прочностных и технологических свойств в состав металлов вводят разнообразные легирующие элементы. Для легирования сталей используют ванадий, вольфрам, марганец, никель, ниобий, титан, хром и др. Добавки цинка в медь и бронзу — увеличивают прочность, пластичность, коррозионную стойкость Небольшие присадки кадмия к меди повышают износостойкость проводов. При легировании титана молибденом вдвое возрастет температурный предел эксплуатации сплава благодаря изменению его кристаллической структуры. Легирование предусматривает введение одного или нескольких элементов, которые придают сплавам уникальные свойства.

Конструкционные стали

Легирование конструкционной стали значительно повышает ее прочность. Основной составляющей в конструкционной стали является феррит. Его в структуре сплава 90%. Легирующие элементы, растворяясь в феррите, упрочняют структуру. Твердость сплава сильнее других повышают кремний, марганец и никель. Молибден, вольфрам и хром влияют слабее. Большинство легирующих элементов, упрочняя структуру и мало влияя на пластичность, снижают ударную вязкость (за исключением никеля).

Как происходит упрочнение

Легирование упрочняет феррит. Легирующие элементы повышают твердость, прочность и ударную вязкость, увеличивают устойчивость аустенита, прокаливаемость и др. Так для сталей, которые служат для изготовления турбин, котлов и т. п. оборудования, особое значение имеют коррозионная стойкость и жаропрочность. Легирующие элементы могут растворяться в феррите или аустените, образовывать карбиды, давать интерметаллические соединения, располагаться в виде включений, не взаимодействуя с ферритом и аустенитом или же с углеродом.

Ферритная сталь

В зависимости от особенностей взаимодействия легирующей присадки с железом или углеродом, определяются свойства стали. Феррит может в той или иной степени растворять все элементы. Растворение легирующих присадок в феррите позволяет упрочненить сталь без термообработки. При этом и предел прочности и твердость возрастают, а ударная вязкость обычно снижается. Все элементы, растворяющиеся в железе, влияют на устойчивость аустенита и феррита. Критические точки легированных сталей смещаются под влиянием количества и качества легирующих присадок. Поэтому при выборе режима закалки, нормализации, отжига и отпуска следует учитывать смещение критических точек.

Mn и Si

Они являются технологическими примесями и вводятся в процесс выплавки стали для раскисления. Доля Mn в стали — до 2%. Он распределяется между цементитом и ферритом и существенно повышает порог хладноломкости, прокаливаемости и предел текучести, но делает сталь чувствительной к перегреву. Поэтому для измельчения зерна в сплав вместе с марганцем вводят карбидообразующие элементы. Поскольку во всех сталях содержание марганца примерно одинаково, то его влияние на изменение свойств стали разного состава незначительно. Он повышает прочность стали без изменения пластичности.

Раскисление стали

Mn и Si встречаются практически в любой стали. Кремний, наряду с марганцем и алюминием является основным раскислителем. Mn также необходим для «связывания» находящейся в стали серы и устранения красноломкости. Присадки этих элементов обычно не превышают 0,17 — 0,37% Si, 0,3 — 0,7% Mn и порядка 0,03% Al. В этих пределах они считаются технологическими примесями и не являются легирующими элементами. Специальное введение этих присадок выше указанного уровня для придания стали определённых свойств уже будет являться легированием.

Кремний

Он не является карбидообразующим элементом, и его доля в стали обычно менее 2%. Он значительно повышает предел текучести и прочность стали и при содержании выше 1% снижает вязкость, пластичность и повышает порог хладноломкости. Кремний структурно не обнаруживается, так как обычно растворяется в феррите, кроме той части кремния, которая в виде окиси не успела всплыть в шлак и осталась в металле в форме включений.

Купить, цена

На складе ООО «Электровек-сталь» в наличии широкий ассортимент высококачественного металлопроката стандартных и нестандартных размеров. Поставляем изделия из легированных сплавов в розницу и оптом. Все продукция сертифицирована на соответствие требованиям стандартов и техническим условиям эксплуатации. В сертификате отмечен завод-изготовитель, номер чертежей и наименование изделий, марка сплава, номер плавки, деталей, химический состав, механические свойства и результаты дополнительных испытаний. Реализация заказов — в самые сжатые сроки. Оптовым покупателям предоставляются льготные скидки.