Wpływ pierwiastków stopowych na właściwości stali. Podstawowe pierwiastki stopowe
Wpływ pierwiastków stopowych na właściwości stali jest bardzo duży. Właściwie używając różnych dodatków, możesz otrzymać bardzo różny materiał o różnych właściwościach. Jednak, aby z powodzeniem stosować pierwiastki stopowe, trzeba wiedzieć, co to jest, jak działają i jak się nazywają.
Ogólny opis substancji
Tak więc, jak już wspomniano, wpływ pierwiastków stopowych na właściwości stali jest wielki. Jakie są te elementy? Są to substancje wprowadzone do struktury stali i wpływające na jej właściwości fizyczne i chemiczne. Materiał uzyskany w wyniku takiej interwencji nosi nazwę stopu. Sam proces jest procedurą technologiczną, której głównym zadaniem jest poprawa lub zmiana początkowej charakterystyki surowców. Dzięki tej procedurze możliwa jest zmiana dowolnych właściwości stali, dzięki czemu nadaje się ona do zastosowania w niemal każdej dziedzinie działalności.
Pierwiastki pierwiastków stopowych
Oczywiście istnieje kilka grup substancji, które mogą mieć jakikolwiek wpływ na materiał. W zależności od stopnia zastosowania i znaczenia istnieją odczynniki podstawowe i pomocnicze. Wpływ pierwiastków stopowych na właściwości stali z głównej grupy jest bardzo duży.
Najczęściej spotykany jest węgiel. Pomimo faktu, że jest on stosowany w prawie każdej procedurze, jego efekt nie jest całkowicie jednoznaczny. Z jednej strony zawartość tej substancji w strukturze około 1,2% poprawia właściwości takie jak wytrzymałość, twardość i zimna kruchość. Jednak wraz ze wzrostem tych właściwości, inne pogarszają się, na przykład, przewodnictwo cieplne i gęstość surowca. Ponadto nawet te wskaźniki nie są uważane za najważniejsze. Podobnie jak w przypadku wprowadzenia jakiejkolwiek innej substancji, dodawaniu węgla do stali towarzyszy szczególna operacja. I tu pojawia się ważna różnica. W wyniku tej procedury nie wszystkie odczynniki są w stanie zachować swoje składniki w ich pierwotnej postaci, niektóre są po prostu tracone. Węgiel z kolei jest w pełni zachowany. Innymi słowy, podczas procedury operatorzy mają możliwość pełnej kontroli i regulacji ilościowej zawartości tej substancji w strukturze.
Inne substancje z pierwszej grupy
Węgiel nie jest jedynym pierwiastkiem stopowym, który silnie wpływa na właściwości stali. Główna kategoria obejmuje również krzem i mangan. Chociaż warto zauważyć, że na przykład dodanie krzemu jest zawsze bardzo minimalne, około 0,4%, a ten odczynnik nie wprowadza żadnych specjalnych zmian w strukturze. Jest on stosowany jako główna substancja utleniająca i wiążąca. Innymi słowy, komponenty te są ogniwem, które pozwala dodawać inne ważne składniki do stali w taki sposób, aby uzyskać spójną i trwałą strukturę.
Elementy drugiego rzędu
Liczba substancji w tej grupie jest znacznie większa. Wpływ pierwiastków stopowych na strukturę stali z tej grupy może być bardzo zróżnicowany. Jedną z najczęściej stosowanych substancji był molibden. Najczęściej ten dodatek jest stosowany w stalach chromowych. Wprowadzenie tego dodatku znacząco wpływa na dwie cechy stali - wzrost hartowności, a także znaczny spadek progu cold brit. Najczęściej metal zawierający molibden stosowany jest w budownictwie. Ponadto produkuje składniki molibdenu. Substancje te są uważane za bardzo skuteczne, ponieważ po dodaniu do materiału gwarantują zarówno dynamiczną, jak i statyczną wytrzymałość surowców. Jednocześnie składniki te znacznie zmniejszają prawdopodobieństwo utleniania wewnętrznego.
Innym przedstawicielem drugiej kategorii składników stopowych był tytan. Zastosowanie tego dodatku jest dość wąskie i jest stosowane tylko w parze ze stopami chromowo-manganowymi. W takich przypadkach tytan przyczynia się do mielenia ziaren strukturalnych w tym materiale. Na przykład zawartość pierwiastków stopowych, takich jak wapń i ołów, przyczynia się do tego, że proces cięcia stali będzie znacznie łatwiejszy. Dlatego są one stosowane tylko w tych wykrojach metalowych, które po produkcji będą musiały zostać pocięte na kilka części.
Klasyfikacja odczynników
Należy dodać, że oprócz warunkowego podziału na dwie kategorie, takie jak elementy podstawowe i dodatkowe, istnieje dokładniejsza klasyfikacja. Na przykład może to być spowodowane takim znakiem, jak stopień mechanicznego oddziaływania na strukturę substancji. Zgodnie z tą cechą wszystkie elementy można podzielić na trzy grupy:
- wpływ pierwiastków, w wyniku których powstają węgliki;
- elementy, które mają polimorficzny wpływ na stal;
- pierwiastki, których wprowadzenie tworzy związki międzymetaliczne.
Należy jednak zauważyć, że wpływ odczynników z każdej kategorii tej klasy zależy również od tego, jakie dodatki będą obecne w stopie. Ponadto, jeśli zagłębimy się w klasyfikację pierwiastków stopowych w stopach, warto powiedzieć, że stopień polimorficznego wpływu można również podzielić na kilka grup w zależności od ich wpływu na materiał.
Ogólny opis ulepszeń poprzez doping
Ogólnie rzecz biorąc, istnieje kilka kategorii, według których wszystkie pierwiastki stopowe można podzielić. Niektóre z nich znacząco wpłyną na właściwości mechaniczne materiału, poprawiając jego zasoby techniczne. Takie wskaźniki, jak wytrzymałość, twardość, plastyczność lub hartowność są najczęściej ulepszane. Innym kierunkiem, na który mają wpływ te elementy, są właściwości ochronne. Stal stopowa różni się od zwykłej tym, że znacznie lepiej wytrzymuje wstrząsy, ma znacznie większy czerwony opór, zwiększoną odporność na ciepło, a także lepszą odporność na korozję.
Niektóre dziedziny ludzkiej działalności wymagają ulepszenia takich metali, które można przypisać elektrochemii. Jeśli chcesz poprawić ten składnik, najczęściej koncentrujesz się na zwiększeniu przewodnictwa elektrycznego i cieplnego, zwiększając odporność na utlenianie substancji.
Szkodliwe dodatki
Oczywiście procesowi towarzyszy również strona negatywna. W przypadku stali stopowych po tej stronie pojawił się fosfor i siarka, które również należą do odczynników stopowych. Jednak próbują się ich pozbyć, a nie dodawać do struktury. Na przykład obecność fosforu w składzie żelaza pozostanie nawet po zakończeniu całego procesu domieszkowania. A wzajemne oddziaływanie tych dwóch składników powoduje kruchość ziaren stali. W rezultacie produkt będzie miał mniejszą wytrzymałość, a także zwiększoną kruchość. Chociaż warto zauważyć, że jeśli elementy fosforu i węgla zostaną połączone, proces separacji wiórów ulegnie poprawie, co pomoże w przyszłości w łatwiejszym przetwarzaniu stali. W związku z tym minimalna zawartość fosforu jest nadal obecna w stopie.
Spośród głównych pierwiastków stopowych, które uważane są za szkodliwe, drugim była siarka. Warto zauważyć, że zawartość tej nieczystości jest jeszcze gorsza od fosforu. W szczególności wynika to z faktu, że siarka obniża odporność metalu na obciążenia zewnętrzne. Oznacza to, że obecność tego odczynnika w kompozycji stali sprawi, że będzie on mniej odporny na korozję, znacznie zwiększy ścieranie, a także zmniejszy odporność na zmęczenie metalu.
Jak to jest doping
Najczęściej proces domieszkowania odbywa się w przemyśle hutniczym. W stopionej masie lub mieszaninie dodaj wymaganą ilość tych substancji, które zostały opisane powyżej. W wyniku kolejnych obróbka cieplna proces łączenia oddzielnych odczynników w stałą strukturę i pojawia się pewne odkształcenie. W związku z tym następuje polepszenie jakości stopu.
Szczegółowy opis elementów
Następnie zostanie przedstawiony bardziej szczegółowy opis pierwiastków stopowych.
| Nazwa pierwiastka stopowego | Właściwości stopu |
| Chrome | Obecność tej substancji w składzie stopu zwiększa jego wytrzymałość i twardość, jednak nieco maleje ciągliwość. Wpływa na wzrost takich właściwości, jak odporność na korozję. Jeśli dodasz więcej niż 13% chromu w strukturze, materiał przejdzie do grupy stali nierdzewnych. |
Nikiel | Wprowadzenie tego składnika wpływa również na zwiększenie odporności na korozję. Wzrasta wytrzymałość i ciągliwość surowców. Stopień hartowności rośnie, a współczynnik rozszerzalności cieplnej również się zmienia. |
| Wolfram | Dodatek w postaci wolframu nadaje bodziec do tworzenia się substancji takich jak węgliki. Te pierwiastki silnie wpływają na właściwości takie jak czerwona twardość i twardość. Ponadto eliminuje proces wzrostu ziarna podczas ogrzewania, a także usuwa kruchość, która występuje podczas uwalniania produktu. |
| Wanad | Podobnie jak chrom, zwiększa wytrzymałość i twardość, ale nie powoduje pogorszenia plastyczności. Miele ziarno. Promuje gęstość stali ponieważ działa jako środek utleniający. |
| Krzem | Jeżeli więcej niż 1% krzemu zostanie wprowadzony do składu stali, spowoduje to znaczny wzrost wytrzymałości i zachowanie lepkości materiału. Również wraz ze wzrostem procentu odczynnika zwiększy się oporność elektryczna. |
| Mangan | Wpływ manganu na właściwości stali wystąpi tylko wtedy, gdy jego zawartość wynosi również 1% lub więcej. Wzrośnie twardość i odporność na zużycie, zwiększy się odporność na obciążenia udarowe. W tym przypadku plastyczność materiału pozostanie taka sama. |
| Kobalt | Przyczynia się do poprawy odporności cieplnej i właściwości magnetycznych surowców. |
| Molibden | Wzmacnia takie cechy, jak zaczerwienienie, sprężystość i najwyższa siła Ponadto zwiększa odporność na utlenianie w podwyższonej temperaturze. |
| Tytan | Poprawia wytrzymałość, a także gęstość stali. |
| Niob | Dodanie niobu zwiększa odporność na utlenianie. |
| Aluminium | Przyczynia się do mielenia ziarna. |
| Miedź | Używany do celów konstrukcji stalowych. Poprawia odporność na korozję. |
| Cyrkon | Wprowadzenie cyrkonu miażdży ziarno, a także umożliwia otrzymanie w wyniku obróbki materiału o określonej wielkości ziarna. |
Warto również dodać, że istnieje oznaczenie pierwiastków stopowych, które służą do szybkiego zrozumienia, które dokładnie substancje zostały użyte do ulepszenia struktury.
Co dzieje się z wprowadzeniem odczynników?
Nie myśl, że dodanie takich substancji nie wpływa na ich wzajemne oddziaływanie. Im więcej różnych substancji dopingujących jest wprowadzanych, tym trudniejszy jest ten proces. Wprowadzenie nowych elementów tworzy nowe fazy, zmienia proces obróbki cieplnej, prowadzi do tworzenia nowych elementów konstrukcyjnych. Również tutaj warto zauważyć, że wszystkie elementy są w różnych pozycjach. Niektóre są w stanie wolnym (miedź, ołów), niektóre tworzą związki międzymetaliczne - metal-metal itp.
Martenzytyczne stale
Istnieje rodzaj stali, która jest określana jako martenzytyczna. Wprowadzenie pewnych składników stopowych do składu takiego materiału będzie miało raczej negatywny wpływ. Na przykład mangan, molibden lub chrom zmniejszy martenzytyczny punkt grzewczy, a także przyczyni się do zwiększenia ilości austenitycznej. Te cechy będą niekorzystnie wpływać na ostateczną jakość materiału po hartowaniu.
Wydanie surowców
Obecność pierwiastków stopowych również pozostawi swoje piętno na uwalnianiu stali. Duża ilość odczynników zmniejszy stopień konwersji i zwiększy temperaturę wymaganą do konwersji. Z tego powodu wszystkie stopowe stopy są uwalniane w temperaturze 100-150 stopni wyższej niż normalnie.
Podsumowując
Proces tworzenia stopu jest złożonym procesem technologicznym, który służy do poprawy lub zmiany początkowej charakterystyki stali. Podczas tej procedury stosowane są główne pierwiastki stopowe lub pomniejsze. Odczynniki z obu grup mogą być użyte jednocześnie. Warto również pamiętać, że dodanie niektórych elementów nie tylko poprawi pewne cechy, ale także pogorszy inne. Dlatego przed przystąpieniem do tego procesu konieczne jest przeprowadzenie dokładnych obliczeń. Aby zrealizować to zadanie, w fabrykach i fabrykach znajdują się technolodzy, którzy określają skład dla każdej klasy stali, a także precyzyjnie określają ilość, którą należy dodać do masy, aby osiągnąć pożądany efekt.