Лучшие агенты для легирования стали

Сталь – это, по сути, железо и углерод, легированный некоторыми дополнительными элементами. Процесс легирования используется для изменения химического состава стали и улучшения ее свойств по сравнению с углеродистой сталью или для корректировки их в соответствии с требованиями конкретного применения.

В процессе легирования металлы объединяются для создания новых структур, которые обеспечивают более высокую прочность, меньшую коррозию или другие свойства. Нержавеющая сталь является примером легированной стали с добавлением хрома.

Преимущества добавок для легирования стали

Различные легирующие элементы – или добавки – каждая по-разному влияет на свойства стали. Некоторые свойства, которые можно улучшить с помощью легирования, включают:

  • Стабилизирующий аустенит : такие элементы, как никель, марганец, кобальт и медь увеличивают диапазон температур, в котором существует аустенит.
  • Стабилизирующий феррит : хром, вольфрам, молибден, ванадий, алюминий и кремний. может помочь снизить растворимость углерода в аустените. Это приводит к увеличению количества карбидов в стали и сокращает диапазон температур, в котором существует аустенит.
  • Образование карбидов : многие второстепенные металлы, включая хром , вольфрам, молибден, титан, ниобий, тантал и цирконий создают прочные карбиды, которые – в стали – повышают твердость и прочность. Такие стали часто используются для производства быстрорежущей стали и инструментальной стали для горячей обработки.
  • Графитизация : кремний, никель, кобальт и алюминий могут снизить стабильность карбиды в стали, способствующие их разрушению и образованию свободного графита.

В приложениях, где требуется снижение концентрации эвтектоидов, титан, молибден , вольфрам, кремний, хром и никель. Все эти элементы снижают эвтектоидную концентрацию углерода в стали.

Многие виды сталей требуют повышенной коррозионной стойкости. Для достижения этого результата сплавили алюминий, кремний и хром. Они образуют защитный оксидный слой на поверхности стали, тем самым защищая металл от дальнейшего разрушения в определенных средах.

Обычные легирующие агенты для стали

Ниже приведен список часто используемых легирующих элементов и их влияние на сталь (стандартное содержание в скобках):

  • Алюминий (0,95-1,30%): раскислитель. Используется для ограничения роста зерен аустенита.
  • Бор (0,001-0,003%): агент, повышающий упрочняемость, улучшающий деформируемость и обрабатываемость. Бор добавляется к полностью обезвоженной стали, и его нужно добавлять только в очень малых количествах, чтобы иметь эффект упрочнения. Добавки бора наиболее эффективны в низкоуглеродистых сталях.
  • Хром (0,5-18%): ключевой компонент нержавеющих сталей. При содержании более 12 процентов хром значительно улучшает коррозионную стойкость.. Металл также улучшает закаливаемость, прочность, реакцию на термическую обработку и износостойкость.
  • Кобальт: повышает прочность при высоких температурах и магнитную проницаемость.
  • Медь (0,1-0,4 %): Чаще всего встречается в качестве остаточного агента в сталях, медь также добавляется для обеспечения свойств дисперсионного твердения и повышения коррозионной стойкости.
  • Свинец: Хотя свинец практически не растворяется в жидкой или твердой стали, иногда он бывает добавляется в углеродистые стали путем механического диспергирования во время разливки с целью улучшения обрабатываемости.
  • Марганец (0,25-13%): повышает прочность при высоких температурах за счет исключения образования сульфидов железа. Марганец также улучшает прокаливаемость, пластичность и износостойкость. Как и никель, марганец является элементом, образующим аустенит, и может использоваться в аустенитных нержавеющих сталях серии AISI 200 в качестве заменителя никеля.
  • Молибден (0,2-5,0%): в небольших количествах содержится в нержавеющая сталь, молибден увеличивает прокаливаемость и прочность, особенно при высоких температурах. Молибден, который часто используется в хромоникелевых аустенитных сталях, защищает от точечной коррозии, вызванной хлоридами и серосодержащими химическими веществами.
  • Никель (2-20%): еще один легирующий элемент, критически важный для нержавеющих сталей, никель, добавляемый в содержание более 8% в высокохромистой нержавеющей стали. Никель увеличивает прочность, ударную вязкость и ударную вязкость, а также повышает стойкость к окислению и коррозии. Он также увеличивает ударную вязкость при низких температурах при добавлении в небольших количествах.
  • Ниобий: обладает преимуществом стабилизации углерода за счет образования твердых карбидов и часто встречается в жаропрочных сталях. В небольших количествах ниобий может значительно увеличить предел текучести и, в меньшей степени, предел прочности сталей, а также иметь умеренное усиление эффекта осаждения.
  • Азот: повышает аустенитную стабильность нержавеющей стали. сталей и улучшает предел текучести таких сталей.
  • Фосфор: фосфор часто добавляют с серой для улучшения обрабатываемости низколегированных сталей. Он также повышает прочность и коррозионную стойкость.
  • Селен: увеличивает обрабатываемость.
  • Кремний (0,2-2,0%): этот металлоид улучшает прочность, эластичность, кислотостойкость и приводит к большему размеру зерен, что приводит к большей магнитной проницаемости. Поскольку кремний используется в качестве раскислителя при производстве стали, он почти всегда присутствует в некотором процентном соотношении во всех марках стали.
  • Сера (0,08-0,15%): добавляется в небольших количествах, сера улучшает обрабатываемость, не вызывая жаростойкости. С добавлением марганца жаростойкость еще больше снижается из-за того, что сульфид марганца имеет более высокую температуру плавления, чем сульфид железа.
  • Титан: повышает прочность и коррозионную стойкость, ограничивая размер зерна аустенита. При 0,25-0. При содержании титана 60 процентов углерод соединяется с титаном, позволяя хрому оставаться на границах зерен и противостоять окислению.
  • Вольфрам: производит стабильные карбиды и измельчает размер зерна для повышения твердости, особенно при высоких температурах. .
  • Ванадий (0,15%): подобно титану и ниобию, ванадий может давать стабильные карбиды, повышающие прочность при высоких температурах. За счет создания мелкозернистой структуры можно сохранить пластичность.
  • Цирконий (0,1%): увеличивает прочность и ограничивает размер зерен. Прочность можно значительно повысить при очень низких температурах (ниже точки замерзания). Сталь, содержащая цирконий до 0,1%, будет иметь меньший размер зерен и сопротивляться разрушению.
Оцените статью
recture.ru
Добавить комментарий