Что такое легирование

Время прочтения статьи
Текущий рейтинг статьи 4.2 4.2
Количество прочтений 5512
Дата добавления 2013-03-29
Все слышали про нержавеющую сталь? Да, из неё делают столовые приборы и не только. А как эту нержавейку делают? Есть специальная технология с интересным названием, о которой и пойдёт речь дальше.
Легирование. История, технология, область применения
Содержание статьи "Легирование. История, технология, область применения":
  1. Что такое легирование
  2. История легирования
  3. Целенаправленное легирование
  4. Легирующие элементы
  5. Комментарии

Что такое легирование

Легирование - это добавление в состав некоторых материалов примесей, с целью улучшить физические и/или химические свойства основного материала. Главной областью применения легирования является металлургия, однако его применяют и при изготовлении полупроводников, а также некоторых видов стекла и керамики, но обо всём по порядку.

История легирования

Кто именно был первооткрывателем этого процесса, установить сложно. Интересно, что прежде чем самостоятельно добавлять в сталь легирующие элементы, человечество познакомилось с так называемыми природнолегированными сталями.

Откуда они взялись? Всё просто - упали с неба, в самом прямом смысле. Имеется в виду метеоритное железо, которое применялось ещё до начала железного века. Метеоритное железо содержит до 8,5% никеля - одного из активно применяемых сегодня легирующих элементов.

Ещё одна легендарная легированная сталь - булатная сталь и знаменитая дамасская сталь как одна из разновидностей булата. В них одним из основных легирующих элементов выступает углерод.

Если говорить об оружейной стали, то стоит упомянуть и творения японских оружейников: повышенная твёрдость и вязкость изготовленных ими мечей в сочетании с возможностью обеспечить остроту кромки, вероятно, объясняются наличием в стали молибдена.

С активным развитием химии, которое началось примерно в середине 19 века, начали постепенно формироваться взгляды о влиянии различных химических элементов на свойства стали.

Почему прежде технология не применялась целенаправленно? Всё дело в том, что сам процесс традицонного получения стали сложен и некоторые добавки в ходе него просто выгорали.

Целенаправленное легирование

Первым удачным опытом целенаправленного легирования считается изобретение Мюшеттом стали, в составе которой было 1,85% углерода, 9% вольфрама и 2,5% марганца.

Промышленное производство стали Мюшетта началось в 1871 году. Главным образом его легированная сталь шла на изготовление резцов для металлообрабатывающих станков. Кроме этого, эта сталь позднее стала прообразом современной линейки быстрорежущих сталей.

Что касается первой легированной стали массового производства и широкого спектра применения, то ею стала Сталь Гадфильда. Она характеризуется высокой износостойкостью при больших давлениях или ударных нагрузках и пластичностью.

Эту сталь открыл английский металлург Роберт Эббот Гадфильд в далёком 1882 году. Содержание углерода в Стали Гадфильда ниже по сравнению со сталью Мюшетта: 1,0 — 1,5%, тогда как марганца значительно больше - от 12 до 14%, а вольфрама и вовсе нет. Без особых изменений химического состава эту сталь изготавливают и в наши дни.

Сталь Гадфильда, технологию выплавки которой в СССР освоили к 1936 году, идёт на изготовление траков гусениц танков, тракторов, машин, щёки дробилок, рельсовые крестовины, стрелочные переводы, работающие в условиях ударных нагрузок и истирания, а также оконные решётки для мест лишения свободы.

Легирующие элементы

Чаще всего в качестве легирующих добавок при выплавке различных сталей используют следующие металлы:

  • хром,
  • кремний,
  • марганец,
  • никель,
  • вольфрам,
  • ванадий,
  • ниобий,
  • титан.

Все эти металлы по-разному влияют на конечные свойства получаемого сплава. Кстати, легируют не только сталь, к примеру, небольшие добавки кадмия в медь увеличивают износостойкость проводов, а если добавить цинк в медь и бронзу — это повысит прочность, пластичность и коррозионную стойкость сплава.

Широко применяемые титановые сплавы также легируют: добавление молибдена более чем вдвое повышает температурный предел эксплуатации титанового сплава за счёт изменения кристаллической структуры металла.

Главное назначение легирования:

  • повышение прочности стали без применения термической обработки;
  • повышение твердости, прочности и ударной вязкости и тем самым увеличения прокаливаемости;
  • придание стали специальных свойств, из которых для сталей, идущих на изготовление котлов, турбин и вспомогательного оборудования, особое значение имеют жаропрочность и коррозионная стойкость.
Оцените эту публикацию
Источник: Поэтому.Ру
Комментариев: 10
Текущий рейтинг: 4.2. Голосов: 5

Отзывы и комментарии к статье

avatar
9 • 13:26, 2013-04-24
Не знал, что у легирования настолько глубокие корни. Всегда думал, что этой методике 100, максимум 200 лет.
avatar
7 • 20:28, 2013-04-15
В советские времена весь металл, из которого планировались лить какие-либо детали, поступал в центральные заводские лаборатории для проведения химического анализа. Состав легирующих элементов, углерода и т.д. проверялся и спектральным путем. Поэтому и детали были качественными.
avatar
6 • 11:01, 2013-04-15
Интересная статья, знаю что легированую сталь используют в производстве деталей машин, для повышения их надежности.
avatar
5 • 12:19, 2013-04-10
Сейчас легирование применяется в бурении - стали покрывать трубы для неглубоких скважин (до 2000м). В Лукойле такие трубы используют с прошлого года. Правда трубы часто не соответствуют ГОСТам.
avatar
10 • 11:14, 2013-05-13
Так если трубы не соответствуют стандартам, то как их можно использовать вообще, и уж тем более - при бурении скважин? Там же давление большое, их просто разорвет!
avatar
4 • 11:55, 2013-04-08
По-моему, лет двадцать назад, сталь была намного крепче и прочнее. Например, сейчас берешь современную болванку с клеймом ст45 и начинаешь обтачивать на станке, и сразу видно что металл практически не сопротивляется. И в то же время из старых запасов вытягиваешь заготовку с таким же клеймом и убеждаешься- то что надо. Вероятнее всего, уже нет такого контроля качества, как это было в советские времена.
avatar
2 • 11:07, 2013-04-01
У нас из стали 3 делают только гвозди. Легированная сталь это сталь с повышенным процентом углерода. Выше процент углерода, только в инструментальной стали.
avatar
3 • 11:27, 2013-04-01
Но тут смотря сколько выше, если выше 2,14%, то можно получить уже чугун. Хотя китайцы могут и чугун делать вовсе отличающийся от нашего по тем же ГОСТ.
avatar
1 • 11:23, 2013-03-31
Весь список легирующих элементов не весь, сейчас это практически все металлы.Хотя те же китайцы пытаются доказать, что Сталь 3, это уже идет легирующая сталь.
avatar
8 • 11:30, 2013-04-16
Хотя сталь 3 и слаболегированная, но зато у нее есть одно огромное преимущество: ее легко обрабатывать даже в домашних условиях - ножовкой и напильникомю
avatar
Копирование любых материалов без ссылки на сайт www.poetomu.ru запрещено законом и преследуется профессиональными юристами совместно с органами прокуратуры и судами
© 2012—2018 Поэтому.ру Современная энциклопедия и познавательный журнал
Этот замечательный сайт изготовлен студией Ариф