Поэтому.Ру
доступная энциклопедия обо всём

Что такое легирование

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.

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.
Источник: Поэтому.Ру
Оценить статью
Читайте также:
Ещё из мира вещей


Аккуратные стопочки монет - это, несомненно, красиво и даже весьма впечатляюще, но когда эти же монеты оттягивают карман - приятного мало. Зато бумажн...
Без мобильника - как без рук. Причём с момента появления этого устройства прошло совсем немного времени. Если кто вспомнит первые мобильные телефон, т...
Это военное подразделение можно считать легендарным. Хотя в рядах Французского Иностранного легиона служило немало людей с весьма сомнительной репутац...
Интернет-торговля сегодня - одно из весьма прибыльных и востребованных направлений развития бизнеса. Мы уже писали о первых шагах в этой области, но с...
Последнее сражение, несущее конец славе полководцев - это всегда событие мирового масштаба. Одним из таких сражений, перевернувших в очередной раз укл...
Фотоаппарат-мыльница, пульт от телевизора, кварцевые часы и даже калькулятор - эти и тысячи других вещей в нашем мире работают от батареек. Кто придум...

avatar
9 РоманБ
Не знал, что у легирования настолько глубокие корни. Всегда думал, что этой методике 100, максимум 200 лет.
avatar
7 Cyclamen
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 Tomasss
Интересная статья, знаю что легированую сталь используют в производстве деталей машин, для повышения их надежности.
avatar
5 TankAbbott
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 РоманБ
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 Alix7
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 cfifgtnhjd
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 kissfm11
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 kissfm11
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 nickolaj
Хотя сталь 3 и слаболегированная, но зато у нее есть одно огромное преимущество: ее легко обрабатывать даже в домашних условиях - ножовкой и напильникомю
avatar
Аккуратные стопочки монет - это, несомненно, красиво и даже весьма впечатляюще, но когда эти же монеты оттягивают карман - приятного мало. Зато бумажн...
Даже если у нас нет своего маленького, но вполне успешного дела, нам приходится регулярно в той или иной форме сталкиваться с налоговой отчётностью. А...
Без мобильника - как без рук. Причём с момента появления этого устройства прошло совсем немного времени. Если кто вспомнит первые мобильные телефон, т...
Языков на свете - великое множество. Но есть среди них особенные: им тысячи лет и на некоторых из них уже сотни лет никто или почти никто не говорит. ...
Независимо от того, как часто мы убираем дома, всегда и везде найдётся пыль. Покрывающая ровным слоем горизонтальные поверхности, собирающаяся в непри...


Всегда разное

Спите чутко, а ваш сосед по комнате или спутник жизни мешает вам спать своим храпом? Ситуация, как минимум, неприятная: вам никак не удаётся...
За последние лет десять появилось большое количество разнообразных аббревиатур, за которыми скрываются частные и не только частные предприят...
Логотип можно считать основой имиджа компании. Это вполне объяснимо: используется он практически везде и должен не просто производить впечат...
В наших домах есть свет и тепло. Обычно источником этих благ цивилизации служит уголь или бегущая вода. Активно обсуждается вопрос об исполь...




Внимание! Копирование любых материалов без ссылки на сайт www.poetomu.ru запрещено законом и преследуется профессиональными юристами совместно с органами прокуратуры и судами
Дизайн сайта — Студия Ариф