Ligation dies

In diesem Abschnitt werden Verunreinigungen behandelt, die in bestimmten Konzentrationen in Stahl eingebracht werden, um deren innere Struktur und Eigenschaften zu ändern. Solche Verunreinigungen (Elemente) werden als Legieren (vom griechischen Wort "Bein" - schwieriger) und als Stahllegierung bezeichnet.

Derzeit werden Chrom, Nickel, Wolfram, Molybdän, Vanadium, Titan, Aluminium, Kobalt, Zirkonium, Mangan (mindestens 1%), Silizium (mindestens 1%), Bor, Stickstoff und andere als Legierungselemente verwendet - nur etwa 20 Elemente.

Die Einführung von Legierungselementen erschwert das Zusammenspiel der Bauteile im Stahl erheblich, führt zur Bildung neuer Phasen und Bauteile und verändert die Kinetik von Umwandlungen und die Technologie der Wärmebehandlung. Darüber hinaus ist die Verteilung der Legierungselemente in Stählen sehr unterschiedlich - sie können sein:

· Im freien Zustand (Kupfer, Blei, Silber);

· In Form von intermetallischen Verbindungen (Metall mit Metall) mit Eisen oder untereinander;

· In Form von Oxiden bilden Sulfide und andere nichtmetallische Verbindungen (Aluminium, Titan und Vanadium als Desoxidationsmittel) Oxide2ÜBER3, TiO2,V.2Öfünf);

· In der Carbidphase - in Form einer festen Lösung in Zementit oder in Form unabhängiger Verbindungen mit Kohlenstoff - spezielle Carbide;

· In Eisen gelöst.

Hauptsache kann unterschieden werden: Legierungselemente lösen sich überwiegend in den Hauptphasen von Eisen-Kohlenstoff-Legierungen (Ferrit, Austenit, Zementit) oder bilden spezielle Karbide.

Durch die Steuerung dieser Prozesse ist es möglich, die Eigenschaften von Stählen erheblich zu verbessern und Legierungsziele zu formulieren:

· Herstellung von Stählen mit hoher struktureller Festigkeit und Zähigkeit;

· Herstellung von Stählen mit besonderen Eigenschaften (Wärmebeständigkeit, Wärmebeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit usw.);

· Herstellung von Stählen mit den besten technologischen Eigenschaften (Härtbarkeit, hochwertige Wärmebehandlung, Schneiden).

Betrachten Sie die Wechselwirkung von Legierungselementen mit Kohlenstoff. Kohlenstoff, der mit Eisen wechselwirkt, bildet die innere Struktur und die mechanischen Eigenschaften von Stählen. Die Einführung von Legierungselementen verletzt diese Wechselwirkung. Je nach Art der Wechselwirkung mit Kohlenstoff werden Legierungselemente in nicht karbidbildende und karbidbildende Elemente unterteilt.

Nicht karbidbildende Elemente umfassen Nickel, Silizium, Kobalt, Aluminium, Kupfer. Sie lösen sich in allen kristallinen Zuständen des Eisens und verändern seine Eigenschaften. Karbidbildende Elemente sind Chrom, Mangan, Molybdän, Wolfram, Vanadium, Titan, Niob, Zirkonium. Sie können sich in Eisen lösen und Carbide zweier Gruppen bilden:

· Mit einem komplexen Kristallgitter (Mn3C, Cr23C.6, Cr7C.6, Fe3Mo.3C, Fe3W.3C usw.), beim Erhitzen relativ in Austenit löslich;

· Implementierungsphasen (MoC, W.2C, WC, VC, TiC usw.), beim Erhitzen praktisch unlöslich in Austenit.

Zusätzlich können sich alle karbidbildenden Elemente in Zementit lösen und dotierten Zementit bilden. Alle Karbide und legierter Zementit haben eine höhere Zersetzungstemperatur und -härte und dispergieren Stahl deutlich fest.

Doping

In der Buchversion

Band 17. Moskau, 2010, S. 141

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DOPING (it. Legieren - zu legieren, aus dem Lateinischen. Ligo - zu binden, zu verbinden), die Einführung von Additiven (Legierungselementen) in Metallen und Legierungen, um ihnen bestimmte physikalische, chemische Eigenschaften zu verleihen. oder mechanisch Eigenschaften. Materialien, die L. ausgesetzt sind, werden als legiert bezeichnet (z. B. legierter Stahl). Verwenden Sie für L. Metalle, Nichtmetalle ($ ce<С, S, P, Si, В>$ und andere) und Hilfsmittel. Legierungen, die ein Legierungselement enthalten - Ferrolegierungen und Ligaturen. DOS Legierungselemente in Stählen und Gusseisen - $ ce<Сr, Ni, Mn, Si, Mo, W, V, Ti>$; in Aluminiumlegierungen - $ ce$; in Magnesiumlegierungen - $ ce$; in Kupferlegierungen - $ ce$; in Nickellegierungen - $ ce$; in Titanlegierungen - $ ce$. Legierungselemente werden in einer bestimmten Menge gezielt in das Metall (Legierung) eingebracht, im Gegensatz zu Verunreinigungen, die aus dem Ausgangsmaterial oder aufgrund der Art der Herstellung stammen. Prozess und kann nicht durch Verfeinerung von Prozessen entfernt werden.

Was ist Legierung

Was ist Legierung

Dotierung ist die Zugabe von Verunreinigungen zu einigen Materialien, um die physikalischen und / oder chemischen Eigenschaften des Grundmaterials zu verbessern. Das Hauptanwendungsgebiet des Legierens ist die Metallurgie, aber es wird auch bei der Herstellung von Halbleitern sowie einigen Arten von Glas und Keramik verwendet, aber das Wichtigste zuerst.

Dopinggeschichte

Wer genau der Pionier dieses Prozesses war, ist schwer festzustellen. Es ist interessant, dass die Menschheit vor dem Hinzufügen von selbstlegierenden Legierungselementen zu Stahl die sogenannten natürlich legierten Stähle kennengelernt hat.

Wo kommst du her? Alles ist einfach - im wahrsten Sinne des Wortes vom Himmel gefallen. Dies bezieht sich auf Meteoriteneisen, das bereits vor Beginn der Eisenzeit verwendet wurde. Meteoriteneisen enthält bis zu 8,5% Nickel - eines der heute am häufigsten verwendeten Legierungselemente..

Ein weiterer legendärer legierter Stahl ist Damaststahl und der berühmte Damaststahl als eine der Sorten von Damaststahl. Eines der Hauptlegierungselemente in ihnen ist Kohlenstoff..

Wenn wir über Waffenstahl sprechen, ist es erwähnenswert, die Kreationen japanischer Büchsenmacher zu erwähnen: Die erhöhte Härte und Viskosität der Schwerter, die sie in Kombination mit der Fähigkeit hergestellt haben, die Schärfe der Kante sicherzustellen, sind wahrscheinlich auf das Vorhandensein von Molybdän zurückzuführen.

Mit der aktiven Entwicklung der Chemie, die um die Mitte des 19. Jahrhunderts begann, bildeten sich allmählich Ansichten über die Wirkung verschiedener chemischer Elemente auf die Eigenschaften von Stahl..

Warum wurde Technologie bisher nicht gezielt eingesetzt? Die Sache ist, dass der Prozess der traditionellen Stahlproduktion selbst kompliziert ist und einige Additive dabei einfach ausgebrannt sind.

Gezieltes Legieren

Die erste erfolgreiche Erfahrung mit dem gezielten Legieren wird als Erfindung des Muschett-Stahls angesehen, der 1,85% Kohlenstoff, 9% Wolfram und 2,5% Mangan enthielt.

Muschettas industrielle Stahlproduktion begann 1871. Der legierte Stahl wurde hauptsächlich zur Herstellung von Schneidwerkzeugen für Metallbearbeitungsmaschinen verwendet. Darüber hinaus wurde dieser Stahl später zum Prototyp der modernen Linie von Schnellarbeitsstählen..

Der erste legierte Massenstahl und ein breites Anwendungsspektrum war Hadfield Steel. Es zeichnet sich durch hohe Verschleißfestigkeit bei hohen Drücken oder Stoßbelastungen und Duktilität aus..

Dieser Stahl wurde bereits 1882 vom englischen Metallurgen Robert Abbot Hadfield entdeckt. Der Kohlenstoffgehalt in Hadfield Steel ist im Vergleich zu Mushette Steel niedriger: 1,0 - 1,5%, während Mangan viel höher ist - von 12 bis 14% und Wolfram überhaupt nicht. Heutzutage wird dieser Stahl ohne besondere Änderungen der chemischen Zusammensetzung hergestellt.

Hadfield-Stahl, dessen Schmelztechnologie 1936 in der UdSSR beherrscht wurde, wird zur Herstellung von Gleisen von Panzern, Traktoren, Autos, Brecherwangen, Bahnkreuzen, Weichen, die unter Stoß- und Abriebbedingungen arbeiten, sowie von Fensterstangen für Orte mit Freiheitsentzug verwendet.

Legierungselemente

Am häufigsten werden die folgenden Metalle als Legierungsadditive beim Schmelzen verschiedener Stähle verwendet:

Alle diese Metalle haben unterschiedliche Auswirkungen auf die endgültigen Eigenschaften der resultierenden Legierung. Übrigens wird nicht nur Stahl legiert, zum Beispiel erhöhen kleine Cadmiumadditive in Kupfer die Verschleißfestigkeit von Drähten, und wenn Kupfer und Bronze mit Zink versetzt werden, erhöht dies die Festigkeit, Duktilität und Korrosionsbeständigkeit der Legierung.

Weit verbreitete Titanlegierungen auch Legierungen: Die Zugabe von Molybdän verdoppelt die Betriebstemperatur einer Titanlegierung aufgrund einer Änderung der Kristallstruktur des Metalls mehr als.

Der Hauptzweck des Legierens:

  • Erhöhung der Festigkeit von Stahl ohne Wärmebehandlung;
  • Erhöhung der Härte, Festigkeit und Zähigkeit und dadurch Erhöhung der Härtbarkeit;
  • Verleihung besonderer Eigenschaften an Stahl, von denen Wärmebeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit für Stähle, die zur Herstellung von Kesseln, Turbinen und Hilfsgeräten verwendet werden, von besonderer Bedeutung sind.

Stahllegierung

Unter bestimmten Betriebsbedingungen von Stahlprodukten und -konstruktionen erfüllen die üblichen physikalischen und mechanischen Eigenschaften des Materials nicht die Anforderungen. In solchen Fällen werden sie legiert - sie fügen der ursprünglichen Zusammensetzung während des Schmelzens andere chemische Elemente hinzu (hauptsächlich auch Metalle, obwohl es Ausnahmen geben wird, wie später gezeigt wird). Infolgedessen wird Stahl fester, härter und widerstandsfähiger gegen äußere nachteilige Faktoren, obwohl es an Duktilität verliert, was in den meisten Situationen seine Bearbeitbarkeit verschlechtert.

Die technischen Anforderungen für legierte Stähle sind in GOST 4543 geregelt (GOST 1542 gilt auch für Dünnblechprodukte). Gleichzeitig werden eine Reihe komplexer und komplexlegierter Stähle nach den Vorgaben metallurgischer Unternehmen hergestellt.

Legierungen und Verunreinigungen - gibt es einen Unterschied?

Aus formaler Sicht können einige chemische Elemente, die in gewöhnlichen Stählen enthalten sind, sowohl strukturelle als auch gewöhnliche Qualität, auch als Legieren bezeichnet werden. Dazu gehören beispielsweise Kupfer (bis zu 0,2%), Silizium (bis zu 0,37%) usw..


Der Grund dafür ist, dass jede Verunreinigung entweder auf die Reinheit des ursprünglichen Erzes (Mangan) oder auf die Besonderheiten metallurgischer Schmelzprozesse (Schwefel, Phosphor) zurückzuführen ist. Theoretisch hätte Stahl ohne Kupfer, Phosphor und Schwefel die gleichen mechanischen Eigenschaften. Das Legieren hat jedoch zum Ziel, genau bestimmte technische Eigenschaften von Stahl zu verbessern. Gleichzeitig beziehen sich Phosphor und Schwefel eindeutig auf schädliche, aber unvermeidliche Verunreinigungen. Das Vorhandensein von Kupfer erhöht die Duktilität, trägt jedoch zur Haftung der Oberfläche eines Metalls mit einer überschüssigen (mehr als 0,3%) Kupferkonzentration auf der Oberfläche eines benachbarten Teils bei. Wenn die Struktur unter Bedingungen intensiver Reibung arbeitet, ist dies ein Hauptnachteil.

Das Vorhandensein eines chemischen Elements mit einer Konzentration von mehr als 1% gibt Anlass, sein Symbol in die Stahlsorte einzuführen. Neben dem oben genannten Stahl 65G wird Aluminium (insbesondere auch in O8Yu-Stahl) eine ähnliche Auszeichnung verliehen. In diesem Fall wird Aluminium in gewöhnlichen O8-Baustahl eingebracht, um ihn zu desoxidieren, und die Tatsache, dass seine Duktilität in diesem Fall leicht erhöht ist, ist nur eine gute Begleiterscheinung. Das Bohren von Stahl führt zu einer erhöhten nachfolgenden Verformbarkeit, so dass selbst Bor-Mikrozusätze zur chemischen Zusammensetzung von Stahl durch seine entsprechend veränderte Markierung gekennzeichnet sind (zum Beispiel gibt es in Stahl 20P nur 0,001... 0,005% Bor)..

Es ist allgemein anerkannt, dass:

  • Stähle, die nur ein Element enthalten, das absichtlich in die Zusammensetzung eingeführt wurde;
  • Stahl, der außer Kohlenstoff und Mangan auch chemische Elemente in einer Menge von nicht mehr als 1% enthält

- gelten nicht als legiert. Wenn andererseits der Eisenanteil in der Zusammensetzung der geschmolzenen Legierung 55% nicht überschreitet, kann ein solches Material nicht länger als legierter Stahl bezeichnet werden.

Allgemeine Klassifizierung von Legierungselementen in Stählen

Das Vorhandensein von Legierungselementen hat einen überwiegenden Einfluss auf das Erscheinungsbild des Zustandsdiagramms des Eisen-Kohlenstoff-Systems und auf das Vorhandensein / Fehlen chemischer Verbindungen im Endprodukt (Nitride, Carbide und komplexere Komponenten nach Formel). Letztere verändern wiederum die Mikrostruktur von Stahl erheblich.

In dieser Hinsicht werden legierende Stahlmetalle in zwei Gruppen unterteilt:

  1. Metalle, die den Bereich fester Lösungen auf der Basis von γ-Eisen vergrößern (austenitischer Bereich im Zustandsdiagramm), was zu einer Zunahme der Vielfalt der endgültigen Mikrostruktur von legiertem Stahl nach seiner härtenden Wärmebehandlung führt). Diese Elemente umfassen Nickel, Mangan, Kobalt, Kupfer und Stickstoff..
  2. Metalle und chemische Elemente, deren Vorhandensein den γ-Bereich verengt, aber die Festigkeit von Stahl erhöht. Dazu gehören Chrom, Wolfram. Vanadium, Molybdän, Titan.

Bei der Gewinnung von legierten Stählen ändern sich die folgenden Muster in ihren Eigenschaften.

Wie Sie wissen, haben verschiedene Elemente unterschiedliche Kristallstrukturen (für Metalle ist es flächenzentriert und körperzentriert). Eisen selbst hat ein körperzentriertes Gitter.

Aus diesem Grund wird ein solches Metall wie Zink als Legierungsadditiv nur in Nichteisenmetalle und Legierungen eingebracht. Chemische Elemente, die beim Schmelzen keine stabilen chemischen Verbindungen mit Kohlenstoff, Eisen und Stickstoff bilden können, finden auch für Stahllegierungszwecke nur begrenzte Verwendung..

Die Abhängigkeit der Eigenschaften von Stahl von seiner Sättigung mit bestimmten chemischen Elementen wurde noch nicht vollständig untersucht. Dies liegt an der Tatsache, dass bei komplexer Dotierung jede Komponente unterschiedlich mit anderen interagieren kann und solche Änderungen häufig nicht auf natürliche Weise erklärt werden können. Daher werden die Fragen der Angemessenheit der Verwendung des einen oder anderen Legierungselements experimentell gelöst.

Folgende Bestimmungen gelten als bewiesen:

  • Die Effizienz des Verfahrens steigt mit zunehmender Löslichkeit von Stickstoff und Kohlenstoff im Dotierstoff und im Haupteisen;
  • Die Stabilität der endgültigen Eigenschaften von Stahl nimmt mit zunehmender Größe der austenitischen Zone zu;
  • Die Qualität von mit Metallen legiertem Stahl und Elementen mit einer niedrigeren Seriennummer als die von Eisen (in der Tabelle der chemischen Elemente von D. Mendeleev) ist schlechter als im umgekehrten Fall;
  • Mehr feuerfeste Metalle im Vergleich zu Eisen erhöhen die Festigkeit von Stahl in jeder Variante seiner weiteren Wärmebehandlung.

Sekundäre Wechselwirkungen, die stark von der Methode der Stahlherstellung abhängen, können diese Positionen jedoch wesentlich korrigieren. Daher können wir zum gegenwärtigen Zeitpunkt nur mit Zuversicht über die Auswirkung bestimmter Legierungselemente auf die Eigenschaften von Stahl sprechen.

Chromeffekt

Chrom ist ein Metall, das besonders häufig zu Legierungszwecken verwendet wird. Es wird sowohl in Baustählen (z. B. 20X, 40X) als auch in Werkzeugstahl (9XC, X12M) hinzugefügt. Gleichzeitig hängen die endgültigen Eigenschaften von mit Chrom legiertem Stahl stark von seinem Gehalt ab. Bei niedrigen Konzentrationen (weniger als 0,5... 0,7%) wird die Stahlkonstruktion gröber und empfindlicher gegenüber der Richtung ihrer nachfolgenden Verarbeitung, insbesondere beim Kaltwalzen und Biegen. Die gleichmäßige Verteilung der Hauptkomponenten der Mikrostruktur verschlechtert sich ebenfalls..

Wie oben erwähnt, ist eines der Hauptziele des Legierens die Bildung von Metallcarbiden in Stahl, deren Festigkeit und Härte merklich höher sind als die des Grundmetalls. Chrom bildet zwei Arten von Carbiden: hexagonales Cr7C.3 und kubisches Cr23VON6, In beiden Fällen nehmen die Festigkeit und Kältebeständigkeit von Stahl zu. Ein Merkmal von Chromcarbiden ist das Vorhandensein anderer Elemente in ihrer Struktur - Eisen und Vanadium. Infolgedessen nimmt die Temperatur der effektiven Auflösung ab, was wiederum zu solchen positiven Eigenschaften von chromlegierten Stählen wie Härtbarkeit, der Möglichkeit der sekundären Dispersionshärtung und Wärmebeständigkeit führt. Daher haben chromlegierte Stähle eine längere Lebensdauer unter den rauen Betriebsbedingungen..

Eine Erhöhung des Chromgehalts in Stahl führt jedoch auch zu negativen Folgen. Bei einer Konzentration von mehr als 5... 10% verschlechtert sich die Karbidgleichmäßigkeit des Materials stark, was mit unerwünschten Phänomenen während seiner mechanischen Verarbeitung einhergeht: Selbst beim Erhitzen ist die Plastizität des Stahls gering, daher unterliegen Stähle mit hohem Chromgehalt beim Schmieden mit hohem Verformungsgrad Rissen.

Bei übermäßiger Karbidbildung nimmt auch die Anzahl der Spannungskonzentratoren zu, was sich negativ auf die Beständigkeit solcher Stähle gegen dynamische Belastungen auswirkt. Vor diesem Hintergrund sollte der Chromgehalt in Stählen 5,6% nicht überschreiten.

Die Wirkung von Wolfram und Molybdän

Die Wirkung dieser Legierungsadditive in Stählen ist ungefähr gleich, daher werden sie zusammen betrachtet. Wolfram und Molybdän verbessern die Dispersionshärtung von Stählen, was ihre Wärmebeständigkeit erhöht, insbesondere bei längerem Gebrauch bei erhöhten Temperaturen. Maraging-Stähle haben einzigartige Eigenschaften: Sie kombinieren ausreichende Duktilität und Zähigkeit mit hoher Oberflächenfestigkeit und werden daher häufig als Werkzeugstähle für das Kaltschmieden mit hohen Verformungsgraden verwendet. Der Grund dafür ist die Bildung intermetallischer Verbindungen Fe2W und Fe2Mo.3, die zum späteren Auftreten spezieller Carbide (häufiger - Chrom und Vanadium) beitragen. Daher wird häufig zusammen mit Wolfram und Molybdän auch Stahl mit diesen Metallen legiert. Ein Beispiel sind Werkzeugstähle vom Typ X4V2M1F1, strukturelle 40HVMFA usw..

Ein solches Legieren ist am effektivsten für Stähle, die eine relativ große Menge Kohlenstoff enthalten. Dies erklärt die vorherrschende Verwendung von Stählen, die Wolfram und Molybdän enthalten, zur Herstellung kritischer Zahnräder, Wellen und anderer Teile von Maschinen, die unter komplexen, stark zyklischen Belastungen arbeiten. Das Vorhandensein der fraglichen Legierungskomponenten verbessert die Härtbarkeit von Stählen und trägt zu stabileren Endeigenschaften der daraus hergestellten Produkte bei..

Es gibt auch negative Aspekte einer übermäßigen Legierung mit diesen Metallen. Beispielsweise fördert eine Erhöhung der Molybdänkonzentration um mehr als 3% die Entkohlung von Stahl beim Erhitzen und verursacht einen Sprödbruch (insbesondere wenn Silizium in der Zusammensetzung eines solchen Stahls in einer erhöhten Menge von über 2% vorhanden ist). Der maximale Wolframgehalt in Stahl - 10... 12% - ist hauptsächlich mit einem starken Anstieg der Kosten des Endprodukts verbunden.

Wirkung von Vanadium

Vanadium wird häufiger als Bestandteil komplexer Legierungen verwendet. Seine Anwesenheit verleiht legierten Stählen eine gleichmäßigere und günstigere Struktur, die sich selbst bei Wärmebehandlung kaum ändert. Darüber hinaus stabilisiert Vanadium die γ-Phase, wodurch die Beständigkeit von Stahl gegenüber Scherbeanspruchungen erhöht wird (bekanntlich weisen Metalle gerade bei Scherverformungen die geringste Festigkeit auf)..

Vanadium beeinflusst die Härte von Stahl praktisch nicht, dies macht sich insbesondere bei Baustählen bemerkbar, die weniger Kohlenstoff enthalten als Werkzeugstähle. In komplexlegierten Stählen erhöht Vanadium die Wärmebeständigkeit, wodurch die Beständigkeit gegen Sprödbruch erhöht wird. In diesem Sinne ist die Wirkung von Vanadium das Gegenteil von der von Molybdän. Ein besonderes Merkmal der Wärmebehandlung von Vanadium enthaltenden legierten Stählen ist die Unmöglichkeit, nach dem Härten ein hohes Tempern durchzuführen, da die nachfolgende Duktilität des Stahls abnimmt. Daher ist bei Stählen, die zur Herstellung großer Teile oder Schmiedeteile bestimmt sind, der Vanadiumanteil auf 3,4% begrenzt.

Die Wirkung von Silizium, Mangan und Kobalt

Silizium ist das einzige Nichtmetall, das für Legierungsprozesse „zugelassen“ wurde. Dies wird durch zwei Faktoren erklärt - die Billigkeit des Elements und die eindeutige Abhängigkeit der Härte vom prozentualen Anteil von Silizium in Stahl. Aus diesem Grund wird Silizium häufig zum Schmelzen von kostengünstigen niedriglegierten Baustählen sowie von Stählen verwendet, für deren Betriebsdauer die optimale Kombination von Festigkeit und Elastizität wichtig ist. Am häufigsten wird Mangan auch in Verbindung mit Silizium verwendet - Beispiele sind 09G2S, 10GS, 60S2 usw..

In Werkzeugstählen wird Silizium selten als Legierungskomponente verwendet und darüber hinaus nur in Kombination mit anderen Metallen, die seine negativen Eigenschaften neutralisieren - geringe Betriebsduktilität und Viskosität. Von diesen Stählen - insbesondere 9XC, 6X3C usw. - Schneid- und Stanzwerkzeuge herstellen, die eine Kombination aus hoher Härte und Beständigkeit gegen extreme Belastungen erfordern.

Kobalt bildet wie Silizium beim Einbringen in die Stahlkonstruktion keine eigenen Karbide, verstärkt jedoch bei komplexlegierten Stählen deren Bildung beim Tempern. Daher wird Kobalt nicht unabhängig verwendet, sondern in Kombination mit Metallen wie Vanadium, Chrom, Wolfram, und aufgrund des Kobaltmangels überschreitet sein Gehalt gewöhnlich 2,5... 3% nicht.

Nickeleffekt

Nickel ist die einzige Legierungskomponente von Stählen, die die Duktilität erhöht und die Härte verringert. Daher wird Stahl nicht nur mit Nickel legiert. In Kombination mit Mangan führt Nickel jedoch zu einer deutlichen Erhöhung der Härtbarkeit von Stahl, was bei der Herstellung großer Maschinenteile, für die eine hohe Betriebsdauer wichtig ist, sehr wichtig ist. Gleichzeitig verringert das Vorhandensein von Nickel die Anforderungen an die Genauigkeit der Beobachtung der Temperaturbereiche der Wärmebehandlung.

Das Nickellegieren weist eine Reihe von Merkmalen auf. Insbesondere Nickel trägt ohne Bildung eigener Carbide zu einer Zunahme der Ansammlung von "fremden" Carbiden entlang der Korngrenzen bei, was dazu führt, dass die Wärmebeständigkeit abnimmt und die Sprödigkeit im Bereich von 20... 400 0 increases zunimmt. Daher hängt der Nickelanteil in legierten Stählen eng mit deren Vorhandensein zusammen Mangan und Chrom: Bei Vorhandensein beträgt die maximale Nickelkonzentration 2% und bei Abwesenheit nicht mehr als 0,5... 1%.

Legierte Stähle für spezielle Anwendungen enthalten auch eine Reihe anderer Metalle (z. B. Titan, Aluminium usw.). Die Stahlauswahl wird von betrieblichen und finanziellen Überlegungen bestimmt..

Legierter Stahl: Was ist der Zweck, das Verfahren, die Methoden

Abhängig vom Zweck des Materials und den spezifischen Betriebsbedingungen gibt es verschiedene Möglichkeiten zur Herstellung von Stahlelementen. In dem Artikel erklären wir Ihnen, woraus der Prozess des Legierens von Metallen und Stählen besteht, zu welchem ​​Zweck sie durchgeführt werden und was für das Verfahren verwendet wird.

Interessanterweise wurden legierte Schneidwerkzeuge bereits im 19. Jahrhundert vom Wissenschaftler Mushett zusammen mit der Entwicklung von Zerspanungsmaschinen hergestellt. Und Robert Hadfield stellte bereits im 20. Jahrhundert die Produktion auf Industrieschienen, heute wird eine solche Komposition überall verwendet. Gleichzeitig hat die damals entwickelte Marke praktisch keine Änderungen am Rezept erfahren. Es werden nur kleine Änderungen vorgenommen, die speziell für spezielle Zwecke vorbereitet wurden, z. B. Beständigkeit gegen extrem niedrige oder hohe Temperaturen..

Legierter Stahl ist eine Legierung, die eine große Anzahl von Verunreinigungen enthält, die die Festigkeit, Duktilität, Korrosionsbeständigkeit und andere Eigenschaften erhöhen. Es wird aktiv zur Herstellung von Werkzeugen und Halbleitern eingesetzt, da nicht nur mechanische Eigenschaften berücksichtigt werden, sondern auch leitend.

Es ist wichtig, nicht nur die Substanzen zu erzeugen, die als Verunreinigungen hinzugefügt werden (Aluminium, Nickel, Chrom usw.), sondern auch die Produktionstechnologie. Abhängig vom vorherrschenden Legierungsadditiv haben die Marken Namen - Chromstahl, Chrom-Nickel, Chrom-Vanadium usw. Die Verwendung von Stahlkonstruktionen und -teilen erfolgt in fast allen Industriegebieten - vom normalen Hausbau bis zur Öl- und Metallindustrie.

Der Prozess und die Grundlagen von legierten Stählen

Es gibt zwei Hauptwege:

Oberflächlich. In einer solchen Situation werden die Additive ausschließlich mit der Deckschicht dotiert - ihre Breite hängt von vielen Faktoren ab, einschließlich der erforderlichen Eigenschaften. Im Durchschnitt überschreitet die Dicke 1-2 mm nicht. So bildet sich auf der Oberfläche ein Film, der die notwendigen Eigenschaften aufweist, beispielsweise Reibungsschutz. Diese Option ist relativ kostengünstig, aber von hoher Qualität (besser als beispielsweise Sprühen). Es wird nicht nur für Metalle verwendet, sondern auch für die Arbeit mit Keramik- und Glasprodukten..

Volumetrisch. Dabei werden zusätzliche Substanzen direkt in das gesamte Volumen der Legierung eingebracht. Das Verfahren kann in verschiedenen Schmelzstadien unter Zusatz verschiedener Elemente durchgeführt werden - sowohl Metalle als auch Nichtmetalle, von denen das häufigste Phosphor ist..

Änderungen treten auf mikrostruktureller Ebene auf. Sie verändern wiederum die physikochemischen Eigenschaften des gesamten Stahlelements.

Unabhängig davon lohnt es sich, über die Dotierung von Halbleitern zu sprechen. Es wird mit folgenden Methoden durchgeführt:

Wärmediffusion - Die Temperaturdifferenz wird für den Diffusionsprozess verwendet.

Neutronentransmutationsprozess - aktiv für Silizium, Halbleiter eingesetzt;

Ionenimplantation - Ionenstrahlen werden in die Oberflächenschicht geschossen.

Unabhängig davon, was verwendet wird (Kernreaktionen, Wärme oder Ionenenergie), gibt es mehrere Phasen des Prozesses - Vorbereitung, Aufbringen einer Schicht verschiedener Additive sowie Veredelung, die in zusätzlicher Belichtung besteht.

Eigenschaften und Zweck: Zu welchem ​​Zweck wird Stähle legiert?

Mit der Entwicklung der Industrie nimmt die Anzahl der notwendigen Sorten von Metallverbindungen aktiv zu. Je nachdem, welche Eigenschaften erhalten werden müssen, können verschiedene Elemente hinzugefügt werden - Chrom, Silizium, Kupfer usw. Soweit diese Substanzen unterschiedliche Eigenschaften haben, sind die erzielten Wirkungen so unterschiedlich. Es ist sehr wichtig, die notwendigen Proportionen zu erreichen. Genau durch diese Eigenschaft werden alle Legierungen klassifiziert - nach der Grundverunreinigung, und diejenigen Komponenten, die in der geringsten Menge vorhanden sind, werden als sekundäre Inhaltsstoffe bezeichnet.

Das Eisen, das als Basis genommen wird, ist eigentlich nicht sehr haltbar. Es muss verarbeitet und verbessert werden. Die üblichste und bekannteste Methode besteht darin, während des Erhitzens Kohlenstoff hinzuzufügen und anschließend schnell abzukühlen. Und je nachdem, wie viel Prozent dieser Substanz (0,1 bis 1,15 Prozent der Zusammensetzung), können Sie zwischen mildem, halbweichem, halbfestem und hartem Stahl unterscheiden.

Dopingrisiken

Leider können chemische Zusätze unter bestimmten Bedingungen weniger nützlich sein, als dass sie negativ wirken. Beispielsweise kann eine Komponente, die gleichzeitig die Härte erhöht, die Zerbrechlichkeit erhöhen. Es gibt mehrere weitere Bedrohungen, hier sind sie:

Die meisten Ferrolegierungen werden aus sehr feinen Partikeln hergestellt. Tatsächlich ist es Metallstaub, der explosiv ist - Feuer, Toxizität, Explosionen, all dies kann zu erhöhten Risiken führen.

Dämpfe, die sich während des Produktionsprozesses bilden können, wirken sich negativ auf die Gesundheit aus - die kleinsten Staubpartikel können sich in der Lunge absetzen.

Wenn der Legierung Zinn in Kombination mit Blei zugesetzt wird, müssen Sie beim Erhitzen besonders vorsichtig sein, da die Zusammensetzung bei hohen Temperaturen giftig ist.

Praktische Anwendung: Was gibt das Legieren von Stahl

Die resultierenden Eigenschaften sind so zahlreich, dass alles vom konkreten Fall abhängt. Wir geben einige spezifische Situationen an:

Härte erhöhen. Dies ist insbesondere für grundlegende Metallstrukturen erforderlich, damit diese sehr hohen, insbesondere statischen Belastungen standhalten können. Hierzu wird häufig Platin zugesetzt..

Ferromagnetische Eigenschaften. Damit Eisen seine magnetischen Eigenschaften verliert, muss die Legierung Kobalt enthalten.

Damit Silber nicht verblasst und auch nicht korrodiert, kann Rhodium zugesetzt werden. Es kann auch mit Palladium oder Platin ergänzt werden, um seine Festigkeit zu erhöhen..

Die Verwendung von Kupfer als Legierungsadditiv erhöht die Korrosionsbeständigkeit. Die zweite Anwendung betrifft Silberprodukte, da Silber selbst zu weich ist.

Erhöhte Härte und Festigkeit, ohne die Duktilität zu verändern. Vielleicht, wenn die Ionen des Kristallgitters aus Eisen durch Atome des Legierungselements ersetzt werden.

Die Auflösung bestimmter Nichtmetalle in der Zusammensetzung führt dazu, dass sie schädliche Verunreinigungen, die die Qualität der Produkte erheblich beeinträchtigen, buchstäblich verdrängen.

Änderung der Korngröße der Legierung. Dies kann zu einer Erhöhung der Duktilität und einer leichten Anisotropie nach dem Walzen führen..

Dies ist eine unvollständige Liste von Situationen, in denen dieses Verfahren angewendet wird..

Der Zweck und die Anwendung sind sehr vielfältig. Eines der wichtigsten ist die Herstellung von Metallbearbeitungswerkzeugen. Je nach Verwendung werden alle Methoden zum Legieren von Stählen in drei Typen unterteilt: Struktur-, Werkzeug- und Spezialzwecke.

Schwarze Legierungen

Dies sind Metalle, die auf Eisen basieren. Eine übliche Option ist Gusseisen, das aufgrund seines hohen Kohlenstoffgehalts nicht nur sehr haltbar, sondern auch spröde ist. Alle diese Kategorien haben nicht die höchsten mechanischen Eigenschaften (mit Ausnahme von ausgewähltem Stahl), aber aufgrund ihrer geringen Kosten sowie aufgrund einer relativ einfachen Herstellung durch Gießen weisen alle unlegierten Materialien eine sehr große Produktion auf.

Nichteisenlegierungen

Dies sind Verbindungen, die auf allen anderen Metallen außer Eisen basieren. Alle von ihnen sind in leicht und schwer unterteilt. Die ersten haben eine geringe Dichte von bis zu 5 mg pro Kubikzentimeter. Sie basieren auf Magnesium, Titan und Aluminium. Die zweiten hingegen sind dichter (ab 5 mg / cm3 und höher) und basieren auf Kupfer und Zink. Dazu gehören Bronzen - Zinn und Zinnlos - und Messing. Fast alle diese Materialien weisen die folgenden Eigenschaften auf:

Korrosionsbeständigkeit, die die Verwendung der Legierung auch bei hoher Luftfeuchtigkeit und ständigem Kontakt mit Sauerstoff ermöglicht;

hohe Wärmeleitfähigkeit und elektrische Leitfähigkeit - dies ermöglicht es Ihnen, den Stoff bei der Herstellung von elektrischen Teilen, Elementen, Kontakten, Drähten zu verwenden;

geringe Dichte und folglich Gewicht;

einfacher und optimierter Herstellungsprozess.

Edelstahl

Der bekannte Edelstahl gilt auch für legierte Stähle. Es ist so universell, dass es buchstäblich überall verwendet wird - von der Herstellung gewöhnlicher Gerichte für den Hausgebrauch bis hin zu bestimmten Zweigen der Metallurgie. Das Hauptmerkmal der Zusammensetzung, die in ihrem Namen liegt, ist die Korrosionsbeständigkeit. Abgesehen davon gibt es noch einige weitere Besonderheiten:

Ästhetisches Aussehen. Da es möglich ist, Stahl mit einem anderen Wesen technologischer Prozesse zu legieren, ist es möglich, eine Oberfläche mit qualitativ unterschiedlichen Eigenschaften zu erhalten. Es kann glänzend glänzend oder matt reflektiert sein, graviert. Es ist sehr einfach, ein Muster auf die oberste Schicht aufzutragen und zu färben. All dies ermöglicht es Ihnen, das Material nicht nur für Produktionszwecke, sondern auch für die dekorative Dekoration von Räumlichkeiten bei der Herstellung von Möbeln zu verwenden.

Hervorragende mechanische Eigenschaften. Hohe Festigkeit, Verschleißfestigkeit, Unempfindlichkeit gegenüber starken Temperaturextremen, Elastizität, Schlagfestigkeit - all dies macht die Produkte in einem großen Produktionsbereich einsetzbar. Es ist besonders erwähnenswert, dass die Zerbrechlichkeit bei niedrigen Temperaturen (Frost) nicht zunimmt, sodass Sie auch im Winter mit Edelstahl arbeiten können.

Feuer Beständigkeit. Diese Qualität wird durch den hohen Schmelzpunkt von bis zu 800 Grad erkannt. Daher werden auch bei ständigem Kontakt mit Feuer keine giftigen Dämpfe freigesetzt und es tritt keine Verformung auf.

Korrosionsbeständigkeit. Wie bereits erwähnt, eine der Haupteigenschaften. Dies wird dadurch erreicht, dass die Legierung Chrom in ausreichend großer Menge enthält - ab 10,5%. Es geht eine chemische Reaktion mit Sauerstoff ein und führt zur Bildung eines Oxidfilms. Es ist dieses Oxid, das vor Rost schützt..

Es gibt einige Nachteile. So ist es beispielsweise ziemlich schwierig, Edelstahl zu verarbeiten. Viele bemerken Schwierigkeiten bei der Schweißnahtbildung.

Legierung aus legiertem Stahl

Es gibt drei Dotierungsgrade, nach denen der Prozentsatz der Additive zunimmt. Von hier aus kann das Material sein:

niedriglegiert - bis zu 2,5% Verunreinigungen in der Zusammensetzung;

mittellegiert - bis zu 10%;

hochlegiert - bis zu 50% der Zusatzstoffe.

Die Molekülstruktur unterscheidet sich ebenfalls, wonach alle Legierungen klassifiziert werden in:

martensitisch - mit einer solchen Körnigkeit;

austenitische sowie verschiedene Arten von kombinierten Stählen.

Kohlenstoff wird am häufigsten als Verunreinigung verwendet und ist für eine erhöhte Festigkeit und Stoßfestigkeit verantwortlich. Klassifizieren Sie in diesem Zusammenhang Legierungen:

kohlenstoffarm - bis zu 0,25% des Gehalts;

mittlerer Kohlenstoff - bis zu 0,65%;

hoher Kohlenstoffgehalt - mehr als 0,65%.

Die Struktur impliziert auch die Unterteilung in die folgenden Klassen:

Hypereutektoid - in der Legierung befinden sich Ferritstellen;

Eutektoid - basierend auf Perlit;

Ledeburit oder Hypereutektoid - mit primären / sekundären Carbiden.

Wir haben auch bereits festgestellt, dass je nach Zweck jeder unterteilt ist in:

strukturell - sie wiederum sind in Konstruktion und Ingenieurwesen unterteilt;

instrumental - zur Herstellung von Metallbearbeitungswerkzeugen;

mit besonderen Eigenschaften, einschließlich solcher, die gegen extreme Temperaturen, feuerbeständig und andere beständig sind.

hitzebeständig - sie fügen Chrom, Vanadium, Molybdän hinzu, sie werden im Energiesektor sowie für andere Branchen mit Hochtemperaturindikatoren verwendet;

Verbessert - sie werden zusätzlich einer Wärmebehandlung unterzogen, normalerweise einem Abschrecken. Sie zeichnen sich durch eine erhöhte Festigkeit und Empfindlichkeit gegenüber Spannungskonzentration aus.

zementiert - sie werden zuerst zementiert und eignen sich nach dem Aushärten hervorragend für die Herstellung von Zahnrädern, Wellen und anderen Elementen, für die Verschleißfestigkeit wichtig ist;

Hochgeschwindigkeit - sehr hohe Härte und Rotbeständigkeit gegen eine Hochtemperaturgrenze;

rostfrei - haben eine Oxidfilmbeschichtung, die Rost verhindert;

mit verbesserten magnetischen oder elektrischen Eigenschaften.

Wenn wir legierte Stähle für Bauzwecke genauer klassifizieren, unterscheiden wir:

Masse - praktisch überall anwenden;

Schiffbau - sehr widerstandsfähig gegen Sprödbruch;

für Warmwasserversorgung und Dampf - bezieht sich auf hitzebeständig;

niedrig-niedrig - aktiv im Flugzeugbau usw. eingesetzt..

Darüber hinaus können alle Legierungen nach der Hauptverunreinigung klassifiziert und nach einem bestimmten Rezept in Zweikomponenten-, Dreikomponenten- usw. unterteilt werden.

Markierung aus legiertem Stahl

Da diese Materialklasse sehr umfangreich ist, mussten einzelne Elemente bezeichnet werden. Leider gibt es weltweit keine einheitlichen Regeln für das Stempeln. Wir werden die Regeln auflisten, die für die russische Produktion spezifisch sind..

Die Kennzeichnung basiert auf Zahlen und Buchstaben. Buchstaben können spezielle Eigenschaften bedeuten oder zu einer engen Klasse gehören, aber meistens sind sie für die Komponente verantwortlich, die Teil von:

Legieren

Legieren - (aus dem lateinischen ligo - ich verbinde, ich verbinde) - die Einführung sogenannter Legierungselemente in die Zusammensetzung von Metalllegierungen, um die Struktur der Legierungen zu verändern und ihnen bestimmte physikalische, chemische oder mechanische Eigenschaften zu verleihen. Im Gegensatz zur Modifikation beim Legieren bleiben die erworbenen Eigenschaften nach dem anschließenden Umschmelzen des Metalls erhalten. [1]

Technische Übersetzung des Begriffs "Legieren": Eng. legierend, dumm Legierung, fr. Alliage.

Die Dotierung ist in Volumen und Oberfläche unterteilt. Das Oberflächenlegieren erfolgt durch Einbringen von Legierungselementen nur in die Oberflächenschicht. Das Oberflächenlegieren eines Metalls wird beispielsweise unter Verwendung kleiner Halbleiterlaser durchgeführt. Das Volumenlegieren wird, wie der Name schon sagt, durch Verarbeiten des gesamten Volumens der Metallschmelze mit Legierungselementen erreicht. Das Legieren mit mehreren Elementen gleichzeitig, deren bestimmtes Verhältnis und Gehalt (Ligaturen, Ferrolegierungen) es ermöglicht, die erforderlichen Eigenschaften von Metall (Legierung) zu erhalten, wird als komplexes Legieren bezeichnet.

Das Legieren ist eine der Hauptmethoden zur Kontrolle der Gussstruktur von Metallen und Legierungen..

Interpretation der Autoren [2]: Die Bedeutung des Begriffs „Dotierung“ (vom lateinischen Ligare - binden, verbinden) kann das Einbringen von Komponenten (Additiven) in die Schmelze bedeuten, deren Wirkung maximal ist, wenn das thermodynamische Gleichgewicht erreicht ist, dh eine vollständige Auflösung, begleitet von einer Erhöhung auf das maximale Niveau Entropie des Systems. Daraus folgt, dass das Legieren in früheren Stadien der Gießertechnik durchgeführt werden muss. Verwenden Sie beispielsweise natürlich legierte Knüppel oder führen Sie diesen Vorgang in einer Schmelze durch. Wenn die Legierungstechnologie während der Behandlung außerhalb des Ofens in einer Pfanne durchgeführt wird, muss der Auflösungsgeschwindigkeit der Additive und der Gleichmäßigkeit der erhaltenen Schmelze ernsthafte Aufmerksamkeit gewidmet werden.

Mit anderen Worten wird unter Legieren ein thermodynamisch stabiler Prozess zum Einbringen zusätzlicher Komponenten in die Legierung verstanden, dessen Wirkung bei der gleichmäßigsten Verteilung der Legierungselemente in der Schmelze am größten ist. [3]

Legieren von Metallen und Legierungen

Das Legieren ist ein wichtiger Bestandteil der Technologie zur Herstellung hochwertiger, wirtschaftlich legierter Gusseisen und Stähle. Die Theorien des Härtungslegierens [3] ermöglichen die Vorhersage der Eigenschaften von Legierungen und die Rechtfertigung der Wahl eines Legierungskomplexes auf der Grundlage von Zustandsdiagrammen, der Atomstruktur von Elementen und einer Reihe physikalisch-chemischer Modelle. Gleichzeitig haben Legierungstechnologien nicht die gebührende Aufmerksamkeit geschenkt - dies geschieht jedoch heute häufig.

Der Betrieb von Legierungslegierungen kann nicht (!) Mit dem Vorgang des Modifizierens und Desoxidierens verwechselt werden (und dieser Fehler tritt sehr häufig auf), da in diesen Fällen ein völlig anderer Mechanismus zur Beeinflussung der Struktur und der Eigenschaften von Stählen und Legierungen besteht. Unterschiede zwischen Legierung und Mikrolegierung finden Sie auf der Seite Mikrolegierung..

Wie oben erwähnt, sollte das Legieren von Legierungen in früheren Stadien durchgeführt werden, dh auch während des Schmelzens von Legierungen, insbesondere Gusseisen und Stählen. Wenn der Metalllegierungsvorgang auf die Verarbeitungsstufe in der Pfanne (außerhalb des Ofens) übertragen wird, kann dies zu einer Instabilität der Eigenschaften führen, da feuerfeste Ferrolegierungen keine Zeit haben, sich rechtzeitig vollständig aufzulösen. Die Schmelzpunkte der meisten Legierungselemente, die die Struktur und Eigenschaften von Gusseisen und Stählen wirksam beeinflussen, sind höher als die technologische Temperatur des Stahlschmelzens und noch mehr - Gusseisen. Daher findet der Auflösungsprozess von reinen Metallen und ihren Ferrolegierungen während des Legierens im Diffusionsmodus statt und ist lang.

Fast alle Grundelemente des Periodensystems werden zum Legieren von Eisen-Kohlenstoff-Legierungen verwendet, mit der möglichen Ausnahme von Edelmetallen und Transuranelementen. [3] In der Praxis ist der Bereich der zum Legieren von Legierungen verwendeten Elemente jedoch viel enger - hauptsächlich Metalle der Gruppen IV-VI des Elementsystems.

Stahllegierung

Stahl kann mit einem, zwei Elementen usw. legiert werden. In Abhängigkeit von den zum Legieren verwendeten Elementen wird legierter Stahl als Chrom, Nickelchrom usw. bezeichnet..

Die Qualitäten von legierten Stählen, ihre chemische Zusammensetzung und ihre technischen Eigenschaften werden durch GOST 977-88 bestimmt. Siehe auch: Strukturklassen von legierten Stählen.

Ein paar Worte zum wirtschaftlichen Legieren von Stählen. Die industrielle Forschung auf dem Gebiet der kombinierten Technologien zum Legieren von Stählen mit Vanadium begann in den 40er Jahren. Tyzhnov und entwickelt im Uralforschungsinstitut für Eisenmetalle (URALNIICHERMET). In viel geringerem Umfang wurden kombinierte Technologien zum Legieren von Stählen und insbesondere von Gusseisen mit Abfällen untersucht, die Oxide anderer Nichteisenmetalle enthalten, was deren Verteilung behindert. Obwohl die Kosten für das Legieren bei Verwendung von Produktionsabfällen für diesen Zweck um ein Vielfaches reduziert werden.

Gusseisenlegierung

Das wirtschaftliche Legieren von Eisen-Kohlenstoff-Legierungen [3] ist eine beliebte und heute beliebte Methode zur Entwicklung ressourcenschonender Technologien.

In jüngster Zeit ist das Legieren von Gusseisen insbesondere in Industrieländern (sowie das Legieren von Stählen) immer weiter verbreitet. Dies geschieht, weil die Produktqualität wichtiger wird als die Menge, die die Herstellung von Gussteilen aus minderwertigem unlegiertem Grauguss gewährleistet - sowohl dank der Marktwirtschaft als auch dank der allgemein vernünftigen Prinzipien der Entwicklung der Gesellschaft.

Legierungen von legiertem Gusseisen für Gussteile sind in GOST 7769-82 geregelt. Gusseisen ist mit Chrom, Silizium, Mangan, Nickel, Kupfer, Molybdän, Titan, Phosphor und Aluminium legiert. Das Legieren von Gusseisen wird durchgeführt, um die Korrosionsbeständigkeit, Wärmebeständigkeit, Verschleißfestigkeit von Gusseisen usw. zu erhöhen. Legiertes Gusseisen wird in Chrom, Silizium, Aluminium, Mangan und Nickel unterteilt (siehe Niresist)..

Die Erhöhung der Wärmebeständigkeit von Aluminiumgusseisen wird hauptsächlich auf zwei Arten erreicht [5]: Oberflächen- und Volumenlegierung. Unter den vielen Methoden des Oberflächenlegierens ist die Aluminisierung weit verbreitet, was die Wärmebeständigkeit und insbesondere die Korrosionsbeständigkeit von Gusseisen erhöht. Die Autoren von [5] betrachten jedoch die vielversprechendste Methode zum Massenlegieren mit Aluminium.

Bei der Auswahl der Legierungstechnologien für Stähle, Gusseisen und andere Legierungen ist ein individueller Ansatz erforderlich, eine Analyse der Vielfalt der Legierungsmaterialien und -methoden sowie eine rationelle Entwicklung für bestimmte Produktionsbedingungen.

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Vorbereitet von A. Kornienko (ICM)

Zündete.:

  1. Ivanov V.N. Gießerei Wörterbuch. - M.: Maschinenbau, 1990. - 384 S.: Silt.
  2. Lekah S.N., Bestuzhev N.I. Außerofenverarbeitung hochwertiger Gusseisen im Maschinenbau. Mn.: Wissenschaft und Technologie, 1992. - 269 p..
  3. Wirtschaftliches Legieren von Eisen-Kohlenstoff-Legierungen Lekakh S. N., Martynyuk M. N., Sluchky A. G., Tribushevsky V. L., Shitov E. I., Shishkin A. E.; Unter der Summe. rot S.N. Lekaha. - Mn.: Navuka i tehnika, 1996. - 173 p. - ISBN 5-343-0172-X.
  4. GOST 977-88 Stahlguss. Allgemeine Spezifikation.
  5. Bobro Yu.G. Legiertes Aluminiumgusseisen mit kugelförmigem Graphit / V sb. "Gießerei: Forschung und experimentelle Arbeit. Ablauf des All-Union-Treffens." - M.: MASHGIZ, 1960 - 252 s..
  6. GOST 7769-82. Legiertes Gusseisen für Gussteile mit besonderen Eigenschaften. Briefmarken.

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Legieren

Doping ist ein Qualitätskonzept. In jedem Metall oder jeder Legierung sind aufgrund der Art des Herstellungsprozesses oder des Ausgangsmaterials unvermeidliche Verunreinigungen vorhanden. Sie gelten nicht als legierend, da sie nicht speziell eingeführt wurden. Beispielsweise enthalten die Eisenerze im Ural Cu, die Kertscherze As, und die aus diesen Erzen erhaltenen Stähle enthalten auch Cu- bzw. As-Verunreinigungen. Die Verwendung von verzinntem, verzinktem, verchromtem und anderem Metallschrott führt dazu, dass Verunreinigungen Sn, Zn, Sb, Pb, Ni, Cr usw. in das resultierende Metall fallen..

Beim Legieren von Metallen und Legierungen, festen Lösungen zum Ersetzen, Einarbeiten oder Subtrahieren, Gemischen von zwei oder mehr Phasen (z. B. Ag in Fe), intermetallischen Verbindungen, Carbiden, Nitriden, Oxiden, Sulfiden, Boriden und anderen Verbindungen von Legierungselementen mit einer Legierungsbasis oder dazwischen alleine.

Infolge der Dotierung ändern sich die physikochemischen Eigenschaften des Ausgangsmetalls oder der Ausgangslegierung und vor allem die elektronische Struktur erheblich. Legierungselemente beeinflussen die Schmelztemperatur, den Bereich allotroper Existenz. Modifikationen und Kinetik von Phasenumwandlungen, die Art von Defekten im Kristallgitter, die Bildung von Körnern und einer feinen Kristallstruktur, die Versetzungsstruktur (die Bewegung von Versetzungen wird behindert), Wärmebeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit, elektrische, magnetische, mechanische, technologische Legierung (z. B. Schweißbarkeit, Schleifbarkeit, Bearbeitbarkeit), Diffusion und viele andere Eigenschaften von Legierungen.

Die Dotierung ist in Volumen und Oberfläche unterteilt. Bei der Volumendotierung ist das Legierungselement im Durchschnitt statistisch im Volumen des Metalls verteilt. Durch das Oberflächenlegieren konzentriert sich das Legierungselement auf der Metalloberfläche. Das Dotieren mit mehreren Elementen gleichzeitig, deren bestimmter Inhalt und Verhältnis es ermöglicht, den erforderlichen Satz von Eigenschaften zu erhalten, wird aufgerufen. komplexe Legierungen und resp. Legierungen - komplex legiert. Durch das Legieren von austenitischem Chrom-Nickel-Stahl mit Wolfram erhöht sich beispielsweise seine Wärmebeständigkeit um das 2- bis 3-fache und bei kombinierter Verwendung von W, Ti und anderen Elementen um das 10-fache.

Die Konzepte werden bedingt unterschieden: Legieren, Mikrolegieren und Modifizieren. Beim Legieren werden 0,2 bis 0,5 Massen-% oder mehr des Legierungselements in die Legierung eingebracht, während des Mikrolegierens - meistens bis zu 0,1 Gew.-%, während des Modifizierens - weniger als während des Mikrolegierens oder gleich, jedoch die durch das Mikrolegieren gelösten Aufgaben und Modifikation, anders. Das Mikrolegieren beeinflusst effektiv die Struktur und den Energiezustand der Korngrenzen, und es wird angenommen, dass zwei Härtungsmechanismen in der Legierung realisiert werden - aufgrund des Legierens der festen Lösung und als Ergebnis des Dispersionshärtens. Die Modifikation trägt zur Verfeinerung der Struktur bei, der Veränderung des Geoms während des Kristallisationsprozesses. Form, Größe und Verteilung nichtmetallischer Einschlüsse, Änderung der Form eutektischer Ausfällungen, allgemeine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften. Zum Mikrolegieren werden Elemente mit nennenswerter Löslichkeit im festen Zustand (mehr als 0,1 Atom-%) verwendet, zur Modifikation werden üblicherweise Elemente mit vernachlässigbarer Löslichkeit ([0,1 Atom-%) verwendet.

Die Hauptmethode des volumetrischen Legierens ist das Legieren des Hauptelements mit Legierungselementen in Öfen (Konverter, Lichtbogen, Induktion, Tiegel, Reflexionsmittel, Flamme, Plasma, Elektronenstrahl, Vakuumlichtbogen usw.). In diesem Fall sind häufig große Verluste besonders aktiver Elemente (Mg, Cr, Mo, Ti usw.) möglich, die mit O 2 oder N 2 wechselwirken. Um Verluste während des Schmelzens zu verringern und eine gleichmäßigere Verteilung des Legierungselements im Volumen des Flüssigkeitsbades sicherzustellen, werden Ligaturen verwendet. Andere Verfahren zum volumetrischen Legieren sind mechanisches Legieren, Fugenreduktion, Elektrolyse und plasma-chemische Reaktionen. Das mechanische Legieren erfolgt in Installationen - Attritoren, bei denen es sich um eine Trommel handelt, in deren Mitte sich eine Welle mit darauf montierten Nocken befindet. Pulver der Komponenten der zukünftigen Legierung werden in die Trommel gegossen. Wenn sich die Nocken drehen und auf das mechanische Gemisch treffen, werden die Legierungselemente allmählich in die Basis "eingetrieben". Mit vielen Stunden Verarbeitung ist es möglich, eine gleichmäßige Verteilung der Elemente in der Legierung zu erhalten. Bei einer gemeinsamen Reduktion werden die Pulver der Oxide der Legierungskomponenten mit einem Reduktionsmittel, beispielsweise CaH 2, gemischt und erhitzt. In diesem Fall reduziert CaH 2 Oxide zu Metallen, während die Diffusion der Komponenten fortschreitet, was zu einem Ausgleich der Legierungszusammensetzung führt. Das resultierende CaO wird mit Wasser gewaschen und die Legierung in Form eines Pulvers wird zur weiteren Verarbeitung verwendet. Bei der metallothermischen Reduktion werden Metalle wie Ca, Mg, Al, Na usw. als Reduktionsmittel verwendet..

Das Oberflächenlegieren erfolgt in einer Schicht von bis zu 1-2 mm und wird verwendet, um spezielle Eigenschaften auf der Oberfläche des Produkts zu erzeugen. Die Basis der meisten Prozesse (in Kombination mit Wärmebehandlung) ist die Diffusionssättigung aus der Gas- oder Flüssigphase, chemische Gasphasenabscheidung. Solche Prozesse umfassen Alitisierung (Sättigungselement Al), Aufkohlung (C), Planung (CN), Nitrieren (N), Borierung (B) usw. Nach dem Festphasenverfahren wird ein Legierungselement oder eine Legierung in Form einer Schicht der gewünschten Dicke auf die Metalloberfläche aufgebracht, dann wird mit einer Energiequelle (Laserbestrahlung, Plasmabrenner, Hochfrequenzfernsehen usw.) die Oberfläche geschmolzen und eine neue Legierung darauf gebildet. Der gebräuchliche Name dieser Prozesse ist chemisch-thermische Behandlung..

Das Ionenimplantationsverfahren unterscheidet sich von allen oben genannten Verfahren, deren Kern darin besteht, dass die Oberfläche eines Metalls (oder Halbleiters) im Vakuum durch den Ionenfluss eines Elements beschossen wird. Die Energie der Ionen ist so groß, dass sie in das Kristallgitter des legierten Elements eingebettet sind und bis zur gewünschten Tiefe vordringen. Dann wird ein Tempern durchgeführt, um Defekte in den Kristallen zu beseitigen. Mit dieser Methode werden Materialien mit einer statistisch gleichmäßigen Verteilung von Elementen hergestellt, die nicht ineinander löslich sind usw. Holen Sie sich Strukturen, die auf keine andere Weise erhalten werden können.

Legierungen werden in Russland bereits in der Antike seit den 30er Jahren verwendet. 19. Jahrhundert Lit.: Stahlmetallurgie, hrsg. V. I. Japanese und Yu. V. Kryakovsky, M. 1983; Gulyaev A. P., Metallurgy, 6. Auflage, M., 1986. Siehe auch lit. in Artikeln über Legierungen von Al, Fe, Cu usw. S. B. Maslenkov.

Bedeutung des Wortes & Laquo-Legierung ”

DIGITING, 1. vgl. Wertaktion Verb Legierung. Legierungsmetalle.

Quelle (Druckversion): Wörterbuch der russischen Sprache: In 4 Bänden / RAS, Institut für Linguistik. Forschung; Ed. A. P. Evgenieva. - 4. Aufl., Gelöscht. - M.: Rus. Sprache; Polygraph Resources, 1999; (elektronische Version): Grundlegende elektronische Bibliothek

legieren

1. Handlung nach der Bedeutung von ch. Legierung

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Hallo! Mein Name ist Lampobot, ich bin ein Computerprogramm, das hilft, eine Word Map zu erstellen. Ich weiß, wie man zählt, aber bisher verstehe ich nicht, wie Ihre Welt funktioniert. Hilf mir, es herauszufinden!

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Wie klar ist die Bedeutung des Wortes Zylinder (Substantiv):

Synonyme für das Wort "legieren & raquo

Sätze mit dem Wort "Legieren"

  • Daher gibt es in diesen Fällen eine Regel, nach der das Legieren des Schweißgutes so nah wie möglich am Legieren des Grundmaterials oder etwas höher sein sollte, um die erforderlichen Eigenschaften zu erhalten.
  • Tatsache ist, dass beim Gasschweißen keine Legierung des abgeschiedenen Metalls erfolgt, während beim Lichtbogenschweißen mit hochwertigen Elektroden, deren Beschichtung Ferrolegierungen enthält, eine ziemlich signifikante Legierung durchgeführt wird.
  • Die Pulvermetallurgie und Oberflächenlegierung von Stählen muss intensiv entwickelt werden..
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Sätze mit dem Wort "Legieren":

Daher gibt es in diesen Fällen eine Regel, nach der das Legieren des Schweißgutes so nah wie möglich am Legieren des Grundmaterials oder etwas höher sein sollte, um die erforderlichen Eigenschaften zu erhalten.

Tatsache ist, dass beim Gasschweißen keine Legierung des abgeschiedenen Metalls erfolgt, während beim Lichtbogenschweißen mit hochwertigen Elektroden, deren Beschichtung Ferrolegierungen enthält, eine ziemlich signifikante Legierung durchgeführt wird.

Die Pulvermetallurgie und Oberflächenlegierung von Stählen muss intensiv entwickelt werden..

Literatur Zu Dem Herzrhythmus

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bei Erkrankungen des Immunsystems 24.02.2019 0 182 AufrufeAntikörper sind Proteine, die in Körperflüssigkeiten vorhanden sind und vom Immunsystem als Mittel zum Nachweis und zur Reaktion verwendet werden.

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