Легированная сталь

Легированная сталь представляет собой один из наиболее востребованных материалов. Широкое распространение подтверждается использованием почти во всех промышленных отраслях. Она представляет собой сталь, которая отличается от обычной наличием определённого количества примесей. Именно благодаря их присутствию обеспечивается соответствие физическим и химическим требованиям.

Помимо обычных для стали компонентов, таких как железо, углерод, в состав легированного аналога добавляются вещества, обеспечивающие возможность эффективного использования в определенных ситуациях. Они называются легирующими добавками. К ним относится никель, хром, марганец, кремний, вольфрам, азот. Для обеспечения дополнительных свойств также может использоваться алюминий или молибден.

Если возникает необходимость обеспечить высокие показатели прочности, то в качестве добавки задействуется титан. Содержание тех или иных примесей в конкретном типе легированной стали не только определяет сферу использования, но и обозначает принадлежность к какой-либо группе.

Разновидности

В зависимости от процентного содержания легирующих элементов в составе сталь подразделяется на:

1. Низколегированную. В ней присутствует примерно 2,5% дополнительных элементов легирующего типа.
2. Среднелегированную. Подобный тип материала содержит в себе от 2,5 до 10% легирующих веществ.
3. Высоколегированную. К этой разновидности относится металл, в составе которого общее количество легирующих примесей превышает показатель в 10%. При этом максимальный объём может достигать 50%.

Лучше собрать информацию относительно каждого типа стали перед приобретением той или иной разновидности. Это поможет не ошибиться, предотвратить последствия неправильного выбора.

Назначение

Эксплуатационные характеристики и свойства обеспечивают возможность широкого применения стали, относящейся к легированной разновидности, в современной промышленности.

Возможность использования в этой области во многом обеспечивается повышенными показателями прочности. Из описываемого материала можно изготовить оборудование, применяемое для резки, рубки металлического проката.

В зависимости от назначения представленные в продаже легированные стали подразделяются на конструкционные, инструментальные, обладающие особыми химическими и физическими свойствами.

Различия в характеристиках того или иного типа обеспечивается разным соотношением основных компонентов. Однако для описываемого материала в любом случае характерны повышенные показатели прочности, а также невосприимчивость к протеканию коррозионных процессов.

Сталь, характеризующаяся наличием легирующих добавок, незаменима, если возникает необходимость произвести высококачественную продукцию. Этот материал используется в таких промышленных сферах, как:

1. Производство автомобильного транспорта.
2. Нефтяная, а также газовая отрасли.
3. Строительство.
4. Химическое производство.

Добавление легирующих составляющих в металл обеспечивает ему уникальные механические характеристики. Благодаря этому высоколегированный сплав нередко применяется в качестве холодоустойчивого компонента.

Невосприимчивость описываемого металла к протеканию коррозионных процессоров обеспечивает возможность применения в прямом контакте с агрессивными кислотами, газовых средах.

Содержание углерода в подобном материале составляет 0,12%. Благодаря этому термическая обработка, сопровождаемая последующим легированием, даёт возможность получить сталь с уникальными свойствами. Она будет не подвержена влиянию различных сред.

Особое назначение имеют легированные стали, характеризующиеся наличием бора, молибдена и вольфрама в составе. Они применяются для изготовления комплектующих, которые могут функционировать даже при температуре окружающей среды выше 1000℃.

Вольфрамовые и молибденовые добавки играют роль упрочняющих компонентов. Чтобы увеличить стойкость к появлению окалины, нередко добавляют алюминий и кремний. Изготовленные с использованием подобного материала изделия включаются в состав печей в качестве нагревательных элементов.

Свойства

Если речь идёт о свойствах, которыми обладают легированные стали, то они характеризуются разнообразием. Набор характеристик определяется в зависимости от типа и процентного содержания легирующих компонентов, использованных при производстве металла.

В зависимости от разновидности легирующих составляющих, которые были добавлены на этапе изготовления, сталь может приобрести:

1. Прочность. Обеспечивается добавлением в первоначальный состав хрома, вольфрама, титана или марганца.
2. Твёрдость. Чтобы сделать металл более твёрдым, в него подмешивают марганец, хром.
3. Невосприимчивость к протеканию коррозионных процессов. Подобное свойство обеспечиваются благодаря присутствию в первоначальном составе молибдена и хрома. Однако при выборе описываемой стали учитывают, что максимально прочной и устойчивой к влиянию окружающей среды сталь становится, если содержание хрома в ней составляет от 12%.
4. Устойчивость к деформирующим воздействиям.
5. Хороший уровень пластичности, упрощающий использование.
6. Немагнитность. Именно благодаря этому качеству легированные сплавы могут применяться в автомобилестроении.
7. Лёгкую свариваемость.
8. Закаленность.
9. Упругость.

Если материал характеризуется правильным процентным соотношением всех входящих в её состав элементов, то заданные на этапе производства качества сохраняются даже при нагревании до 600℃.

Методы легирования

Чтобы получить легированную сталь, задействуют объёмную или поверхностную методики. При использовании первого метода компоненты попадают вглубь структуры. Хром и никель внедряются в расплав или шихту. Однако если используется поверхностный метод, то осуществляется напыление, которое может относиться к диффузионной разновидности. Добавками покрывается верхний слой. Легирующие элементы проникают примерно на 1–2 мм. Это нужно при создании определённых свойств на поверхности металла.

Нюансы

Легирование осуществляется с учётом важных для производимого металла нюансов, в число которых входит:

1. Добавление нескольких легирующих составляющих для обеспечения нужных свойств.
2. Использование ядерных реакций при проведении нейроно-трансмутационного процесса. Происходит объединение добавляемых составляющих в монокристаллическое сырьё.
3. Возможность включения в состав металла металлических или неметаллических добавок. К первым относится титан, молибден, хром, ко вторым — фосфор, например.
4. Распределение элементов с учётом температуры, времени, глубины вхождения. Если идёт термодиффузия, то добавляемые элементы осаживаются, после чего отжигаются и удаляются.
5. Возможность выполнения легирования на разнообразных этапах плавки. Она важно, если возникает необходимость получить разные характеристики.

Если нужно осуществить легирование полупроводников, то необходимые действия выполняются с применением особых методов. Если задействуется ионный способ, то предполагается выполнение двух основных этапов, в число которых входит перегонка соответствующих атомов, а также их активация.

Видео: