L'influenza degli elementi di lega sulle proprietà dell'acciaio. Elementi di lega di base
L'influenza degli elementi di lega sulle proprietà dell'acciaio è molto grande. Utilizzando con competenza una varietà di additivi, è possibile ottenere un materiale molto diverso, con una varietà di proprietà. Tuttavia, per utilizzare con successo gli elementi di lega, è necessario sapere di cosa si tratta, come funzionano e come vengono chiamati.
Descrizione generale delle sostanze
Quindi, come già accennato, l'influenza degli elementi di lega sulle proprietà dell'acciaio è ottima. Quali sono questi elementi? Queste sono sostanze che vengono introdotte nella struttura dell'acciaio e influenzano le sue caratteristiche fisiche e chimiche. Il materiale che si ottiene come risultato di un tale intervento è chiamato legato. Il processo stesso è una procedura tecnologica, il cui compito principale è quello di migliorare o modificare le caratteristiche iniziali delle materie prime. Grazie a questa procedura, è possibile modificare qualsiasi proprietà dell'acciaio, rendendolo adatto all'uso in quasi tutti i settori di attività.
Elementi di lega del primo ordine
Naturalmente, ci sono diversi gruppi di sostanze che possono avere un qualche effetto sul materiale. A seconda del grado di utilizzo e importanza, ci sono reagenti di base e ausiliari. L'effetto degli elementi di lega sulle proprietà dell'acciaio dal gruppo principale è molto grande.
Il più comune è il carbonio. Nonostante sia usato in quasi tutte le procedure, il suo effetto non è del tutto privo di ambiguità. Da un lato, il contenuto di questa sostanza nella struttura di circa l'1,2% migliora qualità come forza, durezza e fragilità a freddo. Tuttavia, con la crescita di queste proprietà, altri si deteriorano, ad esempio, la conduttività termica e la densità della materia prima. Inoltre, anche questi indicatori non sono considerati i principali. Come l'introduzione di qualsiasi altra sostanza, l'aggiunta di carbonio all'acciaio è accompagnata da un'operazione specifica. E qui arriva la differenza importante. Come risultato di questa procedura, non tutti i reagenti sono in grado di conservare i loro componenti nella loro forma originale, alcuni sono semplicemente persi. Il carbonio, a sua volta, è completamente conservato. In altre parole, durante la procedura, gli operatori hanno la capacità di controllare e regolare completamente il contenuto quantitativo di questa sostanza nella struttura.
Altre sostanze del primo gruppo
Il carbonio non è l'unico elemento di lega che influenza le proprietà dell'acciaio in modo forte. La categoria principale include anche silicio e manganese. Anche se vale la pena notare che, per esempio, l'aggiunta di silicio è sempre molto minima, circa lo 0,4%, e questo reagente non apporta modifiche speciali alla struttura. È usato come la principale sostanza ossidante e legante. In altre parole, questi componenti sono il collegamento che consente di aggiungere altri componenti importanti all'acciaio in modo tale da ottenere una struttura coerente e solida.
Elementi del secondo ordine
Il numero di sostanze in questo gruppo è molto più grande. L'influenza degli elementi di lega sulla struttura dell'acciaio da questo gruppo può essere molto varia. Una delle sostanze più utilizzate era il molibdeno. Molto spesso, questo additivo viene utilizzato negli acciai al cromo. L'introduzione di questo additivo influenza in modo significativo due caratteristiche dell'acciaio: un aumento della temprabilità e una significativa diminuzione della soglia fredda del brit. Il più spesso l'acciaio che contiene il molibdeno è usato dall'industria dell'edilizia. Inoltre, produce componenti di molibdeno. Queste sostanze sono considerate molto efficaci, poiché quando aggiunte al materiale garantiscono la dinamica e la resistenza statica delle materie prime. Allo stesso tempo, questi componenti riducono significativamente la probabilità di ossidazione interna.
Un altro rappresentante della seconda categoria di componenti in lega era il titanio. L'uso di questo additivo è piuttosto limitato e viene utilizzato solo in una coppia con leghe di cromo-manganese. In questi casi, il titanio contribuisce alla macinazione dei grani strutturali in questo materiale. Il contenuto di elementi di lega, come ad esempio calcio e piombo, ad esempio, contribuisce al fatto che il processo di taglio dell'acciaio sarà molto più semplice. Pertanto, vengono utilizzati solo in quegli spazi vuoti di metallo che, dopo la produzione, dovranno essere tagliati in più pezzi.
Classificazione dei reagenti
Va detto che oltre alla divisione condizionale in due categorie, come elementi di base e aggiuntivi, esiste una classificazione più accurata. Ad esempio, ciò potrebbe essere dovuto a un segno del grado di impatto meccanico sulla struttura di una sostanza. Secondo questa caratteristica, tutti gli elementi possono essere divisi in tre gruppi:
- l'influenza degli elementi, a seguito della quale si formano carburi;
- elementi che hanno un effetto polimorfico sull'acciaio;
- elementi, la cui introduzione forma composti intermetallici.
Tuttavia, è molto importante notare qui che l'influenza dei reagenti di qualsiasi categoria di questa classe dipenderà anche da quali additivi di terze parti saranno presenti nella lega. Inoltre, se si approfondisce la classificazione degli elementi di lega nelle leghe, vale la pena dire che il grado di influenza polimorfica può anche essere diviso in diversi gruppi in base alla natura del loro impatto sul materiale.
Descrizione generale dei miglioramenti attraverso il doping
In generale, ci sono diverse categorie in base alle quali tutti gli elementi di lega possono essere divisi. Alcuni influenzeranno significativamente le qualità meccaniche del materiale, migliorando la sua risorsa tecnica. Tali indicatori come forza, durezza, plasticità o temprabilità sono spesso migliorati. Un'altra direzione influenzata da questi elementi è le proprietà protettive. L'acciaio legato differisce dal solito per il fatto che è molto meglio resistere agli urti, ha una resistenza al rosso molto più elevata, una maggiore resistenza al calore e anche una migliore resistenza alla corrosione.
Alcuni campi dell'attività umana richiedono il miglioramento di tali qualità del metallo che possono essere attribuite all'elettrochimico. Se è necessario migliorare questo componente, il più delle volte si concentra sull'aumento della conduttività elettrica e termica, aumentare la resistenza all'ossidazione delle sostanze.
Additivi nocivi
Naturalmente, ogni processo è anche accompagnato da un lato negativo. Per gli acciai legati, tale lato era la comparsa di fosforo e zolfo, che appartengono anche ai reagenti di lega. Tuttavia, stanno cercando di sbarazzarsi di loro, e non di aggiungere alla struttura. Ad esempio, la presenza di fosforo nella composizione del ferro rimarrà anche dopo che l'intero processo di doping è passato. E l'interazione di questi due componenti causa la fragilità dei grani d'acciaio. Di conseguenza, il prodotto avrà una resistenza inferiore e una maggiore fragilità. Anche se vale la pena notare che se gli elementi di fosforo e carbonio sono combinati, il processo di separazione dei trucioli sarà migliorato, il che aiuterà in futuro a trattare l'acciaio più facilmente. Pertanto, il contenuto minimo di fosforo è ancora presente nella lega.
Tra i principali elementi di lega, che sono considerati dannosi, il secondo era lo zolfo. Vale la pena notare che il contenuto di questa impurità è persino peggiore del fosforo. In particolare, ciò è dovuto al fatto che lo zolfo livella la resistenza del metallo ai carichi esterni. Ciò significa che la presenza di questo reagente nella composizione dell'acciaio lo renderà meno resistente alla corrosione, aumenterà significativamente l'abrasione e ridurrà anche la resistenza alla fatica del metallo.
Come è il doping
Più spesso, il processo di doping si svolge nell'industria metallurgica. Nella massa o nella miscela fusa aggiungere la quantità richiesta di quelle sostanze che sono state descritte sopra. Come risultato del successivo trattamento termico il processo di combinazione di reagenti separati in una struttura solida e si verifica una certa deformazione. Quindi, c'è un miglioramento nella qualità della lega.
Descrizione dettagliata degli elementi
Successivamente verrà presentata una descrizione più dettagliata degli elementi di lega.
| Il nome dell'elemento di lega | Proprietà della lega |
| cromo | La presenza di questa sostanza nella composizione della lega aumenta la sua resistenza e durezza, tuttavia la duttilità diminuisce leggermente. Colpisce l'aumento di tali caratteristiche come la resistenza alla corrosione. Se si aggiunge più del 13% di cromo nella struttura, il materiale entrerà nel gruppo di acciai inossidabili. |
nichel | L'introduzione di questo componente influisce anche sull'aumento della resistenza alla corrosione. Aumentano la resistenza e la duttilità delle materie prime. Il grado di temprabilità aumenta e anche il coefficiente di espansione termica cambia. |
| tungsteno | L'additivo sotto forma di tungsteno dà impulso alla formazione di sostanze come i carburi. Questi elementi influenzano fortemente proprietà come la durezza e la durezza del rosso. Inoltre, elimina il processo di crescita dei grani durante il riscaldamento e rimuove anche la fragilità che si verifica durante il rilascio del prodotto. |
| vanadio | Oltre al cromo, aumenta la forza e la durezza, ma non causa il deterioramento della duttilità. Macina il grano migliora densità di acciaio in quanto agisce come un agente ossidante. |
| silicio | Se più dell'1% di silicio è introdotto nella composizione dell'acciaio, questo aumenterà significativamente la resistenza e preserverà la viscosità del materiale. Inoltre con l'aumentare della percentuale di reagente aumenterà la resistenza elettrica. |
| manganese | L'effetto del manganese sulle proprietà dell'acciaio si verificherà solo se il suo contenuto è anche dell'1% o più. Aumenteranno la durezza e la resistenza all'usura, aumenterà la resistenza agli urti. In questo caso, la plasticità del materiale rimarrà la stessa. |
| cobalto | Contribuisce al miglioramento della resistenza al calore e delle proprietà magnetiche delle materie prime. |
| molibdeno | Migliora caratteristiche come arrossamento, resilienza e forza finale Inoltre, aumenta la resistenza all'ossidazione a temperature elevate. |
| titano | Migliora la forza e la densità dell'acciaio. |
| niobio | L'aggiunta di niobio aumenta la resistenza all'ossidazione. |
| alluminio | Contribuisce alla macinazione del grano. |
| rame | Utilizzato per scopi di costruzione in acciaio. Migliora la resistenza alla corrosione. |
| zirconio | L'introduzione dello zirconio frantuma la grana e consente anche di ricevere in seguito alla lavorazione del materiale con una granulometria predeterminata. |
Vale anche la pena aggiungere che esiste una designazione di elementi di lega, che serve per capire rapidamente quali sostanze sono state utilizzate per migliorare la struttura.
Cosa succede con l'introduzione dei reagenti?
Non pensare che l'aggiunta di tali sostanze non influenzi l'interazione reciproca. Più vengono introdotte varie sostanze dopanti, più difficile sarà il processo. L'introduzione di nuovi elementi crea nuove fasi, modifica il processo di trattamento termico, porta alla creazione di nuovi componenti strutturali. Anche qui vale la pena notare che tutti gli elementi sono in posizioni diverse. Alcuni sono in uno stato libero (rame, piombo), alcuni formano composti intermetallici - metallo-metallo, ecc.
Acciai martensitici
Esiste un tipo di acciaio, che viene indicato come martensitico. L'introduzione di alcuni elementi di lega nella composizione di tale materiale avrà un effetto piuttosto negativo. Ad esempio, manganese, molibdeno o cromo ridurranno il punto di riscaldamento martensitico e contribuiranno anche ad un aumento del residuo austenitico. Queste qualità influenzeranno negativamente la qualità finale del materiale dopo la tempra.
Rilascio di materie prime
La presenza di elementi di lega lascerà il segno anche sul rilascio dell'acciaio. Una grande quantità di reagenti ridurrà il tasso di conversione e aumenterà la temperatura richiesta per la conversione. Per questo motivo, tutte le leghe in lega vengono rilasciate ad una temperatura di 100-150 gradi più alta del normale.
Riassumendo
Il processo di lega è un processo complesso che viene utilizzato per migliorare o modificare le caratteristiche iniziali dell'acciaio. Durante questa procedura, vengono utilizzati i principali elementi di lega o quelli minori. I reagenti di entrambi i gruppi possono essere utilizzati contemporaneamente. Vale anche la pena ricordare che l'aggiunta di alcuni elementi non solo migliorerà alcune caratteristiche, ma peggiorerà anche altre. Pertanto, prima di procedere con questo processo, è necessario effettuare calcoli approfonditi. Per portare a termine questo compito, ci sono tecnici presso gli stabilimenti e le fabbriche che determinano la composizione per ogni grado di acciaio, oltre a determinare con precisione la quantità che deve essere aggiunta alla massa per ottenere l'effetto desiderato.