Легирующими называют элементы, которые при производстве сталей добавляются в их состав с целью существенного улучшения прочности и механических свойств. Легировать состав можно введением как одного, так и нескольких элементов, что позволит впоследствии придать изделию определенные способности.
Общее влияние легирующих элементов на свойства полученной стали
За счет влияния легирующих элементов можно существенно улучшить свойства получаемой стали. Они запускают процесс более сложного взаимодействия компонентов при термообработке, что приводит к образованию новых фаз и структурных составляющих. Легирующие компоненты помогают повысить прочность, коррозионную стойкость, ударную вязкость, а также помогают снизить критическую скорость закалки, предотвратить нежелательное деформирование стальных изделий и избежать образования внутренних микротрещин. По сути, легирование нужно в экономических целях.
Основные легирующие элементы и примеры их влияния
Теперь рассмотрим влияние легирующих элементов на сталь отдельно по каждому из применяемых в металлургической промышленности.
- Кремний. Он один из наиболее часто вводимых в сплавы металлов. Под его воздействием существенно увеличивается упругость стали, хотя при этом немного уменьшается ударная вязкость.
- Хром. Элемент отлично улучшает жаростойкость и прокаливаемость, а также изменяет в лучшую сторону механические свойства при ударной или статической нагрузке. Хром активно препятствует при нагревании росту зерна. Когда в стали содержание Cr очень большое, она становится нержавеющей.
- Никель. Его задача – повысить упругость, не допуская при этом снижения вязкости. Элемент положительно влияет на прокаливаемость металла, улучшает коррозионную стойкость и снижает магнитные способности.
- Марганец. Отвечает за придание стали нужной степени твердости, повышает устойчивость к ударным нагрузкам и режущую способность, делает металл при закаливании менее поддающимся короблению.
- Бор. Даже в малом количестве он довольно сильно повышает прокаливаемость стали, ее прочностные свойства и антикоррозионные. Этот элемент существенно влияет на высокотемпературный характер сплавов. Отдельно стоит заметить, что одной из причин склонности стали к разрушению является граничная диффузия, приводящая к возникновению полостей, в которых затем могут начать образовываться мелкие трещинки. При борировании структура зерен изменяется, за счет чего повышается стойкость к разрушению.
- Титан. Отличный раскислитель, помогающий удалить из состава стали ненужный азот, делая структуру металла более плотной и однородной, что в свою очередь повышает прочностные характеристики.
- Молибден. Применяется в легировании для препятствования росту зерна, с целью повышения твердости и жаростойкости стали, а также придания режущих свойств благодаря реакции с образованием карбидов.
- Кобальт. Обеспечивает прочность полученного металла при ударных нагрузках, а также способен повысить его магнитные свойства.
