Современная промышленность изготавливает различные изделия из металла. В зависимости от назначения продукции, применяются сплавы с определенными свойствами, для получения которых используется такой технологический прием как легирование. Лигатура в металлургии – это различные добавки, позволяющие не только улучшить качество сплава, но и упростить, ускорить процесс плавки металла.
Основы легирования в металлургии
Процесс легирования достаточно сложный, требует высокой точности как в плане времени внесения добавки, так и в части ее дозировки на конкретный объем металла, соблюдения температурного режима плавления. При этом важно понимать, что улучшение свойств, например, инструментальной стали, отличается от аналогичной процедуры для металлов, использующихся при изготовлении полупроводников.
Использование лигатуры — это металлургия высокого уровня. Существует два типа легирования сталей, изменяющие состав и характеристики сплавов:
- Металлургическое или объемное введение.
- Поверхностное, осуществляющееся несколькими технологическими приемами: ионизацией, диффузией и пр.
Многих интересует, что такое лигатура в металлургии. Чаще всего применяется внесение добавок в расплавленный металл, в качестве лигатуры используются:
- хром, молибден, никель, ниобий, ванадий и пр. в чугунах и сталях;
- цинк, алюминий, марганец, цирконий — в никелевых сплавах;
- свинец, алюминий, никель, бериллий, олово — в медных;
- алюминий, цинк, цирконий, марганец — в магниевых;
- кремний, медь, магний, титан, цинк — в алюминиевых.
Введение этих металлов существенно улучшает химические и физические параметры итоговых сплавов. Например, поверхностное легирование повышает их устойчивость к коррозийным явлениям, значительно улучшает твердость и прочность, сводя износ к минимуму. Использование лигатур на различных этапах плавки определяет спектр и интенсивность приданных металлу свойств.
В электротехнических сталях в качестве легирующих компонентов часто используется фосфор, бор или мышьяк, позволяющие получить плавный pn-переход.
Технологии легирования
Многовековая история металлургии насчитывает несколько технологий искусственного легирования, которые стали применяться лишь в начале прошлого века. Однако, если учесть тот факт, что в конкретных регионах добывались руды, изначально обогащенные определенными компонентами, то произошло это гораздо раньше. Например, знаменитые японские клинки ковались из металла, добытого на юге Японии — в нем изначально было высокое содержание молибдена, что и придавало оружию высокую степень прочности и надежности.
На сегодняшний день известны следующие технологии легирования:
- ионная имплантация;
- нейтронно-трансмутационная обработка;
- термодиффузия;
- электроискровое легирование;
- взрывное насыщение.
Благодаря легированию улучшаются такие свойства металла, как прочность, устойчивость к износу и коррозии, контролируется электропроводимость, гибкость, диапазон рабочих температур и пр.
