С цел да се подобрят и подобрят някои свойства на стоманата и да се получат определени специални свойства, елементите, които се добавят умишлено по време на процеса на топене, се наричат легиращи елементи. Обикновено използваните легиращи елементи включват хром, никел, молибден, волфрам, ванадий, титан, тантал, цирконий, кобалт, силиций, манган, алуминий, мед, бор, редка земя и други подобни. Фосфорът, сярата, азота и т.н. също играят роля на сплав в някои случаи.
(1) хром (Cr)
Хромът може да увеличи издръжливостта на стоманата и да има ефект на вторично втвърдяване, може да подобри твърдостта и износоустойчивостта на въглеродната стомана, без да направи стоманата крехка. Когато съдържанието надвишава 12%, стоманата има добра устойчивост на оксидация при висока температура и устойчивост на корозия на устойчивост на окисляване, а също така повишава термичната якост на стоманата. Хромът е главният елемент на легиране на неръждаема стомана с устойчива на киселини стомана и топлоустойчива стомана.
Хромът може да увеличи силата и твърдостта на въглеродната стомана в състояние на търкаляне и да намали удължаването и намаляването на площта. Когато съдържанието на хром надхвърля 15%, силата и твърдостта ще намалеят, а удължаването и намаляването на площта съответно ще се увеличат. Частите, съдържащи хромова стомана, лесно се смилат, за да получат по-високо качество на повърхността.
Основната роля на хрома в охладената и омекотена структура е да се подобри издръжливостта, така че стоманата след охлаждане и темпериране да има по-добри цялостни механични свойства, в карбуризираната стомана също могат да образуват хромирани карбиди, като по този начин увеличават повърхността на материала ,
Пролетната стомана, съдържаща хром, не е чувствителна към декарбуризация по време на топлинна обработка. Хромът може да подобри устойчивостта на износване, твърдостта и червената твърдост на инструменталната стомана и да има добра стабилност при темпериране. При електротермичните сплави хромът може да увеличи устойчивостта на окисляване, електрическото съпротивление и якостта на сплавта.
(2) Никел (Ni)
Никелът укрепва ферита и усъвършенства перлита в стоманата. Общият ефект е да се увеличи силата и да няма значим ефект върху пластичността. По принцип, за нисковъглеродни стомани, които се използват при валцоване, нормализиране или отгряване на стомана без необходимост от кондициониране, определено количество никел може да увеличи якостта на стоманата, без да намали значително нейната якост. Според статистиката всяко увеличение с 1% никел може да увеличи якостта с 29,4 Pa. С увеличаването на съдържанието на никел добивът на стомана нараства по-бързо от якостта на опън, така че съотношението на съдържащата никел стомана може да бъде по-високо от това на обикновената въглеродна стомана. Никелът увеличава якостта на стоманата, но има по-малък ефект върху якостта, пластичността и производителността на други процеси в сравнение с другите сплави. За среден въглеродна стомана, тъй като никелът намалява температурата на перлитовата трансформация, перлитът става добре; и тъй като никелът намалява въглеродното съдържание на еутектоидната точка, количеството перлит е по-голямо от това на въглеродната стомана със същото въглеродно съдържание. Силата на съдържащата никел перлитна феритна стомана е по-висока от тази на въглеродната стомана със същото въглеродно съдържание. Обратно, ако якостта на стоманата е една и съща, съдържанието на въглерод в стоманата, съдържаща никел, може да бъде подходящо намалено, а твърдостта и пластичността на стоманата могат да бъдат подобрени. Никелът може да подобри устойчивостта на стоманата към умората и да намали чувствителността на стоманата към празнината. Никелът намалява крехката преходна температура на стоманата при ниски температури, което е от голямо значение за нискотемпературните стомани. Никел, съдържащ 3,5% стомана, може да се използва при -100 ° С, а никелът, съдържащ 9% стомана, може да работи при -196 ° C. Никелът не увеличава устойчивостта на стоманата към пълзене и следователно обикновено не се използва като укрепващ елемент за стомани с висока якост.
При желязо-никелови сплави с високо съдържание на никел коефициентът на линейно разширение се променя значително с увеличаването или намаляването на съдържанието на никел. С тази функция е възможно да се проектират и произвеждат прецизни сплави, биметали и т.н. с много ниски или определени линейни коефициенти на разширение.
В допълнение, никелът е не само устойчив на киселини, но и устойчив на алкали и има устойчивост на корозия на атмосферата и солта. Никелът е един от важните елементи в неръждаемата киселинно устойчива стомана.
(3) Молибден (Мо)
Молибденът подобрява издръжливостта и топлинната якост в стоманата, предотвратява чупливостта на температурата, увеличава ременността и коерцитивността и устоява на корозия в определени среди.
В охладената и закалена стомана молибденът може да охлади и втвърди частите с по-големи сечения, да подобри устойчивостта на темпериране или стабилността на огнеустойчивостта на стоманата и да позволи на частите да бъдат темперирани при по-висока температура, като по този начин по-ефективно елиминират стрес и подобряване на пластичността.
В допълнение към горепосочените функции молибденът в карбуризираните стомани също може да намали тенденцията карбидите да образуват непрекъсната мрежа при границите на зърната в карбуризирания слой, да намалят остатъчния аустенит в карбуризирания слой и относително да увеличат повърхностния слой. Износоустойчивостта.
В ковашката матрица молибденът може да поддържа относително стабилна твърдост на стоманата и да увеличи деформацията. Крекинг и износоустойчивост.
При неръждаемите киселинно устойчиви стомани молибденът допълнително повишава устойчивостта към органични киселини (мравчена киселина, оцетна киселина, оксалова киселина и др.), Както и водороден прекис, сярна киселина, сярна киселина, сулфати, киселинни багрила и избелващи течности. По-специално, поради добавянето на молибден, се предотвратява тенденцията на корозия на пита, причинена от наличието на хлорни йони.
Високоскоростната стомана W12Cr4V4Mo, съдържаща около 1% молибден, има устойчивост на износване, твърдост при темпериране и червена твърдост.
(4) Волфрам (W)
В допълнение към образуването на карбиди в стоманата, волфрамът частично се разтваря в желязо, за да образува твърд разтвор. Ефектът е подобен на този на молибден и общият ефект не е толкова значителен, колкото този на молибден по отношение на масовата фракция. Основната проба на волфрам в стоманата е повишена стабилност на температурата, червена твърдост, термична якост и повишена износоустойчивост, дължаща се на образуването на карбиди. Поради това, тя се използва главно за инструментални стомани, като например високоскоростна стомана, гореща коване стомана и така нататък.
Волфрамът формира огнеупорни карбиди в висококачествени пролетни стомани. Когато се темперира при по-високи температури, той може да облекчи процеса на агрегация на карбидите и да поддържа висока якост при висока температура. Волфрамът също може да намали чувствителността на стоманата към прегряването, да повиши издръжливостта и да увеличи твърдостта. 65SiMnWA пружинната стомана има много висока твърдост след горещо валцуване. Пролетната стомана с размери 50 мм2 може да бъде втвърдена в масло и може да се използва като важна пружина, подложена на голямо натоварване, топлоустойчивост (по-ниска от 350 ° C) и повреди. 30W4Cr2VA висококачествена топлоустойчива, висококачествена пружинна стомана с висока издръжливост, закалена 1050 ~ 1100 ° C, 550 ~ 650 ° C закалена след якост на опън от 1470 ~ 1666Pa. Използва се предимно за изработване на пружини при високи температури (до 500 ° C).
Благодарение на добавянето на волфрам, устойчивостта на износване и обработваемостта на стоманата може значително да се подобри. Ето защо волфрамът е основният елемент на стоманената сплав.
(5) ванадий (V)
Ваадий и въглерод, амонякът, кислородът имат силен афинитет, с образуването на съответните стабилни съединения. Ванадийът съществува главно под формата на карбиди в стоманата. Основната му роля е да усъвършенства микроструктурата и зърната на стоманата и да увеличи якостта и якостта на стоманата. Когато твърдият разтвор се разтваря при висока температура, повишава се втвърдяваемостта; обратно, когато се съдържа като карбид, втвърдяваемостта се намалява. Ванадият увеличава стабилността на темперирането на закалената стомана и води до вторично втвърдяване. Съдържанието на ванадий в стоманата обикновено не е повече от 0,5%, с изключение на високоскоростната инструментална стомана.
Ванадийът може да усъвършенства зърната в обикновените стомани с ниска въглеродна сплав, да увеличи силата, коефициента на добива и ниските температури след нормализиране и да подобри заваръчните свойства на стоманите.
Ванадий в структурната стоманена сплав ще намали издръжливостта при общите условия на топлинна обработка, така че често се използва заедно с елементи като манган, хром, молибден и волфрам в структурната стомана. Ванадий в охладената и закалена стомана е основно за увеличаване на съотношението на якост и добив на стоманата и подобряване на термичната чувствителност на зърната и ниобий. Благодарение на способността за прецизиране на зърната в стоманената стомана, стоманата може да бъде директно охладена след карбуризиране без вторично охлаждане.
Ванадий може да увеличи съотношението на якост и добив на пружината и стоманата на лагера, особено да увеличи границата на съотношението и границата на еластичност, да намали чувствителността на декарбонизацията по време на топлинната обработка и по този начин да подобри качеството на повърхността. Носещата стомана с пет хром ванадий има висока дисперсия на карбонизация и добра ефективност.
Ванадиусът усъвършенства зърната в инструменталната стомана, намалява чувствителността при прегряване, повишава устойчивостта на темпериране и износоустойчивостта и удължава експлоатационния живот на инструмента.
(6) Титан (Ti)
Титанът има силен афинитет към азот, кислород и въглерод и има по-силен афинитет към сярата, отколкото към желязото. Ето защо той е добър дезоксидатор и е ефективен елемент за фиксиране на азота и въглерода. Въпреки че титанът е силен карбид образуващ елемент, той не се комбинира с други елементи, за да образува съставно съединение. Титаниевият карбид има силна задължителна сила, е стабилен и не се разлага лесно. Тя може само бавно да се разтваря в твърд разтвор, когато се нагрява до повече от 1000 ° C в стомана. Преди да бъдат разтворени, частиците от титанов карбид имат ефекта на предотвратяване на растежа на зърното. Тъй като афинитетът между титана и въглерода е много по-голям от афинитета между хром и въглерод, титана често се използва в неръждаема стомана, за да фиксира въглерода в него, за да се елиминира изчерпването на хром при границите на зърната, като по този начин елиминира или намали междукръвната корозия на стоманата.
Титанът също е един от феритно образуващите елементи и силно повишава температурата на стоманата А1 и А3. Титанът подобрява пластичността и издръжливостта на обикновените нисколегирани стомани. Тъй като титанът фиксира азот и сяра и образува титанов карбид, силата на стоманата се увеличава. Усъвършенстването на зърното след нормализиране, утаяване и образуване на карбиди може значително да подобри пластичността и устойчивостта на удара на стоманата. Изделия от легирани стомани, съдържащи титан, имат добри механични свойства и ефективност на процеса. Основният недостатък е издръжливостта.
В хромираните неръждаеми стомани обикновено е необходимо да се добави около 5 пъти въглеродното съдържание на титана, което не само подобрява корозионната устойчивост (предимно устойчивост на междугранулозна корозия) и якостта на стоманата, но също така има тенденция за подобряване на зърното растежа на стоманата при високи температури и подобрява микроструктурата. Изпълнение на стоманената заварка.
(7) Nb / Cb
Симбиозата между 铌 и 钶 често е сходна с тази на 钽 и. Те имат подобен ефект в стоманата. Лантаният и церият се разтварят в твърд разтвор и играят роля на укрепване на твърдите разтвори. Когато се разтваря в аустенит, издръжливостта на стоманата се увеличава значително. Обаче, при наличие на карбиди и частици на оксид, зърната се рафинират и втвърдяваемостта на стоманата се намалява. Той може да увеличи устойчивостта на темпериране на стоманата и има вторично втвърдяващ ефект. Трейс ниобий може да увеличи якостта на стоманата, без да се отрази на пластичността или якостта на стоманата. Благодарение на ефекта на усъвършенстването на зърното, удароустойчивостта на стоманата може да бъде подобрена и нейната крехка температура на преход може да бъде понижена. Когато съдържанието е повече от 8 пъти по-голямо от съдържанието на въглерод, почти целият въглерод в стоманата може да бъде фиксиран, така че стоманата да има добра водородна устойчивост. При аустенитните стомани може да се предотврати междуграничената корозия на стоманата чрез окислителната среда. Благодарение на фиксираните ефекти на втвърдяване с въглерод и утаяване, могат да се подобрят високотемпературните свойства на стоманите с висока якост, като якост на пълзене.
铌 В обикновената ниско легирана стомана за конструкция може да се подобри якостта на провлачване и якостта на удара, а крехката температура на прехода може да намали полезните свойства на заваряване. В стругова и охладена и омекотена структурна стомана с повишена твърдост едновременно. Подобрете издръжливостта и ниската температура на стоманата. Той може да намали въздушното втвърдяване на нисковъглеродна мартензитна термоустойчива неръждаема стомана, да избегне втвърдяването и издръжливостта на чупливост и да увеличи силата на пълзене.
(8) Цирконий (Zr)
Цирконий е силен карбид, образуващ елемент и ролята му в стоманата е подобна на тази на ниобий, тантал, ванадий. Добавянето на малко количество цирконий има ефекта на дегазация, пречистване и пречистване на зърната, което е от полза за ниските температурни характеристики на стоманата и подобрява ефективността на щамповането. Той се използва често при производството на свръхвисококачествени стомани и суперсплави на никел за газови двигатели и конструкции на балистични ракети.
(9) Кобалт (Co)
Кобалтът се използва в специални стомани и сплави. Високоскоростните стомани, съдържащи кобалт, имат висока твърдост при висока температура. Когато се комбинират с молибден, мартензитни стомани могат да се използват за получаване на ултра-висока твърдост и добри механични свойства. В допълнение, кобалтът също е важен елемент на легиране в стомани с гореща якост и магнитни материали.
Кобалтът намалява издръжливостта на стоманата, така че само въглеродната стомана ще намали общите механични свойства след охлаждане и темпериране. Кобалтът може да укрепи ферита и да добави въглеродна стомана. Той може да увеличи твърдостта, точката на провлачване и якостта на опън на стоманата по време на отгряването или нормализирането. Той има неблагоприятен ефект върху удължаването и намаляването на площта, а също и увеличаването на якостта на удара. Намаляващо съдържание на кобалт. Тъй като кобалтът има антиоксидантни свойства, той се използва в топлоустойчиви стомани и топлоустойчиви сплави. Стъклената турбина със сплав на основата на кобалт показва своята уникална роля.
(10) Силиций (Si)
Силиконът може да бъде разтворен във ферит и аустенит, за да се подобри твърдостта и здравината на стоманата, неговата роля е втора само на фосфор, по-силен от манган, никел, хром, волфрам, молибден, ванадий и други елементи. Въпреки това, когато съдържанието на силиций надхвърли 3%, пластичността и якостта на стоманата ще бъдат значително намалени. Силиконът може да подобри границата на еластичност на стоманата, силата на провлачане и съотношението на добива (σs / σb), както и отношението на умора и умора (σ-1 / σб). Това е така, защото силициевата или силиконовата манганова стомана може да се използва като пружинна стомана.
Силиконът намалява плътността, топлинната проводимост и електрическата проводимост на стоманата. Може да стимулира заздравяването на феритни зърна и да намали коерцитивността. Съществува тенденция да се намали анизотропията на кристала, така че магнетизирането да е лесно, магнитното съпротивление да се намали и може да се използва за производството на електрическа стомана, така че магнитната стоманена ламарина има по-ниска загуба на магнитна хистерезис. Силиконът може да увеличи магнитната пропускливост на ферита, така че стоманеният лист има по-висока магнитна индукционна якост под по-слабо магнитно поле. Въпреки това, в силно магнитно поле, силиконът намалява магнитната индукционна якост на стоманата. Благодарение на силното деоксигениране на силиций, силицийът намалява ефекта на желязо при стареене.
Когато стомана, съдържаща силиций, се загрява в оксидираща атмосфера, върху повърхността се образува слой от Si02 филм, като по този начин се повишава устойчивостта на окисляване на стоманата при високи температури.
Силиконът може да стимулира растежа на колонните кристали в стоманата и да намали пластичността. Ако силициевата стомана се охлади бързо при загряване, температурната разлика между вътрешната и външната страна на стоманата е голяма поради ниската топлопроводимост и следователно тя се счупи.
Силиконът може да намали заваръчните свойства на стоманата. Тъй като свързващата способност към кислорода е по-силна от тази на желязото, силициетът с ниска точка на топене лесно се генерира по време на заваряването, което увеличава течливостта на разтопената шлака и стопения метал, което води до наклон и повлияване на качеството на заваряване. Силицийът е добър дезоксидатор. Когато се деоксидира с алуминий, се добавя подходящо количество силиций, което може значително да увеличи скоростта на дезоксидация. Първоначално силицийът има остатъци в стоманата, която се доставя като суровина при производството на стомана и стомана. В кипящите стомани силицийът е ограничен до <> Когато се добавя умишлено, желязо-сплави се добавят по време на производството на стомана.
(11) Манган (Mn)
Манганът е добър дезоксидатор и десулфуризатор. Стоманата обикновено съдържа известно количество манган, което може да елиминира или да намали горещата чупливост на стоманата поради сярата, като по този начин подобри обработваемостта при горенето на стоманата.
Твърдият разтвор, образуван от манган и желязо, увеличава твърдостта и якостта на ферита и аустенита в стоманата. В същото време той е елемент от образуването на карбид и навлиза в цементие, за да замести част от железни атоми. Манганът намалява критичната температура на прехода в стоманата. Той играе роля при пречистването на перлита и също непряко играе важна роля за увеличаване на силата на перлитната стомана. Способността на мангана да стабилизира аустенита е на второ място само с никел и също така значително увеличава издръжливостта на стоманата. Използваният манган не превишава 2% в състава си с други елементи, за да произведе разнообразие от легирани стомани.
Манганът има характеристиките на изобилие от ресурси и различни функции и е широко използван, като въглеродни структурни стомани и пролетни стомани с по-високо съдържание на манган.
При високо въглеродни и високо манганови устойчиви на износване стомани, съдържанието на манган може да достигне 10% до 14%. След третирането с разтвора има добра издръжливост. Когато получи удара и се деформира, повърхностният слой ще бъде подсилен поради деформация и има висока устойчивост. Шлайфане.
Мангана и сярата образуват MnS с висока точка на топене, което предотвратява горещата крехкост, дължаща се на FeS. Манганът има тенденцията да увеличава изглаждането на стоманените зърна и чувствителността към чупливостта на температурата. Ако топенето не се охлади правилно след изливане и коване, то може лесно да причини бели петна в стоманата.
(12) Алуминий (А1)
Алуминият се използва основно за деоксидиране и пречистване на зърната. Образуването на твърд, устойчив на корозия нитридиран слой в нитридираната стомана. Алуминият може да потисне стареенето на нисковъглеродни стомани и да повиши тяхната издръжливост при ниски температури. Когато съдържанието е високо, устойчивостта на окисляване на стоманата и устойчивостта на корозия в окислителната киселина и H2S газ може да се подобри и електрическите и магнитните свойства на стоманата могат да бъдат подобрени. Алуминият има голям ефект на укрепване на твърдите вещества в стоманата, подобрявайки устойчивостта на износване, якостта на умора и основните механични свойства на въглеродната стомана.
В твърдата сплав алуминият и никелът образуват съединения, като по този начин се подобрява топенето. Алуминиевата желязо-хромна алуминиева сплав има почти постоянни характеристики на устойчивост и отлична устойчивост на окисляване при високи температури. Подходящ е за електрометалургични сплави и хром алуминий. Съпротивителен проводник.