Легирующими элементами

Цирконий как легирующий элемент в литейном производстве пока применяется редко. В основном его используют как модификатор: например, при выплавке жаропрочных сталей его добавка в количестве 0,3 - 0,4% в состав стали 40Х5МФЧЮРЛ (применяемой для изготовления пресс-форм) значительно улучшает ее литейные свойства. При выплавке стали в качестве легирующих материалов использовали ферросиликоцирконий ФЦ5.

Известно, что легирование - один из действенных методов повышения коррозионной стойкости, тем не менее в СССР и в ведущих западных странах в последнее время интерес к данному методу снижается и количество изобретений уменьшается. Можно полагать, что основной причиной является дефицит легирующих материалов (никель, молибден, медь и др.), а также их строгое в ряде случаев нормирование.

Обработка поверхности лазерным лучем позволяет повысить надежность и ресурс деталей посредством улучшения качества наносимых теплостойких, коррозионно-стойких и износостойких покрытий, обеспечивая в случае необходимости локальную обработку поверхности деталей, лимитирующих срок службы изделия в целом. При этом достигается экономия дорогостоящих легирующих материалов.

Стена, охлаждаемая воздухом, не должна быть керамической. Наряду с хорошими огнеупорными свойствами керамические материалы, к сожалению, обладают рядом плохих свойств, делающих невозможным их применение в данном случае. Керамический воздухоподогреватель был бы недостаточно плотным, слишком тяжелым и не перенес бы резкого колебания температур. Поэтому стена камеры плавления, охлаждаемая воздухом, должна быть металлической, из жароупорной стали с большой присадкой легирующих материалов. Самую высокую допустимую температуру стены, которая по условиям образования шлакового покрытия составляет 900° С, современные материалы выдержать могут. При температурах между 900 и 1 000° С еще не требуется высокая присадка легирующих материалов в жароупорных сталях и скорость их газовой коррозии является умеренной.

Данные удельного расхода материалов уточняют и приводят в соответствие с принятыми технологическими процессами плавки и типами плавильных агрегатов. Например, при получении высококачественных автомобильных гильз из синтетического чугуна, шихта которого состоит только из стружки, количество науглероживающих, флюсующих и легирующих материалов будет резко отличаться от приведенного выше.

1000, 10000 и 25000 ч. В исследовании были получены также значения условного предела ползучести для тех же длительностей испытаний и при допустимых деформациях 0,2; 0,5 и 1,0% (здесь не приводятся). По этим, данным в сопоставлении с химическим coeraiBOM плавок было с известным приближением установлено влияние некоторых легирующих материалов на жаропрочность стали.

стичного металла (железа, никеля, меди) и порошков легирующих материалов с последующим спеканием ленда в защитной среде. При наплавке под флюсом АН-60 спеченной ленты ЛС-70ХЗМН получают износостойкий наплавленный слой твердостью HRC 58—62. Наплавленный спеченной электродной лентой ЛС-5Х4ВЗФС металл обладает высокой термостойкостью (применяют для наплавки валков горячей прокатки металлов). Спеченные ленты применяются в автомобильной промышленности, в металлургическом и химическом машиностроении и др. [48, 101].

В течение примерно двух лет метод частичного окисления был основным методом производства нержавеющей стали. Были выполнены сотни плавок. Вначале метод не подвергался изменениям и осваивался таким, каким он был разработан при приведении опытных плавок. Через некоторое время в изложенную выше технологию внесены были изменения: 1) большая часть мягкого железа была заменена отходами хромоникелевых сталей с низким содержанием углерода; 2) масса плавки была повышена; 3) после скачивания окислительного шлака в металл добавляли 10—12% нагретых докрасна отходов стали 1Х18Н9Т для экономии легирующих материалов.

Однако при сварке гомогенного расплава не бывает. Металл сварочной ванны неоднородный (гетерогенный). В нем могут быть не полностью расплавившиеся частицы основного, присадочного или легирующих материалов, он контактирует по границам ванны с частично оплавленными зернами основного металла. Эти твердые поверхности при сварке являются гетерогенными зародышами кристаллитов. Такие зародыши можно создавать искусственно, например вводя в сварочную ванну порошки элементов-модификаторов. Более тугоплавкие частицы этих элементов, находясь в металле ванны во взвешенном состоянии, служат центрами кристаллизации, что измельчает структуру шва и улучшает его свойства. При сварке стали модифицировать металл шва можно, вводя в хвостовую часть ванны железные опилки.

Сплавы меди - бронзы свариваются лучше, чем чистая медь. Различают бронзы по типу основного легирующего компонента: оловянис-тые, алюминиевые, марганцовистые, кремнистые, хромистые. Лучше других свариваются кремнистые и хромистые бронзы. Кремнистые бронзы в значительной степени утратили тепло- и электропроводность, но имеют высокую коррозионную стойкость и износостойкость. Хромистые бронзы при хорошей свариваемости имеют электро- и теплопроводность практически на уровне чистой меди. Марганцовистые бронзы имеют удовлетворительную свариваемость с хорошей коррозионной стойкостью и жаропрочностью. Алюминиевые и оловянистые бронзы свариваются плохо ввиду выгорания легкоплавких легирующих материалов.

Во втором периоде плавки и перед выпуском важно, чтобы расплавленный металл не поглощал водорода из влажных шихтовых легирующих материалов (влаги), так как это способствует образованию пористости металла в слитках. Поэтому перед присадкой феррохром и металлический хром подогревают до красного каления. Известь, ферросилиций и другие шихтовые материалы также должны быть хорошо просушены.

стичного металла (железа, никеля, меди) и порошков легирующих материалов с последующим спеканием ленты в защитной среде. При наплавке под флюсом АН-60 спеченной ленты JIC-70X3MII получают износостойкий наплавленный слой твердостью HRC 58—62. Наплавленный спеченной электродной лентой ЛС-5Х4ВЗФС металл обладает высокой термостойкостью (применяют для наплавки валков горячей прокатки металлов). Спеченные ленты применяются в автомобильной промышленности, в металлургическом и химическом машиностроении и др. [48, 101 ].

Для сварки рядовых конструкций из низколегированных сталей обычно применяют электроды типа Э42А, а ответственных — типа Э50Л. Это обеспечивает получение металла швов с достаточной стойкостью против кристаллизационных трещин и требуемыми прочностными и пластическими свойствами. Легирование металла шва за счет провара основного металла легирующими элементами, входящими в основной металл, и повышенные скорости охлаждения позволяют получить металл шва с более высокими, чем при сварке пизкоуглеродистых сталей, прочностными показателями.

Изменение в стали содержания легирующих элементов влияет на положение фазовых областей. Основными легирующими элементами в рассматриваемых сталях служат хром и никель. В зависимости от их соотношения стали иногда разделяют на стали с малым (% Ni /% Сг ^ 1) и большим запасом аустенитности (1% № /% Сг>1).

Со многими легирующими элементами азот также образует химические соединения — нитриды (CrN, Cr2N, MnN, TiN и т. д.).

Увеличение содержания легирующих элементов приводит,,, как мы уже знаем, к увеличению устойчивости переохлажденного аустепита. В конструкционных сталях обычного состава содержание легирующих элементов таково, что становится возможной закалка в масле. В некоторых сталях с несколькими легирующими элементами (например, в хромовольфрамовых или хромоникельмолибденовых сталях) перлитное превращение аустенита настолько задерживается, что охлаждением деталей больших размеров на спокойном воздухе достигается переохлаждение аустенита до температур мартенситного превращения.

После охлаждения до комнатной температуры аустенитное состояние сохраняется, при этом точка Ms лежит еще ниже комнатной температуры, но точка MD вследствие обеднения аустенита углеродом и легирующими элементами переместилась в зону положительных температур. Деформация во время испытания при комнатной температуре ведет к образованию мартенсита. Таким -образом исходное, аустенитное, сравнительно малопрочное состояние в процессе испытания (или эксплуатации) в результате пластической деформации превращается в высокопрочное, мартенситное.

являются кремний, магний, I цинк и некоторые другие (рис. 420). Поэтому, кроме меди, — кремний, магний, цинк, литий также являются легирующими элементами в современных термически упрочняемых сплавах.

Продукция цветной металлургии: слитки цветных металлов для производства сортового проката (уголка, полосы, прутков и т. д.); слитки (чушки) цветных металлов для изготовления отливок на машиностроительных заводах; лигатуры — сплавы цветных металлов с легирующими элементами, необходимые для производства сложных легированных сплавов для отливок; слитки чистых и особо чистых металлов для приборостроения, электронной техники и других отраслей машиностроения.

Сопротивление окислению жаростойких сплавов при высоких температурах, как было указано ранее, обусловлено образованием на поверхности металла защитной хорошо сцепленной с ним окисной пленки. Существует большое количество легированных сталей, обладающих высокой жаростойкостью в сочетании с жаропрочностью при нагреве до 1200° С и выше. Основными легирующими элементами, придающими жаростойкость железным сплавам, являются хром, кремний, алюминий, никель ,и некоторые другие, добавка которых обусловливается характером и составом газовой среды, необходимостью улучшения механических и других свойств сплава (см. гл. X).

При высокотемпературном окислении железных сплавов, являющихся твердыми растворами железа с легирующими элементами, окисляющимися легче, чем само железо, можно наблюдать обогащение окалины этими элементами, если окисление не происходит очень быстро. Возможность обогащения окалины в процессе ее образования тем или иным легирующим элементом определяется соотношением между скоростями окисления и диффузии. За исключением марганца, все легирующие элементы концентрируются в слое, прилегающем к металлу, что можно объяснить тем, что легирующие элементы менее растворимы, чем железо, в окислах железа.

Сплавы железа распространены в промышленности наиболее широко. Основные из них — сталь и чугун — представляют собой сплавы железа с углеродом. Для получения заданных свойств в сталь и чугун вводят легирующие элементы. Ниже будет рассмотрено строение и фазовые превращения в сплавах железо—углерод, а также фазы в сплавах железо с легирующими элементами.

ность карбидных частиц и соответственно большую прочность. При указанных высоких температурах становится возможной и диффузия легирующих элементов, которая приводит их к перераспределению между ферритом и цементитом. Карбидообразующие элементы (Mo, W, V, (т) диффундируют из феррита в цементит, некарбпдообразующие (Ni, Co, Si) — из цементита в феррит. Обогащение цементита легирующими элементами до предела насыщения приводит к его превращению в специальный карбид (/И23С0, /И7С3, М2С или МС), который образуется в тех самых местах, где ранее были частицы цементита (превращение «на месте»). Однако возможно и прямое (или непосредственное) выделение частиц специальных карбидов, вызывающих эффект дисперсионного (или вторичного) твердения.