Da bi se poboljšala i poboljšala određena svojstva čelika i da bi se postigla određena posebna svojstva, elementi koji su namjerno dodani tijekom procesa taljenja nazvani su elementima od legura. Uobičajeni legirani elementi uključuju krom, nikal, molibden, volfram, vanadij, titan, tantal, cirkonij, kobalt, silicij, mangan, aluminij, bakar, bor, rijetku zemlju i slično. Fosfor, sumpor, dušik i sl. Također igraju ulogu legure u nekim slučajevima.
(1) krom (cr)
Krom može povećati stvrdnjavanje čelika i imati učinak sekundarnog otvrdnjavanja, može poboljšati tvrdoću i otpornost na trošenje ugljičnog čelika bez čelika krhki. Kad sadržaj prelazi 12%, čelik ima dobru otpornost na oksidaciju visoke temperature i otpornost na oksidaciju, te povećava toplinsku čvrstoću čelika. Krom je glavni element legiranja čelika otpornih na kiselinu od nehrđajućeg čelika i čelika otpornih na toplinu.
Krom može povećati čvrstoću i tvrdoću ugljičnog čelika u stanju valjanja i smanjiti produljenje i smanjenje površine. Kad sadržaj kroma premašuje 15%, snaga i tvrdoća će se smanjiti, a produljenje i smanjenje površine povećat će se u skladu s tim. Dijelovi s kromovim čelikom lako se prizemljuju kako bi se dobila veća površinska kvaliteta.
Glavna uloga kroma u zaustavljenoj i temperiranoj strukturi je poboljšanje stvrdnjavanja, tako da čelik nakon gašenja i kaljenja ima bolje sveobuhvatna mehanička svojstva, u karburiranom čeliku može također formirati kromove karbide, čime se povećava površina otpornosti na materijal. ,
Proljetni čelik koji sadrži krom nije podložan dekarburizaciji tijekom toplinske obrade. Krom može poboljšati otpornost na trošenje, tvrdoću i crvenu tvrdoću čelika alata i imati dobru stabilnost kaljenja. U elektroteralnim legurama, krom može povećati otpornost na oksidaciju, električnu otpornost i čvrstoću legure.
(2) nikal (Ni)
Nikal jača ferit i pročišćava perlit u čeliku. Ukupni učinak je povećanje čvrstoće i nema značajnog utjecaja na plastičnost. Općenito, kod čelika s niskim udjelom ugljika koji se koriste u valjanju čelika, normalizaciji ili žarenja bez potrebe za kondicioniranjem, određena količina nikla može povećati čvrstoću čelika bez značajnog smanjenja njegove žilavosti. Prema statistikama, svaki porast od 1% nikla može povećati snagu za 29,4Pa. Uz povećanje sadržaja nikla, prinos čelika se povećava brže od vlačne čvrstoće, tako da omjer čelika koji sadrži nikal može biti veći od običnog ugljičnog čelika. Nikel povećava čvrstoću čelika, a ima manje utjecaja na otpornost, plastičnost i performanse drugih procesa od ostalih elemenata legure. Za srednje ugljični čelik, budući da nikal smanjuje temperaturu transformacije pearlita, perlit se postaje u redu; i zato što nikal smanjuje sadržaj ugljika eutektoidne točke, količina perlit je veća od ugljičnog čelika s istim sadržajem ugljika. Snaga perlitnog feritnog čelika koji sadrži nikal je veći od ugljičnog čelika istog sadržaja ugljika. Obrnuto, ako je čvrstoća čelika jednaka, sadržaj ugljika čelika koji sadrži nikal može se prikladno smanjiti, a žilavost i plastičnost čelika mogu se poboljšati. Nikel može poboljšati otpornost čelika na umor i smanjiti osjetljivost čelika na prazninu. Nikal smanjuje krhku prijelaznu temperaturu čelika pri niskim temperaturama, što je od velikog značaja za niskotemperaturne čelike. Nikal koji sadrži 3,5% čelika može se koristiti pri -100 ° C, a nikal koji sadrži 9% čelika može raditi na -196 ° C. Nikal ne povećava otpornost čelika na puzanje i zato se obično ne koristi kao element za učvršćenje čelika na vruću čvrstoću.
U legurama željeznog nikla s visokim sadržajem nikla, linearni koeficijent ekspanzije značajno se mijenja s povećanjem ili smanjenjem sadržaja nikla. S ovom značajkom moguće je oblikovati i proizvesti precizne legure, bimetale itd. S vrlo niskim ili određenim koeficijentima linearnih ekspanzija.
Osim toga, nikal nije samo otporan na kiselinu, već i otporan na alkaliju, a ima otpornost na koroziju prema atmosferi i soli. Nikal je jedan od važnih elemenata čelika od nehrđajućeg čelika.
(3) Molibden (Mo)
Molibden poboljšava otvrdnjavanje i toplinsku čvrstoću čelika, sprječava krhkost kostiju, povećava remanenciju i koercivnost, te otporan na koroziju u određenim medijima.
U prekinutom i kaljenom čeliku, molibden može ugasiti i otvrdnuti dijelove većim dijelovima, poboljšati otpornost na kaljenje ili stabilnost kaljenja čelika te omogućiti da se dijelovi temperiraju na višoj temperaturi, čime se učinkovitije uklanjaju (ili smanjuju ostatke stres i poboljšanje plastičnosti.
Osim navedenih funkcija, molibden u karbidiranim čelicima može također smanjiti tendenciju karbida da stvara kontinuiranu mrežu na granicama zrna u karburiziranom sloju, smanjiti preostali austenit u karburiziranom sloju i relativno povećati površinski sloj. Otpornost na habanje.
U kalupu, molibden također može održati relativno stabilnu tvrdoću čelika i povećati deformaciju. Pukotina i otpornost na habanje.
U čeliku od nehrđajućeg čelika, molibden može dodatno povećati otpornost na organske kiseline (mravlja kiselina, octena kiselina, oksalna kiselina itd.) Kao i vodikov peroksid, sumporna kiselina, sumporna kiselina, sulfati, kisele boje i tekućine za izbjeljivanje. Konkretno, zbog dodavanja molibdena, sprečava se tendencija podešavanja korozije uzrokovane prisutnošću kloridnih iona.
Čelik velike brzine W12Cr4V4Mo koji sadrži oko 1% molibdena ima otpornost na habanje, tvrdoću i crvenu tvrdoću.
(4) Tungsten (W)
Uz formiranje karbida u čeliku, volfram se djelomično otapa u željezo kako bi nastala čvrsta otopina. Učinak je sličan onom molibdena, a opći učinak nije tako značajan kao molibden u smislu masene frakcije. Glavni uzorak volframa u čeliku je povećana stabilnost kose, crvena tvrdoća, toplinska čvrstoća i povećana otpornost na habanje zbog formiranja karbida. Stoga se uglavnom koristi za alatne čelike, kao što su čelik visokih brzina, vruće kovanje čelika i slično.
Tungsten tvori vatrostalne karbide u visokokvalitetnim opružnim čelicima. Kada se zaglađuje na višim temperaturama, može ublažiti proces agregacije karbida i održati visoku temperaturu. Volfram također može smanjiti osjetljivost čelika na pregrijavanje, povećati stvrdnjavanje i povećati tvrdoću. 65SiMnWA opružni čelik ima vrlo visoku tvrdoću nakon vrućeg valjanja. Proljetni čelik od 50 mm2 može se očvrsnuti u ulju i može se koristiti kao važna opruga podvrgnuta teškom opterećenju, toplinskom otporu (manje od 350 ° C) i udarena. 30W4Cr2VA visokoučinkovita, visokovrijedna čelika visoke otpornosti na toplinu, s velikim otvrdnjivanjem, zaustavljanjem 1050 ~ 1100 ° C, 550 ~ 650 ° C temperirana nakon vlačne čvrstoće 1470 ~ 1666Pa. Uglavnom se koristi za izradu opruga na visokim temperaturama (do 500 ° C).
Zbog dodavanja volframa, može se značajno poboljšati otpornost na habanje i obradu čelika. Stoga je volfram glavni element alatnog alata od legure.
(5) Vanadij (V)
Vanadij i ugljik, amonijak, kisik imaju jak afinitet, uz stvaranje odgovarajućih stabilnih spojeva. Vanadij uglavnom postoji u obliku karbida u čeliku. Njegova glavna uloga je precizirati mikrostrukturu i žitarice čelika i povećati čvrstoću i otpornost čelika. Kada se čvrsta otopina otopi pri visokoj temperaturi, povećava se stvrdnjavanje; obratno, kada je prisutan kao karbid, stvrdnjavanje se smanjuje. Vanadij povećava stabilnost kaljenja odgajajućeg čelika i proizvodi sekundarni učinak otvrdnjavanja. Sadržaj vanadija u čeliku općenito nije veći od 0,5% osim čelika alata velikih brzina.
Vanadij može precizirati zrnca u običnim čelicima s niskom razinom ugljika, povećati jačinu, omjer prinosa i nisko-temperaturne osobine nakon normalizacije, te poboljšati zavarivanje performansi čelika.
Vanadij u konstrukcijskom čeliku legure će smanjiti otvrdnjivost pod općim uvjetima toplinske obrade, pa se često koristi zajedno s elementima kao što su mangan, krom, molibden i volfram u konstrukcijskom čeliku. Vanadij u prekinutom i kaljenom čeliku uglavnom je da se poveća omjer čvrstoće i iskoristivosti čelika, i precizira toplinsku osjetljivost žitarica i niobija. Zbog mogućnosti preciziranja zrna u karburiranom čeliku, čelik se može izravno zaustaviti nakon prerade bez sekundarnog gašenja.
Vanadij može povećati omjer čvrstoće i iskorištenja u čeličnom opruzi i nosivom čeliku, posebno povećati granicu omjera i elastičnu granicu, smanjiti osjetljivost dekarbonizacije tijekom toplinske obrade i time poboljšati kvalitetu površine. Čelik s ležištem koji nosi pet kroma s vanadijem ima visoku disperziju karbonizacije i dobre performanse.
Vanadij pročišćava žitarice u čeličnom alatu, smanjuje osjetljivost na pregrijavanje, povećava stabilnost kalupa i otpornost na trošenje te produljuje vijek trajanja alata.
(6) Titan (Ti)
Titan ima jak afinitet s dušikom, kisikom i ugljikom, te ima jači afinitet sa sumporom od željeza. Stoga je dobar deoksidator i učinkovit element za fiksiranje dušika i ugljika. Iako je titan čvrsti element koji formira karbid, ne kombinira se s drugim elementima da bi formirao kompozitni spoj. Titan karbid ima snažnu veznu silu, stabilan je i nije lako raspasti. Može se polako otopiti u čvrstu otopinu kada se zagrije na više od 1000 ° C u čeliku. Prije nego što se otopi, čestice titanovog karbida imaju učinak sprečavanja rasta zrna. Budući da je afinitet između titana i ugljika mnogo veći od afiniteta između kroma i ugljika, titan se često koristi u nehrđajućem čeliku kako bi se uklonio ugljik u njemu kako bi se uklonio iscrpljivanje kroma na granicama zrna, čime se uklanja ili smanjuje intergranularna korozija čelika.
Titan je također jedan od elemenata koji oblikuju ferit i snažno povećava temperaturu čelika A1 i A3. Titanij poboljšava plastičnost i otpornost na obične niskolegirane čelike. Kako titan uklanja dušik i sumpor i oblikuje titanov karbid, jačina čelika se povećava. Preciziranje zrna nakon normalizacije, taloženja i stvaranja karbida može značajno poboljšati plastičnost i otpornost na žilavost čelika. Aluminijski strukturni čelik koji sadrži titan ima dobre mehaničke osobine i performanse procesa. Glavni nedostatak je hardenability.
Kod nehrđajućih čelika visokog kroma, obično je potrebno dodati oko 5 puta više sadržaja ugljika od titana, što ne samo da poboljšava otpornost na koroziju (uglavnom otpornost na intergranularnu koroziju) i otpornost čelika, nego i poboljšava zrno rast čelika na visokim temperaturama i poboljšava mikrostrukturu. Zavarivanje čelika.
(7) Nb / Cb
Simbioza između 铌 i 钶 često je slična onoj 钽 i,. Oni imaju slične učinke u čeliku. Lantan i cerij su otopljeni u krutoj otopini i igraju ulogu čvrste otopine za jačanje. Kada se otopi u austenitu, znatno se povećava stvrdnjavanje čelika. Međutim, u prisutnosti karbida i čestica oksida, žitarice su rafinirane i stvrdnjavanje čelika je smanjeno. To može povećati stabilnost kalupa čelika i ima sekundarni učinak otvrdnjavanja. Trag niobij može povećati čvrstoću čelika bez utjecaja na plastičnost ili otpornost čelika. Zbog utjecaja poboljšanja zrna, može se poboljšati otpornost čelika čelika i smanjiti njenu krhku prijelaznu temperaturu. Kada je sadržaj veći od 8 puta veći od ugljika, gotovo se sav ugljik u čeliku može učvrstiti tako da čelik ima dobru otpornost na vodik. U austenitnim čelicima može se spriječiti intergranularna korozija čelika oksidirajućim sredstvom. Zbog fiksnog učinka stvrdnjavanja ugljika i taloženja, mogu se poboljšati svojstva visokotemperaturnih čelika na vrućoj čvrstoći, kao što je snaga puzanja.
铌 U običnom čeliku niskolegiranog materijala za konstrukciju može se poboljšati otpornost na snagu i otpornost na udarce, a krhka prijelazna temperatura može smanjiti korisnu učinkovitost zavarivanja. U stvrdnjavajućem i ugušćenom i temperiranom slojnom konstrukcijskom čeliku u istovremenom povećanju kaljenosti. Poboljšajte čvrstoću i nisku temperaturu čelika. Može se smanjiti otvrdnjavanje zraka od nehrđajućeg čelika s niskom razinom ugljika u martenzitskom otpornošću na toplinu, izbjegavajući otvrdnjavanje i temperaturu lomljivosti i povećavajući čvrstoću puzanja.
(8) cirkonijev (Zr)
Cirkonij je jak element koji formira karbid, a njegova uloga u čeliku je slična onoj niobija, tantala, vanadija. Dodavanje male količine cirkonija ima učinak degaziranja, pročišćavanja i rafiniranja žitarica, što je korisno za niskotemperaturni učinak čelika i poboljšava performanse utiskivanja. Uobičajeno se koristi za proizvodnju čelika visoke čvrstoće i superlegura na bazi nikla na plinskim motorima i balističkim raketnim strukturama.
(9) Kobalt (Co)
Kobalt se koristi u specijalnim čelicima i legurama. Brzina čelika koji sadrže kobalt imaju visoku temperaturu tvrdoće. U kombinaciji s molibdenom, mogu se koristiti martenzitni čelici kako bi se postigla visoka tvrdoća i dobra mehanička svojstva. Osim toga, kobalt je također važan element slaganja u čelicima s vrućom čvrstoćom i magnetskim materijalima.
Kobalt smanjuje otvrdnjivost čelika, pa će dodavanje ugljičnog čelika sam po sebi smanjiti ukupna mehanička svojstva nakon gašenja i kaljenja. Kobalt može ojačati ferit i dodati ugljični čelik. Može povećati tvrdoću, granicu isporuke i vlačnu čvrstoću čelika tijekom žarenja ili normalizacije. To ima negativan utjecaj na produljenje i smanjenje površine, a povećava se i otpornost na udar. Smanjenje sadržaja kobalta. Budući da kobalt ima antioksidacijska svojstva, koristi se u toplinski otpornim čelicima i legurama otpornih na toplinu. Plinskih turbina na bazi legure kobalta pokazuje svoju jedinstvenu ulogu.
(10) Silicij (Si)
Silicija se može otopiti u ferit i austenit radi poboljšanja tvrdoće i čvrstoće čelika, njegova uloga je samo fosfor, jača od mangana, nikla, kroma, volframa, molibdena, vanadija i drugih elemenata. Međutim, kada sadržaj silicija prelazi 3%, plastičnost i otpornost čelika bit će značajno smanjena. Silicij može poboljšati elastičnu granicu čelika, omjer čvrstoće i iskorištenja (σs / σb), kao i omjer umora i umora (σ-1 / σb). To je zato što se silicij ili silikon mangan čelik može koristiti kao opružni čelik.
Silicij smanjuje gustoću, toplinsku vodljivost i električnu vodljivost čelika. Može promicati feritni zrno i smanjiti koercivnost. Postoji sklonost smanjenju anizotropije kristala, tako da je magnetizacija jednostavna, magnetska otpornost se smanjuje i može se koristiti za proizvodnju električnog čelika, tako da magnetski čelični lim ima niži gubitak magnetske histereze. Silicij može povećati magnetsku permeabilnost ferita, tako da čelični lim ima veću magnetsku indukcijsku snagu u slabijem magnetskom polju. Međutim, u jakom magnetskom polju, silicij smanjuje magnetsku indukcijsku čvrstoću čelika. Zbog jakog deoksigeniranja silicija, silicij smanjuje učinak magnetskog starenja željeza.
Kada se čelik koji sadrži silicij grije u oksidirajućoj atmosferi, na površini se stvara sloj SiO2 filma, čime se povećava otpornost na oksidaciju čelika pri visokim temperaturama.
Silicij može promicati rast stupnih kristala u lijevanom čeliku i smanjiti plastičnost. Ako se silikonski čelik brzo zagrijava kada se zagrijava, razlika u temperaturi između iznutra i izvana čelika je velika zbog niske toplinske vodljivosti i stoga se prekida.
Silicij može smanjiti učinkovitost zavarivanja čelika. Budući da je sposobnost vezanja kisika jača od željeza, tijekom zavarivanja lako se stvara niskotemperatna silikatna čestica koja povećava fluidnost rastaljenog troske i rastaljenog metala što uzrokuje naginjanje i utječe na kvalitetu zavarivanja. Silicij je dobar deoksidator. Kada se deoksidira s aluminijem, dodaje se određena količina silicija, što može značajno povećati brzinu deoksidacije. Silicij izvorno ima neke ostatke u čeliku, koji se unosi kao sirovina tijekom proizvodnje čelika i čelika. U kipućim čelicima, silicij je ograničen na <> Kada se namjerno dodaju, ferrozililne legure se dodaju tijekom proizvodnje čelika.
(11) Mangan (Mn)
Mangan je dobar deoksidator i desulfurizer. Čelik obično sadrži određenu količinu mangana, što može eliminirati ili smanjiti vruću krhkost čelika zbog sumpora, čime se poboljšava vruće obradivost čelika.
Čvrsta otopina formirana manganom i željezo povećava tvrdoću i čvrstoću ferita i austenita u čeliku. Istodobno, to je element stvaranja karbida i ulazi u cementit koji zamjenjuje dio željeznih atoma. Mangan smanjuje kritičnu prijelaznu temperaturu u čeliku. Ona igra ulogu u pročišćavanju pearlita i također posredno igra važnu ulogu u povećanju čvrstoće perlitičnog čelika. Sposobnost mangana da stabilizira austenit je druga samo u odnosu na nikal i također jako povećava stvrdnjavanje čelika. Korišteni mangan ne prelazi 2% u sastavu s drugim elementima kako bi napravio niz legiranih čelika.
Mangan ima obilježja bogatih resursa i različitih funkcija, a široko se koristi, kao što su ugljični konstrukcijski čelici i opružni čelici s većim sadržajem mangana.
Kod visokih ugljika i visokih mangana otpornih čelika, sadržaj mangana može doseći 10% do 14%. Nakon tretmana, ima dobru čvrstoću. Kada primi udar i deformira, površinski sloj će se ojačati zbog deformacije i ima visoku otpornost. Mljevenje.
Mangan i sumpor čine MnS s visokim talištem, što sprječava vruću krhkost zbog FeS. Mangan ima tendenciju povećanja grubosti čeličnih zrna i osjetljivosti na temperaturu krhkosti. Ako se taljenje ne procijedi ispravno nakon izlijevanja i kovanja, može lako uzrokovati bijele mrlje u čeliku.
(12) Aluminij (Al)
Aluminij se uglavnom koristi za deoksidaciju i preciziranje zrna. Nastajanje tvrdog nitriranog sloja otpornog na koroziju u nitriranom čeliku. Aluminij može inhibirati starenje ugljika s niskim ugljikom i povećati njihovu otpornost pri niskim temperaturama. Kada je sadržaj visok, otpornost oksidacije čelika i otpornost na koroziju u oksidirajućoj kiselini i H2S plinu mogu se poboljšati, a električna i magnetska svojstva čelika mogu se poboljšati. Aluminij ima veliki učinak jačanja čvrste otopine u čeliku, poboljšavajući otpornost na habanje, otpornost na zamor i mehanička svojstva jezgre karburiranog čelika.
U tvrdom slitinu, spojevi od aluminija i nikla, čime se poboljšava snaga taljenja. Aluminijska legura od željeza i kroma sadrži aluminijske čestice gotovo konstantne otpornosti i izvrsnu otpornost na oksidaciju pri visokim temperaturama. Pogodan je za materijale elektrometallurgijske legure i kromov aluminija. Žica otpora.