W budownictwie, przemyśle i niektórych obszarach rolnictwa można zaobserwować aktywne wykorzystanie wyrobów metalowych. Ponadto ten sam metal, w zależności od zakresu zastosowania, wykazuje różne właściwości techniczne i użytkowe. Można to wytłumaczyć procesami dopingu. Procedura technologiczna, w której podstawowy przedmiot nabiera nowych właściwości lub poprawia się zgodnie z istniejącymi cechami. Sprzyjają temu pierwiastki aktywne, których właściwości stopowe powodują chemiczne i fizyczne procesy zmiany struktury metalu.
Główne pierwiastki stopowe
Węgiel ma wielką, ale niejednoznaczną wartość w procesach tworzenia stopów. Z jednej strony jego stężenie w strukturze metalu na poziomie ok. 1,2% przyczynia się do wzrostu wytrzymałości, twardości i poziomu kruchości na zimno, a z drugiej strony również zmniejsza przewodność cieplną i gęstość materiału. Ale nawet to nie jest najważniejsze. Jak wszystkie pierwiastki stopowe, dodawany jest podczas obróbki technologicznej pod silnym wpływem temperatury. Jednak nie wszystkie zanieczyszczenia i składniki aktywne pozostają w strukturze po zakończeniu operacji. Tylko węgiel może pozostać w metalui w zależności od wymaganych cech produktu końcowego technolodzy decydują, czy uszlachetnić metal, czy zachować jego dotychczasowe właściwości. Oznacza to, że zmieniają zawartość węgla poprzez specjalną operację stopowania.
Do listy podstawowych pierwiastków stopowych można również dodać krzem i mangan. Pierwszy wprowadzany jest do struktury docelowej w minimalnym procencie (nie więcej niż 0,4%) i nie ma specjalnego wpływu na zmianę jakości przedmiotu obrabianego. Niemniej jednak ten składnik, podobnie jak mangan, jest niezbędny jako substancja odtleniająca i wiążąca. Te właściwości pierwiastków stopowych determinują podstawową integralność struktury, która nawet w procesie stapiania pozwala organicznie dostrzec inne, już aktywne pierwiastki i zanieczyszczenia.
Pomocnicze pierwiastki stopowe
Ta grupa pierwiastków zwykle obejmuje tytan, molibden, bor, wanad itp. Najwybitniejszym przedstawicielem tego ogniwa jest molibden, częściej stosowany w stalach chromowych. W szczególności z jego pomocą zwiększa się hartowność metalu, a także zmniejsza się próg kruchości na zimno. Przydatne do budowy gatunków stali i stosowania składników molibdenowych. Są to skuteczne pierwiastki stopowe w stali, które zapewniają dynamiczną i statyczną wytrzymałość metali, eliminując jednocześnie ryzyko wewnętrznego utleniania. Jeśli chodzi o tytan, jest on używany sporadycznie i tylko do jednego zadania - mielenia ziaren strukturalnych w stopach chromowo-manganowych. Suplementy można również nazwać celowanymiwapń i ołów. Wykorzystywane są do metalowych półfabrykatów, które są następnie poddawane operacjom cięcia.
Klasyfikacje pierwiastków stopowych
Oprócz bardzo warunkowego podziału pierwiastków stopowych na główne i pomocnicze stosuje się również inne, dokładniejsze znaki różnicy. Na przykład, zgodnie z mechaniką wpływu na właściwości stopów i stali, pierwiastki dzielą się na trzy kategorie:
- Wpływ na tworzenie węglików.
- Z przekształceniami polimorficznymi.
- Z tworzeniem związków międzymetalicznych.
Ważne jest, aby wziąć pod uwagę, że w każdym z trzech przypadków wpływ pierwiastków stopowych na właściwości związków międzymetalicznych zależy również od obcych zanieczyszczeń. Na przykład stężenie tego samego węgla lub żelaza może mieć wartość. Istnieje również klasyfikacja już elementów transformacji polimorficznej według charakteru oddziaływania. W szczególności wyróżnia się pierwiastki pozwalające na obecność w stopie ferrytu stopowego, a także ich analogów, które przyczyniają się do stabilizacji optymalnej zawartości austenitu, niezależnie od temperatury.
Wpływ stopu na stopy i stale
Istnieje kilka sposobów poprawy właściwości jakościowych stali. Przede wszystkim są to właściwości fizyczne, które określają zasób techniczny materiału. Stopowanie w tej części pozwala na zwiększenie wytrzymałości, ciągliwości, hartowności i twardości. Inny kierunek pozytywnywpływ pierwiastków stopowych ma na celu poprawę właściwości ochronnych. W związku z tym warto podkreślić odporność na uderzenia, twardość czerwoną, odporność na ciepło oraz wysoki próg uszkodzeń korozyjnych. W przypadku niektórych zastosowań metale są również przygotowywane z uwzględnieniem właściwości elektrochemicznych. W tym przypadku pierwiastki stopowe mogą być stosowane w celu zwiększenia przewodności elektrycznej i cieplnej, odporności na utlenianie, przepuszczalności magnetycznej itp.
Cechy wpływu szkodliwych zanieczyszczeń
Typowymi przedstawicielami szkodliwych zanieczyszczeń są fosfor i siarka. Jeśli chodzi o fosfor, w połączeniu z żelazem może tworzyć kruche ziarna, które są zachowane po stopowaniu. W rezultacie powstały stop traci wysoki stopień gęstości, a także jest kruchy. Jednak połączenie z węglem daje również pozytywną charakterystykę, poprawiając proces separacji wiórów. Ta jakość ułatwia procesy obróbki. Z kolei siarka jest jeszcze bardziej niebezpieczną substancją. Jeżeli wpływ pierwiastków stopowych na stal jako całość ma na celu poprawę odporności materiału na wpływy zewnętrzne, to domieszka ta wyrównuje tę grupę cech. Przykładowo jego wysokie stężenie w strukturze prowadzi do wzrostu ścieralności, spadku wytrzymałości zmęczeniowej metalu oraz minimalizacji odporności na korozję.
Technologia stopowa
Zazwyczaj stopowanie odbywa się w ramach produkcji metalurgicznej i stanowi wprowadzenie dodatkowychelementy omówione powyżej. W wyniku obróbki cieplnej w konstrukcji zachodzą chemiczne i fizyczne procesy łączenia poszczególnych substancji, a także odkształcenia. Tym samym pierwiastki stopowe umożliwiają poprawę jakości wyrobów hutniczych.
Wniosek
Stop to złożony proces technologiczny zmiany właściwości metalu. Jego złożoność polega głównie na podstawowym doborze optymalnych receptur w celu uzyskania pożądanego zestawu właściwości przedmiotu obrabianego. Jak już wspomniano, wpływ pierwiastków stopowych jest różnorodny i niejednoznaczny. Ten sam składnik aktywnego dodatku może np. jednocześnie poprawiać wytrzymałość metalu i pogarszać jego przewodność cieplną. Zadaniem technologów jest opracowanie zwycięskich kombinacji elementów, które sprawią, że część lub konstrukcja metalowa będzie jak najbardziej akceptowalna pod względem właściwości pod kątem zastosowania do określonych celów.
