Aby sa zlepšili a zlepšili určité vlastnosti ocele a získali určité špeciálne vlastnosti, prvky, ktoré sa zámerne pridávajú počas procesu tavenia, sa nazývajú legujúce prvky. Bežne používané legujúce prvky zahŕňajú chróm, nikel, molybdén, volfrám, vanád, titán, tantal, zirkón, kobalt, kremík, mangán, hliník, meď, bór, vzácne zeminy a podobne. Fosfor, síra, dusík atď. Tiež zohrávajú v niektorých prípadoch úlohu zliatiny.
(1) Chrome (Cr)
Chróm môže zvýšiť vytvrditeľnosť ocele a môže mať za následok sekundárne tvrdnutie, môže zlepšiť tvrdosť a odolnosť proti opotrebovaniu uhlíkovej ocele bez toho, aby bola oceľ krehká. Ak obsah prekročí 12%, má oceľ vysokú odolnosť voči oxidácii a odolnosť proti korózii pri vysokej teplote a tiež zvyšuje tepelnú pevnosť ocele. Chróm je hlavným legujúcim prvkom ocele odolnej voči kyselinám z nehrdzavejúcej ocele a žiaruvzdornej ocele.
Chróm môže zvýšiť pevnosť a tvrdosť uhlíkovej ocele v stave valcovania a znížiť predĺženie a zmenšenie plochy. Ak obsah chrómu presiahne 15%, pevnosť a tvrdosť sa znížia a podľa toho sa zvýši predĺženie a zmenšenie plochy. Časti obsahujúce chrómovú oceľ sa ľahko mletú, aby sa dosiahla vyššia kvalita povrchu.
Hlavnou úlohou chrómu v kalenej a temperovanej štruktúre je zlepšenie vytvrditeľnosti, takže oceľ po kalení a popúšťaní má lepšie komplexné mechanické vlastnosti, v karbidovej oceli môže tiež tvoriť karbidy chrómu, čím sa zvýši povrch odolnosti materiálu Brúsenie ,
Pružinová oceľ obsahujúca chróm nie je náchylná na oduhličenie počas tepelného spracovania. Chróm môže zlepšiť odolnosť proti opotrebovaniu, tvrdosť a tvrdosť červeného nástroja a má dobrú stabilitu pri temperovaní. V elektrotermálnych zliatinách môže chróm zvýšiť odolnosť proti oxidácii, elektrický odpor a pevnosť zliatiny.
(2) nikel (Ni)
Nikel posilňuje ferit a rafinuje perlit v oceli. Celkový účinok je zvýšenie sily a nemajú významný vplyv na plasticitu. Vo všeobecnosti platí pre ocele s nízkym obsahom uhlíka, ktoré sa používajú na valcovanie, normalizáciu alebo žíhanie ocele bez potreby kondicionovania, určité množstvo niklu môže zvýšiť pevnosť ocele bez výrazného zníženia jej húževnatosti. Podľa štatistiky môže každý nárast o 1% niklu zvýšiť pevnosť o 29,4 Pa. S nárastom obsahu niklu sa výťažok ocele zvyšuje rýchlejšie ako pevnosť v ťahu, takže pomer ocele obsahujúcej nikel môže byť vyšší ako pomer bežnej uhlíkovej ocele. Nikel zvyšuje pevnosť ocele, zatiaľ čo má menší vplyv na húževnatosť, plasticitu a výkonnosť iných procesov ako iné legujúce prvky. Pre stredne uhlíkovú oceľ, pretože nikel znižuje perlitnú transformačnú teplotu, perlit je jemný; a pretože nikel znižuje obsah uhlíka v eutektoidnom bode, množstvo perlitu je väčšie ako množstvo uhlíkovej ocele s rovnakým obsahom uhlíka. Pevnosť perlitickej feritickej ocele obsahujúcej nikel je vyššia ako u uhlíkovej ocele s rovnakým obsahom uhlíka. Naopak, ak je pevnosť ocele rovnaká, obsah uhlíka v oceli obsahujúcej nikel sa dá vhodne znížiť a húževnatosť a plasticita ocele sa môže zlepšiť. Nikel môže zlepšiť odolnosť ocele voči únavu a znížiť citlivosť ocele na medzeru. Nikel znižuje krehkú prechodovú teplotu ocele pri nízkych teplotách, čo má veľký význam pre nízkoteplotné ocele. Nikel obsahujúci 3,5% ocele sa môže použiť pri -100 ° C a nikel obsahujúci 9% ocele môže pracovať pri -196 ° C. Nikel nezvyšuje odolnosť ocele voči tečeniu a preto sa vo všeobecnosti nepoužíva ako spevňujúci prvok pre ocele s vysokou pevnosťou.
V zliatinách železa a niklu s vysokým obsahom niklu sa koeficient lineárnej expanzie významne mení s nárastom alebo poklesom obsahu niklu. Pomocou tejto funkcie je možné navrhnúť a vyrábať presné zliatiny, bimetály atď. S veľmi nízkymi alebo určitými lineárnymi rozťahovacími koeficientmi.
Okrem toho je nikel odolný nielen voči kyselinám, ale je tiež odolný voči zásadám a odoláva korózii voči atmosfére a soli. Nikel je jedným z dôležitých prvkov v nerezovej kyseline odolnej ocele.
(3) Molybdén (Mo)
Molybdén zlepšuje vytvrditeľnosť a tepelnú pevnosť v oceli, zabraňuje krehkosti, zvyšuje remanenciu a koercitivitu a bráni korózii v určitých médiách.
V kalenej a temperovanej oceli môže molybdén uhasiť a vytvrdnúť diely s väčšími časťami, zlepšiť odolnosť voči temperovaniu alebo stabilitu ocele pri temperovaní a umožniť temperovanie častí pri vyššej teplote, čím sa účinnejšie eliminuje stres a zlepšiť plasticitu.
Okrem vyššie uvedených funkcií môže molybdén v karbidizovaných oceliach tiež znižovať tendenciu karbidov tvoriť kontinuálnu sieť pri hraniciach zrna v nasýtenej vrstve, znižovať zvyškový austenit v nasýtenej vrstve a relatívne zvyšovať povrchovú vrstvu. Odolnosť voči opotrebeniu.
V zápustke sa molybdén môže tiež udržiavať relatívne stabilnú tvrdosť ocele a zvyšovať deformáciu. Odolnosť proti praskaniu a opotrebeniu.
V nerezovej oceli odolnej voči kyselinám môže molybdén ďalej zvyšovať odolnosť voči organickým kyselinám (kyselina mravčia, kyselina octová, kyselina šťaveľová atď.), Ako aj peroxid vodíka, kyselina sírová, kyselina sírová, sulfáty, kyslé farbivá a bieliace tekutiny. Najmä kvôli prídavku molybdénu je zabránené tendencii korózie spôsobenej prítomnosťou chloridových iónov.
Vysokorýchlostná oceľ W12Cr4V4Mo s obsahom približne 1% molybdénu má odolnosť voči opotrebovaniu, tvrdenú tvrdosť a tvrdosť červenú.
(4) wolfrám (W)
Okrem vytvárania karbidov v oceli sa volfrám čiastočne rozpúšťa na železo za vzniku pevného roztoku. Účinok je podobný účinku molybdénu a všeobecný účinok nie je taký významný ako vplyv molybdénu z hľadiska hmotnostného podielu. Hlavnou vzorkou volfrámu v oceli je zvýšená stabilita voči nárazom, červená tvrdosť, tepelná pevnosť a zvýšená odolnosť voči opotrebovaniu v dôsledku tvorby karbidov. Preto sa používa hlavne pre nástrojové ocele, ako je vysokorýchlostná oceľ, výkovková oceľ za tepla a podobne.
Volfrám tvorí žiaruvzdorné karbidy vo vysoko kvalitných jarných oceliach. Pri temperovaní pri vyšších teplotách môže uľahčiť proces agregácie karbidov a udržať vysokú pevnosť pri vysokej teplote. Volfrám môže tiež znížiť citlivosť ocele na prehriatie, zvýšiť vytvrditeľnosť a zvýšiť tvrdosť. Pružná oceľ 65SiMnWA má veľmi vysokú tvrdosť po valcovaní za tepla. Pružinová oceľ s rozmermi 50 mm2 môže byť vytvrdená v oleji a môže byť použitá ako dôležitá pružina vystavená vysokému zaťaženiu, tepelnej odolnosti (menej ako 350 ° C) a nárazu. 30W4Cr2VA vysoko odolná žiaruvzdorná vysoko kvalitná pružinová oceľ s vysokou tvrdosťou, kalenie 1050 ~ 1100 ° C, 550 ~ 650 ° C temperované po pevnosti v ťahu 1470 ~ 1666Pa. Používa sa hlavne na výrobu pružín používaných pri vysokých teplotách (do 500 ° C).
Vďaka pridaniu volfrámu sa značne zlepší odolnosť proti opotrebovaniu a opracovateľnosť ocele. Preto je volfrám hlavným prvkom zliatiny nástrojovej ocele.
(5) vanád (V)
Vanád a uhlík, amoniak, kyslík majú silnú afinitu s tvorbou zodpovedajúcich stabilných zlúčenín. Vanád existuje hlavne vo forme karbidov v oceli. Jeho hlavnou úlohou je spresniť mikroštruktúru a zrná ocele a zvýšiť pevnosť a húževnatosť ocele. Keď sa pevný roztok rozpustí pri vysokej teplote, zvýši sa vytvrditeľnosť; naopak, ak je prítomný ako karbid, znižuje sa vytvrditeľnosť. Vanád zvyšuje stabilitu temperovania ochladenej ocele a vedie k sekundárnemu vytvrdzovaniu. Obsah vanádu v oceli je vo všeobecnosti najviac 0,5% okrem vysokorýchlostnej nástrojovej ocele.
Vanád môže zdokonaliť zrná v obyčajných nízkolepých zliatinových ocelích, zvýšiť pevnosť, výťažnosť a nízke teploty po normalizácii a zlepšiť zváracie vlastnosti ocelí.
Vanád v konštrukčnej oceli zliatiny zníži vytvrditeľnosť pri všeobecných podmienkach tepelného spracovania, takže sa často používa spolu s prvkami ako sú mangán, chróm, molybdén a volfrám v konštrukčnej oceli. Vanád v oceli s tvrdenou tvrdosťou je hlavne zvýšiť pomer pevnosti a výťažnosti ocele a spresniť tepelnú citlivosť zŕn a nióbu. Vzhľadom na schopnosť zušľachťovať zrná v karbidizovanej oceli sa môže oceľ priamo uhasiť po karburizácii bez sekundárneho kalenia.
Vanad môže zvýšiť pomer pevnosti a výnosu v pružinovej oceli a ložiskovej oceli, najmä zvýšenie hranice pomeru a pružnosti, zníženie citlivosti na dekarbonizáciu počas tepelného spracovania a tým zlepšenie kvality povrchu. Nosná oceľ s obsahom 5 chrómu vanádia má vysokú karbonizačnú disperziu a dobrý výkon.
Vanád zušľachťuje zrná v nástrojovej oceli, znižuje citlivosť pri prehriatí, zvyšuje stabilitu pri temperovaní a odolnosť proti opotrebovaniu a predlžuje životnosť nástroja.
(6) Titán (Ti)
Titán má silnú afinitu s dusíkom, kyslíkom a uhlíkom a má silnejšiu afinitu k síre než k železu. Preto je dobrým deoxidátorom a účinným prvkom na fixáciu dusíka a uhlíka. Hoci titán je silný karbidový prvok, nekombinuje ho s inými prvkami, aby vytvoril zloženú zlúčeninu. Karbid titánu má silnú väzobnú silu, je stabilný a nedá sa ľahko rozložiť. Môže sa len pomaly rozpúšťať do pevného roztoku, keď sa zohreje na oceľ viac ako 1000 ° C. Pred rozpustením majú častice karbidu titánu účinok na zabránenie rastu zŕn. Vzhľadom na to, že afinita medzi titánom a uhlíkom je oveľa väčšia ako afinita medzi chrómom a uhlíkom, titán sa často používa v nehrdzavejúcej oceli na fixovanie uhlíka, aby sa eliminovalo vyčerpanie chrómu na hraniciach zrna, čím sa eliminuje alebo znižuje medzikryštalická korózia ocele.
Titán je tiež jedným z prvkov tvoriacich ferity a silne zvyšuje teplotu ocele A1 a A3. Titán zvyšuje plasticitu a húževnatosť v bežných nízkolegovaných oceľoch. Keďže titán fixuje dusík a síru a tvorí karbid titánu, zvyšuje sa pevnosť ocele. Zlepšenie zrna po normalizácii, precipitácii a tvorbe karbidov môže výrazne zlepšiť plasticitu a odolnosť ocele proti nárazom. Zliatina z konštrukčnej ocele obsahujúca titán má dobré mechanické vlastnosti a výkonnosť procesu. Hlavnou nevýhodou je tvrditeľnosť.
V nehrdzavejúcich oceľoch s vysokým obsahom chrómu je zvyčajne potrebné pridať približne 5-násobok obsahu uhlíka v titáne, ktorý nielen zlepšuje odolnosť proti korózii (najmä odolnosť proti korózii medzi koróziami) a húževnatosť ocele, ale tiež zlepšuje zrnitosť rast ocele pri vysokých teplotách a zlepšuje mikroštruktúru. Zváranie ocele.
(7) Nb / Cb
Symbióza medzi 铌 a 钶 je často podobná 钽 a. Majú podobné účinky aj v oceli. Lantan a cér sa rozpustia v pevnom roztoku a zohrávajú úlohu posilňovania pevného roztoku. Pri rozpustení v austenite je výrazne zvýšená vytvrditeľnosť ocele. Avšak za prítomnosti karbidov a častíc oxidu sa zrná rafinujú a vytvrditeľnosť ocele sa znižuje. Môže zvýšiť stabilitu voči temperovaniu ocele a má sekundárny vytvrdzovací účinok. Stopové niób môže zvýšiť pevnosť ocele bez ovplyvnenia plasticity alebo húževnatosti ocele. Vzhľadom na účinok zjemnenia zrna môže byť zlepšená húževnatosť ocele a jej krehká prechodová teplota môže byť znížená. Ak je obsah viac ako 8-násobný ako obsah uhlíka, takmer celý uhlík v oceli môže byť pevný, takže oceľ má dobrú vodíkovú odolnosť. V austenitických ocelách je možné zabrániť intergranulárnej korózii ocele oxidačným médiom. Kvôli pevným účinkom vytvrdzovania uhlíkom a vyzrážaním sa môžu zlepšiť vlastnosti vysokoteplotných ocelí s vysokou teplotou, ako napríklad pevnosť pri tečení.
铌 V bežnej nízkolegovanej oceli pre konštrukciu je možné zlepšiť medznú húževnatosť a odolnosť proti nárazu a krehká prechodová teplota môže znížiť užitočný výkon zvárania. V karburizácii a kalenej a temperovanej konštrukčnej oceli zliatiny v náraste vytvrditeľnosti v rovnakom čase. Zlepšenie húževnatosti a nízkej teploty ocele. Môže znížiť kalenie vzduchom z nehrdzavejúcej ocele s nízkym obsahom uhlíka, vyhnúť sa vytvrdzovaniu a lámavosti a zvýšiť pevnosť pri dotvarovaní.
(8) Zirkónium (Zr)
Zirkónium je silný prvok tvoriaci karbid a jeho úloha v oceli je podobná ako niób, tantal, vanád. Pridanie malého množstva zirkónia má za následok odplynenie, čistenie a zjemňovanie zŕn, čo je výhodné pre nízku teplotu ocele a zlepšuje výkon lisovania. Bežne sa používa pri výrobe vysoko pevných ocelí a superzliatin na báze niklu na plynové motory a konštrukcie balistických striel.
(9) Kobalt (Co)
Kobalt sa používa v špeciálnych oceľoch a zliatinách. Vysokorýchlostné ocele obsahujúce kobalt majú vysokú tvrdosť pri vysokej teplote. Pri kombinácii s molybdénom sa môžu martenzitické ocele použiť na získanie extrémne vysokej tvrdosti a dobrých mechanických vlastností. Okrem toho je kobalt tiež dôležitým legujúcim prvkom v oceľoch s vysokou pevnosťou a magnetických materiálov.
Kobalt znižuje vytvrditeľnosť ocele, takže samotná uhlíková oceľ znižuje celkové mechanické vlastnosti po ochladení a popúšťaní. Kobalt môže posilniť ferit a pridať uhlíkovú oceľ. Pri žíhaní alebo normalizácii môže zvýšiť tvrdosť, medznú hodnotu a pevnosť v ťahu ocele. Má nepriaznivý vplyv na predĺženie a zmenšenie plochy a tiež zvyšuje húževnatosť. Zníženie obsahu kobaltu. Pretože kobalt má antioxidačné vlastnosti, používa sa v žiaruvzdorných a tepelne odolných zliatinách. Slitinová plynová turbína na báze kobaltu vykazuje svoju jedinečnú úlohu.
(10) Kremík (Si)
Kremík môže byť rozpustený v ferite a austenite, aby sa zlepšila tvrdosť a pevnosť ocele, jej úloha je druhá iba na fosfor, silnejšia ako mangán, nikel, chróm, volfrám, molybdén, vanád a ďalšie prvky. Ak však obsah kremíka prekročí 3%, výrazne sa zníži plasticita a húževnatosť ocele. Silikón môže zlepšiť medza pružnosti ocele, medza klzu a výnosový pomer (σs / σb), ako aj pomer únavy a únavy (σ-1 / σb). Je to preto, lebo kremíková alebo kremíková mangánová oceľ sa môže použiť ako pružná oceľ.
Silikón znižuje hustotu, tepelnú vodivosť a elektrickú vodivosť ocele. Môže podporovať zrýchlenie feritových zŕn a znížiť koercitivitu. Existuje tendencia znižovať anizotropiu kryštálu, takže magnetizácia je jednoduchá, magnetický odpor sa znižuje a môže sa použiť na výrobu elektrickej ocele, takže magnetická oceľová doska má nižšiu magnetickú hysteréznu stratu. Kremík môže zvýšiť magnetickú priepustnosť feritu, takže oceľový plech má vyššiu magnetickú indukčnú silu pod slabším magnetickým poľom. Avšak v silnom magnetickom poli kremík znižuje magnetickú indukčnú silu ocele. V dôsledku silnej deoxygenácie kremíka kremík znižuje vplyv magnetického starnutia železa.
Keď sa oceľ obsahujúca kremík zahrieva v oxidačnej atmosfére, na povrchu sa vytvorí vrstva filmu Si02, čím sa zvýši odolnosť ocele proti oxidácii pri vysokých teplotách.
Kremík môže podporiť rast stĺpcovitých kryštálov v liatej oceli a znížiť plasticitu. Ak sa kremíková oceľ pri zahrievaní rýchlo ochladzuje, teplotný rozdiel medzi vnútornou a vonkajšou oceľou je veľký kvôli nízkej tepelnej vodivosti, a preto sa rozpadá.
Silikón môže znižovať zváracie vlastnosti ocele. Vzhľadom na to, že schopnosť viazať kyslík je silnejšia ako v prípade železa, ľahko sa pri zváraní vytvára silikát s nízkou teplotou topenia, čo zvyšuje tekutosť roztavenej trosky a roztaveného kovu, čo spôsobuje sklon a ovplyvňuje kvalitu zvárania. Silikón je dobrý dezoxidátor. Pri deoxidácii hliníkom sa pridá vhodné množstvo kremíka, čo môže významne zvýšiť rýchlosť deoxidácie. Kremík pôvodne mal v oceli zvyškami, ktoré sa pri výrobe ocele a ocele dodávajú ako surovina. Vo vriacej oceli je kremík obmedzený na <> Keď sa zámerne pridávajú, počas výroby ocele sa pridávajú zliatiny ferosilikónu.
(11) Mangán (Mn)
Mangán je dobrý dezoxidátor a desulfurizátor. Oceľ zvyčajne obsahuje určité množstvo mangánu, ktoré môže vylúčiť alebo znížiť horúcu krehkosť ocele kvôli síre a tým zlepšiť spracovateľnosť ocele za tepla.
Pevný roztok tvorený mangánom a železom zvyšuje tvrdosť a pevnosť feritu a austenitu v oceli. Súčasne je prvkom tvorby karbidu a vstupuje do cementitu, aby nahradil časť atómov železa. Mangán znižuje kritickú teplotu prechodu v oceli. Zohráva úlohu pri rafinácii perlitu a tiež nepriamo zohráva dôležitú úlohu pri zvyšovaní pevnosti perlitickej ocele. Schopnosť mangánu stabilizovať austenit je druhá len pre nikel a tiež výrazne zvyšuje vytvrditeľnosť ocele. Použité mangán nepresahuje 2% zloženia s inými prvkami na výrobu rôznych legovaných ocelí.
Mangán má vlastnosti bohatých zdrojov a rôznych funkcií a je široko používaný, ako uhlíkové konštrukčné ocele a jarné ocele s vyšším obsahom mangánu.
Vo vysoko uhlíkovom a vysoko odolnom oceli odolnom voči opotrebeniu manganu môže obsah mangánu dosiahnuť 10% až 14%. Po ošetrení roztoku má dobrú húževnatosť. Pri náraze a deformácii sa povrchová vrstva zosilní v dôsledku deformácie a má vysokú odolnosť. Brúsenie.
Mangán a síra tvoria MnS s vysokou teplotou topenia, čo zabraňuje horúcej krehkosti kvôli FeS. Mangán má tendenciu zvyšovať hrubnutie oceľových zŕn a citlivosť na miernu krehkosť. Ak nie je tavenie po nalievaní a kovaní správne chladené, môže ľahko spôsobiť biele škvrny v oceli.
(12) Hliník (Al)
Hliník sa používa hlavne na deoxidáciu a úpravu zrna. Vytváranie tvrdenej nitridovanej vrstvy odolnej voči korózii v nitridovanej oceli. Hliník môže zabrániť starnutiu nízkorizikových ocelí a zvýšiť ich húževnatosť pri nízkych teplotách. Ak je obsah vysoký, môže sa zlepšiť oxidačná odolnosť ocele a odolnosť proti korózii v oxidačnej kyseline a plyne H2S a zlepšiť elektrické a magnetické vlastnosti ocele. Hliník má veľký posilňujúci účinok v pevnej forme v oceli, zlepšuje odolnosť proti opotrebeniu, únavovú pevnosť a jadrové mechanické vlastnosti uhlíkovej ocele.
V tvrdej zliatine vytvárajú hliník a nikel zlúčeniny, čím sa zlepšuje pevnosť pri tavení. Zliatina železa a chrómu obsahujúca hliník má takmer konštantné odporové charakteristiky a vynikajúcu odolnosť proti oxidácii pri vysokých teplotách. Je vhodný pre elektrometalurgické zliatiny a chróm hliník. Odporový vodič.