Im Bauwesen, in der Industrie und in einigen Bereichen der Landwirtschaft ist die rege Nutzung von Metallprodukten zu beobachten. Außerdem weist das gleiche Metall je nach Anwendungsbereich unterschiedliche technische und betriebliche Eigenschaften auf. Dies lässt sich durch Dotierungsvorgänge erklären. Ein technologischer Vorgang, bei dem das Grundwerkstück neue Qualitäten erhält oder sich entsprechend bestehender Eigenschaften verbessert. Ermöglicht wird dies durch aktive Elemente, deren Legierungseigenschaften chemische und physikalische Prozesse zur Veränderung der Metallstruktur bewirken.
Hauptlegierungselemente
Kohlenstoff hat einen großen, aber zweideutigen Wert in Legierungsprozessen. Seine Konzentration im Metallgefüge von ca. 1,2 % trägt einerseits zur Erhöhung der Festigkeit, Härte und Kältesprödigkeit bei, andererseits verringert es auch die Wärmeleitfähigkeit und Dichte des Materials. Aber auch das ist nicht die Hauptsache. Wie alle Legierungselemente wird es bei der technologischen Verarbeitung unter starkem Temperatureinfluss zugesetzt. Jedoch verbleiben nicht alle Verunreinigungen und aktiven Komponenten nach Abschluss der Operation in der Struktur. Nur Kohlenstoff kann im Metall verbleibenund abhängig von den erforderlichen Eigenschaften des Endprodukts entscheiden die Technologen, ob das Metall veredelt oder seine aktuellen Qualitäten beibeh alten werden sollen. Das heißt, sie variieren den Kohlenstoffgeh alt durch einen speziellen Legierungsvorgang.
Auch Silizium und Mangan können der Liste der grundlegenden Legierungselemente hinzugefügt werden. Ersteres wird in einem Mindestprozentsatz (maximal 0,4 %) in die Sollstruktur eingebracht und wirkt sich nicht besonders auf die Qualitätsänderung des Werkstücks aus. Dennoch ist diese Komponente, wie auch Mangan, als desoxidierende und bindende Substanz unerlässlich. Diese Eigenschaften von Legierungselementen bestimmen die grundsätzliche Integrität des Gefüges, das es ermöglicht, bereits während des Legierens andere, bereits aktive Elemente und Verunreinigungen organisch wahrzunehmen.
Hilfslegierungselemente
Diese Gruppe von Elementen umfasst normalerweise Titan, Molybdän, Bor, Vanadium usw. Der prominenteste Vertreter dieser Verbindung ist Molybdän, das häufiger in Chromstählen verwendet wird. Insbesondere wird mit seiner Hilfe die Härtbarkeit des Metalls erhöht und auch die K altversprödungsschwelle herabgesetzt. Nützlich für den Bau von Stahlsorten und die Verwendung von Molybdänkomponenten. Dies sind wirksame Legierungselemente in Stahl, die Metallen dynamische und statische Festigkeit verleihen und gleichzeitig das Risiko einer inneren Oxidation eliminieren. Titan wird selten und nur für eine Aufgabe verwendet - das Schleifen von Strukturkörnern in Chrom-Mangan-Legierungen. Ergänzungen können auch gezielt genannt werdenKalzium und Blei. Sie werden für Metallrohlinge verwendet, die anschließend zerspanenden Operationen unterzogen werden.
Klassifizierung von Legierungselementen
Neben der sehr bedingten Einteilung von Legierungselementen in Haupt- und Hilfselemente werden auch andere, genauere Differenzzeichen verwendet. Zum Beispiel werden Elemente gemäß der Mechanik des Einflusses auf die Eigenschaften von Legierungen und Stählen in drei Kategorien eingeteilt:
- Beeinflussung zur Bildung von Karbiden.
- Mit polymorphen Transformationen.
- Unter Bildung intermetallischer Verbindungen.
Es ist wichtig zu beachten, dass in jedem der drei Fälle der Einfluss von Legierungselementen auf die Eigenschaften intermetallischer Verbindungen auch von Fremdverunreinigungen abhängt. Beispielsweise kann die Konzentration desselben Kohlenstoffs oder Eisens einen Wert haben. Es gibt auch eine Klassifizierung von bereits Elementen der polymorphen Transformation nach der Art des Aufpralls. Insbesondere werden Elemente unterschieden, die das Vorhandensein von legiertem Ferrit in der Legierung ermöglichen, sowie deren Analoga, die unabhängig von der Temperatur zur Stabilisierung des optimalen Austenitgeh alts beitragen.
Einfluss des Legierens auf Legierungen und Stähle
Es gibt mehrere Möglichkeiten, die Qualitätseigenschaften von Stahl zu verbessern. Zunächst einmal sind dies physikalische Eigenschaften, die die technische Ressource des Materials bestimmen. Durch das Legieren in diesem Teil können Sie die Festigkeit, Duktilität, Härtbarkeit und Härte erhöhen. Andere Richtung positivEinfluss von Legierungselementen soll die Schutzeigenschaften verbessern. In diesem Zusammenhang sind Schlagfestigkeit, Rothärte, Hitzebeständigkeit und eine hohe Korrosionsschadensschwelle hervorzuheben. Für einige Anwendungen werden Metalle auch unter Berücksichtigung elektrochemischer Eigenschaften präpariert. In diesem Fall können Legierungselemente verwendet werden, um die elektrische und thermische Leitfähigkeit, die Oxidationsbeständigkeit, die magnetische Permeabilität usw. zu erhöhen.
Merkmale des Einflusses schädlicher Verunreinigungen
Typische Vertreter schädlicher Verunreinigungen sind Phosphor und Schwefel. Phosphor ist in Verbindung mit Eisen in der Lage, spröde Körner zu bilden, die nach dem Legieren erh alten bleiben. Dadurch verliert die resultierende Legierung in hohem Maße an Dichte und wird außerdem mit Sprödigkeit ausgestattet. Die Kombination mit Kohlenstoff ergibt jedoch auch eine positive Eigenschaft, die den Spantrennprozess verbessert. Diese Qualität erleichtert Bearbeitungsprozesse. Schwefel wiederum ist eine noch gefährlichere Substanz. Soll durch den Einfluss von Legierungselementen auf den Stahl insgesamt die Widerstandsfähigkeit des Werkstoffs gegenüber äußeren Einflüssen verbessert werden, so nivelliert diese Beimischung diese Eigenschaftsgruppe. Beispielsweise führt seine hohe Konzentration im Gefüge zu einer Erhöhung des Abriebs, einer Verringerung der Metallermüdungsbeständigkeit und einer Minimierung der Korrosionsbeständigkeit.
Legierungstechnik
Üblicherweise wird das Legieren im Rahmen der metallurgischen Produktion durchgeführt und stellt das Einbringen von Zusatzstoffen daroben besprochene Elemente. Durch die Wärmebehandlung kommt es im Gefüge zu chemischen und physikalischen Verbindungsvorgängen einzelner Stoffe sowie zu Verformungen. So ermöglichen Legierungselemente, die Qualität metallurgischer Produkte zu verbessern.
Schlussfolgerung
Legieren ist ein komplexer technologischer Prozess zur Veränderung der Eigenschaften eines Metalls. Seine Komplexität liegt hauptsächlich in der primären Auswahl optimaler Rezepturen, um den gewünschten Satz von Werkstückeigenschaften zu erreichen. Wie bereits erwähnt, ist der Einfluss von Legierungselementen vielfältig und mehrdeutig. Die gleiche Komponente des aktiven Additivs kann beispielsweise gleichzeitig die Festigkeit des Metalls verbessern und seine Wärmeleitfähigkeit verschlechtern. Die Aufgabe von Technologen besteht darin, erfolgreiche Kombinationen von Elementen zu entwickeln, die ein Metallteil oder eine Metallstruktur hinsichtlich ihrer Eigenschaften hinsichtlich der Verwendung für bestimmte Zwecke am akzeptabelsten machen.
