U građevinarstvu, industriji i nekim područjima poljoprivrede može se uočiti aktivna upotreba metalnih proizvoda. Štoviše, isti metal, ovisno o opsegu uporabe, otkriva različita tehnička i radna svojstva. To se može objasniti procesima dopinga. Tehnološki postupak u kojem osnovni radni komad dobiva nove kvalitete ili se poboljšava prema postojećim karakteristikama. Tome doprinose aktivni elementi, čija legirajuća svojstva uzrokuju kemijske i fizičke procese promjene strukture metala.
Glavni legirni elementi
Ugljik ima veliku, ali dvosmislenu vrijednost u procesima legiranja. S jedne strane, njegova koncentracija u metalnoj strukturi od oko 1,2% pridonosi povećanju čvrstoće, tvrdoće i stupnja hladnokrhkosti, a s druge strane također smanjuje toplinsku vodljivost i gustoću materijala. Ali ni to nije glavna stvar. Kao i svi legirni elementi, dodaje se tijekom tehnološke obrade pod jakim temperaturnim utjecajem. Međutim, ne ostaju sve nečistoće i aktivne komponente u strukturi nakon završetka operacije. Samo ugljik može ostati u metalua ovisno o traženim karakteristikama konačnog proizvoda, tehnolozi odlučuju hoće li metal oplemeniti ili zadržati njegove trenutne kvalitete. To jest, oni mijenjaju sadržaj ugljika kroz posebnu operaciju legiranja.
Također, silicij i mangan se mogu dodati na popis osnovnih legirajućih elemenata. Prvi se unosi u ciljnu strukturu u minimalnom postotku (ne više od 0,4%) i nema poseban učinak na promjenu kvalitete obratka. Ipak, ova komponenta, poput mangana, neophodna je kao deoksidirajuća i vezna tvar. Ova svojstva legirajućih elemenata određuju temeljnu cjelovitost strukture, koja čak iu procesu legiranja omogućuje organski uočavanje drugih, već aktivnih elemenata i nečistoća.
Pomoćni legirajući elementi
Ova grupa elemenata obično uključuje titan, molibden, bor, vanadij itd. Najistaknutiji predstavnik ove veze je molibden, koji se češće koristi u kromnim čelicima. Konkretno, uz njegovu pomoć, povećava se kaljivost metala, a smanjuje se i prag hladnokrhkosti. Korisno za gradnju čelika i upotrebu komponenti molibdena. To su učinkoviti legirajući elementi u čeliku koji osiguravaju dinamičku i statičku čvrstoću metala, a istovremeno eliminiraju rizik od unutarnje oksidacije. Što se titana tiče, koristi se rijetko i samo za jedan zadatak - mljevenje strukturnih zrna u krom-manganskim legurama. Suplementi se također mogu nazvati ciljanimkalcija i olova. Koriste se za metalne dijelove, koji se naknadno podvrgavaju operacijama rezanja.
Klasifikacije legirajućih elemenata
Pored vrlo uvjetne podjele legirajućih elemenata na glavne i pomoćne, koriste se i drugi, točniji znakovi razlike. Na primjer, prema mehanici utjecaja na karakteristike legura i čelika, elementi se dijele u tri kategorije:
- Utječe na stvaranje karbida.
- S polimorfnim transformacijama.
- S stvaranjem intermetalnih spojeva.
Važno je uzeti u obzir da u svakom od tri slučaja utjecaj legirajućih elemenata na svojstva intermetalnih spojeva također ovisi o stranim nečistoćama. Na primjer, koncentracija istog ugljika ili željeza može imati vrijednost. Postoji i klasifikacija već elemenata polimorfne transformacije prema prirodi utjecaja. Posebno se razlikuju elementi koji omogućuju prisutnost legiranog ferita u leguri, kao i njihovi analozi, koji doprinose stabilizaciji optimalnog sadržaja austenita, bez obzira na temperaturu.
Učinak legiranja na legure i čelike
Postoji nekoliko načina na koje se mogu poboljšati karakteristike kvalitete čelika. Prije svega, to su fizičke kvalitete koje određuju tehnički resurs materijala. Legiranje u ovom dijelu omogućuje povećanje čvrstoće, duktilnosti, kaljivosti i tvrdoće. Drugi smjer pozitivanutjecaj legirajućih elemenata je poboljšanje zaštitnih svojstava. S tim u vezi, vrijedi istaknuti otpornost na udarce, crvenu tvrdoću, otpornost na toplinu i visok prag oštećenja od korozije. Za neke primjene, metali se također pripremaju uzimajući u obzir elektrokemijske kvalitete. U ovom slučaju, legirajući elementi mogu se koristiti za povećanje električne i toplinske vodljivosti, otpornosti na oksidaciju, magnetske permeabilnosti, itd.
Obilježja utjecaja štetnih nečistoća
Tipični predstavnici štetnih nečistoća su fosfor i sumpor. Što se tiče fosfora, u kombinaciji sa željezom, on je sposoban tvoriti krhka zrna koja se čuvaju nakon legiranja. Kao rezultat toga, dobivena legura gubi visok stupanj gustoće, a također je obdarena lomljivošću. Međutim, kombinacija s ugljikom također daje pozitivnu karakteristiku, poboljšavajući proces odvajanja strugotine. Ova kvaliteta olakšava procese obrade. Sumpor je pak još opasnija tvar. Ako se utjecajem legirajućih elemenata na čelik u cjelini želi poboljšati otpornost materijala na vanjske utjecaje, tada ovaj dodatak izravnava ovu skupinu kvaliteta. Na primjer, njegova visoka koncentracija u strukturi dovodi do povećanja abrazije, smanjenja otpornosti metala na zamor i minimiziranja otpornosti na koroziju.
Tehnologija legiranja
Obično se legiranje obavlja u okviru metalurške proizvodnje i predstavlja uvođenje dodatnihgore razmotreni elementi. Kao rezultat toplinske obrade, u strukturi nastaju kemijski i fizikalni procesi spajanja pojedinih tvari, kao i deformacije. Dakle, legirajući elementi omogućuju poboljšanje kvalitete metalurških proizvoda.
Zaključak
Legiranje je složen tehnološki proces promjene karakteristika metala. Njegova složenost uglavnom leži u primarnom odabiru optimalnih recepata za postizanje željenog skupa svojstava izratka. Kao što je već spomenuto, utjecaj legirajućih elemenata je raznolik i dvosmislen. Ista komponenta aktivnog aditiva može, na primjer, istovremeno poboljšati čvrstoću metala i smanjiti njegovu toplinsku vodljivost. Zadatak tehnologa je razviti dobitne kombinacije elemenata koje će metalni dio ili konstrukciju učiniti najprihvatljivijim po svojim kvalitetama u smislu upotrebe u specifične svrhe.
