Легирование что это такое - металлургия

Легирование – добавление присадок (добавок, примесей) в металлы с целью придания им физико-химических характеристик. Подвергнутые легированию материалы называются легированными.

Легирующие добавки

Под легирующими добавками понимаются компоненты, улучшающие механические и физико-химические характеристики металлов и сплавов. Введение присадок называется легированием. Различают объемный и поверхностный способ введения примесей.

Влияние лигирующих добавок (металлов)

НАЗВАНИЕ ПРИМЕСИ	ВОЗДЕЙСТВИЕ НА МЕТАЛЛ
Марганиц, кадмий.	Ппридают устойчивости к износу.
Цинк, титан, хром, никель.	Делают материл намного прочнее и добавляют инертность к процессам коррозии.
Молибден, вольфрам, алюминий.	Придают термостойкость, жаропрочность.
Марганец, кобальт.	Увеличивают ударостойкость.
Ванадий.	Делает сплавы твердее.
Неодим, цирконий, церий.	Упорядочивают структуру сплавов и металлов с зернами.

Цель применения примесей и технология легирования

В основном примеси добавляют в металлические сплавы. Компоненты даже в малом проценте дают придают металлам положительных характеристик. Добавление примесей целесообразно применять при производстве стекла, керамики и пр.

При применении объемного метода дополнительный компонент равномерно распределяется по всему расплавленному металлу, сплаву. Добавление присадок осуществляется при соединении основного металла с присадками. Соединение происходит в специальной термопечи. Также применяют плазмохимический метод, электролиз, комбинированный способ восстановления.

Поверхностный метод сплавления производится в слое, толщина которого составляет 2 см. Процесс выполняют путем диффузного алитирования и перевода примеси в осадок, твердофазной плавки Благодаря перечисленным методам происходит насыщение поверхности металла либо сплава Бором, Азотом и Алюминием. Дополнительные примеси добавляют в стекло и керамику.

Какие бывают легирующие примеси

Для добавления легирующих компонентов применяют металлы и неметаллы. Дополнительные примеси разделяют на ферросплавы и лигатуры. Наиболее часто в качестве улучшающих составляющих используют металлы. Например, сталь и чугун улучшают такими металлами, как Ванадий, Вольфрам, Титан, Молибден, Марганец и Хром. В алюминий вводят Литий, Цинк, Медь, Марганец, Магний. Магниевые сплавы легируют Цирконий, Кадмий, Марганец, Алюминий. Медные Бериллий, Цинк, Свинец, Никель, Алюминий, Марганец, Железо.

Если говорить о неметаллах, то для Стали, Чугуна, Алюминия и Меди применяют Кремний. В медные сплавы допустимо добавление Фосфора, редко – Азота, Бора, Углерода. Эти дополнительные добавки сольватируются с металлами при сплавлении, и образуют соединения и неметаллов.

Ферросплавы – промежутковые сплавы Железа с высоким процентом содержания легирующих примесей. Стоят менее дорого, чем металлы без примесей. Плюс к этому, с ними легко работать из-за низкой температуры плавления.

Лигатуры – дополнительные сплавы из 2-х и более компонентов. В них не содержится железко (в ферросплавах оно есть). Применяют их для введения в сплав жаропрочных примесей в небольших дозах.

Виды легирования

ВИД ЛЕГИРОВАНИЯ	ПРОЦЕНТНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ПРИМЕСЕЙ, %
Модифицирование	Менее 0,2
Микролегирование	От 0,1 до 0,2
Обычное легирование	От 0,2

Получаемые характеристики

Эффект примесей для легирования основан на взаимодействии с главным составляющим материала. При взаимодействии происходит образование раствора твердой формы, кристаллизация, соединения, образуемые между собой металлами,

и бинарные соединения кремния. Такие процессы меняют:

строение;
температуру перехода в жидкое состояние;
переходы.
дефекты и зерна в кристаллической решетке.

В металлургии существуют несколько видов легирования. Ниже в таблице указано содержание присадок при каждом способе улучшения характеристик металлопроката.

Приведем некоторые ситуации:

Увеличение твердости. Это важно для базовых металлоконструкций, которые после улучшения способны выдерживать высокие и статичные нагрузки.
Устойчивость к коррозии. Такое свойство важно для металлопроката, который будет эксплуатироваться в условиях повышенной влажности.
Изменение зернистости сплава, увеличивающая пластичность, небольшую анизотропность после прокатки.

И это только малый перечень того, что металл получает при легировании.