Для виготовлення деяких інструментів і ножів застосовуються спеціальні сталі з додаванням легуючих добавок. Легування стали здійснюється на металургійних виробництвах. При цьому деякі добавки дозволяють не тільки поліпшити характеристики стали, але і істотно спростити процес плавки. Технологічний процес легування досить складний, вимагає особливої точності і тому практично неможливий в домашніх умовах.
1 Опис процесу, цілі
Потрібно розрізняти легування стали, яка застосовується для виготовлення інструментів, і тієї, яка застосовується для виготовлення напівпровідників. Так, в першому випадку потрібно підвищення саме механічних характеристик, а в другому випадку потрібно підвищення струмопровідних властивостей. Для цього застосовуються різні легуючі добавки, а також істотно відрізняється технологічний процес. Для того, щоб мати поняття про процеси, в даному матеріалі будуть коротко розглянуті основи легування металів для різних технічних потреб.
Під легированием розуміють додавання до складу металу різних домішок (добавок), які змінюють характеристики і властивості металу. При цьому процеси легування поділяють на:
- Металургійне легування (по-іншому - об'ємне).
- Поверхневе. Воно може бути виконано кількома способами: дифузією, іонним "обстрілом" і т.д.
Залежно від того, для якої галузі виробляють легування стали, можуть застосовуватися різні технології. Так, на металургійних виробництвах для легування стали в розплавлений метал в якості добавки застосовується метал для легування.
Додавання добавок в розплавлений метал
Легування хромом, молібденом, нікелем, ніобієм (ніобій застосовується рідко) і т.д. Такі добавки дозволяють істотно поліпшити фізико-хімічні властивості матеріалу. Щоб сталева заготовка володіла певними властивостями (наприклад, опірність корозії, збільшення твердості і зменшення зносу), застосовується поверхневе легування. Технологічний процес легування може вироблятися на різних етапах плавки для отримання різних характеристик готового прокату.
Поверхневе легування часто застосовують для виготовлення скла і керамічних виробів. Це набагато краще, ніж напилення, тому що відбувається дифузія легирующей добавки і основного матеріалу.
Головною метою легування напівпровідників є зміна провідності, а також концентрації носіїв в заданій кількості матеріалу, при цьому отримуючи необхідні властивості (наприклад, плавність pn-переходу). Для цих цілей найбільш часто застосовуються добавки фосфору або миш'яку, іноді додають бор.
2 Різні способи
Перший спосіб - іонне легування (іонна імплантація) Такий спосіб дозволить здійснювати контроль приладів з максимальною точністю. Ця технологія застосовується в основному для легування напівпровідників. Іонне легування умовно можна розділити на 2 етапи: загонками легуючих атомів в матеріал і активація загнаної в матеріал добавки. Проконтролювати процес можна дозуванням (кол-вом добавки), енергії (від неї залежить глибина входження добавки), температурою (від неї залежить розподіл добавки в матеріалі), а також часом протікання процесу.
Іншим способом легування напівпровідників є Термодифузійний спосіб. Він умовно поділяється на кілька етапів: осадження добавки, отжиг (при якому відбувається загонками добавки в матеріал), видалення добавки.
Процес легування стали
Електроіскрове легування відбувається при обробці готових виробів з металу при використанні дугових розрядів, при яких відбувається перенесення добавки з електрода на поверхню виробу. Часто застосовують для форм та інших виробів, які використовуються в кольоровій і чорній металургії (в процесі розливання), оскільки деталі та конструкції стійкі до високої температури. Електроіскрове легування застосовується тільки для спеціальних виробів і механізмів.
А ось в металургії спеціальне легування почало використовуватися не так давно - приблизно з початку 20 століття. Основними причинами цього є технологічні складнощі, пов'язані з процесом і з тим, що частково відбувалося природне збагачення компонентами (так, що використовується метеоритне залізо мало в своєму складі нікель, а на рудниках - свої домішки сірки, кремнію і т.д.). Деякі родовища (наприклад, на півдні Японії) мали в складі руди і молібден, тому японське зброя вважалася дуже надійним і міцним. В Європі приділили особливу увагу процесу легування в другій половині 19 століття, перший лабораторний зразок легованої сталі було отримано в 1858 році, перша пробна партія отримана в 1871-м, проте технологічно які підготовлене обладнання не дозволяла швидко впровадити цю технологію. Тому масово легувати сталь стали тільки до 1890-х років.
Окремо варто розповісти про технології вибухового насичення. Вибуховий легування використовується при насиченні вуглецевої сталі міддю. Це один з підвидів іонного способу, основне призначення - захист металевих виробів від корозії.
3 На що впливають добавки
Перше, що слід виділити - найбільш часто застосовуються добавки до сталі. Такими є: хром, нікель, марганець, молібден, титан, ванадій. Мідь легируют кадмієм, що істотно збільшує її зносостійкість. Установка невеликої кількості присадок кадмію дозволяє підвищити міцність, гнучкість і зносостійкість проводів і кабелів. В титан додають молібден, що дозволяє істотно підвищити температурний діапазон експлуатації. При цьому деякі метали можуть легувати відразу декількома добавками.
Легуючі добавки для стали вводять для підвищення саме механічних характеристик.
4 Розшифровка найменувань
Так, позначення, що містить "А", що знаходиться не в кінці найменування стали, є позначенням добавки N як легуючої добавки, в разі, коли вона остання в найменуванні, означає сталь високої якості.
Наприклад, розпишемо сталь 65Х13Н2МА. Установка розшифровки така: кількість вуглецю - 0,65%, 13% хрому, 2% нікелю, 1% молібдену, сталь високоякісна.
У висновку варто зазначити, що необхідно чітко стежити за співвідношенням компонентів в стали.
Трубогиб ручний ТР і інші марки - розглядаємо типи цього пристосування
У цій статті ми розглянемо різні механічні трубогиби, які можна використовувати руками, застосовуючи тільки мускульну.
Види зварювальних апаратів - огляд популярних моделей
