Элемент сплава

Легирующие элементы - это химические элементы , которые добавляются ( легируются ) в металл с целью улучшения свойств его материала желаемым образом.

Типы легирующих элементов

Легирующими элементами могут быть даже металлы, такие как хром , молибден и марганец , а также полуметаллы, такие как бор и кремний, или неметаллы, такие как. Б. быть углеродом и азотом . Однако их поведение в сплавах не всегда одинаково. Различные элементы часто оказывают схожее, но разное воздействие на основной металл. Поскольку элементы сплава также влияют друг на друга, их изменения свойств нельзя просто суммировать.

Технически используемые элементы могут быть, с одной стороны, легирующим элементом, а с другой - основным металлом самого сплава. Список легирующих элементов содержит информацию о положительных и отрицательных эффектов на соответствующих базовых металлов.

Влияние легирующих элементов

Элементы из сплава по-разному воздействуют на основной материал. Как правило, с увеличением содержания элементов прочность и твердость возрастают, а относительное удлинение при разрыве уменьшается. Электропроводность и теплопроводность обычно также уменьшается.

Упрочнение твердого раствора - важная функция . Если атомы легирующего элемента лишь немного больше или меньше, чем у основного металла, то они образуют твердый раствор замещения, в котором места, где обычно были бы заняты атомы основного металла, заняты атомами легирующего элемента. Из-за разного размера атомов атомы могут меньше двигаться друг относительно друга, что необходимо для постоянного изменения формы материала. Таким образом, сила увеличивается. Если атомы легирующего элемента намного меньше, чем у основного металла (например, углерода в стали), то они занимают промежутки между атомами основного материала и образуют так называемый твердый раствор интеркаляции , который также связан с увеличением прочности.

Другой способ действия основан на образовании дополнительных химических соединений, часто из группы интерметаллических соединений, которые являются частично металлическими, а частично неметаллическими по своему характеру (например, электропроводящими, как металлы, но твердыми и хрупкими, как керамика). Многие легирующие элементы в стали образуют карбиды , то есть соединения с углеродом (карбиды). Эти элементы часто легированный вольфрам и хром форма, например, карбид вольфрама и карбид хрома . Обычно они имеют форму крошечных очень твердых частиц и, таким образом, улучшают износостойкость. Некоторые элементы сплава также могут образовывать соединения с основным материалом. Среди прочего, железо соединяется с углеродом с образованием цементита в стали, а Al 2 Cu образуется в алюминиево-медных сплавах , что в значительной степени отвечает за более высокую прочность этого сплава.

Легированные элементы в стали

Одним из важнейших строительных материалов является сталь , сплав железа и углерода. Свойства стали можно адаптировать к соответствующим потребностям различными способами. В случае легирующих элементов необходимо принципиально различать, являются ли они карбидом, аустенитом или ферритом, и с какой целью они добавляются в сталь. Аустенит и феррит - две основные модификации железа.

Присутствие в стали легирующих элементов часто является лишь предпосылкой для достижения желаемых свойств. Обычно дополнительные этапы обработки, такие как Б. Необходимая термообработка . Важнейшие легирующие элементы:

Элементы из металлических сплавов

Важными неметаллическими элементами сплава являются:

литература

  • Эльвира Мёллер: Справочник строительных материалов: выбор, свойства, применение . 1-е издание. Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG, 2007, ISBN 978-3-446-40170-9 , стр. 1035 .
  • Альфред Бёге, Райнер Арберг, Клаус-Дитер Арндт, Вернер Бахманн, Лутц Барфельс, Юрген Бауэр, Ульрих Боруцки, Герт Бёге, Вольфганг Бёге, Бертольд Генрих, Арнфрид Кемнитц, Петер Курцвейл, Сусанна Лабиш, Петер Линкистер, Петер Линкистер Йоханнес Себульке, Доминик Сурек , Вернер Трун, Юрген Фосс, Франк Вейдерманн, Вольфганг Вайсбах, Хайнц Виттиг: Руководство по машиностроению: Основы и приложения машиностроения . 21-е издание. Springer Vieweg, 2012 г., ISBN 978-3-8348-2478-3 , стр. 1500 .
  • Вильгельм Домке: Материаловедение и испытания материалов. Cornelsen Verlag, ISBN 3-590-81220-6 .

веб ссылки

Индивидуальные доказательства

  1. ↑ Легирующие элементы: влияние сплавов на сталь. (PDF) Verlag Stahlkey, доступ на 11 февраля 2014 года .