V gradbeništvu, industriji in na nekaterih področjih kmetijstva lahko opazimo aktivno uporabo kovinskih izdelkov. Poleg tega ista kovina, odvisno od obsega uporabe, razkriva različne tehnične in obratovalne lastnosti. To je mogoče razložiti z dopinškimi procesi. Tehnološki postopek, pri katerem osnovni obdelovanec pridobi nove kvalitete ali se izboljša glede na obstoječe lastnosti. To omogočajo aktivni elementi, katerih legirne lastnosti povzročajo kemične in fizikalne procese spreminjanja kovinske strukture.
Glavni legirni elementi
Ogljik ima veliko, a dvoumno vrednost v procesih legiranja. Po eni strani njegova koncentracija v kovinski strukturi okoli 1,2 % prispeva k povečanju trdnosti, trdote in stopnje hladnokrhkosti, po drugi strani pa tudi zmanjša toplotno prevodnost in gostoto materiala. A tudi to ni glavno. Kot vsi legirni elementi se dodaja med tehnološko obdelavo pod močnim temperaturnim vplivom. Vendar pa po zaključku operacije v strukturi ne ostanejo vse nečistoče in aktivne komponente. Samo ogljik lahko ostane v koviniin glede na zahtevane lastnosti končnega izdelka se tehnologi odločijo, ali bodo kovino rafinirali ali ohranili njene trenutne kvalitete. To pomeni, da spreminjajo vsebnost ogljika s posebno operacijo legiranja.
Na seznam osnovnih legirnih elementov lahko dodate tudi silicij in mangan. Prvi se vnese v ciljno strukturo v minimalnem odstotku (ne več kot 0,4 %) in nima posebnega vpliva na spremembo kakovosti obdelovanca. Kljub temu je ta komponenta, tako kot mangan, bistvena kot deoksidacijska in vezavna snov. Te lastnosti legirnih elementov določajo osnovno celovitost strukture, ki tudi v procesu legiranja omogoča organsko zaznavanje drugih, že aktivnih elementov in nečistoč.
Pomožni legirni elementi
Ta skupina elementov običajno vključuje titan, molibden, bor, vanadij itd. Najvidnejši predstavnik te povezave je molibden, ki se pogosteje uporablja v kromovih jeklih. Zlasti z njegovo pomočjo se poveča kaljivost kovine, zmanjša pa se tudi prag hladne krhkosti. Uporabno za gradnjo jekel in uporabo komponent iz molibdena. To so učinkoviti legirni elementi v jeklu, ki zagotavljajo dinamično in statično trdnost kovin, hkrati pa odpravljajo tveganje notranje oksidacije. Kar se tiče titana, se uporablja redko in samo za eno nalogo - mletje strukturnih zrn v krom-manganovih zlitinah. Dodatke lahko imenujemo tudi ciljno usmerjenikalcij in svinec. Uporabljajo se za kovinske surovce, ki so naknadno podvrženi rezanju.
Klasifikacije legirnih elementov
Poleg zelo pogojne delitve legirnih elementov na glavne in pomožne se uporabljajo tudi drugi, natančnejši znaki razlike. Na primer, glede na mehaniko vpliva na lastnosti zlitin in jekel so elementi razdeljeni v tri kategorije:
- Vpliva na tvorbo karbidov.
- S polimorfnimi transformacijami.
- S tvorbo intermetalnih spojin.
Pomembno je upoštevati, da je v vsakem od treh primerov vpliv legirnih elementov na lastnosti interkovinskih spojin odvisen tudi od tujih nečistoč. Na primer, koncentracija istega ogljika ali železa ima lahko vrednost. Obstaja tudi klasifikacija že elementov polimorfne transformacije glede na naravo vpliva. Zlasti se razlikujejo elementi, ki omogočajo prisotnost legiranega ferita v zlitini, pa tudi njihovi analogi, ki prispevajo k stabilizaciji optimalne vsebnosti avstenita, ne glede na temperaturo.
Učinek legiranja na zlitine in jekla
Obstaja več načinov, na katere je mogoče izboljšati kakovostne lastnosti jekla. Najprej so to fizične lastnosti, ki določajo tehnični vir materiala. Zlitina v tem delu vam omogoča povečanje trdnosti, duktilnosti, kaljivosti in trdote. Druga smer pozitivnavpliv legirnih elementov je izboljšanje zaščitnih lastnosti. V zvezi s tem je treba poudariti odpornost na udarce, rdečo trdoto, toplotno odpornost in visok prag korozijske poškodbe. Za nekatere aplikacije se kovine pripravljajo tudi ob upoštevanju elektrokemijskih lastnosti. V tem primeru se lahko legirni elementi uporabijo za povečanje električne in toplotne prevodnosti, odpornosti proti oksidaciji, magnetne prepustnosti itd.
Lastnosti vpliva škodljivih nečistoč
Tipična predstavnika škodljivih nečistoč sta fosfor in žveplo. Kar zadeva fosfor, je v kombinaciji z železom sposoben tvoriti krhka zrna, ki se po legiranju ohranijo. Posledično nastala zlitina izgubi visoko stopnjo gostote in je obdarjena tudi s krhkostjo. Vendar pa kombinacija z ogljikom daje tudi pozitivno lastnost, ki izboljša proces ločevanja sekancev. Ta kakovost olajša procese obdelave. Žveplo pa je še bolj nevarna snov. Če je vpliv legirnih elementov na jeklo kot celoto namenjen izboljšanju odpornosti materiala na zunanje vplive, potem ta dodatek izenačuje to skupino lastnosti. Na primer, njegova visoka koncentracija v strukturi vodi do povečanja obrabe, zmanjšanja odpornosti na utrujenost kovine in zmanjšanja odpornosti proti koroziji.
Tehnologija legiranja
Navadno se legiranje izvaja v okviru metalurške proizvodnje in predstavlja uvedbo dodatnihzgoraj obravnavanih elementov. Zaradi toplotne obdelave se v konstrukciji pojavijo kemični in fizikalni procesi spajanja posameznih snovi ter deformacije. Tako legirni elementi omogočajo izboljšanje kakovosti metalurških izdelkov.
Sklep
Logiranje je kompleksen tehnološki proces spreminjanja lastnosti kovine. Njegova kompleksnost je predvsem v primarni izbiri optimalnih receptur za doseganje želenega nabora lastnosti obdelovanca. Kot smo že omenili, je vpliv legirnih elementov raznolik in dvoumen. Ista komponenta aktivnega dodatka lahko na primer hkrati izboljša trdnost kovine in poslabša njeno toplotno prevodnost. Naloga tehnologov je razviti zmagovalne kombinacije elementov, zaradi katerih bo kovinski del ali konstrukcija po svojih kvalitetah najbolj sprejemljiva v smislu uporabe za posebne namene.
