8. Легирование металлов. Назначение, методы легирования.

Легирование - это процесс введения в расплавленные или твердые металлы легирующих элементов с целью получения сплава заданного хим. состава и придания ему требуемых мех., технолог, или иных спец. св-ств. К легирующим элементам относят технически чистые элементы, вводимые в состав сплава в чистом виде или в составе лигатур. Необходимо отметить. что легирующие добавки, вводимые для повышения мех. и др. служебных свойств, чаще всего ухудшают литейные св-ва сплавов. Принято делить процессы введения добавок в сплав на монолегирование и комплексное легирование. Монолегированные - т. е. которые содержат кроме основы только один легирующий элемент. Это. как правило, самый эффективный элемент из ряда легирующих добавок. Такие сплавы - силумины, двойные латуни, некоторые алюминиево-магневые сплавы и др. При выборе состава -решающим является определение концентрации единственного легирующего элемента. Для высокотехнологичности сплава с низкими требованиями к прочности это будет эвтектическая концентрация, а для сплава, от которого требуется высокая прочность - предельная растворимость. В связи с этим нецелесообразно в монолегированных сплавах применять малорастворимые добавки. При оценке рациональной концентрации легирующего элемента большую роль играет ее стоимость. При стоимости добавки, близкой к стоимости основы сплава или более низкой, целесообразно вводить ее до самых высоких концентраций. Для более дорогих добавок разумно введение при умеренных концентрациях. Одновременное введение в расплав нескольких лег. элементов - комплексное легир-ние. Целесообразность и необходимость комп. легир-ния определяется требованием одновременного обеспечения опред. уровня нескольких св-ств сплава, снижением отриц. влияния вредных примесей и иск. лег. добавок, а также возможным изменением св-ств сплава вследствие взаимодействия между собой ли основой и двух или более лег. элементов. Часто при введении лег. элементов улучшаются одни св-ва и ухудшаются другие. В связи с этим часто вводят модификаторы и эвтектические сплавы, добавки Мо или вольфрама в конструкц. стали, легиров. Сг или Ni (без этих добавок стали, сод. Сг и Ni, обладают хрупкостью). добавки титана в нержавеющие стали, легир. большим кол-вом хрома. который может выз в атъ интеркристаллитную коррозию. Различают объемные поверхностные методы легир-ния. При объемных методах лег. элементы вводятся жид. металлы и равномерно распред. по всему объему отливки. Введено понятие микролегированные, если остаточное кол-во лег. элемента менее 0,1%, и макролегированные. Иногда лег. сплавы могут быть получены не только спец. введением лег. элементов, но и применением опред. шихтовых материалов, в состав которых вводят лег. элементы. Такие сплавы-природнолегированные. Во всех др. случаях легир-ние -искусственное. Наиболее часто при объемном легир-нии лег. элементы вводятся в плав, агрегат в тв. или жид. виде. При этом лег. элементы могут вводиться в завалку совместно с др. шихтовыми материалами, после расплавления всей шихты или перед выпуском мегалла из печи. Такой метод лег-ния позволяет в неогр. кол-ве вводить составляющие сплава без технолог, нарушений, кроме более значительного угара лег. элементов. Введение компонентов сплава в ковш или в струю металла при заполнении ковша более эоном. с т.зр. угара метод. Однако с увеличением кол-ва вводимого элемента в расплав, находящийся в ковше, уменьшается вероятность его полного растворения и равномерного распределения в объеме металла. При этом может происходить значит. Снижение тем-ры разливаемого в формы металла. Поверхностные методы лег-ния-более эконом. (с т.зр. расхода лег. элементов). т.к. вводимые лег.элементы равномерно распределяются только в поверх слоях отливок или деталей. Поверх, методы делятся на общие (легируется вся наружная и внутренняя пов-ть метал. изделия) и локальные (легируется только та пов-ть детали, которая в процессе эксплуатации подвергается какому-либо интенсивному воздействию). Введение лег. элементов в нов. слои деталей может производиться в литейной форме. В этом случае лег-ние происходит либо из состава лит. красок, наносимых на пов-ть формы, либо из спеп. вставок, растворяющихся при соприкосновении с жид. металлом.'К наиболее распр. поверх, методам лег-ния относятся азотирование, цементирование, цианирование и др. при этом лег. элемент из тв., жид. или газообр. среды. окруж. деталь, диффундирует в ее пов. слои. Т.обр., Объемное и пов-ное лег-ние металлов самый эффективный метод управления структурой и св-вами отливок из сплавов цв. мегаллов. причем эффек-ть лег-ния может быть значит, усилена послед, терм. обр. отливок.