yandex.metrica
Электрометаллургия

Легирование стали

Легированной называют сталь, содержащую кроме обычных при­месей и другие (легирующие) примеси или кремний и марганец в ко­личестве, превышающем обычное. По содержанию легирующих ком­понентов легированные стали делят на три группы:

1)    низколегированные стали (до 2,5 %);

2)    среднелегированные стали (2,5… 10 %);

3)    высоколегированные стали (более 10 %).

Для легирования стали используют либо чистые материалы (ни­кель, медь, алюминий, сера, графит), либо сплавы легирующих эле­ментов с железом (ферросплавы). Усвоение легирующих компонентов выше при использовании для легирования ферросплавов, но ферро­сплавы вносят в расплав достаточно большое количество железа, что в отдельных случаях нежелательно, а то и недопустимо. Иногда леги­рующие добавки вводят в расплав в виде химических соединений: оксидов, карбидов, нитридов и т.д. Например, оксид никеля, оксид мо­либдена, ванадиевый шлак, карбид кальция и т.д.

При разработке технологии легирования металла необходимо обеспечить высокое усвоение легирующих (минимум потерь), удобст­во введения легирующих в расплав без уменьшения производительно­сти печи и ущерба качеству металла. Прежде всего во внимание при­нимается химическое сродство легирующего элемента к кислороду, т. е. способность окисляться или не окисляться в расплаве железа. Мо­либден, кобальт, никель, медь имеют химическое сродство к кислоро­ду меньшее, чем железо, во время плавки не окисляются и могут вво­диться в печь вместе с железосодержащими шихтовыми материалами или в любое удобное для конкретной печи время без угрозы получить значительный их угар за счет окисления шлаком или кислородом атмосферы. В то же время следует помнить, что раннее введение таких добавок, как никель, кобальт, медь, может вызвать потери их за счет испарения в зоне высокотемпературной дуги в виде «улета». Большая группа легирующих (Сr, Мn, V, Si, Аl) имеет химическое сродство к кислороду более высокое, чем железо, и способна окисляться в усло­виях окислительной плавки. Такие легирующие предпочитают вводить в металл в предварительно раскисленную ванну в восстановительный период при использовании классической технологии или по возможно­сти в ковш-печь во время внепечной обработки.

В последнее время довольно широко применяются для улучшения механической обрабатываемости сталей легирующие элементы, прак­тически не растворимые в железе (свинец, висмут). В готовом металле они находятся в виде довольно мелких частиц, равномерно распреде­ленных по сечению и длине заготовки. Такие легирующие приходится вводить в металл в виде дроби только во время разливки стали с по­мощью специальных устройств. При организации процесса такого ле­гирования необходимо учитывать низкую температуру кипения (Pb — 1744 °С, Bi — 1450 °С) и крайне высокую токсичность выделяющихся паров этих элементов.