O que é liga metálica? Descrição do processo, objetivos

O aço-liga é um aço que contém aditivos de liga especiais que podem alterar significativamente algumas de suas propriedades mecânicas e físicas. Neste artigo entenderemos qual é a classificação dos aços-liga e também consideraremos suas marcações.

Classificação de aços-liga

1. (até 0,25% de carbono);
2. aços de médio carbono (até 0,25% a 0,65% de carbono);
3. (mais de 0,65% de carbono).

Dependendo da quantidade total de elementos de liga que o aço-liga contém, ele pode pertencer a uma das três categorias:

1. baixa liga (não mais que 2,5%);
2. liga média (não mais que 10%);
3. altamente ligado (de 10% a 50%).

As propriedades dos aços-liga são determinadas pela sua estrutura interna. Portanto, a classificação dos aços-liga implica a divisão nas seguintes classes:

1. hipoeutetóide - a composição contém excesso de ferrita;
2. eutetóide - o aço possui estrutura perlita;
3. hipereutetóide - sua estrutura contém carbonetos secundários;
4. ledeburita - a estrutura contém carbonetos primários.

De acordo com sua aplicação prática, os aços estruturais ligados podem ser: estruturais (divididos em construção de máquinas ou construção), bem como aços com propriedades especiais.

Finalidade dos aços-liga estruturais:

• Engenharia mecânica - utilizada para a produção de peças para diversos mecanismos, estruturas corporais e similares. Eles diferem porque na grande maioria dos casos são submetidos a tratamento térmico.
• Construção - mais frequentemente utilizada na fabricação de estruturas metálicas soldadas e em casos raros são submetidas a tratamento térmico.

A classificação dos aços-liga de engenharia é a seguinte.

• Eles são usados ​​ativamente para a produção de peças destinadas ao setor de energia (por exemplo, componentes para turbinas a vapor) e também são usados ​​para fazer fixadores especialmente importantes. Cromo, molibdênio e vanádio são usados ​​como aditivos de liga. Os aços resistentes ao calor referem-se a aços perlíticos de médio carbono, média liga.
• Aços melhorados (das categorias de aços de médio carbono, baixa e média liga), nos quais é utilizado o endurecimento, são utilizados para a fabricação de peças fortemente carregadas que sofrem cargas variáveis. Eles diferem na sensibilidade à concentração de tensões na peça de trabalho.
• Os aços endurecidos (das categorias de aços de baixo carbono, baixa e média liga), como o nome sugere, estão sujeitos à carburação seguida de endurecimento. Eles são utilizados para a fabricação de todos os tipos de engrenagens, eixos e outras peças de finalidade semelhante.

A classificação dos aços-liga para construção implica a sua divisão nos seguintes tipos:

• Granel - aço de baixa liga na forma de tubos, produtos moldados e em chapa.
• Construção de pontes - para pontes rodoviárias e ferroviárias.
• Construção naval resistente ao frio, normal e de alta resistência - bem resistente a fraturas frágeis.
• Construção naval resistente ao frio de alta resistência - para estruturas soldadas que operarão em condições de baixas temperaturas.
• Para água quente e vapor - são permitidas temperaturas de operação de até 600 graus.
• Corte baixo, alta resistência - usado na aviação, sensível à concentração de tensões.
• Maior resistência usando o endurecimento de carbonitrito, criando uma estrutura de aço de granulação fina.
• Alta resistência usando endurecimento por carbonitrito.
• Fortalecido rolando a uma temperatura de 700-850 graus.

O aço-liga para ferramentas é amplamente utilizado na produção de diversas ferramentas. Mas, além de sua óbvia superioridade sobre o aço carbono em termos de dureza e resistência, o aço-liga também tem um lado fraco - maior fragilidade. Portanto, esses aços nem sempre são adequados para ferramentas ativamente expostas a cargas de choque. No entanto, na produção de uma enorme variedade de ferramentas de corte, estampagem de impacto, medição e outras, os aços-liga para ferramentas continuam indispensáveis.

Níquel

A adição de níquel aumenta a ductilidade, tenacidade e resistência à corrosão do aço.

Titânio

O titânio reduz a granulação da estrutura interna, aumentando a resistência e a densidade, melhorando a usinabilidade e a resistência à corrosão.

Vanádio

A presença de vanádio reduz a granulação da estrutura interna, o que aumenta a fluidez e a resistência à tração.

Molibdênio

A adição de molibdênio permite melhorar a temperabilidade, aumentar a resistência à corrosão e reduzir a fragilidade.

Tungstênio

O tungstênio aumenta a dureza, evita a expansão dos grãos quando aquecidos e reduz a fragilidade quando temperado.

Silício Cobalto

A introdução de cobalto aumenta a resistência ao impacto e ao calor.

Alumínio

A adição de alumínio melhora a resistência à incrustação.

Separadamente, vale mencionar as impurezas e seus efeitos nas propriedades dos aços. Qualquer aço sempre contém impurezas tecnológicas, pois é extremamente difícil removê-las completamente da composição do aço. Esses tipos de impurezas incluem carbono, enxofre, manganês, silício, fósforo, nitrogênio e oxigênio.

Carbono

Tem um efeito muito significativo nas propriedades do aço. Se estiver contido em até 1,2%, o carbono ajuda a aumentar a dureza, a resistência e o limite de escoamento do metal. Exceder o valor especificado contribui para que não só a resistência, mas também a ductilidade comece a deteriorar-se significativamente.

Manganês

Se a quantidade de manganês não ultrapassar 0,8%, é considerado uma impureza tecnológica. Ele foi projetado para aumentar o grau de desoxidação e também combater os efeitos negativos do enxofre no aço.

Enxofre

Quando o teor de enxofre ultrapassa 0,65%, as propriedades mecânicas do aço são significativamente reduzidas, estamos falando de diminuição do nível de ductilidade, resistência à corrosão e resistência ao impacto. Além disso, o alto teor de enxofre afeta negativamente a soldabilidade do aço.

Fósforo

Mesmo um ligeiro excesso de teor de fósforo acima do nível exigido pode causar um aumento na fragilidade e fluidez, bem como uma diminuição na tenacidade e ductilidade do aço.

Nitrogênio e oxigênio

Quando determinados valores quantitativos na composição do aço são ultrapassados, as inclusões desses gases aumentam a fragilidade e também contribuem para a diminuição de sua resistência e tenacidade.

Hidrogênio

Muito teor de hidrogênio no aço leva ao aumento da fragilidade.

Marcação de aços-liga

A categoria dos aços ligados inclui uma grande variedade de aços, o que exigiu a necessidade de sistematização das suas designações alfanuméricas. Os requisitos para sua marcação são especificados pelo GOST 4543-71, segundo o qual as ligas dotadas de propriedades especiais são indicadas por marcações com uma letra na primeira posição. Por esta carta é possível determinar que o aço, pelas suas propriedades, pertence a um determinado grupo.

Portanto, se começar com as letras “F”, “X” ou “E” - temos uma liga do grupo inoxidável, cromo ou magnético. O aço, que pertence ao grupo inoxidável cromo-níquel, é designado pela letra “I” em sua marcação. As ligas pertencentes à categoria de rolamentos de esferas e ligas para ferramentas de alta velocidade são designadas pelas letras “Ш” e “Р”.

Os aços classificados como ligados podem pertencer à categoria de alta qualidade, bem como de alta qualidade. Nesses casos, a letra “A” ou “W” é colocada no final da marca, respectivamente. Os aços de qualidade comum não possuem tais designações em suas marcações. As ligas produzidas pelo método de laminação também possuem uma designação especial. Neste caso, a marcação contém a letra “N” (aço laminado trabalhado) ou “TO” (aço laminado tratado termicamente).

A composição química exata de qualquer liga de aço pode ser encontrada em documentos regulatórios e literatura de referência, mas a capacidade de compreender suas marcações também permite obter tais informações. O primeiro número permite entender quanto carbono (em centésimos de por cento) o aço-liga contém. Após esse número, a marca lista as designações das letras dos elementos de liga que estão contidos adicionalmente.

O aço-liga é o aço que, além das impurezas usuais, também é equipado com aditivos adicionais necessários para atender a determinados requisitos químicos e físicos.

O aço comum é composto por ferro, carbono e impurezas, sem os quais é impossível imaginar este material. Substâncias adicionais são adicionadas ao aço-liga, chamadas substâncias de liga. Eles são usados ​​para garantir que o aço tenha as propriedades necessárias em determinadas situações.

Na maioria dos casos, são adicionados ao ferro, impurezas e carbono como elementos de liga: níquel, nióbio, cromo, manganês, silício, vanádio, tungstênio, nitrogênio, cobre, cobalto. Também não é incomum que tais materiais contenham substâncias como molibdênio e alumínio. Na maioria dos casos, o titânio é adicionado para adicionar resistência ao material.

Este tipo de aço possui três categorias principais. A relação do aço-liga com um determinado grupo é determinada pela quantidade de aço e impurezas que ele contém, bem como pelos aditivos da liga.

Tipos de liga de aço

Existem três tipos principais de aço com elementos de liga:

• Aço de liga leve.

É caracterizado pelo fato de conter cerca de dois e meio por cento de elementos adicionais de liga.

• Aço de liga média.

Este material contém de 2,5 a 10 por cento de substâncias de liga adicionais.

• Aço de alta liga.

Este tipo inclui materiais de aço, cuja quantidade de aditivos de liga excede dez por cento. A quantidade desses componentes nesse aço pode chegar a cinquenta por cento.

Finalidade do aço-liga

O aço-liga é amplamente utilizado na indústria moderna. Possui alto nível de resistência, o que permite sua utilização na fabricação de equipamentos para corte e trituração de laminados de diversos tipos.

De acordo com sua finalidade, os aços-liga podem ser representados por um grande número de grupos.

Os principais são:

• aço de liga estrutural,
• aço de liga de ferramenta,
• liga de aço com propriedades químicas e físicas especiais.

As características dos aços-liga podem ser variadas. Eles os adquirem devido à proporção dos elementos básicos. Os aços deste tipo são, em qualquer caso, mais duráveis ​​e resistentes à corrosão.

As propriedades dos aços-liga são variadas. Eles são determinados principalmente pelos aditivos usados ​​​​como agentes de liga na produção de certos tipos de materiais de aço.

Dependendo dos componentes de liga adicionados, o aço adquire as seguintes qualidades:

• Força. Esta propriedade é adquirida após a adição de cromo, manganês, titânio e tungstênio à sua composição.
• Resistente à corrosão. Esta qualidade aparece sob a influência do cromo e do molibdênio.
• Dureza. O aço fica mais duro graças ao cromo, manganês e outros elementos.

Atenção: É importante notar que para que o aço-liga seja mais durável e resistente às influências ambientais externas, o teor de cromo necessário não deve ser inferior a doze por cento.

O aço-liga, com a porcentagem correta de todos os elementos nele incluídos, não deve alterar sua qualidade quando aquecido a temperaturas de até seiscentos graus Celsius.

Produção de ligas de aço.

Os graus de liga de aço variam. Eles são apresentados em uma ampla variedade. Dependendo da finalidade do aço, sua marcação é determinada.

Hoje há um grande número de requisitos para marcação de ligas de aço. Notações numéricas e alfabéticas são usadas para este processo. Primeiro, os números são usados ​​para marcação. Eles são indicadores de quantos centésimos de carbono estão contidos em um determinado tipo de liga de aço. Após os números vêm letras que indicam quais aditivos de liga foram utilizados na produção de um determinado tipo de liga de aço.

As letras podem ser seguidas por números que indicam a quantidade de substância de liga no material de aço. Se não houver designação digital após a designação de qualquer elemento de liga, então ele contém uma quantidade mínima dele, não atingindo nem um por cento.

Tabela 1. Comparação dos tipos de aços do tipo Cm e Fe segundo as normas internacionais ISO 630-80 e ISO 1052-82.

Classes de aço
Santo	Fé	Santo	Fé
Cem	Fe310-0	St4kp	Fe430-A
St1kp		St4ps	Fe430-B
St1ps		St4sp	Fe430-C
St1sp	—	—	Fe430-D
St2kp		St5ps	Fe510-B, Fe490
St2ps		St5Gps	Fe510-B, Fe490
St2sp		Sg5sp	Fe510-C, Fe490
StZkp	Fe360-A
StZps	Fe360-B	St6ps	Fe590
StZGps	Fe360-B	Stbsp	Fe590
StZsp	Fe360-C		Fe690
StZGsp	Fe360-C	—
	Fe360-D

Tabela 2. Símbolos de elementos de liga em metais e ligas

Elemento	Símbolo			Elemento	Símbolo	Designação de elementos em graus de metais e ligas
		preto	colori			preto	colori
Azoto	N	A	-	Neodímio	Nd	-	Nm
Alumínio	A1	VOCÊ	A	Níquel	Não	-	N
Bário	Vai	-	irmão	Nióbio	N.º	B	Np
Berílio	Ser	eu		Lata	Sn	-	SOBRE
Bor	EM	R	-	Ósmio	Os	-	SO
Vanádia	V	f	Para você	Paládio	PD	-	frente
bismuto	Bi	dentro e	dentro e	Platina	Ponto	-	Pl
Tungstênio	C	EM	-	Praseodímio	Pr.	-	Etc.
Gadolínio	D'us	-	Gn	Rênio	Ré	-	Ré
Gálio	Gá	Gi	Gi	Ródio	Rh	-	Rg
Háfnia	Hf	-	Gf	Mercúrio	Hg	-	R
Germânio	Ge	-	G	Rutênio	ru	-	Pv
Hólmio	Mas	-	GOM	Samário	Sm	-	Eu mesmo
Disprósio	DVD	-	ESCURO	Liderar	Pb	-	COM
Európio	UE	-	Eu	Selênio	Se	PARA	ST
Ferro	Fé	-	E	Prata	Ag	-	qua
Ouro	Au	-	Mal	Escândio	Sc	-	De km
Índio	Em	-	Em	Antimônio	Sb	-	Cv
Irídio	Ir	-	E	Tálio	Tl	-	Tl
Itérbio	Sim	-	ITN	Tântalo	Ta	-	TT
Ítrio	S	-	ELES	Telúrio	Aqueles	-	T
Cádmio	Cd	CD	CD	Térbio	Tb	-	Volume
Cobalto	Co	PARA	PARA	Titânio	Ti	T	TPD
Silício	Si	COM	Cr(K)	T\"liy	Tm	-	TUM
Lantânio	La	-	La	Carbono	COM	você	-
Lítio	Li	-	Le	Fósforo	P	P	F
Lutécio	Lu	-	Leung	Cromo	Cr	X	X(Xp)
Magnésio	mg	Sh	mg	Cério	Ce	-	Xie
Manganês	Mn	G	Mts (Sr.)	Zinco	Zn	-	C
Cobre	Cu	D	M	Zircônio	Zr	C	TSEV
Molibdênio	Mo	M	-	Érbio	Er	-	Erm

Aços-liga- são aços carbono contendo menos de 1% de carbono, mas com adições de outros metais em quantidades suficientes para alterar significativamente as propriedades do aço. Os elementos de liga mais importantes

Alumínio Até 1% de alumínio em aços-liga permite que eles, durante o processo de nitretação, formem uma camada externa mais dura e resistente ao desgaste.

Cromo . A presença de uma pequena quantidade de cromo estabiliza a estrutura dos carbonetos duros. Isto melhora a resposta do aço ao tratamento térmico. A presença de grandes quantidades de cromo melhora a resistência à corrosão e ao calor do aço (por exemplo, aço inoxidável). Infelizmente, a presença de cromo no aço leva a um aumento no tamanho do grão (ver Fig. níquel).

Cobalto. O cobalto aumenta a taxa crítica de endurecimento do aço durante o tratamento térmico. Isso permite que os aços para ferramentas operem em altas temperaturas sem amolecer (amolecimento e têmpera). O cobalto é um importante elemento de liga em alguns aços rápidos (ferramentas)

Cobre. Até 0,5% de teor de cobre melhora a resistência à corrosão dos aços-liga.

Liderar. A presença de até 0,2% de chumbo melhora a usinabilidade dos aços, mas ao custo de reduzir a resistência e a tenacidade.

Manganês. Este elemento de liga está sempre presente nos aços até um teor máximo de 1,5% para neutralizar os efeitos nocivos das impurezas remanescentes após os processos de remoção. Também promove a formação de carbonetos resistentes em aços endurecidos. Em grandes quantidades (até 12,5%), o manganês melhora a resistência ao desgaste dos aços, formando espontaneamente uma camada externa dura sob a influência da abrasão (autoendurecível).

Molibdênio. Este elemento de liga aumenta a resistência à fluência dos aços em altas temperaturas; estabiliza carbonetos neles; melhora o desempenho das ferramentas de corte em altas temperaturas e reduz a suscetibilidade dos aços cromo-níquel à “fragilização por revenimento”.

Níquel. A presença de níquel nos aços-liga aumenta a resistência e melhora a estrutura. Também melhora a resistência à corrosão do aço. Infelizmente, o níquel tem tendência a amolecer o aço grafitando quaisquer carbonetos presentes. Como o níquel e o cromo têm propriedades opostas, eles são frequentemente usados ​​em combinação (aços cromo-níquel). Seus benefícios se complementam, enquanto seus efeitos indesejáveis ​​se anulam.

Fósforo. Este é o elemento residual após os processos de remoção. Pode enfraquecer o aço e geralmente procura-se reduzir sua presença para níveis abaixo de 0,05%. No entanto, o fósforo pode melhorar a usinabilidade agindo como lubrificante interno. Em grandes quantidades também melhora a fluidez dos aços e ferros fundidos.

Silício. A presença de silício em até 0,3% melhora a fluidez dos aços e ferros fundidos e, ao contrário do fósforo, sem reduzir a resistência. Até 1% de silício melhora a resistência ao calor dos aços. Infelizmente, assim como o níquel, o fósforo é um forte elemento de grafitização e nunca é adicionado em grandes quantidades aos aços com alto teor de carbono. O silício é usado para melhorar as propriedades magnéticas de materiais magnéticos macios, como aqueles usados ​​em placas de transformadores e folhas estampadas para estatores e rotores de motores elétricos.

Enxofre. O enxofre também é um elemento residual após processos de remoção. Sua presença enfraquece muito o aço, e todas as oportunidades são aproveitadas para removê-lo; Além disso, o manganês está sempre presente nos aços para reduzir a zero a influência do enxofre residual. No entanto, o enxofre é por vezes adicionado deliberadamente aos aços de baixo carbono para melhorar a sua maquinabilidade, nos casos em que uma redução na resistência do componente (aços sulfurados fáceis de cortar (automáticos)) é aceitável.

Tungstênio. A presença de tungstênio em aços-liga promove a formação de carbonetos muito duros e, assim como a presença de cobalto, aumenta a taxa crítica de endurecimento do aço durante o tratamento térmico. Isso permite que os aços de tungstênio (aços rápidos) mantenham sua dureza em altas temperaturas. As ligas de tungstênio formam a base de ferramentas de alto desempenho e aços para matrizes.

Eles aprenderam a ligar o aço no século 19 - o cientista Muschette inventou uma composição de aço contendo 1,85% de carbono, 9% de tungstênio e 2,5% de manganês; foi usada para produzir cortadores usados ​​em.

O aço para produção em massa surgiu graças aos desenvolvimentos do metalúrgico inglês Robert Hadfield. A liga do aço permitiu obter uma composição de 1,0–1,5% de carbono e 12–14% de manganês, distinguindo-se pela maior resistência ao desgaste e boa qualidade de fundição. Esta marca sobreviveu praticamente inalterada até hoje.

O aço-liga possui maior resistência, resistência à corrosão e ductilidade.

Os aços possuem uma determinada classificação dependendo de sua estrutura e aplicação.

De acordo com sua estrutura são divididos em classes:

• martensítico (estrutura básica do metal);
• martensítico-ferrítico (estrutura contém martensita + 10% de ferrita);
• ferrítico;
• austenítico-martensítico (aços com estrutura combinada de austenita e martensita, cuja quantidade pode variar dentro de amplos limites);
• austenítico-ferrítico (estrutura: austenita com teor de ferrita superior a 10%);
• austenítico (estrutura de austenita estável).

Com base na porcentagem de aditivos de liga, o aço é dividido em:

• baixa liga – 5–10%;
• liga média – 10%;
• altamente ligado – mais de 10%.

Classificação adicional

As ligas estruturais ligadas são adequadas para a fabricação de peças de máquinas e mecanismos na indústria de engenharia - elas produzem peças de grande porte que são endurecidas e submetidas a alto revenido. A maioria dos aditivos de liga no aço aumentam a temperabilidade. A introdução de aditivos deve ser suficiente, mas não excessiva. Um alto grau de doping pode causar:

• diminuição nas propriedades plásticas;
• desenvolvimento de fragilidade de temperamento;
• diminuindo o limiar de fragilidade ao frio.

A exceção é o níquel, que desloca o limiar de fragilidade a frio para a região de baixas temperaturas, portanto, para máquinas que operam no Norte, os mecanismos são feitos de aços contendo níquel. O aço-liga para molas contém 0,5–0,7% de carbono e cromo, molibdênio e tungstênio são adicionados como aditivos. Tal composição deve proporcionar alta resistência a pequenas deformações plásticas e alta resistência à fadiga.

Rolamentos de esferas - classificados como hipereutetóides - o carbono tem cerca de 1% com liga adicional do metal com cromo (1,3–1,65%). Em rolamentos resistentes ao calor, o cromo é aumentado para 5%. Os rolamentos estão sujeitos a requisitos especiais de limpeza metalúrgica. A utilização de refusão de refino, métodos de refusão a vácuo e tratamento com escórias sintéticas permitem reduzir a proporção e o tamanho das inclusões não metálicas, aumentando assim a resistência à fadiga de contato.

Tipos instrumentais

O aço para ferramentas de liga destina-se à produção de ferramentas de corte de metal operadas em altas velocidades de corte e à produção de ferramentas de estampagem.

Os aços rápidos são capazes de manter alta dureza e resistência ao desgaste da aresta de corte da ferramenta. Molibdênio, vanádio, tungstênio, cromo e cobalto são adicionados a este aço.

Os aços para matrizes para trabalho a frio contendo 1,0–2,0% de carbono apresentam resistência ao desgaste e tenacidade. Eles são ligados com cromo até 12%, vanádio, tungstênio e molibdênio.

Os aços para matrizes para deformação a quente contêm carbono na faixa de 0,3–0,5%, possuem alta resistência ao calor, tenacidade ao impacto e resistência à fadiga térmica. Tungstênio, molibdênio e vanádio são introduzidos como aditivos.

Principais objetivos da liga

A palavra "ligar" vem do alemão "legieren" (ligar, conectar). O efeito positivo dos componentes de liga nas propriedades do aço está associado à garantia da ocorrência de dois processos físicos e químicos.

A formação de soluções de substituição termodinamicamente estáveis, acompanhada pela substituição de parte dos átomos de ferro (íons) em sua rede cristalina (íons) do elemento de liga. Isso leva a uma distorção da rede cristalina do ferro, uma vez que os raios dos íons (cátions) dos elementos de liga diferem do raio dos cátions do ferro, o que aumenta a dureza e a resistência do ferro, mantendo sua ductilidade.

O aparecimento de compostos químicos fortes e praticamente insolúveis no ferro líquido entre aditivos de liga introduzidos no metal fundido e não metais nele dissolvidos (oxigênio, nitrogênio, enxofre, carbono, etc.).

Os resultados da formação de tais compostos são:

• redução do teor residual de não metais dissolvidos no metal fundido, deteriorando sua qualidade;
• reduzindo o volume total de impurezas nocivas (dissolvidas e na forma de inclusões não metálicas) no aço.

E também há uma liberação (precipitação) do metal líquido dessas pequenas inclusões não metálicas, que servem como centros de cristalização e levam à formação de uma estrutura primária e secundária de granulação fina de aço. Devido a isso, possui melhor ductilidade, baixa anisotropia de propriedades após laminação, etc. Pequenas inclusões não metálicas liberadas durante a cristalização tendem a se acumular na superfície dos cristais em crescimento, reduzindo a taxa de crescimento das faces, e isso, por sua vez, reduz o tamanho do grão do aço.

A principal forma de ligar o aço é o método de liga metalúrgica volumétrica. Consiste na fusão do elemento principal com elementos de liga em diversos tipos de fornos (indução, arco a vácuo, cadinho, conversores, arco, plasma, etc.). Com este método, é possível uma perda significativa de substâncias ativas (manganês, cromo, molibdênio, etc.).

Há também:

• liga mecânica;
• recuperação;
• eletrólise;
• reação química plasmática.

A liga mecânica é realizada em atritores - tambores, no centro dos quais existe um eixo com cames. Neles são colocados componentes em pó para obter a liga desejada. Durante a rotação, os cames “atingem” a mistura e os aditivos de liga são “conduzidos” para a base.

Durante a co-redução, os óxidos dos elementos da liga são misturados com um agente redutor, por exemplo, hidreto de cálcio (CaH 2) e aquecidos. Ocorre a reação de redução dos óxidos aos metais, e o processo de difusão ocorre simultaneamente, nivelando a composição da liga. O óxido de cálcio (CaO) resultante é lavado com água e a liga (em pó) segue para o próximo processamento. A redução metalotérmica envolve o uso de metais (magnésio, cálcio, alumínio, etc.) como agentes redutores.

Com a ajuda da liga superficial, a superfície do produto adquire propriedades especiais. Um determinado elemento ou liga é aplicado à camada superior na forma de uma pequena camada, depois é exposto à energia (radiação laser, plasma, corrente de alta frequência, etc.) - a superfície é derretida e uma nova liga é formado sobre ele.

Diferença entre doping e impurezas

Os aditivos de liga convencionais são componentes introduzidos no metal em quantidades significativas - mais de 0,10%. Eles causam uma mudança na estrutura cristalina do ferro, formando soluções intersticiais, e aumentam a resistência e outras propriedades do ferro (matriz).

Os seguintes metais são usados ​​para ligas:

• cromo Cr;
• manganês Mn;
• Níquel Ni;
• alumínio Al;
• molibdênio Mo;
• cobalto Co;
• titânio Ti;
• zircônio Zr;
• cobre Cu e outros.

Eles são introduzidos no aço em diferentes quantidades e combinações.

Impurezas

Existe uma divisão das impurezas prejudiciais em comuns e residuais. Impurezas prejudiciais comuns incluem aquelas cujo conteúdo no metal pode ser reduzido durante a fundição - fósforo, enxofre, oxigênio, nitrogênio, carbono, ou seja, não metais.

Impurezas prejudiciais residuais são geralmente entendidas como aquelas cujo conteúdo não pode ser reduzido durante a fundição, nem por refino oxidativo nem por liga convencional. Isso é típico de elementos químicos que possuem solubilidade em ferro líquido. Na prática industrial, as impurezas residuais prejudiciais mais comumente encontradas são:

• níquel;
• lata;
• antimônio;
• arsênico.

Marcação de aços-liga

Na Rússia e na CEI existe um sistema de designação de marcas que consiste em letras e números.

Designações de ligas estruturais

A marcação desse aço consiste em números e letras. As letras são os principais aditivos de liga, os números após cada letra mostram o conteúdo do elemento designado, arredondado para o número inteiro mais próximo (se o teor do componente de liga for de até 1,5%, então o número atrás da letra não é escrito ). O teor de carbono em porcentagem, multiplicado por 100, está escrito no início do nome do aço.

Marcação dos principais componentes de liga:

Elemento	Designação
	N
Cobalto	PARA
Molibdênio	M
Cromo	X
Manganês	G
Bor	R
Cobre	D
Zircônio	C
Fósforo	P
Silício	COM
Nióbio	B
Tungstênio	EM
Titânio	T
Azoto	A (no meio do nome)
Vanádio	F
Alumínio	VOCÊ
Metais de terras raras	H

Se o aço for limitado no teor de fósforo P<0,03% и является высококачественной, в конце маркировки указывают «А». Высококачественные стали, полученные электрошлаковым переплавом, имеют маркировку в конце наименования с буквой «Ш» через тире, например, 18ХГ-Ш.

A letra “A” é indicada no início do nome. Se o chumbo for usado como aditivo de liga, a marcação começará com “AC”. Para exibir outros elementos, aplica-se o mesmo procedimento que para ligas de aço estruturais.

Marcação de rolamentos

São marcados como ligas, apenas com “Ш” no início. Para o aço produzido por refusão por eletroescória, um “Ш” é adicionado ao final do nome através de um travessão. Por exemplo, ШХ8-Ш.

Designações de ferramentas ligadas

Eles são marcados de forma semelhante aos aços-liga estruturais. A porcentagem de teor de carbono é indicada no início da marcação, mas difere porque não é multiplicada por 100, mas por 10. Se o teor de carbono for inferior a 1%, então o número no início do nome do o tipo de aço não é indicado.

Marcação de alta velocidade

Eles são marcados no início do nome com a letra “P” e um número que indica o teor de tungstênio no aço, seguido de letras e números de outros elementos de liga.

Marcações resistentes à corrosão

Resistente à corrosão (inox), resistente ao calor e resistente ao calor possuem números na designação e são escritos da mesma forma que as marcações dos aços-liga estruturais. Para fundições, é adicionado “L”.

O aço é um dos materiais mais procurados no mundo atualmente. Sem ele, é difícil imaginar qualquer canteiro de obras, empreendimentos de engenharia e muitos outros lugares e coisas que nos cercam na vida cotidiana. Ao mesmo tempo, esta liga de ferro e carbono pode ser bem diferente, portanto este artigo irá considerar a influência dos elementos de liga nas propriedades do aço, bem como seus tipos, classes e finalidade.

informações gerais

Hoje, muitos são amplamente utilizados em quase todas as áreas da atividade humana. Isto se deve em grande parte ao fato de que esta liga combina de forma ideal toda uma gama de propriedades mecânicas, físico-químicas e tecnológicas que nenhum outro material possui. O processo está em constante melhoria e por isso as suas propriedades e qualidade permitem obter os indicadores de desempenho exigidos dos mecanismos, peças e máquinas resultantes.

Classificação por finalidade

Cada aço, dependendo da finalidade para a qual foi criado, pode necessariamente ser classificado em uma das seguintes categorias:

A classe mais numerosa é a dos aços estruturais, projetados para criar uma variedade de estruturas de construção, instrumentos e máquinas. Os graus estruturais são divididos em atualizáveis, cimentados, mola-mola e alta resistência.

Os aços ferramenta são diferenciados dependendo da ferramenta para a qual são produzidos: corte, medição, etc. Nem é preciso dizer que a influência dos elementos de liga nas propriedades do aço deste grupo também é grande.

Os aços especiais possuem divisão própria, que inclui os seguintes grupos:

• Inoxidável (também conhecido como resistente à corrosão).
• Resistente ao calor.
• Resistente ao calor.
• Elétrico.

Grupos de aço por composição química

Os aços são classificados de acordo com os elementos químicos que os formam:

• Classes de aço carbono.
• Ligado.

Além disso, ambos os grupos são divididos de acordo com a quantidade de carbono que contêm em:

O que é liga de aço?

Esta definição deve ser entendida como aços que contêm, além de impurezas permanentes, também aditivos introduzidos na estrutura da liga para aumentar as propriedades mecânicas do material finalmente obtido.

Algumas palavras sobre a qualidade do aço

Este parâmetro de uma determinada liga implica um conjunto de propriedades, que, por sua vez, são determinadas diretamente pelo processo de sua produção. Características semelhantes às quais os aços para ferramentas de liga estão sujeitos incluem:

• Composição química.
• Uniformidade de estrutura.
• Capacidade de fabricação.
• Propriedades mecânicas.

A qualidade de qualquer aço depende diretamente da quantidade de oxigênio, hidrogênio, nitrogênio, enxofre e fósforo que ele contém. O método de produção do aço também desempenha um papel importante. O método mais preciso do ponto de vista de cair na faixa exigida de impurezas é o método de fundição de aço em fornos elétricos.

Aço-liga e mudanças em suas propriedades

O aço-liga, cujas marcas contêm em suas marcações as designações de letras de elementos introduzidos à força, altera suas propriedades não apenas a partir dessas substâncias de terceiros, mas também de sua ação mútua entre si.

Se considerarmos especificamente o carbono, então, de acordo com sua interação com ele, os elementos de liga podem ser divididos em dois grandes grupos:

• Os elementos que formam um composto químico (carboneto) com o carbono são molibdênio, cromo, vanádio, tungstênio, manganês.
• Os elementos que não criam carbonetos são silício, alumínio, níquel.

É importante notar que os aços ligados com substâncias formadoras de carboneto apresentam dureza muito elevada e maior resistência ao desgaste.

Aço de baixa liga (graus: 20ХГС2 e outros). Um lugar especial é ocupado pela liga 13X, que é dura o suficiente para fazer equipamentos cirúrgicos, de gravação, joalheria e lâminas de barbear.

Decodificação

• Cromo - Cr.
• Vanádio -V.
• Manganês -Mn.
• Nióbio - Nb.
• Tungstênio -W.
• Titânio - Ti.

Às vezes há letras no início do índice de qualidade do aço. Cada um deles carrega um significado especial. Em particular, a letra “P” significa que o aço é de alta velocidade, “W” indica que o aço é para rolamento de esferas, “A” é automático, “E” é elétrico, etc. e a designação da letra no final é a letra “A”, e especialmente os de alta qualidade contêm a letra “SH” no final da marcação.

Impacto de elementos de liga

Em primeiro lugar, é preciso dizer que o carbono tem uma influência fundamental nas propriedades do aço. É este elemento que, com o aumento da concentração, proporciona aumento da resistência e dureza ao mesmo tempo que reduz a viscosidade e a plasticidade. Além disso, o aumento da concentração de carbono garante a deterioração da usinabilidade.

O alumínio merece atenção especial. É usado no processo para remover oxigênio e nitrogênio após a purga, a fim de ajudar a reduzir o envelhecimento da liga. Além disso, o alumínio aumenta significativamente a resistência ao impacto e a fluidez e neutraliza os efeitos extremamente nocivos do fósforo.

O vanádio é um elemento de liga especial, graças ao qual os aços-ferramentas ligados obtêm alta dureza e resistência. Ao mesmo tempo, o grão da liga diminui e a densidade aumenta.

O aço-liga, cujas classes contêm tungstênio, é dotado de alta dureza e resistência vermelha. O tungstênio também é bom porque elimina completamente a fragilidade durante o revenido planejado da liga.

Para aumentar a resistência ao calor, as propriedades magnéticas e a resistência a cargas de impacto significativas, o aço é ligado com cobalto. Mas um desses elementos que não tem efeito significativo no aço é o silício. Porém, nos tipos de aço destinados a estruturas metálicas soldadas, a concentração de silício deve necessariamente estar na faixa de 0,12-0,25%.

O magnésio aumenta significativamente as propriedades mecânicas do aço. Também é usado como dessulfurizante no caso de dessulfurização de ferro fundido fora do forno.

O aço de baixa liga (seus graus contêm menos de 2,5 elementos de liga) muitas vezes contém manganês, o que lhe proporciona um aumento inevitável na dureza e na resistência ao desgaste, mantendo a ductilidade ideal. Mas a concentração deste elemento deve ser superior a 1%, caso contrário não será possível atingir as propriedades especificadas.

Fundidos para diversas estruturas de edifícios de grande escala, eles contêm cobre, que fornece propriedades anticorrosivas máximas.

Para aumentar a dureza vermelha, a elasticidade, a resistência à tração e a resistência à corrosão, o molibdênio é necessariamente introduzido no aço, o que também aumenta a resistência à oxidação do metal quando aquecido a altas temperaturas. Por sua vez, cério e neodímio são utilizados para reduzir a porosidade da liga.

Ao considerar a influência dos elementos de liga nas propriedades do aço, não se pode ignorar o níquel. Este metal permite que o aço alcance excelente temperabilidade e resistência, aumente a ductilidade e a resistência ao impacto e reduza o limite de fragilidade a frio.

O nióbio também é amplamente utilizado como aditivo de liga. Sua concentração, 6 a 10 vezes maior que a quantidade de carbono necessariamente presente na liga, elimina a corrosão intergranular do aço inoxidável e protege as soldas de destruição extremamente indesejada.

O titânio permite obter os melhores indicadores de resistência e ductilidade, além de melhorar a resistência à corrosão. Os aços que contêm este aditivo são muito bem processados ​​​​com diversas ferramentas para fins especiais em modernas máquinas de corte de metal.

A introdução do aço permite obter o tamanho de grão necessário e, se necessário, influenciar o crescimento do grão.

Impurezas aleatórias

Elementos extremamente indesejáveis ​​​​que têm um impacto muito negativo na qualidade do aço são o arsênico, o estanho e o antimônio. Sua aparência na liga sempre faz com que o aço se torne muito frágil ao longo dos limites dos grãos, o que é especialmente perceptível ao enrolar tiras de aço e durante o processo de recozimento de aços com baixo teor de carbono.

Conclusão

Atualmente, a influência dos elementos de liga nas propriedades do aço tem sido bastante estudada. Os especialistas analisaram cuidadosamente o impacto de cada aditivo na liga. Os conhecimentos teóricos obtidos permitem aos metalúrgicos, já na fase de encomenda, formular um diagrama esquemático da fundição do aço, determinar a tecnologia e a quantidade de insumos necessários (minério, concentrado, pelotas, aditivos, etc.). Na maioria das vezes, as siderúrgicas usam cromo, vanádio, cobalto e outros elementos de liga, que são bastante caros.