Legirajući elementi

8
Legirani čelik 1 Legirani čelik Kardanski prijenos s dva kardanska zgloba i kardanskom osovinom. Pužni prijenosnik. Legirani čelik je vrsta čelika u kojem odlučujući utjecaj na njegova svojstva imaju legirni elementi, tj. oni kemijski elementi koji se namjerno dodaju da bi se postigla određena svojstva. Niskolegirani čelici imaju do 5% dodanih elemenata, a visokolegirani više od 5%. Vrste legiranih čelika Legirani čelici za poboljšanje Legirani čelici za poboljšanje imaju od 0,25 do 0,6% ugljika, a mogu biti: manganski čelici (1,2 - 1,6% Mn); koriste se za osovine i vratila. Mangan-silicijski čelici koriste se za veće zupčanike; kromovi čelici (1 - 1,5% Cr-Si); koriste se za jako opterećena koljenasta vratila i zupčanike; krom-molibdenski čelici (1% Cr; 0,2% Mo); koriste se za sitnije žilave dijelove; krom-niklovi čelici (0,6 - 1,5% Cr i 1 - 3,5% Ni); koriste se za zupčanike mjenjača, dijelove turbina koji rade na temperaturama do 500 °C. Legirani čelici za otvrdnjavanje površine Za površinsko kaljenje koriste se Cr-Mn i Mn-Si čelici sa 0,3 - 0,5% ugljika. Za cementaciju upotrebljavaju se čelici sa C < 0,25% i legirani sa Cr, Cr-Mn, Cr-Mo i Cr-Ni. Tako se kromovi čelici (npr. čelik 15Cr3) koriste za bregaste osovine, osovine klipova, vretena i drugih dijelova izloženih trošenju. Slično ovome i krom-niklovi i krom-manganski čelici za cementaciju upotrebljavaju se za izradu zupčanika mjenjača i diferencijala (npr. čelici 15CrNi6, 16MnCr5), a krom-molibdenski čelici za bregaste osovine, zupčanike, kardanske zglobove (npr. čelik 25CrMo4). Čelici za nitriranje (npr. 34CrAlNi7, 34CrAlMo5) postižu traženu površinsku tvrdoću (900 - 950 HV) sitno dispergiranim nitridima aluminija, kroma i molibdena, bez naknadne toplinske obrade (neophodno je prethodno poboljšanje). Ugljik se ograničava na

description

Metalurgija

Transcript of Legirajući elementi

Page 1: Legirajući elementi

Legirani čelik 1

Legirani čelik

Kardanski prijenos s dva kardanska zgloba i kardanskom osovinom.

Pužni prijenosnik.

Legirani čelik je vrsta čelika u kojem odlučujućiutjecaj na njegova svojstva imaju legirni elementi, tj.oni kemijski elementi koji se namjerno dodaju da bi sepostigla određena svojstva. Niskolegirani čelici imajudo 5% dodanih elemenata, a visokolegirani više od5%.

Vrste legiranih čelika

Legirani čelici za poboljšanje

Legirani čelici za poboljšanje imaju od 0,25 do 0,6%ugljika, a mogu biti:

• manganski čelici (1,2 - 1,6% Mn); koriste se zaosovine i vratila. Mangan-silicijski čelici koriste seza veće zupčanike;

• kromovi čelici (1 - 1,5% Cr-Si); koriste se za jakoopterećena koljenasta vratila i zupčanike;

• krom-molibdenski čelici (1% Cr; 0,2% Mo); koristese za sitnije žilave dijelove;

• krom-niklovi čelici (0,6 - 1,5% Cr i 1 - 3,5% Ni);koriste se za zupčanike mjenjača, dijelove turbinakoji rade na temperaturama do 500 °C.

Legirani čelici za otvrdnjavanje površine

Za površinsko kaljenje koriste se Cr-Mn i Mn-Si čelicisa 0,3 - 0,5% ugljika. Za cementaciju upotrebljavaju sečelici sa C < 0,25% i legirani sa Cr, Cr-Mn, Cr-Mo iCr-Ni. Tako se kromovi čelici (npr. čelik 15Cr3)koriste za bregaste osovine, osovine klipova, vretena idrugih dijelova izloženih trošenju. Slično ovome ikrom-niklovi i krom-manganski čelici za cementacijuupotrebljavaju se za izradu zupčanika mjenjača idiferencijala (npr. čelici 15CrNi6, 16MnCr5), akrom-molibdenski čelici za bregaste osovine, zupčanike, kardanske zglobove (npr. čelik 25CrMo4). Čelici zanitriranje (npr. 34CrAlNi7, 34CrAlMo5) postižu traženu površinsku tvrdoću (900 - 950 HV) sitno dispergiranimnitridima aluminija, kroma i molibdena, bez naknadne toplinske obrade (neophodno je prethodno poboljšanje).Ugljik se ograničava na

Page 2: Legirajući elementi

Legirani čelik 2

Spiralna torziona opruga na alarmnom satu.

Jednostavni kuglični ležaj.

0,45% radi sprječavanja stvaranja karbida kroma imolibdena, koji imaju manju tvrdoću nego nitridi.Nitriranju se podvrgavaju cilindri motora i pumpi,zupčanici, kalupi za lijevanje pod pritiskom, alati zaprešanje, probijači i sl.

Čelici za opruge

Čelici za opruge trebaju imati visoku granicurazvlačenja, zadovoljavajuću istezljivost, teodgovarajuću dinamičku izdržljivost (npr. oprugeautomobila, odbojnici vagona, oslonci temeljastrojeva). Posebno se za neke primjene traži otpornostna koroziju i povišene temperature. Tražena svojstvapostižu se hladnom deformacijom (valjanje, vučenje) ilitoplinskom obradom. Svojstva elastičnosti poboljšavadodatak 0,15 - 1,8% silicija, a prokaljivost se kod većihpresjeka povećava dodacima 1% mangana ili 1%kroma. Tako se npr. čelik 38Si7 primjenjuje zapodloške i opruge, 51Si7 za stožaste vagonske opruge,spiralne vagonske opruge, 67SiCr5 za spiralne oprugeza udarna opterećenja, torzione opruge, opruge ventila,50CrV4 za najopterećenije opruge vozila. [1]

Čelici za valjne ležajeve

Čelici za valjne ležajeve trebaju imati veliku tvrdoću iotpornost na trošenje, sposobnost obradljivostirezanjem i deformiranjem, dobru prokaljivost uzminimalnu deformaciju. To su uglavnom kromovičelici s visokim sadržajem ugljika i najviše čistoće(sastava 1% C i 0,50 - 1,50% Cr). Toplinska obrada sesastoji od kaljenja sa 850 °C u ulju i niskog popuštanja(160 °C).

Čelici za niske temperature

Čelici za rad pri niskim temperaturama sadrže nikal ili mangan i nizak sadržaj ugljika (0,1 - 0,15%). Pri 3 - 5% nikla,temperatura prelaska u krhko stanje je na oko -100 °C, a pri 8 - 10% nikla na oko -200 °C. Uglavnom služe za izradutransportnih i stacionarnih spremnika za suhi led (CO2) ili tekući metan (CH4). Za rad na još nižim temperaturama(npr. za skladištenje i transport tekućih tehničkih plinova) koriste se austenitni Cr-Ni čelici s niskim sadržajemugljika ili Cr-Mn-Ni-N-čelici.

Page 3: Legirajući elementi

Legirani čelik 3

Prikaz rada četverotaktnog motora

Dijagram stanja (fazni dijagram) željezo – ugljik prikazuje uvjetepod kojima su razne faze čelika stabilne.

Čelici za ventile motora

Čelici za ventile motora s unutarnjim izgaranjemizloženi su pri radu visokim temperaturama (do 900 °C)i cikličkim promjenama temperature. Stoga morajuzadržati dobra mehanička svojstva na povišenimtemperaturama i da budu vatrootporni. Najčešće seprimjenjuju visokolegirani kromovi čelici X45CrSi19-3(0,40% C; 3,2% Si; 9,0% Cr), X45CrMoV15 (0,5% C;16,5% Cr; 2,0% Mo), a za najopterećenije ventileX6CrNiMoTi17/12/2 (0,45% C; 1,5% Si; 14,5% Cr;1,3% Ni i 3% W). Za slabije opterećene usisne ventilemože odgovarati čelik 67Si7 (0,6% C; 1,7% Si i0,7-1% Mn).

Čelici povišene čvrstoće

Podrobniji članak o temi: Mikrolegirani čelik

Čelici povišene čvrstoće ili mikrolegirani čelicirazvijeni su posljednjih tridesetak godina s ciljem da sesmanji masa konstrukcije: mostova, brodova,spremnika, cisterni, cijevi pod tlakom sl. Tehnologijamikrolegiranja omogućila je proizvodnju novekategorije čelika, koji predstavljaju konvencionalneugljične čelike sa minimalnim dodacima legirajućihelemenata (manje od 0,50%), radi povećanja granicerazvlačenja, čvrstoće i tvrdoće. Prvi put je ova tehnikabila primijenjena na čeličnim limovima. Znatno kasnijemikrolegiranje je iskorišteno za proizvodnju šipki da bise izbjegla toplinska obrada poslije kovanja. Posebno jevažna primjena ovih čelika za transportna sredstva gdjesmanjenje mase direktno utječe na moguće opterećenje.Trenutno se čelici povišene čvrstoće isporučuju u svimstandardnim valjanim oblicima kao što su: limovi,trake, ploče, nosači, šipke i specijalni profili. Za ovečelike karakteristična je anizotropija mehaničkihsvojstava, jer se obradljivost deformiranjem i čvrstoćaznatno mjenjaju u odnosu na smjer valjanja.

Page 4: Legirajući elementi

Legirani čelik 4

Utjecaj legirajućih elemenata u čelikuNajčešći legirajući kemijski elementi prisutni u čelicima su krom, nikal, mangan, silicij, volfram, vanadij i molibden.U posebnim slučajevima čelik se može legirati kobaltom, titanijem, aluminijem, niobijem i dr. Legirajući elementi seu čeliku pojavljuju:• otopljeni u α-željezu (ferit) ili γ-željezu (austenit);•• kao spojevi (karbidi, intermetalni spojevi);• kao nemetalni uključci (oksidi, nitridi, sulfidi, fosfidi).Poznato je da niti jedna skupina materijala ne može legiranjem toliko mijenjati svojstva kao čelik. Čeliku se dodajuodređeni elementi kako bi se postiglo željeno svojstvo ili kombinacija svojstava gotovog proizvoda. [2]

S obzirom na afinitet prema ugljiku, legirajući elementi se mogu podijeliti na karbidotvorce (npr. krom, volfram,molibden, vanadij, titan, niobij, tantal) i nekarbidotvorce (npr. nikal, mangan, kobalt). Karbidotvorci se najčešćespajaju s ugljikom u karbide Cr7C3, Cr23C6, W2C, WC, Mo2C, VC, V4C3, TiC, TaC, NbC, Fe3C i dr., ali mogutakođer dijelom supstituirati u kristalnu rešetku željeza te stvarati intermetalne spojeve (npr. FeCr, Fe2Mo i dr.).Prema utjecaju na dijagram stanja Fe-C, legirajući elementi se dijele na one koji proširuju područje austenita, pa senazivaju gamageni elementi i one koji proširuju područje ferita, pa su to alfageni elementi. Područje austenitauglavnom proširuju nikal, mangan, kobalt itd. Legure s više od 10% Ni nemaju potpune transformacije γ→α, tj. višene ispunjavaju potpuno jedan od uvjeta kaljivosti, pa nisu potpuno zakaljive. Legure koje sadrže više od 60% Ni nisuuopće zakaljive, pa i pri sobnoj temperaturi (ili ispod nje) ostaju austenitne.Legirajući elementi koji proširuju područje ferita najčešće su krom, volfram, molibden i vanadij. Analizira li sedijagram stanja Fe-Cr, može se zaključiti da mogućnost transformacije γ→α postoji samo u legurama koje sadržeispod 10% kroma, tj. samo takve legure ispunjavaju jedan od nužnih uvjeta kaljivosti. Međutim, u oba slučaja (Fe-Nii Fe-Cr) u obzir nije uzet sadržaj ugljika koji je važan čimbenik za pojavu zakaljivosti. Ukoliko bi se u obzir uzeo iutjecaj ugljika tada bi se binarni dijagram stanja Fe-Le (Le – legirajući element) pretvorio u ternarni dijagramFe-C-Le. Istovremenim legiranjem s nekoliko legirajućih elemenata njihovo djelovanje na dobivanje ferita iliaustenita se ne zbraja (npr. legura s 18% Cr i 7% Ni pri 20 °C je austenitna, a ne feritna, kako bi se moglo zaključiti sobzirom na visoki sadržaj kroma).Tijekom sporog zagrijavanja čelika pri temperaturi Ac1 (723 °C) započinje odvijanje transformacije α→γ, te raspadkarbida prema slijedećim jednadžbama:

legirani čelik: [LeC] → [Le] + [C]nelegirani čelik: [Fe3C] → 3[Fe] + [C]

Utjecaj nečistoća na čelikPrema sadržaju fosfora i sumpora, kao i prema čistoći, čelici su podijeljeni u tri kvalitetne grupe:• obični čelik (ukupno P i S max. 0,100%),• kvalitetni čelik (P i S maksimalno po 0,045%) i• plemeniti čelik (P i S maksimalno po 0,035 % ili 0,030 %).

Korisni i štetni elementi za čelikElementi koji ulaze u sastav čelika mogu se podijeliti na:•• korisne elemente: legirajući elementi (Cr, Ni ,Mo, Cu, W, V, Al ,Ti ),• štetne elemente: ostaci troske u čeliku (Si, Mn, P, S, N, H, O, te nemetalni uključci). [3]

Page 5: Legirajući elementi

Legirani čelik 5

Utjecaj raznih legirajućih elemenata

Utjecaj legirajućih elemenata u čeliku

Kemijskielement

Maseniudio

Prvenstvena uloga

Ugljik do2,06%

Budući da je ugljik sastavni dio čelika, ne smatra se legirajućim elementom, iako ima najveći utjecaj na svojstva čelika.Porastom udjela ugljika u čeliku raste čvrstoća i granica razvlačenja, a smanjuje se duktilnost i žilavost. Važan utjecajugljika je u osiguravanju zakaljivosti nelegiranih i legiranih čelika. Zakaljivost čelika predstavlja mogućnost kaljenja. Pritomje kod nelegiranih čelika uvjet da je sadržaj ugljika veći od 0,25%. Prokaljivost predstavlja dubinu zakaljenog sloja kojaovisi o kemijskom sastavu čelika i velićini kristalnog zrna austenita. Jako prokaljiv legirani čelik može se zakaliti i nadebljim presjecima, a ugljični samo do debljine 16 mm.

Aluminij 0,95% –1,30%

Aluminij se najčešće koristi kao sredstvo za dezoksidaciju. Dodatkom aluminija čelik postaje manje osjetljiv prema starenju,te se potpomaže stvaranje sitnijeg zrna. Sposobnošću stvaranja nitrida, aluminij predstavlja veoma važan legirajući elementza nitriranje (stvara spoj AlN). Također, reakcijom aluminija s niklom ili titanijem mogu nastati intermetalni spojevi Ni3Al iNi3Ti.

Bakar 0,1% –0,4%

Bakar se rjeđe koristi kao legirajući element, jer se pri visokim temperaturama nakuplja ispod površinskog sloja ogorine, teuzrokuje površinsku osjetljivost tijekom kovanja ili valjanja (tzv. crveni lom). Dodatkom bakra može se povisiti omjergranica razvlačenja/vlačna čvrstoća, a ukoliko ga ima iznad 0,4% tada omogućava precipitacijsko očvršćivanje. Ukotlovskim limovima iz nelegiranih čelika, bakar u sadržaju do ≈ 0,35% povisuje postojanost prema atmosferskoj koroziji.Bakar može pozitivno djelovati na postojanost prema djelovanju različitih kiselina, ukoliko mu sadržaj ne prelazi 1% (npr.viskolegirani čelici otporni na kiseline).

Bizmut - Povećava obradivost.

Bor 0,001%–0,003%

Bor u nehrđajućim austenitnim čelicima omogućava precipitacijsko očvršćivanje (povišenje granice razvlačenja i vlačnečvrstoće), ali snižava otpornost prema općoj koroziji. Dodatkom bora se s jedne strane poboljšava prokaljivost nisko isrednje ugljičnih čelika, ali s druge strane pogoršava se njihova zavarljivost.

Cirkonij - Cirkonij je izrazito djelotvoran za dezoksidaciju i odsumporavanje. Sulfidi cirkonija su još manje štetni od sulfida mangana.Cirkonij kao karbidotvorac utječe na usitnjenje zrna, pa se dodaje u niskolegirane sitnozrnate čelike namijenjenepoboljšanju.

Dušik ≈ 0,25% Dušik u većini slučajeva predstavlja nepoželjni element (nečistoća), ali se ponekad dodaje i kao legirajući element. Već0,01% dušika povisuje granicu razvlačenja i čvrstoću, ali smanjuje deformabilnost i žilavost čelika. Brzim hlađenjem dušikmože ostati zarobljen u rešetci željeza. U nelegiranim i niskolegiranim čelicima nije poželjan jer povećava sklonost takvihčelika prema starenju, posebno kod hladno deformiranih čelika (deformacijsko starenje). Pojava starenja rezultira porastomčvrstoće i smanjenjem žilavosti. Porastom temperature (200 - 300 °C), atomi dušika mogu difudirati u područje dislokacijaveć za vrijeme deformacije uz istovremeno stvaranje nitrida. Zbog toga takav čelik ne smije biti izložen deformaciji pritemperaturi 200 - 300 °C, jer postoji opasnost od pojave plavog loma. Ukoliko se uz dušik dodaju elementi koji imaju većiafinitet prema dušiku od željeza (npr. aluminij, titan, niobij), dolazi do povlačenja dušika iz čvrste otopine u nitride, a čelikpostaje otporan na starenje. U slučaju austenitnih nehrđajućih čelika, dušik predstavlja legirajući element jer kaointersticijski element znatno povećava granicu razvlačenja, te proširuje područje austenita. Legiranjem dušikom može sezamijeniti dodatak određene količine vrlo skupog nikla. Dušik se kao legirajući element najčešće dodaje u količini do ≈0,25%.

Fosfor ispod0,06%

Fosfor je nepoželjna primjesa u čeliku, te njegov maseni udio treba biti što je moguće niži (ispod 0,06%). Fosfor u čelikutijekom skrućivanja dovodi do pojave primarnih segregacija. Izrazito spora difuzija fosfora u željezu uzrokuje nemogućnostnjegove jednolike raspodjele. Nakon prolaska fronte skrućivanja, primarni dendritni kristali siromašni su fosforom ilegirajućim elementima, dok ostatak taline sadrži fosfor i većinu nemetalnih uključaka. Toplim oblikovanjem se dendritnalijevana mikrostruktura trakasto izdužuje. Poznato je da je fosfor uzročnik krhkosti čelika. Krhkost čelika je izraženija čim jeprisutan viši sadržaj ugljika, te što je viša temperatura austenitizacije. U iznimnim slučajevima neki čelici mogu imatipovišen sadržaj fosfora radi poboljšanja rezljivosti (npr. čelici za obradu na automatima). Također, ponekad se korozijskipostojanim austenitnim čelicima može dodati određena količina fosfora (do 0,1%), koji može povisiti granicu razvlačenjaefektom precipitacije. Segregacije fosfora su nepoželjne u čelicima jer predstavljaju štetnu nehomogenost strukture.

Kisik - Kod niskougljičnih čelika, često je povišen maseni udio kisika, što dovodi do pojave oksida željeza (FeO). Prisutnost oksidaFeO, kao i sulfida FeS, dovodi do pojave crvenog loma. Kisik povećava sklonost starenju čelika. Ovisno o raspodjeli isadržaju kisik može utjecati i na smanjenje žilavosti čelika. Kisik se iz taline može ukloniti dezoksidacijom čelika, pri čemunastaje Al2O3 i SiO2.

Page 6: Legirajući elementi

Legirani čelik 6

Kobalt - Kobalt ne stvara karbide, ali utječe na sprječavanje rasta kristalnog zrna pri visokim temperaturama. Zbog poboljšavanjavlačne čvrstoće i postojanosti na popuštanje pri povišenim temperaturama, kobalt se dodaje brzoreznim, alatnim ikonstrukcijskim čelicima, koji su namijenjeni za rad pri povišenim temperaturama. Nepoželjan je u čelicima za dijelovenuklearnih energetskih postrojenja, jer stvara radioaktivan izotop kobalt-60.

Krom 0,5% –2%

Krom omogućava kaljenje čelika u ulju (čak i na zraku), budući da povisuje prokaljivost čelika i snižava temperaturupočetka stvaranja martenzita (Ms). Zbog afiniteta prema ugljiku, krom lako stvara karbide, pa se često dodaje čelicima zaizradu reznih alata. Karbidi kroma povećavaju otpornost na trošenje, čime se povećava izdržljivost i trajnost oštriceproizvedenog alata. Dodatkom kroma kao legirajućeg elementa povisuje se toplinska čvrstoća, vatrootpornost i otpornost nadjelovanje komprimiranog vodika.

4% –18%

Nužni uvjet za korozijsku postojanost čelika pri sobnoj temperaturi je legiranje s minimalno 12% kroma. Ukoliko se uzkrom (feritotvorac) ne dodaju elementi koji proširuju područje austenita (npr. Ni, Mn), niskougljični čelik s < 0,1% C i >15% Cr posjedovati će postojanu feritnu mikrostrukturu od sobne temperature pa do temperature solidusa. Legiranjekromom utječe na sklonost pojavi krhkosti nakon popuštanja, ali se to može izbjeći dodatnim legiranjem s molibdenom.

Mangan 0,25% –0,40%

Mangan se najčešće koristi kao dezoksidator i desulfurizator tijekom proizvodnje čelika. Zbog velikog afiniteta premasumporu, mangan stvara sulfid MnS, čime se sprječava negativno djelovanje sulfida FeS. Sprječavanje nastanka sulfida FeSje naročito važno kod čelika za automate (obrada odvajanjem čestica na automatima), koji zbog lakše obradljivosti morajusadržavati čak do 0,4% sumpora. Mangan proširuje područje austenita, tj. snižava temperaturu Ac3 i Ac1 u odnosu na ugljičnečelike.

> 1% Legiranjem s manganom povećava se prokaljivost čelika, a u nezakaljenim čelicima poboljšava se čvrstoća i žilavost.Dodatak svakih 1% mangana može dovesti do povišenja granice razvlačenja konstrukcijskih čelika za oko 100 N/mm2.Čelici poprimaju austenitnu mikrostrukturu, neovisno o sadržaju ugljika, ukoliko je sadržaj mangana veći od 12%.

Molibden 0,2% –5%

Legiranjem s molibdenom (najčešće u kombinaciji s ostalim legirajućim elementima) povećava se prokaljivost i čvrstoćačelika, a sprječava pojava visokotemperaturne krhkosti popuštanja. Iz tog razloga, konstrukcijski čelici sadrže od 0,2 do 5%molibdena. Molibden je karbidotvorac, pa utječe na sitnozrnatost čelika i na otpornost na trošenje (npr. brzorezni čelici). Ukombinaciji s kromom, molibden povećava otpornost čelika prema općoj i jamičastoj koroziji.

Nikal 2% –5%

Nikal kao legirajući element proširuje područje austenita, te zbog vrlo slabog afiniteta prema ugljiku ne stvara karbide. Uprecipitacijski očvrsnutim (PH) čelicima, nikal stvara intermetalne spojeve Ni3Ti i/ili Ni3Al. Zbog ekonomskih razloga(visoka cijena), nikal se gotovo uvijek legira u kombinaciji s drugim legirajućim elementima.

12% –20%

Legiranjem s niklom može se povisiti žilavost konstrukcijskih čelika, kao i korozijska postojanost (uz minimalni dodatak12% kroma).

Silicij 0,2% –0,7%

Povećava čvrstoću.

2,0% Silicij se često koristi kao sredstvo za dezoksidaciju, te kao legirajući element koji povisuje čvrstoću, otpornost prematrošenju i granicu razvlačenja (npr. čelici za izradu opruga). Budući da silicij izrazito povisuje otpornost prema djelovanjutopline, neizbježan je legirajući element koji se dodaje vatrootpornim čelicima (do 2,5%).

Višipostotak

Poboljšava magnetska svojstva.

Niobij itantal

- Niobij i tantal zbog jednakog djelovanja na svojstva dolaze skoro uvijek zajedno kao legirajući elementi u čeliku. Budući suizrazito jaki karbidotvorci, uglavnom se primjenjuju za stabilizaciju čelika postojanih na djelovanje kiselina. Niobij poredkarbida može stvarati nitride i karbonitride, potpomagati nastanak sitnijeg zrna u čeliku i olakšavati precipitacijskoočvršćavanje. Kao legirajući element niobij se dodaje sa ili bez dodatka vanadija u zavarljive sitnozrnate čelike povišenegranice razvlačenja i čvrstoće (HSLA čelici), te u neke ultračvrste PH-čelike.

Olovo - Olovo se koristi kao legirajući element kod čelika za obradu odvajanjem čestica na automatima, jer pozitivno utječe nalomljenje strugotine i postizanje čiste obrađene površine. Olovo je netopivo u čeliku, te ne utječe na mehanička svojstvačelika.

Page 7: Legirajući elementi

Legirani čelik 7

Sumpor 0,08% –0,15%

U zavisnosti od načina proizvodnje, u čelicima uvijek ostaje 0,005 do 0,006%. Sumpor je glavni element odgovoran zapojavu segregacije (sulfida) u čeliku. Sulfid željeza (FeS) uzrokuje pojavu crvenog i bijelog loma (nastaje pri početnimtemperaturama valjanja ili kovanja). Budući da talište sulfida FeS iznosi 985 °C, a topla prerada se provodi na temperaturiiznad 1000 °C, rastaljivanjem FeS dolazi do pojave “crvenog loma“ i smanjenja žilavosti. Zbog toga se čelici s višimsadržajem sumpora ne mogu deformirati u toplom stanju. Štetan utjecaj FeS uklanja se dodatkom mangana i stvaranjemsulfida MnS, koji ima znatno višu temperaturu taljenja (1610 °C) od temperature tople prerade čelika. Sumpor se namjernododaje u slučaju čelika namijenjenih obradi odvajanjem čestica na automatima. Razlog dodavanja sumpora takvim čelicimaje taj što on snižava trenje između obratka i alatne oštrice, te omogućava lakše lomljenje strugotine.

Titanij - Titanij zbog svog izraženog afiniteta prema kisiku, dušiku, sumporu i ugljiku djeluje izrazito dezoksidirajuće, denitrirajuće idesulfurirajuće. Vezanjem s ugljikom, titanij stvara vrlo stabilan karbid TiC, pa se zajedno s niobijem i tantalom primjenjujeza stabilizaciju nehrđajućih čelika. Ukoliko se nalazi u većim udjelima, može djelovati na precipitacijsko očvršćivanjestvaranjem intermetalnih spojeva Ni3Ti ili Ni3(Ti, Al).

Vanadij 0,15% Dodatkom vanadija kao legirajućeg elementa može se postići usitnjavanje primarnog austenitnog zrna. Budući je vanadijjaki karbidotvorac i nitridotvorac u udjelima iznad 0,4%, povisuje otpornost na trošenje stvaranjem stabilnog karbida VC iliV4C3. Sposobnost stvaranja karbida VC ili V4C3 iskorištena je pri proizvodnji brzoreznih čelika, te alatnih i konstrukcijskihčelika, namijenjenih za rad pri povišenim temperaturama.

Vodik - Vodik predstavlja nepoželjan (štetan) element u čeliku. Vodik pripada skupini elemenata s najmanjim promjerom atoma, paje brzina difuzije vodika u željezu vrlo visoka, tj. viša od brzine difuzije ugljika. Štetnost vodika se očituje u tome što onsnižava žilavost, a da pri tome ne raste čvrstoća i granica razvlačenja. Ukoliko prodre u čelik, vodik dovodi do razugljičenjapovršine čeličnog proizvoda, te razara stabilne karbide (npr. Fe3C stvarajući metan CH4) i metalnu vezu između kristalnihzrna.

Volfram - Volfram kao legirajući element pripada skupini karbidotvoraca. Legiranjem čelika volframom sprječava se rast zrna, a timese posredno utječe i na povišenje žilavosti čelika. Budući da stvara karbide izrazito otporne na trošenje, volfram predstavljanužni legirajući element za brzorezne čelike.

Izvori[1][1] "Strojarski priručnik", Bojan Kraut, Tehnička knjiga Zagreb 2009.[2][2] "Tehnička enciklopedija", glavni urednik Hrvoje Požar, Grafički zavod Hrvatske, 1987.[3][3] "Specijalni čelici", skripta - Sveučilište u Zagrebu, www.simet.unizg.hr, 2011.

Page 8: Legirajući elementi

Izvori rabljeni u članku i suradnici 8

Izvori rabljeni u članku i suradniciLegirani čelik  Izvor: http://hr.wikipedia.org/w/index.php?oldid=3355913  Doprinositelji: Mmarre

Izvori, licencije i suautori slikaDatoteka:Cardan Shaft.jpg  Izvor: http://hr.wikipedia.org/w/index.php?title=Datoteka:Cardan_Shaft.jpg  Licencija: GNU Free Documentation License  Doprinositelji: IP83Datoteka:Worm Gear and Pinion.jpg  Izvor: http://hr.wikipedia.org/w/index.php?title=Datoteka:Worm_Gear_and_Pinion.jpg  Licencija: Public Domain  Doprinositelji: Original uploader wasArthur Clarke at en.wikipediaDatoteka:Alarm Clock Balance Wheel.jpg  Izvor: http://hr.wikipedia.org/w/index.php?title=Datoteka:Alarm_Clock_Balance_Wheel.jpg  Licencija: Public Domain  Doprinositelji: Chris BurksChetvornoDatoteka:Angular-contact-ball-bearing single-row din628 type-b 120.png  Izvor:http://hr.wikipedia.org/w/index.php?title=Datoteka:Angular-contact-ball-bearing_single-row_din628_type-b_120.png  Licencija: Creative Commons Attribution 2.5  Doprinositelji: SilberwolfDatoteka:4-Stroke-Engine.gif  Izvor: http://hr.wikipedia.org/w/index.php?title=Datoteka:4-Stroke-Engine.gif  Licencija: GNU Free Documentation License  Doprinositelji: UtzOnBike(3D-model & animation: Autodesk Inventor)Datoteka:Dijafram Fe-C.jpg  Izvor: http://hr.wikipedia.org/w/index.php?title=Datoteka:Dijafram_Fe-C.jpg  Licencija: nepoznato  Doprinositelji: MmarreSlika:Vista-xmag.png  Izvor: http://hr.wikipedia.org/w/index.php?title=Datoteka:Vista-xmag.png  Licencija: GNU General Public License  Doprinositelji: Cpro, Rocket000, Romaine, SasaStefanovic, Trijnstel, 1 anonimne izmjene

LicencijaCreative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported//creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/