V stavebníctve, priemysle a niektorých oblastiach poľnohospodárstva možno pozorovať aktívne používanie kovových výrobkov. Navyše ten istý kov v závislosti od rozsahu použitia odhaľuje rôzne technické a prevádzkové vlastnosti. Dá sa to vysvetliť dopingovými procesmi. Technologický postup, pri ktorom základný obrobok získava nové kvality alebo sa zlepšuje podľa existujúcich vlastností. Tomu napomáhajú aktívne prvky, ktorých legovacie vlastnosti spôsobujú chemické a fyzikálne procesy zmeny štruktúry kovu.
Hlavné legujúce prvky
Uhlík má veľkú, ale nejednoznačnú hodnotu v procesoch legovania. Jeho koncentrácia v kovovej štruktúre okolo 1,2% prispieva na jednej strane k zvýšeniu pevnosti, tvrdosti a úrovne krehkosti za studena a na druhej strane znižuje aj tepelnú vodivosť a hustotu materiálu. Ale ani toto nie je to hlavné. Ako všetky legujúce prvky sa pridáva pri technologickom spracovaní pod silným teplotným vplyvom. Po ukončení operácie však v štruktúre nezostanú všetky nečistoty a aktívne zložky. V kove môže zostať len uhlíka v závislosti od požadovaných vlastností konečného produktu sa technológovia rozhodujú, či kov zušľachťujú alebo zachovajú jeho súčasné kvality. To znamená, že menia obsah uhlíka pomocou špeciálnej legovacej operácie.
Do zoznamu základných legujúcich prvkov možno pridať aj kremík a mangán. Prvý sa zavádza do cieľovej štruktúry v minimálnom percente (nie viac ako 0,4%) a nemá osobitný vplyv na zmenu kvality obrobku. Napriek tomu je táto zložka, podobne ako mangán, nevyhnutná ako deoxidačná a väzbová látka. Tieto vlastnosti legujúcich prvkov určujú základnú celistvosť štruktúry, ktorá aj v procese legovania umožňuje organicky vnímať iné, už aktívne prvky a nečistoty.
Pomocné legujúce prvky
Táto skupina prvkov zvyčajne zahŕňa titán, molybdén, bór, vanád atď. Najvýraznejším predstaviteľom tohto spojenia je molybdén, ktorý sa častejšie používa v chrómových oceliach. Najmä s jeho pomocou sa zvyšuje kaliteľnosť kovu a tiež sa znižuje prah krehkosti za studena. Užitočné pre výrobu ocelí a použitie molybdénových komponentov. Ide o účinné legujúce prvky v oceli, ktoré poskytujú dynamickú a statickú pevnosť kovom a zároveň eliminujú riziká vnútornej oxidácie. Pokiaľ ide o titán, používa sa zriedkavo a iba na jednu úlohu - brúsenie štruktúrnych zŕn v zliatinách chrómu a mangánu. Doplnky možno nazvať aj cielenévápnik a olovo. Používajú sa na kovové polotovary, ktoré sa následne podrobia rezným operáciám.
Klasifikácia legujúcich prvkov
Okrem veľmi podmieneného delenia legujúcich prvkov na hlavné a pomocné sa používajú aj iné, presnejšie znaky odlišnosti. Napríklad podľa mechaniky vplyvu na vlastnosti zliatin a ocelí sú prvky rozdelené do troch kategórií:
- Ovplyvňovanie tvorby karbidov.
- S polymorfnými transformáciami.
- S tvorbou intermetalických zlúčenín.
Je dôležité vziať do úvahy, že v každom z troch prípadov závisí vplyv legujúcich prvkov na vlastnosti intermetalických zlúčenín aj od cudzích nečistôt. Napríklad koncentrácia rovnakého uhlíka alebo železa môže mať hodnotu. Existuje aj klasifikácia už prvkov polymorfnej transformácie podľa charakteru dopadu. Rozlišujú sa najmä prvky, ktoré umožňujú prítomnosť legovaného feritu v zliatine, ako aj ich analógov, ktoré prispievajú k stabilizácii optimálneho obsahu austenitu bez ohľadu na teplotu.
Vplyv legovania na zliatiny a ocele
Existuje niekoľko spôsobov, ako zlepšiť kvalitatívne charakteristiky ocele. V prvom rade ide o fyzikálne vlastnosti, ktoré určujú technické zdroje materiálu. Legovanie v tejto časti umožňuje zvýšiť pevnosť, ťažnosť, kaliteľnosť a tvrdosť. Iný smer pozitívnyvplyvom legujúcich prvkov je zlepšenie ochranných vlastností. V tomto ohľade stojí za to vyzdvihnúť odolnosť proti nárazu, červenú tvrdosť, tepelnú odolnosť a vysoký prah korózneho poškodenia. Pre niektoré aplikácie sa kovy pripravujú aj s prihliadnutím na elektrochemické vlastnosti. V tomto prípade môžu byť legujúce prvky použité na zvýšenie elektrickej a tepelnej vodivosti, odolnosti voči oxidácii, magnetickej permeability atď.
Vlastnosti vplyvu škodlivých nečistôt
Typickými predstaviteľmi škodlivých nečistôt sú fosfor a síra. Pokiaľ ide o fosfor, v kombinácii so železom je schopný vytvárať krehké zrná, ktoré sú zachované po legovaní. Výsledkom je, že výsledná zliatina stráca vysoký stupeň hustoty a je tiež vybavená krehkosťou. Kombinácia s uhlíkom však dáva aj pozitívnu charakteristiku, zlepšuje proces oddeľovania triesok. Táto kvalita uľahčuje obrábacie procesy. Síra je zasa ešte nebezpečnejšou látkou. Ak má vplyv legujúcich prvkov na oceľ ako celok zlepšiť odolnosť materiálu voči vonkajším vplyvom, potom táto prímes vyrovná túto skupinu vlastností. Napríklad jeho vysoká koncentrácia v štruktúre vedie k zvýšeniu oteru, zníženiu odolnosti proti únave kovu a minimalizácii odolnosti proti korózii.
Technológia legovania
Zlievanie sa zvyčajne vykonáva v rámci hutníckej výroby a predstavuje zavedenie prídavnýchprvky diskutované vyššie. V dôsledku tepelného spracovania dochádza v štruktúre k chemickým a fyzikálnym procesom spájania jednotlivých látok, ako aj k deformáciám. Legujúce prvky teda umožňujú zlepšiť kvalitu hutníckych výrobkov.
Záver
Zlievanie je zložitý technologický proces zmeny vlastností kovu. Jeho komplexnosť spočíva predovšetkým v primárnom výbere optimálnych receptúr na dosiahnutie požadovaného súboru vlastností obrobku. Ako už bolo uvedené, vplyv legujúcich prvkov je rôznorodý a nejednoznačný. Rovnaká zložka aktívnej prísady môže napríklad súčasne zlepšiť pevnosť kovu a zhoršiť jeho tepelnú vodivosť. Úlohou technológov je vyvinúť víťazné kombinácie prvkov, vďaka ktorým bude kovový diel alebo konštrukcia najprijateľnejšia z hľadiska jej kvalít z hľadiska použitia na špecifické účely.
