Микролегирование

Под микролегированием понимают [1]: введение (чаще всего совмещаемое с раскислением и дегазацией сплава) отдельных элементов или их соединений, остаточное содержание которых не превышало бы 0,1%. При этом микролегирование оказывает значительное влияние на процессы, протекающие в твёрдой фазе (на фазовый состав сплавов, размер вторичного аустенитного зерна, строение и чистоту границ и приграничных зон) и, как следствие, на свойства металла.

Авторы [2] пишут: Нами предлагается под микролегированием понимать введение в состав сплава малых добавок элементов или их соединений, повышающих его свойства благодаря локальному легированию границ зёрен и субзёрен и формированию упрочняющих фаз с резко ограниченной растворимостью последних в α-γ-растворах. Понятие "малости" добавок зависит от состава сплава и растворимости примеси в основном его компоненте.

Процесс микролегирования отличается от процесса легирования именно количеством вводимых добавок, поэтому разделение этих двух понятий в какой-то степени условно. В то же время введение небольшого количества микролегирующих элементов подразумевает под собой более активное влияние добавок на расплав и некоторые технологические особенности, которые, как следствие, также отличают микролегирование от легирования. Но микролегирование (и легирование) зачастую путают с модифицированием или раскислением, а это неверно, так механизм влияния на стуктуру и свойства сталей и сплавов в этих случаях совершенно разный.

Обычно процедуру микролегирования производят в разливочных ковшах [3]. Так, например, алюминиевые сплавы легируют Sb (до 0,1%), серый чугун для автомобилестроения - Sn (до 0,1%), чугун для станкостроения - B (0,05-0,08%). С помощью операции микролегирования улучшаются эксплуатационные свойства литых деталей.

Микролегирование сталей

Для микролегирования стали применяют Al, Ca, Mg, В, Ва и N; а также тугоплавкие металлы (Zr, Ti, Nb, V), редкоземельные металлы (Се, La, Y и др.) и их смеси (мишметалл, ферроцерий). Оптимальным считается содержание редкоземельных металлов (РЗМ) в сталях 0,02-0,05%, бора в конструкционных сталях 0,001-0,002%, в нержавеющих и жаропрочных сталях - 0,0015-0,002%. Микролегирование сталей редкоземельными металлами применяют для получения контролируемой формы неметаллических включений, а также снижения ликвации (зональной и дендритной) в крупных слитках.

Микролегирование сталей является сравнительно молодым способом обработки, поэтому исследования в этой области, конечно же, продолжаются, появляются новые данные. Так, например, в работе [4] изложены результаты исследования влияния микролегирования на мартенситное превращение реакторных сталей. В статье [5] рассматривается микролегирование хромоалюминиевых сталей, а также их модифицирование иттрием, кальцием, ванадием и цирконием. В сборнике докладов Научно-практической конференции "Инновационные технологии внепечной обработки чугуна и стали" (Украина) опубликован доклад [6], посвящённый преимуществам внепечного микролегирования стали порошковой проволокой с молибденом, ниобием и ванадием. В работе [7] рекомендуется применять микролегирование стали 20 ГЛ Ni и Cr в количестве 0,3-0,4%... И т.д., и т.п. Опубликованных работ относительно много.

Но в силу того, что в последние годы научно-исследовательские статьи публикуются "при спонсорской поддержке" производителей тех или иных материалов, либо вообще являются рекламными (коммерческими) докладами, информация в них зачастую противоречива, неоднозначна и лишь частично открывает как достоинства, так и недостатки описываемой в таких статьях технологий и/или материалов. Поэтому, как правило, требуется дополнительный анализ и рациональная проработка для конкретных производственных условий.

По вопросам микролегирования чугунов, сталей и сплавов вы можете обратиться к специалистам Исследовательского центра Модификатор. Контакты >>

Автор: Корниенко А.Э. (ИЦМ)

Лит.:

1. Леках С. Н., Бестужев Н. И. Внепечная обработка высококачественных чугунов в машиностроении. Мн.: Наука и техника, 1992. - 269 с. ISBN 5-343-00928-X.
2. Гольдштейн Я. Е., Мизин В.Г. Модифицирование и микролегирование чугуна и стали. М.: Металлургия, 1986. - 272 с. УДК 621.745.55
3. Иванов В.Н. Словарь-справочник по литейному производству. – М.: Машиностроение, 1990. – 384 с.: ил.
4. Влияние микролегирования на мартенситное превращение и свойства реакторных сталей / Нетесов В.М., Березняк П.А., Ожигов Л.С., Хандак В.В. // Вопросы атомной науки и техники. 2003. - №6. - с. 24-27.
5. Микролегирование и модифицирование литейных жаростойких хромоалюминиевых сталей / В.Г. Могилатенко, Г.Е. Федоров, М.М. Ямшинский, Е.А. Платонов, А.Е. Кузьменко // Оборудование и инструмент: Металлообработка. 2007. - №2.
6. Особенности использования благородных ферросплавов для микролегирования стали при внепечной обработке расплава / Кисиленко В.В., Дюдкин Д.А. // Сб. науч. трудов НПК "Инновационные технологии внепечной обработки чугуна и стали". - ДНТУ. - 2011. - доклад 18.
7. Мануева М.С. Исследование микролегирования, модифицирования и термической обработки на ударную вязкость стали 20 ГЛ при низких температурах для отливок железнодорожного транспорта: Дисс. канд. тех. наук: 05.02.01 / БГТУ. - Брянск, 2006. - 181 с.