Dodatek stopowy - Polski Serwis Naukowy

Dodatek stopowy - metal lub inna substancja dodana w niewielkich ilościach do stopu w celach modyfikacji pewnych jego charakterystyk.

Nikiel (Ni, łac. niccolum) - pierwiastek chemiczny z grupy metali przejściowych w układzie okresowym. Został odkryty w roku 1751 przez Cronstedta. W 1804 otrzymano go po raz pierwszy w stanie czystym. Przed naszą erą był używany w stopach z miedzią i cynkiem.

Hartowność stali – jest podatnością stali na hartowanie, czyli tworzenie struktury martenzytycznej. Na hartowność stali wpływa wiele czynników, a przede wszystkim jej skład chemiczny, czyli głównie pierwiastki stopowe. Wpływ ma także wielkość ziarna austenitu, jednorodność austenitu i obecność innych nierozpuszczonych cząstek. Temperatury początku i końca przemiany martenzytycznej w dużym stopniu zależą od udziału węgla. Im jest go więcej, tym te temperatury są niższe i trudniejsze do osiągnięcia. Powoduje to, że stal niskowęglowa jest bardziej hartowna od wysokowęglowej. Dodatki stopowe, takie jak mangan lub chrom, znacznie podwyższają hartowność stali poprzez zmniejszenie krytycznej prędkości chłodzenia, która przy stalach węglowych wynosi około 400 do 500 °C/s. Możliwość zmniejszenia tej prędkości wpływa na zmniejszenie naprężeń hartowniczych. Głębokość hartowania, jaką daje się uzyskać w stali węglowej, nie jest większa niż 3 do 10 mm, w zależności od jej składu. Dodatki stopowe pozwalają zwiększyć głębokość hartowania.

Do najczęściej stosowanych dodatków w stalach zalicza się:

Hartowanie – rodzaj obróbki cieplnej materiału prowadzący do zwiększenia jego twardości i wytrzymałości, jak również podniesienia granicy plastyczności i sprężystości.

Stal kwasoodporna (kwasówka) – stal odporna na działanie kwasów o mniejszej mocy od kwasu siarkowego. Kwasoodporność uzyskuje się dzięki stabilizacji austenitu w normalnych warunkach, co można uzyskać dzięki wysokim zawartościom chromu (17–20%) i niklu (8-14%), oraz innych dodatków stopowych, takich jak mangan, tytan, molibden i miedź. Stale kwasoodporne stosowane są po polerowaniu. Jako że w wysokich temperaturach dodatki stopowe mają tendencję do łączenia się z węglem tworząc twarde węgliki, po spawaniu elementów wykonanych ze stali kwasoodpornych wymagana jest ich obróbka cieplna.

nikiel Obniża temperaturę przemiany austenitycznej oraz prędkość hartowania. W praktyce ułatwia to proces hartowania i zwiększa głębokość hartowania. Nikiel rozpuszczony w ferrycie umacnia go, znacznie podnosząc wytrzymałość na uderzenie. Dodatek niklu w ilości 0,5% do 4% dodaje się do stali do ulepszania cieplnego, a w ilościach 8% do 10% do stali kwasoodpornej. W symbolach stali dodatek niklu oznacza się literą N. chrom Powoduje rozdrobnienie ziarna. Podwyższa hartowność stali. Zwiększa jej wytrzymałość. Stosowany w stalach narzędziowych, konstrukcyjnych i specjalnych (nierdzewnych lub żaroodpornych). W tych ostatnich nawet w ilościach do 30%. W symbolach stali dodatek chromu oznacza się literą H. mangan Obniża temperaturę przemiany austenitycznej, a przy zawartości powyżej 15% stabilizuje i umożliwia uzyskanie struktury austenitycznej w normalnych temperaturach. Już przy zawartościach 0,8% do 1,4% znacznie podwyższa wytrzymałość na rozciąganie, uderzenie i ścieranie. W symbolach stali dodatek manganu oznacza się literą G. wolfram Zwiększa drobnoziarnistość stali, powiększa wytrzymałość, odporność na ścieranie. Duży dodatek wolframu 8% do 20% zwiększa odporność stali na odpuszczanie. W symbolach stali dodatek wolframu oznacza się literą W. molibden Zwiększa hartowność stali. Podnosi wytrzymałość i zmniejsza kruchość, oraz podnosi odporność na pełzanie. W symbolach stali dodatek molibdenu oznacza się literą M. wanad Zwiększa drobnoziarnistość stali i znacznie powiększa jej twardość. Zwiększa hartowność stali. Tworzy trwałe węgliki typu MC. W symbolach stali dodatek wanadu oznacza się literą V (F). kobalt Zwiększa drobnoziarnistość stali i znacznie powiększa jej twardość. Jako jedyny pierwiastek zmniejsza hartowność. Nie tworzy węglików. W symbolach stali dodatek kobaltu oznacza się literą K. krzem Normalnie traktowany jako niepożądana domieszka, zwiększa kruchość stali. Staje się pożądanym składnikiem w stalach sprężynowych. Ze względu na fakt, że zmniejsza energetyczne stany prądowe w stali, dodaje się go w ilościach do 4% do stali transformatorowej. W symbolach stali dodatek krzemu oznacza się literą S. tytan W symbolach stali dodatek tytanu oznacza się literą T Dodatek do stali kwasoodpornych. niob Stosuje się jako mikrododatek w stali. Tworzy węgliki typu MC. W symbolach stali dodatek niobu oznacza się literą Nb. glin (aluminium) Odtlenia stal i zawsze znajduje się w stali uspokojonej. W symbolach stali dodatek aluminium oznacza się literą A. miedź Posiada podobne właściwości fizyczne jak czyste żelazo, lecz jest znacznie bardziej odporna na korozję. Miedź jest pożądanym dodatkiem i jej zawartość systematycznie wzrasta, wraz z użyciem stali złomowej przy wytapianiu nowej stali. W symbolach stali dodatek miedzi oznacza się literą Cu.

Przypisy

Leksykon naukowo-techniczny z suplementem.. T. A-O. Warszawa: PWN, 1989.