Термист Термомеханическое упрочнение арматурного проката технология, средства, разработка

Спутники железа

Часть 4

<< Предыдущая страница << || Оглавление || >> Читать дальше >>

Молибден

Интерес к молибдену появился лишь после того, как была разгадана тайна большой остроты самурайских мечей. Долгое время металлургам не удавалось изготовить сталь такой прочности, чтобы острие холодного оружия из нее не тупилось, подобно старинным самурайским клинкам и мечам. Немецкие металлурги и химики провели исследования высококачественных клинков и мечей, изготовлявшихся известным японским оружейником древности Масамунэ. О мечах этого знаменитого оружейного мастера у японцев бытовала поговорка, когда говорили о какой-нибудь нелепости: «Мечом, изготовленным Масамунэ, резать редьку». Оказалось, тайна прочности этих мечей заключалась в том, что сталь, из которой они были изготовлены, содержала молибден.

Вскоре установили, что добавки молибдена в сталь вызывают одновременное повышение твердости и вязкости, тогда как обычно всякое увеличение твердости металла влекло за собой повышение его хрупкости.

Когда в период первой мировой войны появились первые англофранцузские неуклюжие танки, то их 75-миллиметровую броню из твердой, но хрупкой марганцевой стали легко пробивали 75-миллиметровые снаряды немецкой артиллерии. Но те же снаряды оказались бессильными перед броневым листом из стали с 1,5 - 2 % молибдена, хотя толщина брони была всего 25 мм. Добавка молибдена к сталям, особенно в сочетании с хромом или вольфрамом, значительно повышает их твердость и химическую устойчивость, позволяет из нее готовить ружейные и орудийные стволы, броневые плиты, рессоры.

В то время как создавалась броня, способная противостоять снарядам, артиллеристы с помощью металлургов искали способы увеличения пробойности снарядов. Шло постоянное соревнование прочности брони и пробойности снаряда. Например, русский металлург А.А.Износков организовал производство бронебойной стали для снарядов с добавкой в нее кремния и марганца. В 1889 г. металлург В. Н. Липин создал совершенно новую технологию изготовления бронебойных снарядов, повысив их качество. Работали над этими вопросами и в других странах. И тогда в прессе появились такие отчаянные сообщения, как опубликованные в одном из технических журналов за 1900 г.:
«Целой отрасли мирового железоделательного производства грозит исчезновение. Недавно в Соединенных Штатах морское министерство делало опыты с новыми бронебойными снарядами. Оказалось, что изобретен снаряд, легко пробивающий 14-дюймовую броню Гарвея. Дальше идти некуда; в случае распространения таких снарядов броневая защита судов утратит всякое значение и броня выйдет из употребления. И теперь уже среди морских техников много врагов брони, как бесполезной при современных орудиях».

Однако это оказалось слишком преждевременным заключением. Молибденовые стали нашли применение не только в военном деле. В 1886 г. на Путиловском заводе выплавили сталь, в которой содержалось 0,52 % углерода и 3,72 % молибдена. Исследования показали, что ее свойства почти такие же, как у стали, содержащей вольфрам. Оказалось, что иногда молибден более резко улучшает качество стали, чем вольфрам. Повышения прочности стали можно добиться в равной степени, добавляя в нее или 1 % вольфрама или 0,3 % молибдена.

Для выплавки легированных сталей используется 75 - 80 % всего добываемого молибдена. Эти стали применяются в самых разнообразных областях. Добавки молибдена устраняют чувствительность стали к охлаждению после отпуска при закалке, увеличивают прокаливаемость и способность к самозакаливаемости, сохраняют прочность стали при повышенной температуре и облегчают ее обрабатываемость. Из молибденовой стали изготавливают ответственные детали машин, автомобилей, самолетов. Наиболее распространена молибденовая машиностроительная сталь типа 18ХМА, штамповая сталь, сталь для азотирования и др.

Ванадий

После долгих трудов французский металлург Муассан в 1893 г. получил кусок ванадия. Однако применения ему не находилось. В учебнике по металлургии, изданном в конце XIX в., известный немецкий профессор Г.Веддинг писал: «Ванадий - дорогой элемент, изменяет качества железа, слишком мало, чтобы иметь практическое применение. Он увеличивает твердость углеродсодержащего железа».

Но вот на ванадий обратил внимание автомобильный король Америки Генри Форд. В 1905 г. он присутствовал на автомобильных гонках во Франции. Во время гонок произошла катастрофа: одна из французских машин, столкнувшись с другой, разбилась. На месте аварии Форд подобрал обломок детали - часть стержня клапана. Деталь была удивительно легкой и в то же время твердой. Форд отправил находку в свою заокеанскую лабораторию и получил ответ: сталь содержит ванадий.

Форд увлекся мыслью использовать ванадий для создания автомобильной стали. Но он долго не мог найти заводчика, который взялся бы выплавить такую сталь, - нужна была очень высокая температура в печи. После долгих поисков Форд нашел небольшой сталеплавильный заводик, хозяин которого за большие деньги согласился вести опыты.

В те времена автомобильная промышленность Европы использовала не более 4 - 5 сортов стали. В результате исследований в своей лаборатории и опытов на заводе Форд отобрал 22 сорта, из которых 10 были ванадиевые стали.

В 1910 г. французский департамент торговли и промышленности подверг испытаниям отдельные части фордовского автомобиля. Выяснилось, что фордовская сталь во всех случаях превосходила французскую. Форд не без гордости заявлял: «Если бы не было ванадия, не было бы и моего автомобиля».

Ванадиевые стали нашли самое разнообразное применение. В годы первой мировой войны французы впервые вооружили свои самолеты пушкой. Возможность облегчить пушку и поместить ее на самолет с малой грузоподъемностью дала ванадиевая сталь. Сталь, содержащая всего лишь 0,2 % ванадия, легко выдержала все испытания, предназначенные для легкой брони и стальных шлемов. Завод Юниверсал Роллинг Милл сразу же прокатал 9000 т этой стали. Испытания на артиллерийских полигонах США были выдержаны в 99 случаях из 100.

Сейчас ванадий входит в состав многих качественных сталей, используется в авиа- и автостроении, в производстве инструментов. Черная металлургия использует до 95 % всего ванадия. Ванадиевые стали имеют повышенную твердость, высокое сопротивление истиранию и динамическим нагрузкам.

Ванадий, введенный до 2 % в сталь, способствует хорошему качеству слитка, измельчению структуры и повышению вязкости. Он увеличивает закаливаемость и прокаливаемость стали. Часто ванадий применяется как добавка к некоторым машиностроительным и инструментальным сталям в количестве от 0,2 до 2 %.

Титан

Русский металлург П.М.Обухов во время своих исследований по получению стали для крупных отливок использовал для опытных плавок не чистый магнитный железняк, а широко распространенный на Урале титаномагнетит. «Титан и глиний (т.е. алюминий - Н.М.) придают стали вязкость»,— писал он в «Артиллерийском журнале» в 1857 г. В использовании титансодержащих руд и заключалась причина высоких механических качеств обуховской стали.

Однако металлурги долго относились к титану крайне недоверчиво. Даже в начале XX в. среди специалистов существовало мнение, что титан - одна из самых вредных примесей чугуна. Были и другие мнения. В 1903 г. инженер-химик Г.В.Вдовишевский, работавший с титановыми рудами, писал, что титан не является ни вредной, ни полезной примесью в железной руде, поскольку при плавке такой руды он в чугун вовсе не переходит, а почти целиком оказывается в шлаке. Он предлагал провести широкие исследования в этой области.

Только после второй мировой войны титан занял в металлургии достойное место. В 1948 г. титан начали получать в промышленных масштабах - во всем мире было получено 10 т чистого титана. Выяснилось, что титан обладает замечательными свойствами и может использоваться как самостоятельный металл.

Титан нашел применение и в производстве легированных сталей. Когда прибавили к расплавленной стали титан, то он освободил металл от растворенного в нем азота, связывая его в форме нитридов и переводя в шлак. Таким образом, титан предохраняет отливки от образования пузырей. Титан также соединяется с серой и устраняет ее вредное влияние на сталь. Японские исследователи обнаружили, что прочность некоторых сталей увеличивается более эффективно при добавке титана, чем при добавке молибдена и ванадия.

Для легирования сталей применяется ферротитан, содержащий 18 - 25 % титана. В обычные стали титан вводят в небольшом количестве (0,03 - 0,2 %) для раскисления и дегазации стали. Титан придает стали однородность структуры, твердость и пластичность. Титан добавляют и в специальные стали: хромоникелевые, марганцевые, хромомолибденовые, хромистые и др. Карбид титана используют также для производства окалиностойких и жаропрочных сплавов.

<< Предыдущая страница << || Оглавление || >> Читать дальше >>

Использована публикация:
Мезенин Н.А. Занимательно о железе. М. "Металлургия", 1972. 200 с.
стр. 25 - 35.

Использован рисунок "Меч" (http://namata.h1.ru/pp3dsword.html)

К началу страницы

Web-сайт “Термист” (termist.com)
Термомеханическое упрочнение арматурного проката

Отсутствие ссылки на использованный материал является нарушением заповеди "Не укради"

Редактор сайта: Гунькин И.А. (termist.com@gmail.com)