Алюминий хром молибден кремний описание. Молибденовые сплавы. Химические свойства и характеристики

Любые молибденовые сплавы относятся к тяжелым, учитывая присутствие тугоплавкого металла в качестве основы. Чистый молибден с присадками или соединение, легированное другими металлами, имеет высокие прочностные характеристики, обладает устойчивостью к внешним факторам окружающей среды, коррозии, воздействию экстремально высоких температур.

Химические свойства и характеристики

Молибден занимает особое место в ряду металлов. С его помощью удаётся получать сплавы , которые используются в точных измерительных приборах, противовесах, реактивных двигателях, экранах плавильных печей, в самых разнообразных механизмах и ответственных установках.

Mo располагается в 5-й группе и 5-м периоде в таблице химических элементов Менделеева. Плотность при обычной комнатной температуре составляет 10.200 кг/м3, а показатели температуры плавления достигают 2620±10°С. Он передаёт сплавам удивительные свойства: термостойкость, прочность, надёжность, малый коэф. расширения при воздействии высоких температур, незначительное сечение захвата нейронов. При этом по показателям теплопроводности уступает меди, но становится впереди железа. В плане обработки является более простым, по сравнению с вольфрамом. Но последний тугоплавкий металл демонстрирует лучшую механическую прочность.

По своим свойствам и характеристикам молибденовые сплавы максимально приближены к чистому металлу, особенно если основа занимает большой процент от общей массы. Сплавы вольфрам-молибден вовсе наделены лучшими свойствами обоих элементов. При варьировании соотношений тугоплавких металлов в одном соединении можно получать полуфабрикат либо готовое изделие с нужными параметрами.

Одним из существенных недостатков Mo технологи выделяют подверженность окислению при температуре выше 500°С. При этом легирование хоть и не позволяет решить полностью эту проблему, зато помогает повысить показатели жаропрочности и уменьшить хрупкость (например, путём введения оксида лантана), увеличить время нахождения детали в условиях повышенной нагрузки. При добавлении определённых компонентов увеличивается время рекристаллизации.

Виды и особенности сплавов

Вольфрам-молибден. Из соединения на основе тугоплавких металлов получают тигли и экструдированные заготовки, горячекатаные листы, пластины, кольца, детали для оснастки высокотемпературных и водородных печей, распыляемых мишеней. При определённой обработке можно получить изделия сложной формы.
Никель-молибденовые сплавы. Наиболее распространённое сочетание, выпускается различных марок. Применимы для легирования сталей, они распространены в изготовлении контейнеров/ёмкостей для радиоактивных элементов, обладая большим коэффициентом поглощения гамма-лучей, чем свинец. Легирование в данном случае более экономически выгодное, если сравнивать в использованием чистого Mo. При этом характеристики готовых изделий практически идентичны. Коллиматоры, дозиметрическое оборудование и защитные блоки/экраны также изготавливают из таких сплавов.
Соединения хром-молибден. Хром повышает прочность соединения, делает его жаростойким и кислотоупорным. Сплавы с добавлением кобальта используют при производстве искусственных зубов, коронок, мостов. Твёрдые, но при этом в меру эластичные соединения не подвергаются коррозии, не вступают в реакцию с биологическими жидкостями, пищей и напитками.

Помимо приобретения молибденовых сплавов с никелем, вольфрамом и другими металлами, возможен заказ дополнительных услуг – обработка полуфабрикатов и готовых деталей различными механическими и химическими способами для придания им определённых качеств.

Как выгодно купить молибденовый сплав?

В компании можно заказать изготовление тяжелых сплавов на основе тугоплавких металлов. Купить молибденовый сплав можно и распространённой, и редкой марки. Перед заказом рекомендуем обратиться к специалистам компании. Многолетний опыт технологом и чёткая отлаженная производственная линий дают возможность строго соблюдать регламенты ГОСТ при изготовлении порошка, заготовок в виде слитков и штабиков, а также любых сложных изделий из хром-молибденовых сплавов, соединений с включением никеля, вольфрама и проч. металлов в состав. Звоните прямо сейчас – узнайте о возможности оформления заявки на партию нужного объёма либо на изготовление деталей по индивидуальным чертежам.

В состав шестой группы элементов периодической системы входят хром 24 Cr, молибден 42 Мо, вольфрам 74 W и радиоактивный металл сиборгий 106 Sg. Хром встречается в природе в виде четырех стабильных изотопов, из которых преобладает 52 Cr (83.8%). Природные молибден и вольфрам представляют сложную смесь, соответственно, семи и пяти изотопов, большинство из которых встречается в земной коре в сопоставимых количествах. Так, доминирующий нуклид молибден-98 составляет всего 24% от общего числа от атомов молибдена.

В 1778 г. шведский химик К. Шееле получил из минерала молибденита MoS 2 оксид МоО 3 , при восстановлении которого углем четырьмя года позднее Р. Хьельм выделил новый элемент – молибден. Название его происходит от греческого “molybdos” (молибдос) – свинец. Конфуз связан с тем, что такие мягкие материалы, как графит, свинец и молибденит MoS 2 , использовали ранее как грифели для письма. C этим связано название графита “black lead” – черный свинец.

В 1781 г. К. Шееле и Т. Вергман выделили оксид нового элемента из минерала CаWO 4 (шеелита). Спустя два года испанские химики – братья Дж. и Ф. д’Элуар показали, что тот же элемент является составной частью минерала (Fe, Mn)WO 4 – вольфрамита. Его название происходит от немецкого Wolf Rahm – волчья пена. При выплавке олова большое количество металла терялось, переходя в шлак. Это было вызвано тем, что вольфрамит, сопутствующий касситериту, препятствовал восстановлению олова. Средневековые металлурги говорили, что вольфрамит пожирает олово, как волк овцу. Восстановлением вольфрамита углем они получили и новый металл, названный вольфрамом.

В 1797 г. французский химик Л. Воклен изучал свойства оранжево-красного минерала крокоита PbCrO 4 , присланного ему из Сибири русским геологом М. Палласом. При кипячении минерала с поташом он получил оранжево-красный раствор

3PbCrO 4 +3K 2 CO 3 + H 2 O = Pb 3 (CO 3) 2 (OH) 2 ¯ + 3K 2 CrO 4, + CO 2 ­,

из которого выделил хромат калия, затем хромовый ангидрид и, наконец, восстановлением CrO 3 углем – новый металл хром. Название этого элемента происходит от греческого “chroma” – цвет и связано с разнообразием окраски его соединений. Минерал хромит, важнейшее современное сырье для производства хрома, был найден на Урале в 1798 г.

Сиборгий впервые получен в 1974 г американскими учеными под руководством Алберта Гиорсо в Беркли (США). Синтез элемента в количестве нескольких атомов проводили по реакциям:

18 O + 249 Cf 263 106 Sg + 4 1 n,

248 Cf + 22 Ne 266 106 Sg + 4 1 n

Период полураспада наиболее долгоживущего изотопа 266 Sg равен 27,3 с. Элемент назван в честь американского физика и химика Гленна Сиборга.

Следуя общим тенденциям заполнения d-подуровня при движении по периоду для элементов шестой группы, нужно было бы предположить конфигурацию валентных электронов в основном состоянии (n-1)d 4 ns 2 , что, однако, реализуется только в случае вольфрама. В атомах хрома и молибдена выигрыш энергии, вызванный стабилизацией наполовину заполненного подуровня и полным отсутствием дестабилизирующего вклада энергии спаривания, оказывается выше энергии, которую необходимо затратить на переход одного из s-электронов на d-подуровень. Это приводит к «перескоку» электрона (см. раздел 1.1) и электронной конфигурации (n-1)d 5 ns 1 у атомов хрома и молибдена. Радиусы атомов и ионов (табл. 5.1) возрастают при переходе от хрома к молибдену и практически не изменяются при дальнейшем переходе к вольфраму, их близкие значения у молибдена и вольфрама являются следствием лантанидного сжатия. В то же время, несмотря на это, разница в свойствах между этими двумя элементами оказывается гораздо более заметной, чем между 4d- и 5d-элементами четвертой и пятой групп (цирконием и гафнием, ниобием и танталом): по мере удаления от третьей группы влияния лантанидного сжатия на свойства атомов ослабевает. Величины первых энергий ионизации при переходе от хрома к вольфраму увеличиваются, как и у элементов 5-ой группы.

Таблица 5.1. Некоторые свойства элементов 6-ой группы

* Для координационного числа КЧ = 12.

** Для координационного числа КЧ = 6.

*** Указан радиус для низко- (нс) и высокоспинового (вс) состояний.

**** В скобках указаны неустойчивые степени окисления.

В различных соединениях элементы хром, молибден и вольфрам проявляют степени окисления от –4 до +6 (табл. 5.1). Как и в других группах переходных металлов, устойчивость соединений с высшей степенью окисления, а также координационные числа возрастают от хрома к вольфраму. Хром, подобно другим d-металлам, в низших степенях окисления имеет координационное чило 6, например, 3+ , – . По мере увеличения степени окисления ионный радиус металла неизбежно уменьшается, что приводит к понижению его координационного числа. Именно поэтому в более высоких степенях окисления в кислородных соединениях хром имеет тетраэдрическое окружение, реализуемое, например, в хроматах и дихроматах, независимо от кислотности среды. Процесс поликонденсации хромат-ионов, последовательно приводящий к дихроматам, трихроматам, тетрахроматам и, наконец, к гидратированному хромовому ангидриду, представляет собой лишь последовательное увеличение цепи из тетраэдров CrO 4 , соединенных общими вершинами. Для молибдена и вольфрама тетраэдрические анионы, напротив, устойчивы лишь в щелочной среде, а при подкислении повышают координационное число до шести. Образовавшиеся металл-кислородные октаэдры МО 6 через общие ребра конденсируются в сложные изополианионы, не имеющие аналогов в химии хрома. С увеличением степени окисления усиливаются кислотные и окислительные свойства. Так, гидроксид Cr(OH) 2 проявляет только основные, Cr(OH) 3 – амфотерные, а H 2 CrO 4 – кислотные свойства.

Соединения хрома(II) – сильные восстановители, мгновенно окисляющиеся кислородом воздуха (Рис. 5.1. Диаграмма Фроста для хрома, молибдена и вольфрама). Их восстановительная активность (Е о (Сr 3+ /Cr 2+) = –0.41 В) сопоставима с аналогичными соединениями ванадия.

Таблица 5.2. Стереохимия некоторых соединений Cr, Mo и W

Для хрома наиболее характерна степень окисления +3 (рис. 5.1). Высокая стабильность соединений Cr(III) связана с как с термодинамическими факторами - симметричной d 3 конфигурацией, обеспечивающей высокую прочность связи Cr(III) – лиганд за счет большой энергии стабилизации кристаллическим полем (ЭСКП) в октаэдрическом поле () лигандов, так и с кинетической инертностью октаэдрических катионов хрома(III). В отличие от соединений молибдена и вольфрама в высших степенях окисления, соединения хрома(VI) – сильные окислители E 0 ( /Cr 3+) = 1.33 В. Хромат-ионы могут быть восстановлены водородом в момент выделения в солянокислом растворе до ионов Cr 2+ , молибдаты – до соединений молибдена(III), а вольфраматы – до соединений вольфрама(V).

Соединения молибдена и вольфрама в низших степенях окисления содержат связи металл – металл, то есть являются кластерами. Наиболее известны октаэдрические кластеры. Так, например, дихлорид молибдена, содержит в своем составе группировки Mo 6 Cl 8: Cl 4 . Лиганды, входящие в состав кластерного иона, связаны намного прочнее внешних, поэтому при действии спиртового раствора нитрата серебра удается осадить лишь одну треть всех атомов хлора. Связи металл-металл найдены и в некоторых соединениях хрома(II), например, карбоксилатах.

Несмотря на близость стехиометрии соединений элементов шестой группы хрома и группы серы, в атомах которых содержится одинаковое число валентных электронов, между ними наблюдается лишь отдаленное сходство. Так, например, сульфат-ион имеет те же размеры, что и хромат, и может изоморфно замещать его в некоторых солях. Оксохлорид хрома(VI) по способности к гидролизу напоминет хлористый сульфурил. В то же время, сульфат-ионы в водных растворах практически не проявляют окислительных свойств, а селенаты и теллураты не обладают способностью образовывать изополисоединения, хотя отдельные атомы этих элементов могут входить в их состав.

По сравнению с d-элементами четвертой и пятой групп катионы хрома, молибдена и вольфрама характеризуются гораздо более высокой пирсоновской «мягкостью», которая возрастает вниз по группе. Следствием этого является богатая химия сульфидных соединений, особенно развитая у молибдена и вольфрама. Даже хром, обладающий наибольшей жесткостью по сравнению с другими элементами группы, способен заменить кислородное окружение на атомы серы: так, при сплавлении оксида хрома(III) с роданидом калия может быть получен сульфид KCrS 2 .

5.2. Распространенность в природе. Получение и применение простых веществ.

Элементы шестой группы относятся к четным и поэтому более распространены, чем нечетные элементы 5-ой и 7-ой групп. Их природная плеяда состоит из большого числа изотопов (табл. 5.1). Наиболее распространен в природе хром. Его содержание в земной коре составляет 0.012% масс и сравнимо с распространенностью ванадия (0.014 % масс) и хлора (0.013% масс). Молибден (3×10 -4 % масс) и вольфрам (1×10 -4 % масс) относятся к редким и рассеянным металлам. Важнейший промышленный минерал хрома – хромистый железняк FeCr 2 О 4 . Реже встречаются другие минералы – крокоит PbCrО 4 , хромовая охра Cr 2 О 3 . Основная форма нахождения молибдена и вольфрама в природе – полевые шпаты, пироксены. Из минералов молибдена наибольшее значение имеет молибденит MoS 2 , в основном, благодаря тому, что он не содержит значительных количеств других металлов, что существенно облегчает переработку руды. Продуктами его окисления в природных условиях являются вульфенит PbMoО 4 и повеллит CaMoO 4 . Важнейшие минералы вольфрама – шеелит CaWO 4 и вольфрамит (Fe,Mn)WO 4 , однако среднее содержание вольфрама в рудах крайне низко – не более 0,5%. Благодаря близости свойств молибдена и вольфрама, существуют полные твердые растворы СаМоО4-CaWO4 и PbMoO4-PbWO4.

Для многих технических целей нет необходимости разделять железо и хром, содержащиеся в хромистом железняке. Сплав, образующийся при восстановлении его углем в электропечах

FeCr 2 O 4 + 4C Fe + 2Cr + 4CO­,

под названием феррохром широко применяется в производстве нержавеющих сталей. Если в качестве восстановителя используют кремний, то получают феррохром с низким содержанием углерода, идущий на производство прочных хромовых сталей.

Чистый хром синтезируют восстановлением оксида Cr 2 O 3 алюминием

Сr 2 O 3 + 2Al = 2Cr + Al 2 O 3

или кремнием

2Cr 2 O 3 + 3Si = 4Cr + 3SiO 2 .

При алюминотермическом способе предварительно подогретую шихту из оксида хрома(III) и порошка алюминия с добавками окислителя (Сноска: теплоты, выделяющейся при восстановлении оксида хрома алюминием, недостаточно для самопроизвольного протекания процесса. В качестве окислителя используют дихромат калия, пероксид бария, хромовый ангидрид) загружают в тигель. Реакцию инициируют поджиганием смеси алюминия и пероксида натрия. Чистота получаемого металла определяется содержанием примесей в исходном оксиде хрома, а также в восстановителях. Обычно удается получить металл 97-99%-ной чистоты, содержащий небольшие количества кремния, алюминия и железа.

Для получения оксида хромистый железняк подвергают окислительному плавлению в щелочной среде

4FeCr 2 O 4 + 8Na 2 CO 3 + 7O 2 8Na 2 CrO 4 + 2Fe 2 O 3 + 8CO 2 ,

а образующийся при этом хромат Na 2 CrO 4 обрабатывают серной кислотой.

2Na 2 CrO 4 + 2H 2 SO 4 = Na 2 Cr 2 O 7 + 2NaHSO 4 + H 2 O

На некоторых промышленных установках вместо серной кислоты используют углекислый газ, проводя процесс в автоклавах под давлением 7 – 15 атм.

2Na 2 CrO 4 + H 2 O + 2CO 2 = Na 2 Cr 2 O 7 + 2NaHCO 3 .

При обычном давлении равновесие реакции смещено влево.

Затем выкристаллизовавшийся бихромат натрия Na 2 Cr 2 O 7 ×2Н 2 О обезвоживают и восстанавливают серой или углем

Na 2 Cr 2 O 7 + 2C Cr 2 O 3 + Na 2 CO 3 + CO.

Наиболее чистый хром в промышленности получают либо электролизом концентрированного водного раствора хромового ангидрида в серной кислоте, раствора сульфата хрома(III) Cr 2 (SO 4) 3 или хромо-аммонийных квасцов. Хром чистотой выше 99 %, выделяется на катоде, выполненном из алюминия или нержавеющей стали. Полная очистка металла от примесей азота или кислорода достигается выдерживанием металла в атмосфере водорода при 1500 °C или перегонкой в высоком вакууме. Электролитический способ позволяет получать тонкие пленки хрома, поэтому он используется в гальванопластике.

Для получения молибдена обогащенную методом флотации руду обжигают

900 – 1000 ºС

2MoS 2 + 7O 2 = 2MoO 3 + 4SO 2 .

Образующийся оксид при температуре реакции отгоняется. Затем его дополнительно очищают возгонкой или же растворяют в водном растворе аммиака

3MoO 3 + 6NH 3 + 3H 2 O = (NH 4) 6 Mo 7 O 24 ,

перекристаллизовывают и вновь разлагают на воздухе до оксида. Порошок металла получают восстановлением оксида водородом:

MoO 3 + 3H 2 = Mo + 3H 2 O,

прессуют и сплавляют в дуговой печи в атмосфере инертного газа либо переводят в слиток методом порошковой металлургии. Суть его заключается в производстве изделия из тонких порошков путем формования холодным прессованием и последующей высокотемпературной обработкой. Технологический процесс изготовления изделий из металлических порошков включает подготовку смеси, формование заготовок или изделий и их спекание. Формование осуществляется путем холодного прессования под большим давлением (30–1000 МПа) в металлических формах. Спекание изделий из однородных металлических порошков производится при температуре, достигающей 70–90 % температуры плавления металла. Во избежание окисления спекание проводят в инертной, восстановительной атмосфере или в вакууме. Так, порошок молибдена сначала прессуют в стальных пресс-формах. После предварительного спекания (при 1000-1200 °C) в атмосфере водорода заготовки (штабики) нагревают до 2200-2400 °C. При этом отдельные кристаллиты плавятся с поверхности и слипаются друг с другом, образуя единый слиток, который подвергают ковке.

Исходным веществом для производства вольфрама служит его оксид WO 3 . Для его получения руду (шеелит CaWO 4 или вольфрамит FeWO 4), предварительно обогащенную флотацией в растворах поверхностно-активных веществ, подвергают щелочному или кислотному вскрытию. Щелочное вскрытие проводят, разлагая концентрат в автоклавах раствором соды при 200 оС

CaWO 4 + Na 2 CO 3 =Na 2 WO 4 + CaCO 3 ¯ .

Равновесие смещается вправо за счет использования трехкратного избытка соды и выпадения в осадок карбоната кальция. По другому методу вольфрамитовые концентраты разлагают нагреванием с крепким раствором едкого натра или спеканием с содой при 800-900 °C

CaWO 4 + Na 2 CO 3 =Na 2 WO 4 + CO 2 ­ + CaО.

Во всех случаях конечным продуктом разложения является вольфрамат натрия, который выщелачивают водой. Образовавшийся раствор подкисляют и осаждают вольфрамовую кислоту

Na 2 WO 4 + 2HCl = H 2 WO 4 ¯ + 2NaCl.

Кислотное вскрытие шеелита также приводит к вольфрамовой кислоте:

CaWO 4 + 2HCl = H 2 WO 4 ¯ + CaCl 2 .

Выделившийся осадок вольфрамовой кислоты обезвоживают

H 2 WO 4 = WO 3 + Н 2 О.

Образующийся при этом оксид восстанавливают водородом

WO 3 + 3H 2 = W + 3Н 2 О.

Оксид, идущий на производство вольфрама высокой чистоты, предварительно очищают растворением в аммиаке, кристаллизацией паравольфрамата аммония и последующим его разложением.

При восстановлении оксида металлический вольфрам также получается в виде порошка, который прессуют и спекают при 1400 ºС, а затем нагревают штабик до 3000 ºС, пропопуская через него электрический ток в атмосфере водорода. Приготовленные таким способом вольфрамовые штабики приобретают пластичность, из них, например, вытягивают вольфрамовые нити для электрических ламп накаливания. Крупнокристаллические слитки вольфрама и молибдена получают электронно-лучевой плавкой в вакууме при 3000-3500 о С.

Хром применяется в металлургии при производстве нержавеющих сталей, обладающих уникальной устойчивостью к коррозии. Добавление к железу всего нескольких процентов хрома делает металл более восприимчивым к термической обработке. Хромом легируют стали, идущие на изготовление пружин, рессор, инструментов, подшипников. Дальнейшее увеличение содержания хрома в стали приводит к резкому изменению ее механических характеристик – снижению износостойкости, появлению хрупкости. Это связано с тем, что при содержании в стали хрома более 10 % весь содержащийся в ней углерод переходит в форму карбидов. В то же время такая сталь практически не подвержена коррозии. Нержавеющая сталь самой распространенной марки содержит 18 % хрома и 8 % никеля. Содержание углерода в ней очень невелико – до 0,1 %. Из нержавеющей стали изготавливают лопатки турбин, корпуса подводных лодок, а также трубы, металлочерепицу, столовые приборы. Значительное количество хрома идёт на декоративные коррозионно-стойкие покрытия, которые не только придают изделиям красивый внешний вид и увеличивают срок их эксплуатации, но и усиливают износостойкость деталей машин и инструмента. Хромовое покрытие с подслоем меди и никеля хорошо защищает сталь от коррозии, придавая изделиям красивый внешний вид. Защитно-декоративному хромированию подвергают детали автомобилей, велосипедов, приборов, в них толщина наносимой пленки обычно не превышает 5 мкм. По отражательной способности хромовые покрытия уступают лишь серебряным и алюминиевым, поэтому их широко используют в производстве зеркал, прожекторов. Никелевые сплавы, содержащие до 20 % хрома (нихромы), применяются для изготовления нагревательных элементов – они обладают высоким сопротивлением, и при прохождении тока сильно нагреваются. Добавка к таким сплавам молибдена и кобальта сильно увеличивает их жаростойкость – из таких сплавов делают лопатки газовых турбин. Наряду с никелем и молибденом, хром входит в состав металлокерамики – материала, используемого при протезировании зубов. Соединения хрома используются в качестве зеленых (Cr 2 O 3 , CrOOH), желтых (PbCrO 4 , CdCrO 4) и оранжевых пигментов. Многие хроматы и дихроматы находят применение в качестве ингибиторов коррозии (CaCr 2 O 7 , Li 2 CrO 4 , MgCrO 4), средств сохранения древесины (CuCr 2 O 7), фунгицидов (Cu 4 CrO 7 ×xH 2 O), катализаторов (NiCrO 4 , ZnCr 2 O 4). Мирвоое производство хрома в настоящее время превышает 700 тыс. тонн в год.

Молибден также используют в металлургии для создания твердых и износоустойчивых, химически стойких и жаропрочных конструкционных сплавов, в качестве легирующей добавки к броневым сталям. Коэффициенты термического расширения молибдена и некоторых сортов стекла (их называют «молибденовым стеклом») близки, поэтому из молибдена изготавливают вводы в стеклянные электровакуумные приборы и колбы мощных источников света. Благодаря сравнительно малому сечению захвата тепловых нейтронов (2,6 барн), молибден применяют в качестве конструкционного материала в ядерных реакторах. Молибденовая проволока, ленты и прутки служат нагревательными элементами, теплозащитными экранами в вакуумных установках. Молибден, легированный титаном, цирконием, ниобием, вольфрамом, используется в авиации и ракетной технике для изготовления газовых турбин и деталей двигателей.

Вольфрам – лучший материал для нитей и спиралей в лампах накаливания, катодов радиоламп и рентгеновских трубок. Высокая рабочая температура (2200-2500 о С) обеспечивает большую светоотдачу, а низкая скорость испарения и способность удерживать форму, (не провисать при нагревании до 2900 о С) – длительный срок службы нитей накаливания. Вольфрам применяют также для создания твердых, износоустойчивых и жаропрочных сплавов в машиностроении, ракетной технике. Стали, содержащие 20% вольфрама, обладают способностью к самозакалке – из них изготовляют лезвия режущих инструментов. Вольфрамовые сплавы выгодно сочетают жаропрочность и жаростойкость не только на влажном воздухе, но и во многих агрессивных средах. Например, при введении в никель 10% вольфрама, его коррозионная устойчивость возрастает в 12 раз. Вольфрам-рениевые термопары позволяют измерять температуры до 3000 оС.

Хром , никель и молибден являются важнейшими легирующими элементами сталей . Их применяют в различных сочетаниях и получают различные категории легированных сталей: хромистые, хромоникелевые, хромоникельмолибденовые и тому подобные легированные стали.

Влияние хрома на свойства сталей

Стремление хром образовывать карбиды является средним среди других карбидообразующих легирующих элементов . При низком соотношении Cr/C содержания хрома по отношению к железу образуется только цементит вида (Fe,Cr) 3 C. С увеличением отношения содержания хрома и углерода в стали Cr/C появляются хромистые карбиды вида (Cr,Fe) 7 C 3 или (Cr,Fe) 2 3C 6 или оба. Хром повышает способность сталей к термическому упрочнению, их стойкость к коррозии и окислению, обеспечивает повышение прочности при повышенных температурах, а также повышает сопротивление абразивному износу высокоуглеродистых сталей.

Карбиды хрома являются и износостойкими. Именно они обеспечивают стойкость стальным лезвиям – не зря из хромистых сталей изготавливают лезвия ножей. Сложные хроможелезистые карбиды входят в твердый раствор аустенита очень медленно – поэтому при нагреве таких сталей под закалку требуется более длительная выдержка при температуре нагрева. Хром по праву считается самым важным легирующим элементом в сталях. Добавление хрома в стали побуждает примеси, такие как фосфор, олово, сурьма и мышьяк сегрегировать к границам зерен, что может вызвать в сталях отпускную хрупкость.

Влияние никеля на свойства сталей

Никель не образует в сталях карбидов. В сталях он является элементом, способствующим образованию и сохранению аустенита . Никель повышает упрочняемость сталей. В комбинации с хромом и молибденом никель еще больше повышает способность сталей к термическому упрочнению, способствует повышению вязкости и усталостной прочности сталей. Растворяясь в феррите никель повышает его вязкость. Никель увеличивает сопротивление коррозии хромоникелевых аустенитных сталей в неокисляющих кислотных растворах.

Влияние молибдена на свойства сталей

Молибден с готовностью образует в сталях карбиды. Он растворяется в цементите только немного. Молибден образует карбиды молибдена, как только содержание углерода в стали становится достаточно высоким. Молибден способен обеспечивать дополнительное термическое упрочнение в ходе отпуска закаленных сталей. Он повышает сопротивление сталей ползучести низколегированных при высоких температурах.

Добавки молибдена способствуют измельчению зерна сталей, повышают упрочняемость сталей термической обработкой, увеличивают усталостную прочность сталей. Легированные стали с содержанием молибдена 0,20-0,40 % или такое же количество ванадия замедляют возникновение отпускной хрупкости, но не устраняют ее полностью. Молибден повышает коррозионную стойкость сталей и поэтому широко применяется в высоколегированных ферритных нержавеющих сталях и в хромоникелевых аустенитных нержавеющих сталях. Высокое содержание молибдена снижает склонность нержавеющей стали к точечной (питтинговой) коррозии. Молибден оказывает очень сильное упрочнение твердого раствора аустенитных сталей, которые применяются при повышенных температурах.