Легирование

Легированные стали: классификация и маркировка

Легированная сталь — это сталь, содержащая специальные легирующие добавки, которые позволяют в значительной степени менять ряд ее механических и физических свойств. В данной статье мы разберемся, что из себя представляет классификация легированных сталей, а также рассмотрим их маркировку.

Круглый прокат из легированной стали

Классификация легированных сталей

По содержанию в составе стали углерода идет разделение на:

В зависимости от общего количества в их составе легирующих элементов, которые содержит легированная сталь, она может принадлежать к одной из трех категорий:

1. низколегированная (не более 2,5%);
2. среднелегированная (не более 10%);
3. высоколегированная (от 10% до 50%).

Свойства, которыми обладают легированные стали, определяет и их внутренняя структура. Поэтому признаку классификация легированных сталей подразумевает разделение на следующие классы:

1. доэвтектоидные — в составе присутствует избыточный феррит;
2. эвтектоидные — сталь имеет перлитную структуру;
3. заэвтектоидные — в их структуре присутствует вторичные карбиды;
4. ледебуритные — в структуре присутствует первичные карбиды.

По своему практическому применению легированные конструкционные стали могут быть: конструкционные (подразделяются на машиностроительные или строительные), инструментальные, а также стали с особыми свойствами.

Назначение конструкционных легированных сталей:

• Машиностроительные — служат для производства деталей всевозможных механизмов, корпусных конструкции и тому подобного. Отличаются тем, что в подавляющем большинстве случаев проходят термическую обработку.
• Строительные — чаще всего используются при изготовлении сварных металлоконструкций и термической обработке подвергаются в редких случаях.

Классификация машиностроительных легированных сталей выглядит следующим образом.

• Жаропрочные стали активно используются для производства деталей, предназначенных для работы в сфере энергетики (например, комплектующие паровых турбин), а также из них делают особо ответственный крепеж. В качестве легирующих добавок в них используют хром, молибден, ванадий. Жаропрочные относятся к среднеуглеродистым, среднелегированным, перлитным сталям.
• Улучшаемые (из категорий среднеуглеродистых, низко- и среднелегированных) стали, при производстве которых используют закалку, применяются для изготовления сильно нагруженных деталей, испытывающих нагрузки переменного характера. Отличаются чувствительностью к концентрации напряжения в рабочей детали.
• Цементуемые (из категорий низкоуглеродистых, низко- и среднелегированных) стали, как можно понять по названию, подвергаются цементации и следующей после нее закалке. Их применяют для изготовления всевозможных шестерен, валов и других похожих по назначению деталей.

Зависимость толщины цементованного слоя от температуры и времени обработки

Классификация строительных легированных сталей подразумевает их разделение на следующие виды:

• Массовая — низколегированные стали в виде труб, фасонного и листового проката.
• Мостостроительная — для автомобильных и ж/д мостов.
• Судостроительная хладостойкая, нормальная и повышенной прочности — хорошо противостоит хрупкому разрушению.
• Судостроительная хладостойкая высокой прочности — для сварных конструкций, которым предстоит работать в условиях низких температур.
• Для горячей воды и пара — допускается рабочая температура до 600 градусов.
• Низкоопущенные высокой прочности — применяются в авиации, чувствительны к концентрации напряжений.
• Повышенной прочности с применением карбонитритного упрочнения, создающим мелкозернистую структуру стали.
• Высокой прочности с применением карбонитритного упрочнения.
• Упрочненные прокаткой при температуре 700-850 градусов.

Применение инструментальных легированных сталей

Инструментальная легированная сталь широко используется при производстве разнообразного инструмента. Но помимо явного превосходства над углеродистой сталью в плане твердости и прочности, у легированной стали есть и слабая сторона — более высокая хрупкость.

Поэтому для инструмента, который активно подвергается ударным нагрузкам, такие стали не всегда подходят.

Тем не менее при производстве огромного перечня режущего, ударно-штампового, измерительного и прочего инструмента именно инструментальные легированные стали остаются незаменимыми.

К отдельной категории относятся легированные конструкционные стали, наделенные особыми свойствами: нержавеющие, с улучшенными электрическими и магнитными характеристиками.

От того, какие элементы, а также в каких количествах преимущественно содержатся в них, они могут быть хромистыми, никелевыми, хромоникельмолибденовыми.

Также они делятся на трех-, четырех- и более компонентные по числу содержащихся в них легирующих добавок.

Легирующие элементы и их влияние на свойства сталей

Маркировка легированных сталей указывает на то, какие добавки в ней содержатся, а также на их количественное значение. Но также важно знать и то, какое именно влияние на свойства металла оказывает каждый из этих элементов в отдельности.

Хром

Добавка хрома увеличивает коррозионную стойкость, повышает прочность и твердость, является основным компонентом при создании нержавеющей стали.

Никель

Добавление никеля повышает пластичность, вязкость стали и коррозионную стойкость.

Титан

Титан уменьшает зернистость внутренней структуры, повышая прочность и плотность, улучшает обрабатываемость и коррозионную стойкость.

Ванадий

Присутствие ванадия уменьшает зернистость внутренней структуры, что повышает текучесть и порог прочности на разрыв.

Молибден

Добавка молибдена дает возможность улучшить прокаливаемость, повысить коррозионную устойчивость и снизить хрупкость.

Вольфрам

Вольфрам повышает твердость, не дает зернам увеличиваться при нагреве и снижает хрупкость при отпуске.

Кремний

При содержании до 1-15% кремний повышает прочность, сохраняя вязкость. При увеличении процента содержания кремния повышается магнитопроницаемость и электросопротивление. Также данный элемент увеличивает упругость, стойкость к коррозии и сопротивляемость к окислению, но также повышает хрупкость.

Кобальт

Введение кобальта увеличивает ударопрочность и жаропрочность.

Алюминий

Добавление алюминия способствует повышению окалиностойкости.

Таблица назначения некоторых видов стали

Отдельно стоит упомянуть примеси и их влияние на свойства сталей. Любая сталь всегда содержит технологические примеси, так как полностью удалить их из состава стали чрезвычайно трудно. К такого рода примесям относятся углерод, серу, марганец, кремний, фосфор, азот и кислород. Углерод Оказывает на свойства стали очень значительное влияние. Если его содержится до 1,2%, то углерод способствует повышению твердости, прочности, предела текучести металла. Превышение указанного значения способствует тому, что начинает значительно ухудшаться не только прочность, но и пластичность.
Марганец

Если количество марганца не превышает 0,8%, то он считается технологической примесью. Он призван повысить степень раскисления, а также противостоять негативному влиянию серы на сталь.

Сера

При превышении содержания серы выше 0,65% механические свойства стали существенно снижаются, речь идет об уменьшении уровня пластичности, коррозионной стойкости, ударной вязкости. Также высокое содержание серы негативно влияет на свариваемость стали.

Фосфор

Даже незначительное превышение содержания фосфора выше необходимого уровня чревато повышением хрупкости и текучести, а также снижением вязкости и пластичности стали.

Азот и кислород

При превышении определенных количественных значений в составе стали вкрапления данных газов повышают хрупкость, а также способствуют понижению ее выносливости и вязкости.

Водород

Слишком большое содержание водорода в стали ведет к увеличению ее хрупкости.

Маркировка легированных сталей

К категории легированных относится большое разнообразие сталей, что и вызвало необходимость в систематизации их буквенно-цифрового обозначения.

Требования к их маркировке оговаривает ГОСТ 4543-71, согласно которому сплавы, наделенные особыми свойствами, обозначаются маркировкой, где на первой позиции стоит буква.

По этой букве как раз и можно определить, что сталь по своим свойствам относится к определенной группе.

Пример расшифровки маркировки легированной стали

Так, если маркировка легированных сталей начинается с букв «Ж», «Х» или «Е» — перед нами сплав нержавеющей, хромистой или магнитной группы. Сталь, которая относится к нержавеющей хромоникелевой группе, обозначается буквой «Я» в ее маркировке. Сплавы, относящиеся к категории шарикоподшипниковых и быстрорежущих инструментальных, обозначаются буквами «Ш» и «Р».

Стали, относящиеся к легированным, могут принадлежать к категории высококачественных, а также особо высококачественных. В таких случаях в конце их марки ставится буква «А» или «Ш» соответственно.

Стали, которые обладают обычным качеством, таких обозначений в своей маркировке не имеют. Специальное обозначение также имеют сплавы, которые получены прокатным методом.

Точный химический состав любой легированной стали можно посмотреть в нормативных документах и справочной литературе, но получить такую информацию позволяет и умение разбираться в ее маркировке.

Первая цифра позволяет понять, сколько углерода (в сотых долях процента) содержит легированная сталь.

После этой цифры в марке перечисляются буквенные обозначения легирующих элементов, которые содержатся дополнительно.

Обозначение легирующих элементов в маркировке стали

После каждой такой буквы проставляется количественное содержание указанного элемента. Выражается это содержание в целых долях. После буквы, обозначающей элемент, может не стоять никакой цифры. Означает это то, что его содержание в стали не превышает 1,5%.

Государственный стандарт 4543-71 регламентирует обозначение легирующих добавок, входящих в состав легированной стали: А — Азот, Б — Ниобий, В —Вольфрам, Г — Марганец, Д — Медь, К — Кобальт, М — Молибден, Н — Никель, П — Фосфор, Р — Бор, С — Кремний, Т — Титан, Ц — Цирконий, Ф — Ванадий, Х — Хром, Ю — Алюминий.

Использование легированных сталей

Сегодня сложно найти сферу жизни и деятельности, в которых бы не использовалась легированная сталь.

Из инструментальных и конструкционных сталей производится практически любой инструмент: резцы, фрезы, штампы, измерительные устройства, шестерни, пружины, подвески, растяжки и многое другое.

Нержавеющие легированные стали активно используются и в быту, из них изготавливают посуду, корпуса и другие элементы многих видов бытовой техники.

Легированные стали по причине их высокой стоимости используются только для производства самых ответственных конструкций и деталей, где изделия из других металлов просто не смогут выполнить возложенные на них задачи.

Лигирование геморроидальных узлов латексными кольцами

В последнее время все большей популярностью в лечении геморроя пользуется такая миниинвазивная методика, как лигирование геморроидальных узлов латексными кольцами. Она считается прекрасной альтернативой радикальным вмешательствам, осуществляется в амбулаторных условиях и позволяет в короткие сроки устранить заболевание.

Описание метода лигирования

Лигирование – миниинвазивная методика, суть которой состоит в пережимании основания геморроидального узла специальными кольцами из латекса. Это приводит к тому, что он перестает получать необходимое ему питание, отмирает и отторгается организмом.

По своему составу латексные кольца схожи с резиновыми, однако, не содержат вредных компонентов и не вызывают аллергических реакций. Их наружный диаметр составляет 5 мм, внутренний – 1 мм.

Благодаря прекрасной эластичности их можно легко накинуть на узел и сдавить его основание. Извлекать их впоследствии не нужно, так как они выходят вместе с отмершими узлами естественным путем.

Полное рассечение ножки с узлом происходит в течение 12-14 суток.

Процедура позволяет устранить все неприятные симптомы геморроя, не требует общего наркоза, а реабилитационный период занимает незначительное время.

Безболезненность процедуры объясняется тем, что латексные кольца накладывается непосредственно на внутренние узлы – локализующиеся в области прямой кишки.

На сегодня существует два способа выполнения латексного лигирования:

• Механический – когда узел захватывают специальным зажимом;
• Вакуумный – когда узел всасывается под давлением в рабочую часть инструмента.

В настоящее время более распространенной является процедура вакуумного легирования узлов, так как в процессе ее проведения у хирурга отпадает необходимость в помощи ассистента.

Как правило, лигирование геморроя латексными кольцами состоит из нескольких сеансов. Оптимальным считается лигирование 1-2 узлов за процедуру.

Показания и противопоказания

Основным показанием к проведению миниинвазивной операции является внутренний геморрой 2-3 стадий, когда узлы уже достаточно крупные и дают ярко выраженные симптомы, такие как кровотечение, боль, зуд и жжение в перианальной зоне.

Иногда показанием к латексному лигированию является 4 степень геморроя, характеризующаяся постоянным выпадением узлов. Но только при условии, что их границы четко выражены и отсутствуют наружные геморроидальные узлы.

Лигирование геморроя латексными кольцами не проводится:

• При комбинированном характере заболевания, когда отсутствуют четко выраженные границы между внутренними и внешними узлами (в этом случае процедура лигирования представляет определенные трудности и является нецелесообразной);
• При воспалениях аноректальной зоны: проктите, хроническом парапроктите, трещине анального канала.

Преимущества и недостатки

Лигирование геморроя кольцами имеет преимущества и недостатки.

Самым главным и неоспоримым достоинством методики, согласно многочисленным отзывам, является возможность избежать радикальной операции.

Стойкий положительный эффект наблюдается у 80% пациентов, подвергшихся процедуре. С течением времени на месте узла образуется рубцовая соединительная ткань, а возможность рецидива сведена к минимуму.

Процедура достаточно проста, безболезненна, а время на ее выполнение требуется всего 10-15 минут. По желанию пациента лигирование геморроя латексными кольцами может проводиться под местной анестезией.

К недостаткам лигирования можно отнести небольшой дискомфорт (чувство постороннего предмета в анальном отверстии), а также возможные трудности с дефекацией. Эти явления являются быстропроходящими.

Подготовка к операции

Легирование геморроидальных узлов предполагает определенную подготовку от пациента. Так, врач попросит обязательно пройти диагностические процедуры, чтобы исключить вероятность нежелательных последствий. За неделю до лигирования следует прекратить принимать препараты антикоагулянты и НПВС.

За пару часов до операции необходимо сделать очистительную клизму. Это позволит в первые сутки после процедуры избежать опорожнения кишечника, которое крайне нежелательно.

Если же пациент предпочитает другие методы очищения кишечника, можно прибегнуть к безболезненной процедуре гидроколонотерапии или приему слабительных средств.

Техника проведения операции

Операция «лигирование геморроя латексными кольцами» проводится при помощи аноскопа – специального инструмента, который проктолог вводит в задний проход пациента. Узел захватывается и втягивается в латексное кольцо. Во время манипуляции врач спрашивает у пациента, не слишком ли сильно затянуто кольцо, чтобы после лечения избежать излишней болезненности.

Если в процессе манипуляции пациент чувствует боль, ему вкалывают анестезию. За один сеанс врач может лигировать не более двух узлов, поэтому при множественных очагах рекомендуется поэтапное проведение лигирования с перерывом в 4-6 недель.

Механическое лигирование

Лигирование геморроя латексными кольцами механическим способом проводится в положении пациента лежа на боку либо на спине с подтянутыми к животу ногами. В анальное отверстие вводят аноскоп таким образом, чтобы в просвете хорошо просматривался узел. Механический лигатор вводят в аноскоп и захватывают узел при помощи мягкого зажима, и втягивает его в латексный лигатор.

После того, как узел втянут, проктолог нажимает на спусковой крючок устройства, и лигатура сбрасывается на ножку. Кольцо плотно зажимает основание, не затрагивая окружающие ткани.

Механический лигатор используют в основном при внутренний узлах с четкими краями и хорошо различимой ножкой. Вся процедура занимает порядка 10 минут.

Вакуумное лигирование

Вакуумный лигатор подводится к узлу через аноскоп. К лигатору подсоединен отсос, создающий отрицательное давление. При его включении хирург закрывает пальцем отверстие в головке лигатора для создания давления, и геморроидальный узел буквально всасывается внутрь.

По достижении необходимого отрицательного давления на ножку узла набрасываются два кольца при помощи спускового механизма. После этого врач убирает палец с отверстия и стабилизирует давление в головке лигатора. Если этого не сделать, возможен отрыв узла и кровотечение.

Вакуумное легирование геморроидальных узлов более удобно и просто, не требует присутствия ассистента, и применимо даже в тех случаях, когда границы узла выражены неявно.

После операции

После лечения пациенту не требуется длительного восстановительного периода. Как правило, несколько часов он еще проводит в стационаре, после чего, при условии отсутствия осложнений, его отпускают.

Рекомендуется в первые дни после вмешательства есть жидкую и нежирную пищу, а также фрукты и овощи, чтобы избежать запоров, которые могут вызвать кровотечение. Нужно пить больше жидкости, избегать перенапряжений и не сидеть подолгу на одном месте, больше двигаться.

Возможные осложнения

В первые дни после лечения геморроя у пациентов могут возникать незначительные боли и чувство дискомфорта. Как правило, они являются следствием неправильного наложения лигатуры либо лигирования трех и более узлов одновременно.

Не исключено такое осложнение лигирования геморроя латексными кольцами, как тромбоз наружных узлов. Как правило, он возникает у пациентов с комбинированной формой геморроя. В этом случае больному назначают консервативное лечение.

В редких случаях у пациента открывается кровотечение из заднего прохода, вызванное разрывом латексного кольца вследствие чрезмерного натяжения, либо недостаточного размера узла (в таком случае он просто соскакивает с лигатуры). Также кровотечение может возникнуть в результате неправильного рациона в послеоперационном периоде либо чрезмерных физических нагрузок.

При несоблюдении рекомендаций по гигиене или вследствие других причин после лечения не исключено попадание инфекции. В этом случае у пациента могут отмечаться боли и слабость, повышенная температура тела, проблемы с мочеиспусканием. Необходимо срочно обратиться за медицинской помощью для проведения лечебных мероприятий.

Стоимость лигирования

Цена на услугу лигирования достаточно невысока, и зависит от региона и клиники, в которой пациент выбирает услугу. В среднем, стоимость процедуры варьируется в пределах 3,5-6,6 тысяч рублей за 1 узел:

• Москва – 5-6 тысяч рублей;
• Казань – 3,5-4,5 тысячи рублей.

Легирование

Легирование (нем. legieren — «сплавлять», от лат. ligare — «связывать») — добавление в состав материалов примесей для изменения (улучшения) физических и химических свойств основного материала. Легирование является обобщающим понятием ряда технологических процедур.

В разных отраслях применяются разные технологии легирования.

1) В металлургии легирование производится введением в расплав или шихту дополнительных элементов (например, в сталь — хрома, никеля, молибдена, вольфрама, ванадия, ниобия, титана), улучшающих механические, физические и химические свойства сплава.Легирование проводится на различных этапах получения металлического материала с целями повышения качества металлургической продукции.

2) При изготовлении специальных видов стекла и керамики часто производится поверхностное легирование. В отличие от напыления и других видов покрытия, добавляемые вещеста диффундируют в легируемый материал, становясь частью его структуры.

3) При изготовлении полупроводниковых приборов под легированием понимается внесение небольших количеств примесей или структурных дефектов с целью контролируемого изменения электрических свойств полупроводника, в частности, его типа проводимости.

Легирование полупроводников

При производстве полупроводниковых приборов легирование является одним из важнейших технологических процессов (наряду с травлением и осаждением).

Цели легирования

Основная цель — изменить тип проводимости и концентрацию носителей в объеме полупроводника для получения заданных свойств (проводимости, получения требуемой плавности pn-перехода). Самыми распространенными легирующими примесями для кремния являются фосфор Р и мышьяк As (позволяют получить n-тип проводимости) и бор В (p-тип).

Способы легирования

В настоящее время технологически легирование производится двумя способами: ионная имплантация и термодиффузия.

Термодиффузия

Термодиффузия содержит следующие этапы:

• Осаждение легирующего материала.
• Термообработка (отжиг) для загонки примеси в легируемый материал.
• Удаление легирующего материала.

Ионная имплантация

Ионная имплантация позволяет контролировать параметры приборов более точно, чем термодиффузия, и получать более резкие pn-переходы. Технологически проходит в несколько этапов:

• Загонка (имплантация) атомов примеси из плазмы (газа).
• Активация примеси, контроль глубины залегания и плавности pn-перехода путем отжига.

Ионная имплантация контролируется следующими параметрами:

• доза — количество примеси;
• энергия — определяет глубину залегания примеси (чем выше, тем глубже);
• температура отжига — чем выше, тем быстрее происходит перераспределение носителей примеси;
• время отжига — чем дольше, тем сильнее происходит перераспределение примеси.

История

Легирование стало целенаправленно применяться сравнительно недавно. Отчасти это было связано с технологическими трудностями. Легирующие добавки просто выгорали при использовании традиционной технологии получения стали. Поэтому для получения дамасской (булатной) стали использовали достаточно сложную по тем временам технологию.

Примечательно то, что первыми сталями, с которыми познакомился человек были природнолегированные стали. Еще до начала железного века применялось метеоритное железо, содержащее до 8,5 % никеля[1].

Высоко ценилось и природнолегированные стали, изготовленные из руд, изначально богатых легирующими элементами[2]. Повышенная твердость и вязкость самурайских мечей с возможностью обеспечить остроту кромки возможно объясняются наличием в стали молибдена[3].

Современные взгляды о влиянии на свойство стали различных химических элементов начали складываться с развитием химии во второй четверти XIX века[3].

Принято считать, что первой легированной сталью массового производства стала Сталь Гадфильда, открытая английским металлургом Робертом Эбботом Гадфильдом в 1882 г[3]. Сталь содержит 1,0 — 1,5 % углерода и 12 — 14 % марганца, обладает хорошими литейными свойствами и износостойкостью. Без особых изменений химического состава эта сталь сохранилась до настоящего времени.

Влияние легирующих элементов

Для улучшения физических, химических, прочностных и технологических свойств стали легируют, вводя в их состав различные легирующие элементы (хром, марганец, никель и др.). Легированые стали могут содержать один или несколько легирующих элементов, которые придают им специальные свойства.Легирующие элементы вводят в сталь для повышения ее конструкционной прочности.

Основной структурной составляющей в конструкционной стали является феррит, занимающий в структуре не менее 90% по объему[4]. Растворяясь в феррите, легирующие элементы упрочняют его. Твердость феррита (в состоянии после нормализации) наиболее сильно повышают кремний, марганец и никель. Молибден, вольфрам и хром влияют слабее.

Большинство легирующих элементов, упрочняя феррит и мало влияя на пластичность, снижают его ударную вязкость (за исключением никеля).

Главное назначение легирования:повышение прочности стали без применения термической обработки путем упрочнения феррита, растворением в нем легирующих элементов;повышение твердости, прочности и ударной вязкости в результате увеличения устойчивости аустенит и тем самым увеличения прокаливаемости;придание стали специальных свойств, из которых для сталей, идущих на изготовление котлов, турбин и вспомогательного оборудования., особое значение имеют жаропрочность и коррозионная стойкость.Легирующие элементы могут растворяться в феррите или аустените, образовывать карбиды, давать интерметаллические соединения, располагаться в виде включений, не взаимодействуя с ферритом и аустенитом., а также с углеродом. В зависимости от этого, как взаимодействует легирующий элемент с железом или углеродом, он по-разному влияет на свойства стали. В феррите в большей или меньшей степени растворяются все элементы.Растворение легирующих элементов в феррите приводит к упрочнению стали без термической обработки. При этом твердость и предел прочности возрастают, а ударная вязкость обычно снижается. Все элементы, растворяющиеся в железе, изменяют устойчивость феррита и аустенита.Критические точки легированных сталей смещаются в зависимости от того, какие легирующие элементы и в каких количествах присутствуют в ней. Поэтому при выборе температур под закалку, нормализацию и отжиг или отпуск необходимо учитывать смещение критических точек.

Марганец и кремний вводятся в процессе выплавки стали для раскисления, они являются технологическими примесями.Марганец вводят в сталь до 2 %. Он распределяется между ферритом и цементитом.

Марганец заметно повышает предел текучести, порог хладноломкости, прокаливаемость стали, но делает сталь чувствительной к перегреву. В связи с этим для измельчения зерна с марганцем в сталь вводят карбидообразующие элементы.

Так как во всех сталях содержание марганца примерно одинаково, то его влияние на сталь разного состава остается неощутимым. Марганец повышает прочность, не снижая пластичности стали.

Альтернативная версия написанного выше:

элементов находится, обычно в пределах 0,30 — 0,70% Mn и до 0.30% Si. Такие марганец и кремний называются постоянными примесями, располагаются по границам зерен и не являются легирующими элементами.

Специальное введение марганца и кремния выше указанных диапазонов для придания стали определенных потребительских свойств уже будет являться легированием[5].

Кремний является не карбидообразующим элементом, и его количество в стали ограничивают до 2%.

Он значительно повышает предел текучести и прочность стали и при содержании более 1% снижает вязкость, пластичность и повышает порог хладноломкости.

Кремний структурно не обнаруживается, так как полностью растворим в феррите, кроме той части кремния, которая в виде окиси кремния не успела всплыть в шлак и осталась в металле в виде силикатных включений.

Примеры использования

• Стали
• Алюминий
• Бронзы
• Латуни
• Стекла

Примечания

• Марочник металлов и сплавов

Легированные металлы: описание, список и особенности применения

Развитие отождествляется с совершенствованием. Улучшение промышленных и бытовых возможностей осуществляется с помощью использования материалов с прогрессивными характеристиками. Это, в частности, легированные металлы. Их разнообразие определяется возможностями коррекции количественного и качественного состава легирующих элементов.

Природно-легированная сталь

Первое выплавленное железо, которое по своим свойствам отличалось от сородичей, было природно-легированным. В выплавляемом доисторическом метеоритном железе содержалось повышенное количество никеля. Его находили в древнеегипетских захоронениях 4-5 тысячелетий до н. э.

, из такого же сооружен памятник архитектуры Кутаб Минар в Дели (V век). Японские булатные мечи изготавливались из железа, насыщенного молибденом, а дамасская сталь содержала вольфрам, характерный для современной быстрорежущей.

Это были металлы, руда для которых добывалась из определенных мест.

Сплавы современного производства могут содержать природные компоненты металлического и неметаллического происхождения, которые отражаются на их характеристиках и свойствах.

Исторический путь

Фундамент для развития легирования был заложен обоснованием тигельного способа плавления стали в Европе в XVIII веке.

В более примитивном варианте тигли использовались еще в древние времена, в том числе для выплавки булатной и дамасской стали.

В начале 18 века эта технология получила совершенствование в промышленных масштабах и позволяла корректировать состав и качество исходного материала.

• Одновременное открытие все новых и новых химических элементов, подталкивало исследователей на экспериментальные опыты выплавки.
• Установлено негативное влияние меди на качество стали.
• Открыта латунь, содержащая 6 % железа.

Проводились опыты с точки зрения качественного и количественного влияния на стальной сплав вольфрама, марганца, титана, молибдена, кобальта, хрома, платины, никеля, алюминия и прочих.

Первое промышленное производство стали, легированной марганцем, налажено в начале XIX века. Оно же получило развитие с 1856 года в рамках бессемеровского процесса выплавки.

Особенности легирования

Современные возможности позволяют выплавлять легированные металлы любого состава. Основные принципы рассматриваемой технологии:

1. Компоненты считаются легирующими только в том случае, если они вводятся целенаправленно и содержание каждого превышает 1 %.
2. Сера, водород, фосфор считаются примесями. В качестве неметаллических включений используются бор, азот, кремний, редко – фосфор.
3. Объемное легирование – это введение компонентов в расплавленную субстанцию в рамках металлургического производства. Поверхностное представляет собой способ диффузионного насыщения поверхностного слоя необходимыми химическими элементами под действием высоких температур.
4. В ходе процесса добавки изменяют кристаллическую структуру «дочернего» материала. Они могут создавать растворы проникновения или исключения, а также размещаться на границах металлической и неметаллической структур, создавая механическую смесь зерен. Большую роль тут играет степень растворимости элементов друг в друге.

Согласно общей классификации, все металлы делятся на черные и цветные. К черным относятся железо, хром и марганец.

Цветные делятся на легкие (алюминий, магний, калий), тяжелые (никель, цинк, медь), благородные (платина, серебро, золото), тугоплавкие (вольфрам, молибден, ванадий, титан), легкие, редкоземельные и радиоактивные.

В зависимости от соотношения этих элементов и основной массеы сплава последние делятся на низколегированные (3 %), среднелегированные (3-10 %) и высоколегированные (более 10 %).

Легированные стали

Технологически процесс не вызывает сложностей. Ассортимент очень широк. Основные цели для сталей следующие:

• Повышение прочности.
• Улучшение результатов термической обработки.
• Увеличение коррозионной стойкости, жаростойкости, жаропрочности, теплостойкости, устойчивости к агрессивным условиям работы, срока службы.

Основные составляющие – черные легирующие и тугоплавкие металлы, к которым относятся Cr, Mn, W, V, Ti, Mo, а также цветные Al, Ni, Cu.

Хром и никель – главные компоненты, определяющие нержавеющую сталь (Х18Н9Т), а также жаропрочную, условия работы которой характеризуются высокими температурами и ударными нагрузками (15Х5). В количестве до 1,5% используются для подшипников и деталей трения (15ХФ, ШХ15СГ)

Марганец – основополагающая составляющая износостойких сталей (110Г13Л). В небольших количествах способствует раскислению, снижению концентрации фосфора и серы.

Силиций и ванадий – элементы, которые в определенном количестве повышают упругость и используются для изготовления пружин и рессор (55С2, 50ХФА).

Алюминий применим для железа с большим электрическим сопротивлением (Х13Ю4).

Значительное содержание вольфрама характерно для быстрорежущих устойчивых инструментальных сталей (Р9, Р18К5Ф2). Легированное сверло по металлу из такого материала намного более производительное и стойкое к срабатыванию, чем тот же инструмент из углеродистой стали.

https://www.youtube.com/watch?v=9eJSRWrzIws

Легированные стали вошли в повседневное использование. Одновременно известны так называемые сплавы с удивительными свойствами, полученные также методами легирования.

Так «деревянная сталь» содержит 1 % хрома и 35 % никеля, что определяет ее высокую теплопроводность, характерную для дерева.

Алмазная же включает 1,5 % углерода, 0,5 % хрома и 5 % вольфрама, что характеризует ее как особо твердую, сродни алмазу.

Легирование чугуна

Чугуны отличаются от сталей значительным содержанием углерода (от 2,14 до 6,67 %), высокой твердостью и коррозионной стойкостью, однако незначительной прочностью. С целью расширения диапазона показательных свойств и сфер применения, его легируют хромом, марганцем, алюминием, силицием, никелем, медью, вольфрамом, ванадием.

В связи с особыми характеристиками данного железоуглеродистого материала, его легирование – более сложный процесс, чем для стали. Каждый из компонентов влияет на преобразование форм карбона в нем.

Так марганец способствует формированию «правильного» графита, что повышает прочность.

Технология усложняется невысокой температурой плавления (в среднем, до 1000 ˚С), тогда как для большинства легирующих элементов она значительно превышает этот уровень.

Наиболее эффективно для чугунов комплексное легирование. Одновременно, следует учитывать повышение вероятности ликвации таких отливок, риска трещинообразования, дефектов литья. Осуществлять технологический процесс более рационально в электромагнитных и индукционных печах. Обязательным последовательным этапом является качественная термообработка.

Хромистые чугуны характеризуются высокой износостойкостью, прочностью, жаростойкостью, устойчивостью к старению и коррозии (ЧХ3, ЧХ16). Применяются в химическом машиностроении и в производстве металлургического оборудования.

Чугуны, легированные кремнием, отличаются высокой коррозионной стойкостью и устойчивостью к влиянию агрессивных химических соединений, хотя и удовлетворительными механическими свойствами (ЧС13, ЧС17). Формируют детали химической аппаратуры, трубопроводов и насосов.

Примером высокопродуктивного комплексного легирования являются жаропрочные чугуны. Они содержат в своем составе черные и легирующие металлы, такие как хром, марганец, никель.

Для них характерна высокая стойкость к коррозии, износостойкость и устойчивость к высоким нагрузкам в условиях высокотемпературных воздействий – детали турбин, насосов, двигателей, аппаратуры химической промышленности (ЧН15Д3Ш, ЧН19Х3Ш).

Важным компонентом является медь, которая задействована в комплексе с другими металлами, при этом повышает литейные характеристики сплава.

Легированная медь

Используется в чистом виде и в составе медных сплавов, которые имеют широкое разнообразие в зависимости от соотношения основных и легирующих элементов: латуни, бронзы, мельхиоры, нельзийберы и другие.

Чистая латунь – сплав с цинком – не легируется. Если в ее состав входят легирующие цветные металлы в определенном количестве – она считается многокомпонентной. Бронзы – это сплавы с другими металлическими составляющими, могут быть оловянными и не содержащими олова, легируются во всех случаях. Улучшение их качества осуществляется с помощью Mn, Fe, Zn, Ni, Sn, Pb, Be, Al, P, Si.

Применяются в электротехнике, как основное сырье для изготовления разнообразных проводов, материал для изготовления ответственных деталей для химического оборудования, в машиностроении и приборостроении, в трубопроводах и теплообменниках.

Легирование алюминия

Используется в виде деформируемых или литейных сплавов. Легированные металлы его основе представляют собой соединения с медью, марганцем или магнием (дуралюмины и другие), последние – соединения с силицием, так называемые силумины, при этом все их возможные варианты легируются с помощью Cr, Mg, Zn, Co, Cu, Si.

Медь повышает его пластичность; кремний – текучесть и качественные литейные свойства; хром, марганец, магний – улучшают прочность, технологические свойства обрабатываемости давлением и коррозионную стойкость. Также в качестве легирующих компонентов, способствующих устойчивости к старению и к агрессивным условиям работы, могут приниматься B, Pb, Zr, Ti, Bi.

Железо – нежелательный компонент, однако в небольших количествах применяется для производства алюминиевой фольги. Силумины используются для литья ответственных деталей и корпусов в машиностроении. Дуралюмины и штамповочные сплавы на основе алюминия – важное сырье для изготовления корпусных элементов, в том числе силовых конструкций, в авиастроении, судостроении и машиностроении.

Легированные металлы задействованы во всех сферах промышленности как те, которые имеют повышенные механические и технологические характеристики, в сравнении с исходным материалом. Ассортимент легирующих элементов и возможности современных технологий позволяют производить разнообразные модификации, расширяющие возможности в науке и технике.

Легирование это в медицине

Удаление наружного геморроя путем оперативного вмешательства проводится в том случае, если заболевание приняло хроническую форму и присутствует вероятность частых рецидивов.

Операция по удалению внешнего геморроя возможна только после медикаментозного лечения, которое позволяет уменьшить воспалительный процесс перианальной зоны, облегчая доступ к тромбированным сосудам.

На сегодняшний день предлагают достаточное количество методов удаления внешнего геморроя, но особой популярностью пользуются малоинвазивные операции:

• склеротерапия;
• легирование геморроя латексными кольцами;
• удаление наружного геморроя лазером.

Типичную хирургическую операцию по иссечению тромбированных геморроидальных шишек назначают только 20% пациентам в том случае, когда патология сильно прогрессирует. Какой из методов минимального вмешательство в сосудистую систему выбрать, решает лечащий врач на основе клинического обследования.

На начальной стадии заболевания тактика лечения подразумевает медикаментозную терапию с последующим склерозированием расширенных вен заднего прохода. Вторая и третья степень увеличенных геморроидальных шишек требует более действенных приемов, и поэтому врач может назначить легирование наружного геморроя или удаление лазером после противовоспалительного курса лечения.

Удаление наружного геморроя лазером

Удалить наружный геморрой лазером можно на начальной стадии болезни. Но оперативная методика имеет как сторонников, так и противников данной безболезненной процедуры.

К положительным характеристикам операции относят короткий реабилитационный период, и возможность быстро вернутся к привычной жизни.

А вот отрицательной стороной лазерного лечения является сравнительно большой процент рецидива патологии.

Елена Малышева: «В XXl веке геморрой больше не проблема. Сегодня его за неделю вылечит обычный.

Перед процедурой не требуется проводить специальной подготовки, типа очищения кишечника и приема фармакологических препаратов, направленных на уменьшение воспалительного процесса.

По своей сути, удаление узлов лазером отдаленно схоже на процедуру иссечения при помощи скальпеля. Но при этом отсутствует кровоточивость оперируемой зоны и дискомфорт.

Поскольку удаление лазером не исключает вероятность возобновления недуга, человек должен отдать предпочтение рациональному питанию, вести активный образ жизни и регулярно проходить обследование у врача-проктолога.

Лечение наружного геморроя путем легирования латексными кольцами

Легирование геморроя латексными кольцами проводят в амбулаторных условиях. Этот вид операции подразумевает минимальное вмешательство без разрезов и кровотечений.

Во время процедуры врач при помощи специального прибора определяет основание геморроидальных шишек и пережимает его медицинскими латексными кольцами.

В результате таких манипуляций перекрывается поступление кровотока к пораженному участку вены, и он отмирает. При помощи данной методики удаляют как наружный, так и внутренний геморрой.

Вторая и третья стадия болезни характеризуется достаточно большими и ярко выраженными узлами, которые доставляют больному мучительные боли в анальной области. Поэтому их проще захватить и точно определить ножку каждого узла, естественно, после устранения острого воспалительного процесса с отечностью тканей.

Процедура достаточно эффективна и имеет минимальный процент возобновления болезни, если это не связано с генетической предрасположенностью к венозной недостаточности. Лигирование геморроя проводят без анестезии, а период реабилитации зависит от отторжения отмерших шишек.

Обычно это происходит надень после процедуры.

Последствия легирование наружного геморроя

Самым опасным осложнением после процедуры с применением латексных колец считается тромбирование, которое возникают из-за пренебрежения консервативным лечением.

А поскольку при наружном геморрое всегда присутствует воспаление и отечность перианальной области, то и четкие границы между наружными и внутренними шишками незаметны.

В ходе процедуры врач может попросту неправильно надеть кольца или наложить лигатуру одновременно на несколько узлов.

В редких случаях последствия проявляются анальным кровотечением. Этому служит повреждение латексного кольца при опорожнении кишечника или из-за несоответствия размеров лигатуры. Именно поэтому перед операцией назначают строгую диету и очищение кишечника от затвердевшей каловой массы.

Иногда неприятные последствия наблюдаются ввиду занесения инфекции. Чтобы избежать этого, следует придерживаться правил проведения процедур личной гигиены, а при первых тревожных симптомах обращаться к врачу за консультацией.

Елена Малышева: «Из-за геморроя многие потеряли веру в нашу медицину! Но действенное средство есть! Это простой. «

Интересные материалы по этой теме!

Лечение наружного геморроя народными средствами может использоваться как дополнительный прием к.

Наряду с мазями, консервативные методы местного воздействия на внешние проявления венозной патологии прямой.

При таком заболевании как наружный геморрой, мазь или крем выступают в качестве.

Отзывы и комментарии

Я с детства страдала запорами, а когда забеременела, опорожнить кишечник стало еще сложнее. В результате постоянных запоров развился геморрой. Все средства, которые выписывал врач, не помогали. Болезнь немного отступала и возвращалась обратно.

Недавно подруга посоветовала мне препарат Проктолекс, сказала, что именно он спас ее от послеродового геморроя. После консультации со своим гинекологом, я купила лекарство. Подруга была действительно права. Проктолекс мне помог очень быстро, и я уже 2 месяца не вспоминала о геморрое.

Если даже после родов болезнь опять возобновиться, буду пользоваться только Проктолексом.

Мой лечащий проктолог посоветовал мне новый препарат Проктолекс (капли и крем-мазь). Средство действительно творит чудеса. Эффект был быстрым, уже на следующий день симптомы утихли, а после курса лечения я забыла о недуге и не вспоминаю о нем уже 5 месяцев. Спасибо моему доктору, всем рекомендую Проктолекс от геморроя.

Наружный геморрой латексным лигированием не лечат!