Какие свойства придает молибден стали

Молибденовая сталь Это сталь, легированная молибденом. Используется с начала 20 в. Различают М. с. конструкционную (улучшаемую, цементуемую), инструментальную и с особыми физ. и хим. св-вами (жаропрочную, нержавеющую, магнитную). Молибден частично растворяется в феррите, а также образует карбиды типа (Мо, М)С, (Мо, М)2С, (Мо, М)23С6 и (Мо, М)6С, где М — атомы железа или легирующих элементов, замещающие часть атомов молибдена. Карбид (Мо,М)23С6 образуется преим. в сталях, легированных, кроме молибдена, хромом. Молибден значительно увеличивает прокаливаемость, измельчает природное зерно металла, благоприятно влияет на мн. эксплуатационные характеристики стали. В конструкционных улучшаемых сталях (0,3—0,5% С) он способствует улучшению на большую глубину, повышению стойкости против отпуска, уменьшению склонности к отпускной хрупкости второго рода.

Достаточно небольшого (0,2—0,3%) количества молибдена, чтобы избежать отпускной хрупкости при медленном охлаждении после отпуска марганцевой, хромистой и хромоникелевой сталей. Молибденовые улучшаемые стали характеризуются также более высокой вязкостью при низкой т-ре. Наиболее широко применяют улучшаемые стали марок ЗОХМА, 40ХНМА и 38ХМЮА. Молибденовая сталь марки 38ХМЮА упрочняют азотированием. Из конструкционных улучшаемых молибденовая сталь изготовляют высоконагруженные болты, шпильки, валы, оси, шестерни и др. изделия.

В конструкционных низкоуглеродистых цементуемых сталях молибден, подобно хрому, значительно повышает содержание углерода в поверхностной зоне. Однако макс, концентрация углерода в них несколько ниже, чем в хромистой стали и достигает 1,9% при содержании молибдена около 3%. Молибденовая цементуемая сталь менее склонна к образованию карбидов по границам зерен, чем хромистая. Чаще всего молибден добавляют в цементуемые стали вместе с хромом и никелем (сталь марки 18Х2Н4МА). Легирование хромоникелевых сталей молибденом повышает стойкость переохлажденного аустенита, а следовательно, и прокаливаемость (критический диаметр достигает 100 мм и более), вследствие чего их закаливают на воздухе для уменьшения коробления.

Применение молибденовой стали

Из конструкционной цементуемой стали марки 18Х2Н4МА изготовляют высоконагруженные изделия (напр., зубчатые колеса, коленчатые валы, оси). В инструментальных сталях молибден улучшает красностойкость, прокаливаемость, износостойкость, повышает стойкость их против отпуска, жаропрочность, устраняет отпускную хрупкость. Молибденовые низколегированные стали (марок 5ХНМ, 5ХГМ) применяют для изготовления горячих штампов, закалку к-рых даже при относительно больших размерах осуществляют в масле или в струе сжатого воздуха. Из стали марки Х12М изготовляют холодные штампы, накатные ролики, валки, глазки для калибрования и др.

Молибден (от 0,6 до 1,0, а иногда до 2%) добавляют в быстрорежущую сталь для значительного повышения производительности резания, им заменяют часть вольфрама. По сравнению с вольфрамовыми у молиоденовольфрамовых быстрорежущих сталей худшие технологические (большая склонность к росту зерна, к обезуглероживанию), но лучшие мех. св-ва. Из молибденовых быстрорежущих сталей изготовляют режущий инструмент. Повышенная жаропрочность молибденовых жаропрочных сталей обусловлена тем, что молибден повышает т-ру рекристаллизации феррита и способствует образованию тонкодисперсных спец. карбидов (напр., Мо2С) при рабочей т-ре 450—600° С.

Трубы паронагревателей, паропроводов и коллекторов энергетических установок, арматуру паровых котлов и турбин, эксплуатируемых при т-ре 500—580° С и подверженных ползучести, но малонагруженных, изготовляют из низкоуглеродистых молибденовых, хромомолибденовых и хромомолибденованадиевых сталей марок 15М, 12ХМ, 12МФ и 25Х1МФ. Детали и узлы, эксплуатируемые при больших напряжениях и т-ре, изготовляют из сложнолегированных сталей мартенситного класса марки 15Х11МФ. Для получения оптимальной жаропрочности молибденовые жаропрочные стали подвергают нормализации или закалке с последующим старением ние металлов). Эти стали применяют для изготовления изделий, эксплуатируемых в нагруженном состоянии до температуры 800° С.

Нержавеющие стали марок Х17Н13М2Т и Х18Н12МЗТ стойки против коррозии в органических и серной к-тах, в морской воде, а особенно против воздействия хлоридов, что сказывается прежде всего в уменьшении точечной коррозии. Из низко углеродистых (менее 0,06% С) аустенитных сталей марок 0Х23Н28М2Т и 0Х23Н28МЗДЗТ изготовляют сварные конструкции и узлы, стойкие против действия горячих фосфорной и серной к-т. Недостаток этих сталей — большая чувствительность к межкристаллитной коррозии, зависящая от содержания углерода. В магнитных сталях (марки ЕХ9К15М) молибден увеличивает коэрцитивную силу.

Вы читаете, статья на тему молибденовая сталь

Источник

Условные обозначения химических элементов:

хром ( Cr ) — Х
никель ( Ni ) — Н
молибден ( Mo ) — М
титан ( Ti ) — Т
медь ( Cu ) — Д
ванадий ( V ) — Ф
вольфрам ( W ) — В

азот ( N ) — А
алюминий ( Аl ) — Ю
бериллий ( Be ) — Л
бор ( B ) — Р
висмут ( Вi ) — Ви
галлий ( Ga ) — Гл

иридий ( Ir ) — И
кадмий ( Cd ) — Кд
кобальт ( Co ) — К
кремний ( Si ) — C
магний ( Mg ) — Ш
марганец ( Mn ) — Г

свинец ( Pb ) — АС
ниобий ( Nb) — Б
селен ( Se ) — Е
углерод ( C ) — У
фосфор ( P ) — П
цирконий ( Zr ) — Ц

ВЛИЯНИЕ ПРИМЕСЕЙ НА СТАЛЬ И ЕЕ СВОЙСТВА

Углерод — находится в стали обычно в виде химического соединения Fe3C, называемого цементитом. С увеличением содержания углерода до 1,2% твердость, прочность и упругость стали увеличиваются, но пластичность и сопротивление удару понижаются, а обрабатываемость ухудшается, ухудшается и свариваемость.

Кремний — если он содержится в стали в небольшом количестве, особого влияния на ее свойства не оказывает.(Полезная примесь; вводят в качестве активного раскислителя и остается в стали в кол-ве 0,4%)

Марганец — как и кремний, содержится в обыкновенной углеродистой стали в небольшом количестве и особого влияния на ее свойства также не оказывает. (Полезная примесь; вводят в сталь для раскисления и остается в ней в кол-ве 0,3-0,8%. Марганец уменьшает вредное влияние кислорода и серы.

Сера — является вредной примесью. Она находится в стали главным образом в виде FeS. Это соединение сообщает стали хрупкость при высоких температурах, например при ковке, — свойство, которое называется красноломкостью. Сера увеличивает истираемость стали, понижает сопротивление усталости и уменьшает коррозионную стойкость. В углеродистой стали допускается серы не более 0,06-0,07%. ( От красноломкости сталь предохраняет марганец, который связывает серу в сульфиды MnS).

Фосфор — также является вредной примесью. Снижает вязкость при пониженных температурах, то есть вызывает хладноломкость. Обрабатываемость стали фосфор несколько улучшает, так как способствует отделению стружки.

ЛЕГИРУЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА СВОЙСТВА СТАЛИ

Хром (Х) — наиболее дешевый и распространенный элемент. Он повышает твердость и прочность, незначительно уменьшая пластичность, увеличивает коррозионную стойкость; содержание больших количеств хрома делает сталь нержавеющей и обеспечивает устойчивость магнитных сил.

Никель (Н) — сообщает стали коррозионную стойкость, высокую прочность и пластичность, увеличивает прокаливаемость, оказывает влияние на изменение коэффициента теплового расширения. Никель – дорогой металл, его стараются заменить более дешевым.

Вольфрам (В) — образует в стали очень твердые химические соединения – карбиды, резко увеличивающие твердость и красностойкость. Вольфрам препятствует росту зерен при нагреве, способствует устранению хрупкости при отпуске. Это дорогой и дефицитный металл.

Ванадий (Ф) — повышает твердость и прочность, измельчает зерно. Увеличивает плотность стали, так как является хорошим раскислителем, он дорог и дефицитен.

Кремний (С)- в количестве свыше 1% оказывает особое влияние на свойства стали: содержание 1-1,5% Si увеличивает прочность, при этом вязкость сохраняется. При большем содержании кремния увеличивается электросопротивление и магнитопроницаемость. Кремний увеличивает также упругость, кислостойкость, окалиностойкость.

Марганец (Г) — при содержании свыше 1% увеличивает твердость, износоустойчивость, стойкость против ударных нагрузок, не уменьшая пластичности.

Кобальт (К) — повышает жаропрочность, магнитные свойства, увеличивает сопротивление удару.

Молибден (М) — увеличивает красностойкость, упругость, предел прочности на растяжение, антикоррозионные свойства и сопротивление окислению при высоких температурах.

Титан (Т) — повышает прочность и плотность стали, способствует измельчению зерна, является хорошим раскислителем, улучшает обрабатываемость и сопротивление коррозии.

Ниобий (Б) — улучшает кислостойкость и способствует уменьшению коррозии в сварных конструкциях.

Алюминий (Ю) — повышает жаростойкость и окалиностойкость.

Медь (Д) — увеличивает антикоррозионные свойства, она вводится главным образом в строительную сталь.

Церий — повышает прочность и особенно пластичность.

Цирконий (Ц) — оказывает особое влияние на величину и рост зерна в стали, измельчает зерно и позволяет получать сталь с заранее заданной зернистостью.

Лантан, цезий, неодим — уменьшают пористость, способствуют уменьшению содержания серы в стали, улучшают качество поверхности, измельчают зерно.

Источник

Нихром

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Главная

Фехраль

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Главная

Продукция

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Главная

Никель

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Главная

Монель

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Главная

Константан

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Главная

Мельхиор

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Главная

Твердые сплавы

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Главная

Продукция

Описание

Магнитомягкие

Магнитотвердые

С заданным ТКЛР

С заданной упругостью

С высоким эл. сопротивлением

Сверхпроводники

Термобиметаллы

Главная

Молибден относится к классу тугоплавких металлов, что делает его применение уникальным в областях, связанных с высокими температурами. На странице представлено описание данного металла: физические, химические свойства, области применения, марки, виды продукции.

Основные сведения

Молибден (Mo) (Molybdenum) — химический элемент с атомным номером 42 в периодической системе, ковкий переходный металл серо-стального цвета в компактном состоянии и черно-серого — в диспергированном. Плотность 10,2 г/см3, tпл. = 2620°С, tкип. = 4630°С. Содержание в земной коре 3·10-4% по массе. В свободном виде молибден не встречается. Известно около 20 минералов. Важнейшие из них: молибденит МоS2, повеллит СаМоО4, молибдит Fe(MoO4)3·nH2O и вульфенит PbMoO4.

История открытия

Молибден был открыт в 1778 году шведским химиком Карлом Шееле — получен оксид МоО3. В 1782 г. П. Гьельм впервые получил Mo в металлическом состоянии, но загрязненный углеродом и карбидом молибдена. Чистый металл в 1817 году был получен шведским химиком Й. Берцелиусом.

Первые попытки использования молибдена в металлургии стали относятся к концу прошлого столетия. Его промышленное производство началось в 1909-1910 гг., когда были обнаружены особые свойства орудийных и броневых сталей, легированных этим металлом, а также была разработана технология получения компактных тугоплавких металлов методом порошковой металлургии.

Свойства молибдена

Молибден, как и вольфрам, в периодической системе элементов Д. И. Менделеева расположен в VI группе, но в 5-м периоде. Наиболее характерно для него шестивалентное состояние, хотя известны соединения, в которых он имеет другие валентности. Порядковый номер 42; атомная масса 95,95; плотность при комнатной температуре 10200 кг/м3. Молибден относится к тугоплавким металлам, является переходным элементом. Он плавится при 2620±10°С и кипит примерно при 4800 °С.

Mo и его сплавы отличаются также высоким модулем упругости, малым температурным коэффициентом расширения, хорошей термостойкостью, малым сечением захвата тепловых нейтронов. Электропроводность данного металла ниже, чем у меди, но выше, чем у железа. По механической прочности он несколько уступает вольфраму, но легче поддается обработке давлением.

Физические и механические свойства

Свойство	Значение
Атомный номер	42
Атомная масса	95,94
Параметр элементарной ячейки, нм	0,31470
Атомный диаметр, нм	0,272
Плотность при 20°С, г/cм3	10,2
Температура плавления, °С	2610
Температура кипения, °С	4612
Теплота плавления, кДж/моль:	28
Теплота испарения, кДж/моль:	590
Молярный объем, см³/моль:	9,4
Удельная теплоемкость, Дж/(г·К)	0,256
Теплопроводность, Вт/(м·К)	142
Коэффициент линейного расширения, 10-6 К-1	4,9
Электросопротивление, мкОм·см	5,70
Модуль Юнга, ГПа	336,3
Модуль сдвига, ГПа	122
Коэффициент Пуассона	0,30
Твердость, НВ	125
Цвет искры	Короткий желтый прерывистый пучок искр
Группа металлов	Тугоплавкий металл

Химические свойства

Свойство	Значение
Ковалентный радиус:	130 пм
Радиус иона:	(+6e) 62 (+4e) 70 пм
Электроотрицательность (по Полингу):	2,16
Электродный потенциал:	0
Степени окисления:	6, 5, 4, 3, 2

Марки молибдена и сплавов

Среди наиболее распространенных в промышленности марок молибдена можно выделить МЧ, МЧВП, МРН, МК, ЦМ, МР, МВ. Существует чистый Mo, Mo с различными присадками и сплавы Mo с другими металлами.

МЧ — чистый молибден без присадок.
МЧВП — чистый молибден без присадок, произведенный методом вакуумной плавки.
МРН — молибден разного назначения, не содержит присадок, включает большее количество примесей по сравнению с марками МЧ и МЧВП.
МК — содержит кремнещелочную присадку.
ЦМ — в качестве присадки используются цирконий и/или титан.
МР — сплав молибдена с рением.
МВ — сплав молибдена с вольфрамом.

Достоинства / недостатки

имеет высокую точку плавления, а следовательно — жаропрочность;
т.к. плотность данного металла (10200 кг/м3) почти в два раза меньше плотности вольфрама (19300 кг/м3), то сплавы на основе молибдена
обладают значительно большей удельной прочностью (при температурах ниже 1370 °С);
имеет высокий модуль упругости;
малый температурный коэффициент расширения;
обладает хорошей термостойкостью;
малое сечение захвата тепловых нейтронов;
для молибдена характерна высокая коррозионная стойкость. Данный металл устойчив в большей части щелочных растворов, а также в серной, соляной и плавиковой кислотах при разных температурах и концентрациях.

обладает небольшой окалийностью;
высокая хрупкость сварных швов;
малая пластичность при низких температурах;
упрочнение нагартовкой можно использовать лишь до 700-800 °С, при более высоких температурах происходит разупрочнение из-за возврата.

Области применения молибдена

Молибден и его сплавы относятся к тугоплавким материалам. Для изготовления обшивки головных частей ракет и самолетов тугоплавкие металлы и сплавы на их основе используют в двух вариантах. В одном из вариантов эти металлы служат лишь тепловыми экранами, которые отделены от основного конструкцнонного материала теплоизоляцией. Во втором случае тугоплавкие металлы и их сплавы служат основным конструкционным материалом. Молибден занимает второе место после вольфрама и его сплавов по прочностным свойствам. Однако, по удельной прочности при температурах ниже 1350-1450°С Mo и его сплавы занимают первое место. Таким образом, наибольшее распространение для изготовлеиия обшивки и элементов каркаса ракет и сверхзвуковых самолетов получают молибден и ниобий и их сплавы, обладающие большей удельной прочностью до 1370°С по сравненню с танталом, вольфрамом и сплавами на их основе.

Из Mo изготовляют сотовые панели космических летательных аппаратов, теплообменники, оболочки возвращающихся на землю ракет и капсул, тепловые экраны, обшивку кромок крыльев и стабилизаторы в сверхзвуковых самолетах. В очень тяжелых условиях работают некоторые детали прямоточных ракетных и турбореактивных двигателей (лопатки турбин, хвостовые юбки, заслонки форсунок, сопла ракетных двигателей, поверхности управления в ракетах с твердым топливом). При этом от материала требуется не только высокое сопротивление окислению и газовой эрозии, но и высокая длительная прочность и сопротивление удару. При температурах ниже 1370°С для изготовления данных деталей используют молибден и его сплавы.

Молибден — перспективный материал для оборудования, работающего в среде серной, соляной и фосфорной кислот. В связи с высокой стойкостью данного металла в расплавленном стекле его широко используют в стекольной промышленности, в частности для изготовления электродов для плавки стекла. В настоящее время из молибденовых сплавов изготавливают прессформы и стержни машин для литья под давлением алюминиевых, цинковых и медных сплавов. Высокая прочность и твердость таких материалов при повышенных температурах обусловили их применение в качестве инструмента при горячей обработке сталей и сплавов давлением (оправки прошивных станов, матрицы, прессштемпели).

Молибден существенно улучшает свойства сталей. Присадка Mo значительно повышает их прокаливаемость. Небольшие добавки Mo (0,15-0,8 %) в конструкционные стали настолько увеличивают их прочность, вязкость и коррозионную стойкость, что они используются при изготовлении самых ответственных деталей и изделий. Для повышения твердости молибден вводят в сплавы кобальта и хрома (стеллиты), которые применяют для наплавки кромок деталей из обычной стали, работающих на износ (истирание).Также он входит в состав ряда кислотоупорных и жаростойких сплавов на основе никеля, кобальта и хрома.

Еще одной областью применения является производство нагревательных элементов электропечей, работающих в атмосфере водорода при температурах до 1600°С. Также молибден широко используется в радиоэлектронной промышленности и рентгенотехнике для изготовления различных деталей электронных ламп, рентгеновских трубок и других вакуумных приборов.

Соединения молибдена — сульфид, оксиды, молибдаты — являются катализаторами химических реакций, пигментами красителей, компонентами глазурей. Также данный металл как микродобавка входит в состав удобрений. Гексафторид молибдена применяется при нанесении металлического Mo на различные материалы. МоSi2 используется как твердая высокотемпературная смазка. Чистый монокристаллический Mo используется для производства зеркал для мощных газодинамических лазеров. Теллурид молибдена является очень хорошим термоэлектрическим материалом для производства термоэлектрогенераторов (термо-э.д.с 780 мкВ/К). Трехокись молибдена (молибденовый ангидрид) широко применяется в качестве положительного электрода в литиевых источниках тока. Дисульфид MoS2 и диселенид МоSе2 молибдена используют в качестве смазки трущихся деталей, работающих при температурах от -45 до +400°С. В лакокрасочной и легкой промышленности для изготовления красок и лаков и для окраски тканей и мехов в качестве пигментов применяют ряд химических соединений Mo.

Продукция из молибдена

Промышленностью выпускается большое разнообразие продукции. Наиболее распространены молибденовая проволока, прутки из молибдена, молибденовый порошок, штабик, лист.

Молибденовые прутки, а также проволока и лента применяются для изготовления нагревателей высокотемпературных электрических печей. Помимо этого прутки используются для изготовления вводов электровакуумных приборов. Проволока нашла применение при производстве высокотемпературных термопар, ламп накаливания, приемно-усилительных и генераторных ламп, рентгеновских трубок. Листы применяются в качестве конструкционного материала для производства изделий авиационной и космической отраслей. Молибденовый порошок выступает в качестве легирующей добавки к различным сталям и сплавам. Также он является исходным сырьем для получения компактного молибдена.

Источник