Rakentamisessa, teollisuudessa ja joillakin maatalouden alueilla on havaittavissa metallituotteiden aktiivista käyttöä. Lisäksi sama metalli paljastaa käyttöalueesta riippuen erilaisia teknisiä ja toiminnallisia ominaisuuksia. Tämä voidaan selittää dopingprosesseilla. Teknologinen menettely, jossa perustyökappale saa uusia ominaisuuksia tai paranee olemassa olevien ominaisuuksien mukaan. Tätä helpottavat aktiiviset alkuaineet, joiden seostumisominaisuudet aiheuttavat kemiallisia ja fysikaalisia prosesseja, jotka muuttavat metallirakennetta.
Pääseosaineet
Hiilellä on suuri mutta epäselvä arvo seostusprosesseissa. Toisa alta sen noin 1,2 %:n pitoisuus metallirakenteessa lisää lujuutta, kovuutta ja kylmähaurautta, toisa alta se myös vähentää materiaalin lämmönjohtavuutta ja tiheyttä. Mutta tämäkään ei ole pääasia. Kuten kaikki seosaineet, se lisätään teknisen käsittelyn aikana voimakkaan lämpötilan vaikutuksen alaisena. Kaikki epäpuhtaudet ja aktiiviset komponentit eivät kuitenkaan jää rakenteeseen toimenpiteen päätyttyä. Vain hiili voi jäädä metalliinja lopputuotteen vaadituista ominaisuuksista riippuen teknikot päättävät, jalostetaanko metalli vai säilytetäänkö sen nykyiset ominaisuudet. Toisin sanoen ne vaihtelevat hiilipitoisuutta erityisellä seostustoimenpiteellä.
Lisäksi piitä ja mangaania voidaan lisätä perusseosalkuaineiden luetteloon. Ensimmäinen viedään kohderakenteeseen vähimmäisprosenttiosuutena (enintään 0,4%), eikä sillä ole erityistä vaikutusta työkappaleen laadun muutokseen. Tästä huolimatta tämä komponentti, kuten mangaani, on välttämätön hapettumista poistavana ja sitovana aineena. Nämä seosaineiden ominaisuudet määräävät rakenteen peruseheyden, mikä mahdollistaa myös seostuksen aikana muiden, jo aktiivisten alkuaineiden ja epäpuhtauksien orgaanisen havaitsemisen.
Lisäseosaineet
Tähän alkuaineryhmään kuuluvat yleensä titaani, molybdeeni, boori, vanadiini jne. Tämän linkin näkyvin edustaja on molybdeeni, jota käytetään useammin kromiteräksissä. Erityisesti sen avulla lisätään metallin karkenevuutta, ja myös kylmähaurauskynnys pienenee. Hyödyllinen rakennusteräslaaduille ja molybdeenikomponenttien käyttöön. Nämä ovat tehokkaita seosaineita teräksessä, jotka antavat metalleille dynaamisen ja staattisen lujuuden ja eliminoivat samalla sisäisen hapettumisen riskit. Mitä tulee titaaniin, sitä käytetään harvoin ja vain yhteen tehtävään - rakenteellisten rakeiden jauhamiseen kromi-mangaaniseoksissa. Lisäravinteita voidaan kutsua myös kohdistetuksikalsiumia ja lyijyä. Niitä käytetään metalliaihioihin, joille suoritetaan myöhemmin leikkaus.
Seosalkuaineiden luokitukset
Seoselementtien hyvin ehdollisen jaon lisäksi pää- ja apuaineisiin käytetään myös muita, tarkempia eromerkkejä. Esimerkiksi metalliseosten ja terästen ominaisuuksiin kohdistuvan vaikutuksen mekaniikan mukaan elementit jaetaan kolmeen luokkaan:
- Vaikuttaminen karbidien muodostukseen.
- Polymorfisilla muunnoksilla.
- Metallienvälisten yhdisteiden muodostumisen myötä.
On tärkeää ottaa huomioon, että kaikissa kolmessa tapauksessa seosaineiden vaikutus metallien välisten yhdisteiden ominaisuuksiin riippuu myös vieraista epäpuhtauksista. Esimerkiksi saman hiilen tai raudan pitoisuudella voi olla arvo. Myös jo polymorfisen muunnoksen elementit luokitellaan vaikutuksen luonteen mukaan. Erityisesti erotetaan elementit, jotka mahdollistavat seostetun ferriitin esiintymisen lejeeringissä, sekä niiden analogit, jotka edistävät optimaalisen austeniittipitoisuuden stabilointia lämpötilasta riippumatta.
Seostuksen vaikutus metalliseoksiin ja teräksiin
Teräksen laatuominaisuuksia voidaan parantaa useilla tavoilla. Ensinnäkin nämä ovat fyysisiä ominaisuuksia, jotka määrittävät materiaalin tekniset resurssit. Lejeeraus tässä osassa mahdollistaa lujuuden, sitkeyden, karkenevuuden ja kovuuden lisäämisen. Muu suunta positiivinenseosalkuaineiden vaikutus on suojaominaisuuksien parantaminen. Tässä suhteessa kannattaa korostaa iskunkestävyyttä, punaista kovuutta, lämmönkestävyyttä ja korkeaa korroosiovaurioiden kynnystä. Joihinkin sovelluksiin metallit valmistetaan myös sähkökemialliset ominaisuudet huomioon ottaen. Tässä tapauksessa seosaineita voidaan käyttää lisäämään sähkö- ja lämmönjohtavuutta, hapettumiskestävyyttä, magneettista läpäisevyyttä jne.
Haitallisten epäpuhtauksien vaikutuksen ominaisuudet
Tyypillisiä haitallisten epäpuhtauksien edustajia ovat fosfori ja rikki. Mitä tulee fosforiin, se pystyy yhdessä raudan kanssa muodostamaan hauraita rakeita, jotka säilyvät seostuksen jälkeen. Tämän seurauksena tuloksena oleva metalliseos menettää suuren tiheyden ja on myös haurautta. Yhdistelmä hiilen kanssa antaa kuitenkin myös positiivisen ominaisuuden, mikä parantaa lastujen erotusprosessia. Tämä laatu helpottaa koneistusprosesseja. Rikki puolestaan on vielä vaarallisempi aine. Jos seosaineiden vaikutuksen teräkseen kokonaisuutena on tarkoitus parantaa materiaalin kestävyyttä ulkoisille vaikutuksille, tämä seos tasoittaa tätä laaturyhmää. Esimerkiksi sen korkea pitoisuus rakenteessa lisää hankausta, heikentää metallin väsymiskestävyyttä ja minimoi korroosionkestävyyden.
Seosteknologia
Yleensä seostus suoritetaan metallurgisen tuotannon puitteissa ja se edustaa ylimääräistenedellä käsitellyt elementit. Lämpökäsittelyn seurauksena rakenteessa tapahtuu yksittäisten aineiden kemiallisia ja fysikaalisia liitosprosesseja sekä muodonmuutoksia. Siten seosaineet mahdollistavat metallurgisten tuotteiden laadun parantamisen.
Johtopäätös
Seostus on monimutkainen teknologinen prosessi metallin ominaisuuksien muuttamiseksi. Sen monimutkaisuus perustuu pääasiassa optimaalisten reseptien ensisijaiseen valintaan haluttujen työkappaleen ominaisuuksien saavuttamiseksi. Kuten jo mainittiin, seosaineiden vaikutus on monipuolinen ja moniselitteinen. Sama aktiivisen lisäaineen komponentti voi esimerkiksi samanaikaisesti parantaa metallin lujuutta ja heikentää sen lämmönjohtavuutta. Tekniikkojen tehtävänä on kehittää voittavia elementtien yhdistelmiä, jotka tekevät metalliosasta tai -rakenteesta laadultaan hyväksyttävimmän tietyn käyttötarkoituksen kann alta.
