Марганець в сталі і в сплавах

На сьогоднішній день такий елемент як марганець в сталі і в сплавах використовується дуже широко, можна навіть сказати, що це метал, який постійно використовується при виробництві сталі. І хоча руда, яка так і називалася – марганцева, використовується людиною ще з 13 століття, але цей метал в ній був виявлений тільки в 1774 році. Зробив це відкриття шведський вчений К.-В. Шеєле. Але до промислового застосування марганцю потрібно було чекати ще майже сто років.

У 1856 році англійський металург Р. Мюшет отримав патент на наступну ідею – при плавці сталі в якості раскислителя використовувати марганець. І дійсно, при додаванні марганцю в розплавлену сталь відновлюються оксиди феруму, видаляється кисень і запобігає утворенню сульфідів феруму. Отримувані оксиди і сульфіди марганцю легко відокремлюються від металу і утворюють шлак. Причому для розкислення досить ввести на 1 тонну сталі близько 6 кг марганцю. Ідея була настільки вдалою, що використовується і до цього дня в металургії.

Але виявилося, що марганець також хороший і як легирующая добавка до сталі. У 1882 році інший англійський металург Р.-А. Гадфільда ​​запропонував використовувати для виготовлення залізничних рейок сталь, в складі якої було 12-14% марганцю. Сталь з такою добавкою характеризувалася високою ударною в’язкістю і опором зносу. Вважається, що ця сталь є першою легованої сталлю. У числі інших позитивних ефектів при введенні в сталь марганцю, виявлених пізніше, є поліпшення зварюваності, прокаливаемости, обробки різанням і тиском.

На особливу увагу заслуговує сталь марки Г13 ( “сталь Гадфільда”, що містить 1,2% вуглецю і 13% марганцю). Вона застосовується для виготовлення деталей, що піддаються сильному зносу – траки гусеничних машин, ковші екскаваторів, стрілки рейкових шляхів, кульові млини, дробарки і т.д. Висока зносостійкість такої сталі пояснюється тим, що при дії високих ударних навантажень аустенит поверхневого шару перетворюється в мартенсит. Технологічно після гарту, наприклад, робочих елементів ковша екскаватора, сталь Г13 отримує аустенитную структуру, твердість і зносостійкість якої невеликі. Однак, як тільки ківш вводиться в експлуатацію і починає інтенсивно працювати, врізаючись в землю, аустеніт, отримавши удар, перетворюється в мартенсит в поверхневому шарі. Виходить чудовий комплекс властивостей – висока твердість і зносостійкість поверхні і висока ударна в’язкість серцевини. Кажуть – сталь наклепивается. Цікаво, що при зношуванні поверхні перетворення аустеніту в мартенсит триває і просувається вглиб деталі весь час в процесі роботи. Недолік сталі Г13 – механічній обробці вона піддається насилу.

Ще один цікавий сплав на основі марганцю – “німий сплав”. Це сплав, який містить 70% марганцю і 30% купруму. Він не видає дзвону при ударах по ньому.

Як легуючий елемент марганець застосовується також в бронзах і латунях. Як і в сталях, він підвищує міцність і пружність. Наприклад, потрібна пружина, по якій повинен йти струм. Чистий купрум для цього не підходить – пружні властивості низькі. Але якщо до купруму додати 5% марганцю, то отримаємо гарну струмопровідну пружинну бронзу.

Або ось такий сплав – 86,8% срібла, 8,8% марганцю, 4,4% алюмінію. Застосовується він для виготовлення постійних магнітів. Як так? – здивуєтеся Ви. Дійсно, всі три елементи ніякого відношення до феромагнетика не мають. Однак в складі сплаву отримана кристалічна решітка має феромагнітні властивості.

Марганцеві сполуки знаходять широке застосування в різних технологіях – і як фарбувальні речовини, і як окислювач в органічних сполуках, при виробництві скла, в керамічної промисловості. А скільки застосувань в побуті має звичайна “марганцівка” – перманганат калію!

Після всього перерахованого не дивує, що марганець входить в число найбільш використовуваних металів, а його світове виробництво обчислюється мільйонами тонн.

...
ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Динаміка в фізиці