Молибден и его сплавы

Молибден — один из основных элементов легирования чугуна и стали, а также сплавов цветных металлов. Молибден относится к тем легирующим элементам, которые способствовали созданию современных экономичных машин. Если, например, не было бы легированной стали, вес на единицу мощности авиационных двигателей был бы по крайней мере в два раза больше, а коэффициент полезного действия в два раза ниже, чем в настоящее время. Создание газовых турбин было бы невозможно без легированных сталей.

Производство

По данным фирмы «Уэстерн Хемисфер», производство молибдена увеличилось от 9 г в 1921 г. до 27 000 т в 1954 г. До 1933 г. большую часть молибдена получали из руд, перерабатываемых исключительно с целью извлечения только молибдена. Теперь существенную долю мировой продукции составляет молибден, получаемый в качестве побочного продукта при переработке медных руд.

Наибольшее распространение имеет минерал молибденит MoS2. После обогащения молибденит обжигают, получая техническую окись молибдена Мо03. Последнюю перерабатывают в электропечи или вне- печным способом в ферромолибден с содержанием 55—75% Мо. Ферромолибден используется обычно в качестве присадок для легирования сплавов.

При плавлении и разливке чугуна и стали, содержащих молибден, последний практически не выгорает. Это позволяет эффективно использовать его присадку и полностью извлекать молибден из скрапа.

Применение

Основная область применения молибдена — легирование чугуна и стали меньшие его количества расходуются для легирования цветных сплавов и в виде изделий из чистого молибдена. Ниже приводится краткая характеристика основных областей применения молибдена.

Конструкционные стали

Молибденовые конструкционные стали употребляются в автомобильном производствах

Конструкционные стали

Молибденовые конструкционные стали в значительных количествах употребляются в автомобильном, авиационном, тракторном и станкостроительном производствах. Низкоуглеродистые молибденовые стали обычно применяются для цементации; средне- и высокоуглеродистые молибденовые стали используют, как правило, в состоянии после закалки и отпуска.

Основное значение легирования конструкционной стали заключается в улучшении ее закаливаемости и в повышении прокаливаемости. Легирование молибденом также способствует прокаливаемости сталей и позволяет закаливать более массивные изделия, получая при этом более высокую прочность, чем в случае нелегированной углеродистой стали. Легирование молибденом весьма эффективно даже при малых присадках. Молибден способствует устранению отпускной хрупкости и" обеспечивает возможность получения высокой вязкости при твердости по Бринелю 250—500 кг/мм2.

До второй мировой войны около 30% всей легированной конструкционной стали в США выпускали с молибденом; сейчас выпуск сталей, легированных молибденом, составляет более 60%. Стандартные молибденовые стали позволяют получать широкий интервал прочности при различных размерах изделий. Инструментальные стали

Легированные молибденом штамповые и быстрорежущие стали имеют следующие преимущества перед обычными инструментальными сталями: более высокую твердость и прочность в крупных деталях, меньшую склонность к закалочным трещинам, более высокую вязкость в небольших изделиях, лучшую красностойкость, лучшее сопротивление абразивному износу. Молибден входит в состав многих марок инструментальной стали. Кроме указанных в таблице, существует много специальных марок молибденовой стали, например сталь для кубиков ковочных штампов, содержащая молибден в количестве 0,25—1,00%.

Нержавеющая сталь

сталь недостаточно устойчива против общей или точечной коррозии

Нержавеющая сталь

Сталь 18—8 пользуется широким распространением; однако имеется немало случаев, в частности в химической промышленности, где эта сталь недостаточно устойчива против общей или точечной коррозии. Молибден в стандартных марках сталей 31С и 317 в количестве 2—3% и 3—4% соответственно значительно повышает сопротивление коррозии. Легированная молибденом нержавеющая сталь, как установлено за последние 25 лет, является вполне пригодным материалом для изготовления многих химических аппаратов, предназначенных, например, для синтеза и других процессов органической химии. Легированная молибденом сталь с успехом применяется для работы в таких средах, в которых обычная нержавеющая сталь

При одновременной присадке к хромоникелевой нержавеющей стали молибдена и меди достигается высокое сопротивление коррозии в горячей серной кислоте. Легирование молибденом улучшает коррозионную стойкость и других нержавеющих сталей. Перспективны следующие составы дисперсионнотвердеющих нержавеющих сталей с присадкой 3% Мо: 1) 17% Сг — 4%Ni и 2) 19%Сг — 10%Ni — 3%Si — 2%Cu — 0,15% Be.

Стали и сплавы для деталей, работающих при средних и высоких температурах

Молибден улучшает жаропрочность сталей и других сплавов, предназначенных для работы при средних и высоких температурах.

Влияние молибдена в жаропрочных сплавах подтверждают данные ASME, работающих под давлением в котлах и резервуарах. Марки низкоуглеродистой стали, указанные в таблице, типичны для использования в нефтеперегонных (очистительных) и силовых установках при температурах до 650°. Молибден улучшает жаропрочность и снижает хрупкость сталей в условиях длительной работы деталей; опри этом наличие хрома в сталях повышает сопротивление окислению и коррозии.

В последние годы получили особое значение высокожаропрочные суперсплавы для лопаток и дисков роторов газовых турбин. Десять из тринадцати «избранных» суперсплавов, включенных в доклад ASTM за 1954 г., содержат молибден. В настоящее время в стадии исследования находится много новых жаропрочных материалов, значительная часть которых содержит молибден.

стальное литье

Применение молибдена в стальном литье оказывает то же положительное влияние

Стальное литье

Применение молибдена в стальном литье оказывает то же положительное влияние, что и при легировании деформируемой конструкционной стали. Для стальных отливок применяют не только стандартные марки деформируемой кнструкционной молибденовой стали, но и некоторые другие, отвечающие специальным частным требованиям.

Сварочные электроды, покрытия

Молибден часто используют для присадки к сварочным электродам и к покрытиям, имея в виду получение более высоких прочностных характеристик сварного шва и покрытий.

Чугунное литье

Молибден добавляют к многим маркам чугуна, не изменяя ни его основного состава, ни характера шихты или применяемой технологии литья. Эффективны уже малые присадки молибдена, так что его можно давать на желоб или в ковш. Легирование чугуна молибденом с целью повышения его прочности можно без труда проводить в любых литейных, получающих обычный ваграночный чугун.

Очевидно, основное назначение присадки к серому чугуну любого легирующего элемента — повышение прочности чугуна. При равных количествах молибден повышает прочность чугуна больше, чем любой другой легирующий элемент (исключая малые присадки ванадия). До 1,5% Мо повышение свойств растет пропорционально величине присадки. Введение молибдена в чугун обеспечивает также повышение вязкости, уменьшение склонности к росту зерен, способствует лучшему восприятию термической обработки, вызывает повышение сопротивления износу и улучшение свойств при повышенных температурах.

Одним из важных преимуществ легирования молибденом является возможность получения однородных отливок серого чугуна независимо от толщины их стенок.