Kemijski sastav molibdena i njegovih legura temeljna je determinanta njihove visoko{0}}temperaturne čvrstoće, otpornosti na prekristalizaciju, performansi obrade i pouzdanosti usluge. Sam čisti molibden ima izvrsno talište, toplinsku i električnu vodljivost te nizak koeficijent toplinskog širenja. Međutim, u praktičnim primjenama, kako bi se ispunili sveobuhvatni zahtjevi čvrstoće, plastičnosti i stabilnosti u različitim radnim uvjetima, elementi kao što su titan, cirkonij, ugljik i kalij često se uvode kroz legiranje kako bi se formirali sustavi legura na bazi molibdena-s podesivim svojstvima.
U kemijskom sastavu industrijskog čistog molibdena dominira molibden, koji obično zahtijeva sadržaj molibdena ne manji od 99,95%, dok se ostatak sastoji od elemenata u tragovima kao što su željezo, nikal, kalcij i silicij, kao i plinovitih nečistoća kao što su kisik, dušik i vodik. Sadržaj ovih nečistoća mora biti strogo kontroliran, jer čak i tragovi kisika mogu stvoriti molibdenove okside na visokim temperaturama, slabeći visoko-temperaturnu čvrstoću materijala i otpornost na oksidaciju. Molibden visoke -čistoće često se koristi u primjenama koje zahtijevaju visoku električnu vodljivost i kemijsku stabilnost, kao što su potporne komponente elektroničkih uređaja i grijaći elementi za vakuumske peći.
Uobičajeni legirajući elementi u legurama molibdena uključuju titan, cirkonij i ugljik. Dodatak titana i cirkonija može značajno povećati temperaturu rekristalizacije molibdena, potiskujući zgrubljivanje zrna i omekšavanje puzanjem tijekom rada na visokim-temperaturama. Tipične kvalitete, kao što su Mo–Ti–Zr legure, obično sadrže oko 0,5 % titana, oko 0,1 % cirkonija i kontrolirani sadržaj ugljika između 0,01 % i 0,05 %. Odgovarajuća količina ugljika pomaže u formiranju raspršenih čestica karbida, dodatno učvršćujući granice zrna i poboljšavajući otpornost na puzanje i toplinski zamor. Ove se legure naširoko koriste u toplinskim konstrukcijskim komponentama zrakoplovstva, toplinskim štitovima peći na visokim-temperaturama i spremnicima rastaljenog metala.
Kalij-molibden s mjehurićima (K–Mo) vrsta je funkcionalnog molibdenskog materijala. Uvođenjem tragova kalija tijekom metalurgije praha, formira se ravnomjerno raspoređena struktura finih mjehurića, koja može potisnuti rast zrna na visokim temperaturama i poboljšati plastičnost tijekom obrade. Osobito je prikladan za proizvodnju ploča i traka koje zahtijevaju dobru sposobnost oblikovanja na visokim-temperaturama.
Drugi ključni aspekt dizajna kemijskog sastava je omjer i mogućnost miješanja između elemenata. Pretjerana količina titana ili cirkonija može dovesti do smanjene plastičnosti na sobnoj-temperaturi i svojstava pri hladnoj obradi, dok pretjerano visok sadržaj ugljika povećava lomljivost. Stoga je potrebno optimizirati formulacije legura na temelju ciljnih radnih temperatura, uvjeta opterećenja i tehnika obrade, a treba koristiti metode kao što su vakuumsko taljenje ili metalurgija praha kako bi se osigurao jednoličan sastav i niske plinovite nečistoće.
Ukratko, kemijski sastav molibdena i njegovih legura nije samo temelj za postizanje visokih tališta, visoke čvrstoće i žilavosti te stabilnosti na visokim-temperaturama, već i ključ za prilagođavanje performansi različitim zahtjevima primjene. Precizna kontrola sastava i upravljanje nečistoćama osiguravaju pouzdanost i dug životni vijek proizvoda u ekstremnim okruženjima i temeljno su jamstvo za inženjersku primjenu materijala na bazi-molibdena.
