Čelik: sastav, svojstva, vrste i primjena. Sastav od nehrđajućeg čelika

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 10:29

Mnogi ljudi znaju da je čelik proizvod dobiven u procesu taljenja drugih elemenata. Ali što? Što je u čeliku? Danas je ova tvar deformabilna legura željeza s ugljikom (njena količina je 2,14%), kao i mali udio ostalih elemenata.

Opće informacije

Vrijedi napomenuti da je čelik legura koja u svom sastavu ima točno do 2,14% ugljika. Legura koja sadrži više od 2,14% ugljika već se naziva lijevano željezo.

Poznato je da sastav ugljičnog čelika i običnog čelika nije isti. Ako uobičajeni supstrat uključuje ugljik i druge legirajuće (poboljšajuće) komponente, tada u ugljičnom proizvodu nema legirajućih elemenata. Ako govorimo o legiranom čeliku, tada je njegov sastav mnogo bogatiji. Kako bi se poboljšale performanse ovog materijala, u njegov sastav dodaju se elementi kao što su Cr, Ni, Mo, Wo, V, Al, B, Ti itd. Važno je napomenuti da su najbolja svojstva ove tvari osigurano upravo dodavanjem legiranih kompleksa, a ne jedne ili dvije tvari.

Klasifikacija

Potrošnjaklasifikacija materijala koji razmatramo može se temeljiti na nekoliko pokazatelja:

• Prvi pokazatelj je kemijski sastav čelika.
• Drugi je mikrostruktura, koja je također vrlo važna.
• Naravno, čelici se razlikuju po kvaliteti i načinu proizvodnje.
• Također, svaka vrsta čelika ima svoju primjenu.

Detaljnije, sastav se može razmotriti na primjeru kemijskog sastava. Na temelju toga razlikuju se još dvije vrste - to su legirani i ugljični čelici.

Među ugljičnim čelicima postoje tri varijante, čija je glavna razlika kvantitativni sadržaj ugljika. Ako tvar sadrži manje od 0,3% ugljika, onda je klasificirana kao niskougljična. Sadržaj ove tvari u području od 0,3% do 0,7% prevodi konačni proizvod u kategoriju srednje ugljičnih čelika. Ako legura sadrži više od 0,7% ugljika, tada je čelik klasificiran kao visokougljični.

S legiranim čelikom stvari su otprilike iste. Ako sastav materijala sadrži manje od 2,5% legiranih elemenata, onda se smatra niskolegiranim, od 2,5% do 10% - srednje legiranim, a od 10% i više - visokolegiranim.

Mikrostruktura

Mikrostruktura čelika razlikuje se ovisno o stanju. Ako se legura žari, tada će se njezina struktura podijeliti na karbidnu, feritnu, austenitnu i tako dalje. Uz normaliziranu mikrostrukturu tvari, proizvod može biti perlitan, martenzitan ili austenit.

Sastav i svojstva čelika određuju pripada li proizvod jednoj od ove tri klase. Najmanje legirani i ugljični čelici su perlitni čelici, srednji su martenzitni, a visok sadržaj legirajućih elemenata ili ugljika prevodi ih u kategoriju austenitnih čelika.

Proizvodnja i kvaliteta

Važno je napomenuti da legura poput čelika može sadržavati neke negativne elemente, čiji visok sadržaj pogoršava performanse proizvoda. Ove tvari uključuju sumpor i fosfor. Ovisno o sadržaju ova dva elementa, sastav i vrste čelika dijele se u sljedeće četiri kategorije:

• Privatni čelik. Ovo je legura uobičajene kvalitete, koja sadrži do 0,06% sumpora i do 0,07% fosfora.
• Kvaliteta. Sadržaj gore navedenih tvari u tim čelicima smanjen je na 0,04% sumpora i 0,035% fosfora.
• Visoka kvaliteta. Sadrži samo do 0,025% i sumpora i fosfora.
• Najkvalitetnija legura se dodjeljuje ako postotak sumpora nije veći od 0,015, a fosfora ne veći od 0,025%.

Ako govorimo o procesu proizvodnje obične legure, tada se najčešće dobiva u pećima otvorenog ložišta ili u Bessmerov, Thomas pretvaračima. Ovaj proizvod se ulijeva u velike ingote. Važno je razumjeti da se sastav čelika, njegova struktura, kao i njegove karakteristike kvalitete i svojstva određuju upravo načinom njegove proizvodnje.

Za dobivanje visokokvalitetnog čelika također se koristepeći s otvorenim ložištem, međutim, postupak taljenja je stroži kako bi se dobio kvalitetan proizvod.

Taljenje visokokvalitetnih čelika vrši se samo u električnim pećima. To je zbog činjenice da korištenje ove vrste industrijske opreme jamči gotovo minimalan sadržaj nemetalnih aditiva, odnosno smanjuje postotak sumpora i fosfora.

Da bi dobili slitinu posebno visoke kvalitete, pribjegavaju metodi elektrotroske pretapanje. Proizvodnja ovog proizvoda moguća je samo u električnim pećima. Nakon završetka proizvodnog procesa, ovi se čelici uvijek dobivaju samo legirani.

Vrste legura prema primjeni

Naravno, promjena sastava čelika uvelike utječe na performanse ovog materijala, što znači da se mijenja i opseg njegove uporabe. Postoje konstrukcijski čelici koji se mogu koristiti u građevinarstvu, hladnom oblikovanju, kaljenju kućišta, kaljenja, visoke čvrstoće i tako dalje.

Ako govorimo o građevinskim čelicima, onda oni najčešće uključuju srednje ugljične, kao i niskolegirane legure. Budući da se uglavnom koriste za gradnju zgrada, najvažnija im je karakteristika dobra zavarljivost. Čelik kaljeni u kućištu najčešće se koristi za razne dijelove čija je glavna namjena rad u uvjetima površinskog trošenja i dinamičkog opterećenja.

Drugi čelici

Drugim vrstama čelika može se pripisati poboljšani. Ova vrsta legure koristi se samo nakon toplinske obrade. Legura se podvrgava visokim temperaturama za gašenje, a zatim se podvrgava kaljenju u bilo kojem okruženju.

Vrsta čelika visoke čvrstoće uključuje one kod kojih nakon odabira kemijskog sastava, kao i nakon toplinske obrade, čvrstoća doseže gotovo maksimum, odnosno otprilike dvostruko veća od uobičajene vrsta ovog proizvoda.

Mogu se razlikovati i opružni čelici. Ovo je legura koja je kao rezultat svoje proizvodnje dobila najbolje kvalitete u pogledu granice elastičnosti, otpornosti na opterećenje i zamora.

Sastav od nehrđajućeg čelika

Nehrđajući čelik je legirana. Njegovo glavno svojstvo je visoka otpornost na koroziju, što se postiže dodavanjem elementa poput kroma u sastav legure. U nekim situacijama umjesto kroma mogu se koristiti nikal, vanadij ili mangan. Vrijedi napomenuti da taljenjem materijala i dodavanjem potrebnih elemenata može dobiti svojstva jednog od tri razreda nehrđajućeg čelika.

Sastav ovih vrsta legura je, naravno, različit. Najjednostavnije su konvencionalne legure s povećanom otpornošću na koroziju 08 X 13 i 12 X 13. Sljedeće dvije vrste ove legure otporne na koroziju trebale bi imati visoku otpornost ne samo na normalnim, već i na povišenim temperaturama.