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

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20

Mnogi ljudi znaju da je čelik proizvod koji se dobija u procesu topljenja drugih elemenata. Ali šta? Šta je u čeliku? Danas je ova supstanca deformabilna legura gvožđa sa ugljenikom (njena količina je 2,14%), kao i manjim delom ostalih elemenata.

Opće informacije

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

Poznato je da sastav ugljičnog čelika i običnog čelika nije isti. Ako uobičajeni supstrat uključuje ugljik i druge legirajuće (poboljšajuće) komponente, tada u proizvodu koji sadrži ugljik nema legirajućih elemenata. Ako govorimo o legiranom čeliku, onda je njegov sastav mnogo bogatiji. U cilju poboljšanja performansi ovog materijala u njegov sastav se dodaju elementi kao što su Cr, Ni, Mo, Wo, V, Al, B, Ti itd. Važno je napomenuti da su najbolja svojstva ove supstance obezbeđeno upravo dodavanjem legiranih kompleksa, a ne jedne ili dve supstance.

Klasifikacija

Potrošiklasifikacija materijala koji razmatramo može se zasnivati na nekoliko pokazatelja:

• Prvi pokazatelj je hemijski sastav čelika.
• Drugi je mikrostruktura, koja je takođe veoma važna.
• Naravno, čelici se razlikuju po svom kvalitetu i načinu proizvodnje.
• Takođe, svaka vrsta čelika ima svoju primjenu.

Detaljnije, sastav se može razmotriti na primjeru hemijskog sastava. Na osnovu 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 supstance u regionu od 0,3% do 0,7% prevodi finalni proizvod u kategoriju srednje ugljeničnih čelika. Ako legura sadrži više od 0,7% ugljika, onda je čelik klasifikovan kao visokougljični.

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

Mikrostruktura

Mikrostruktura čelika se razlikuje u zavisnosti od njegovog stanja. Ako se legura žari, tada će se njena struktura podijeliti na karbidnu, feritnu, austenitnu i tako dalje. Sa normalizovanom mikrostrukturom supstance, proizvod može biti perlitni, martenzitni ili austenitni.

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

Proizvodnja i kvalitet

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

• Privatni čelik. Ovo je legura običnog kvaliteta, koja sadrži do 0,06% sumpora i do 0,07% fosfora.
• Kvalitet. Sadržaj gore navedenih supstanci u ovim čelicima je smanjen 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, onda se najčešće dobija u pećima otvorenog ložišta ili u Bessmerov, Thomas konvertorima. Ovaj proizvod se sipa u velike ingote. Važno je shvatiti da je sastav čelika, njegova struktura, kao i njegove kvalitativne karakteristike i svojstva određene upravo metodom njegove proizvodnje.

Za dobivanje visokokvalitetnog čelika također se koristepeći s otvorenim ložištem, međutim, proces topljenja je stroži da bi se dobio kvalitetan proizvod.

Topljenje visokokvalitetnih čelika vrši se samo u električnim pećima. To je zbog činjenice da upotreba ove vrste industrijske opreme garantuje skoro minimalan sadržaj nemetalnih aditiva, odnosno smanjuje procenat sumpora i fosfora.

Da bi se dobila legura posebno visokog kvaliteta, pribegavaju se metodi elektro-troske pretapanje. Proizvodnja ovog proizvoda moguća je samo u električnim pećima. Nakon završetka proizvodnog procesa, ovi čelici se uvijek dobijaju samo legirani.

Vrste legura prema primeni

Naravno, promjena sastava čelika u velikoj mjeri utiče na performanse ovog materijala, što znači da se mijenja i obim njegove upotrebe. Postoje konstrukcijski čelici koji se mogu koristiti u građevinarstvu, hladnom oblikovanju, kaljenju kućišta, kaljenja, visoke čvrstoće, itd.

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

Drugi čelici

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

Tip čelika visoke čvrstoće uključuje one kod kojih nakon odabira hemijskog sastava, kao i nakon termičke obrade, čvrstoća dostiže gotovo maksimum, odnosno otprilike dvostruko veću 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 nerđajućeg čelika

Nerđajući čelik je legirana. Njegovo glavno svojstvo je visoka otpornost na koroziju, koja se postiže dodavanjem elementa kao što je krom u sastav legure. U nekim situacijama umjesto hroma mogu se koristiti nikal, vanadijum ili mangan. Vrijedi napomenuti da topljenjem materijala i dodavanjem potrebnih elemenata on može dobiti svojstva jednog od tri razreda nehrđajućeg čelika.

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