Ocel je všude. Podívejte se na některé předměty v místnosti, ve které právě sedíte, a ocel je zaručeně přítomna v několika předmětech kolem vás. Je těžké si představit svět bez oceli.
Mysleli jsme si, že stojí za to pomoci lidem dozvědět se o oceli trochu více: odkud pochází, jak se vyrábí, různé druhy oceli a samozřejmě všechna různá použití oceli. Ať už jde o ocelovou trubku, ocelovou tyč nebo ocelový plech, věříme výrobcům, že nám poskytnou téměř nemožně silný produkt.
co je ocel?
Železo je nejhojněji dostupným minerálem v zemském jádru a plášti, i když je ve své čisté formě extrémně měkké a musí být oxidováno na oxid železa. Špatná pevnost a trvanlivost této formy činí použití železa extrémně obtížným. Pro zlepšení těchto vlastností se do čistého železa přidávají až 2 procenta uhlíku, čímž vzniká velmi odolná a tvrdá látka zvaná ocel.
Díky své vysoké pevnosti v tahu a pevnosti se ocel používá k výrobě všeho možného od šicích jehel až po ropné tankery a také nástroje potřebné k jejich výrobě. Do oceli se však často přidávají jiné typy kovů, aby získaly různé kvality v závislosti na zamýšleném použití.
Tyto kovové přísady dosud vytvořily 3 500 různých variant oceli, z nichž každá má odlišné strukturální, chemické a fyzikální vlastnosti a vlastnosti. Ještě překvapivější je fakt, že více než 75 procent těchto variací bylo zavedeno v posledních dvou desetiletích, aby uspokojily rychle se měnící průmyslovou poptávku.
různé druhy oceli
Pojďme prozkoumat nejčastěji používané druhy oceli, jejich charakteristické vlastnosti a jejich použití. Existuje 14 hlavních typů oceli s různými podkategoriemi v rámci kategorií.
1. Uhlíková ocel
Většina světové oceli je forma uhlíkové oceli. Skládá se ze železa, uhlíku a určitých množství dalších legujících prvků. Jako hlavní legující prvek uhlíkových ocelí představuje uhlík asi 90 procent veškeré výroby oceli.
Pomáhá vytvořit pevnější a mnohem tužší kov. Je to proto, že atomy přítomné v uhlíku mu umožňují procházet krystalickou mřížkou železa, čímž mřížku mírně deformují a vyplňují mezery mezi atomy kovu.
Vzhledem k této vlastnosti jsou výsledné výrobky z uhlíkové oceli extrémně tvrdé. To, co určuje tento odpor, je množství přítomného uhlíku, které je dále klasifikováno do tří kategorií:
A) Ocel s vysokým obsahem uhlíku
Ocel s vysokým obsahem uhlíku obvykle obsahuje mezi 0,61 procenta a 1,5 procenta uhlíku, což vede k pevné, křehké a tvrdé oceli. Pro zlepšení odolnosti proti opotřebení je podrobena vhodnému tepelnému zpracování. Kromě toho, že se používá pro vysokopevnostní dráty a pružiny, je to užitečný materiál pro výrobu strojů pro tlumení nárazů.
B) Středně uhlíková ocel
Tato varianta obsahuje obsah uhlíku {{0}},31 procenta až 0,6 procenta, což má za následek mírně tažnou ocel s vyšší pevností v tahu než ocel s nízkým obsahem uhlíku. Pro vytvrzení se obvykle upravuje popouštěním, což je forma tepelného zpracování.
Protože je velmi tvárný a lze jej tvarovat do široké škály tvarů a velikostí, je tento typ ze všech tří nejrozšířenější. Od mrakodrapů přes billboardy po mosty až po domy, uvidíte jej všude.
C) Nízkouhlíková ocel
Nízkouhlíková ocel (nebo měkká ocel) obsahuje až 0,3 procenta uhlíku. Ačkoli nabízí vysokou kujnost a tažnost, vyznačuje se nízkouhlíkovou ocelí nízkou pevností v tahu, kterou lze zlepšit procesem válcování za studena.
Ta spočívá ve válcování oceli mezi dvěma leštěnými válci za podmínek vysokého tlaku. Mezi jeho nejčastější použití patří výroba plechů, krabic, trubek, řetězů, drátů, krabic, nýtů, rámů vozidel atd.
2. Legovaná ocel
Legovaná ocel se kromě železa skládá z různých množství různých kovů. Tyto přísady pomáhají upravovat vlastnosti oceli tak, aby sloužila specifickým aplikacím. Do určité míry se používají kovy jako hliník, nikl, křemík, chrom, mangan, titan a měď.
Použití těchto kovů dává vzniknout vlastnostem, které se u uhlíkové oceli nevyskytují. K požadovaným změnám dochází v pevnosti oceli, tvařitelnosti, odolnosti proti korozi, tažnosti a prokalitelnosti. Legovaná ocel se často používá k výrobě trubek, automobilových dílů, generátorů energie, transformátorů a elektromotorů.
Legovaná ocel obecně lépe reaguje na různé typy zpracování a používá se ve specializovanějších odvětvích, jako jsou domácí spotřebiče, stavba lodí a automobilový průmysl. Může být v pevnějších nebo hmatatelnějších formách, v těch, které mají vysokou odolnost proti oxidaci, nebo v těch, které jsou vhodnější pro svařování.
A) Nízkolegovaná ocel
Nízkolegovaná ocel je seskupení železných kovů, které jsou začleněny pro zlepšení celkových mechanických vlastností materiálu, často mnohem pevnější než obyčejná uhlíková ocel.
Prvky jako molybden, nikl a chrom se přidávají pro zlepšení tažnosti a tvrdosti materiálu, který by jinak byl mnohem slabší a měkčí. Nízkolegovaná ocel se často používá pro plechy, automobilové díly a konstrukční tvary.
B) Vysoce legovaná ocel
Vysoce legovaná ocel se skládá z různých železných kovů, které se spojují do slitinových prvků za účelem vytvoření určitých fází a jejich stabilizace. Slitiny nerezové oceli jsou vysoce legované oceli.
Díky prvkům jako nikl a molybden má vysoce legovaná ocel schopnost být bezvadně pevná a vysoce odolná vůči korozi.
V závislosti na kombinaci legujících prvků zahrnují legované oceli mnoho různých variací. Shromáždili jsme nejpoužívanější typy:
3. Wolframová ocel
Wolfram, také známý jako wolfram, je v podstatě matný stříbrný kov, který se může pochlubit nejvyšším bodem tání ze všech kovů ve své nejčistší formě. To, co jej odlišuje od ostatních druhů kovů, je jeho pevnost a schopnost odolávat vysokým teplotám. Díky těmto vlastnostem používají různé slitiny oceli tento kov ke zlepšení odolnosti proti korozi a opotřebení.
Také trysky raketových motorů používají wolframovou ocel pro vysokou tepelnou odolnost. V kombinaci s kobaltem, niklem a železem lze wolframovou ocel použít k výrobě lopatek turbín pro mnoho typů letadel. Také mnoho dalších strojů a nástrojů vyžaduje vysokou tepelnou odolnost, proto používají wolframovou ocel.
4. Niklová ocel
Niklová legovaná ocel je jednou z nejpoužívanějších ocelových slitin na světě. Kromě vysokého obsahu niklu, přibližně 3,5 procenta, obsahuje přibližně 0,35 procenta uhlíku. Jeho specialitou je, že přídavek niklu zpevňuje konstrukční ocel bez úměrného snížení tažnosti. Tato zvýšená houževnatost pomáhá odolávat lomům, které mohou být způsobeny nárazy, otřesy a vysokým zatížením.
Také v době ochlazování nikl snižuje hodnotu zkreslení oceli. Niklová ocel nabízí neuvěřitelnou odezvu na tepelné zpracování, protože přidání niklu snižuje teplotu oceli, takže je ideální pro tepelné zpracování.
5. Manganová ocel
Manganová ocel je ocel pro mechanické zpevnění, která má obsah manganu 11 až 14 procent. Díky svým vynikajícím vlastnostem zpevnění a odolnosti proti opotřebení se manganová ocel používá při výrobě složitých železničních tratí. Dalšími současnými aplikacemi jsou lopatové kbelíky, tryskací skříně, škrabky, bezpečnostní desky proti odvrtání atd.
6. Vanadová ocel
Vanadová ocel je známá svými vlastnostmi odolnými proti korozi a také schopností absorbovat nárazy. Kromě použití pro trubky a trubky, které přenášejí chemikálie, se vanadová ocel používá ve formě tenkého filmu k lepení titanu a oceli v leteckých aplikacích.
K dosažení odolnosti proti nárazům a vibracím stačí pouhé 1 procento vanadu a chrómu, takže je ideální pro automobilové aplikace.
7. Chromová ocel
Přídavek chrómu snižuje kritickou rychlost ochlazování a zvyšuje odolnost oceli proti okují, odolnost proti opotřebení a odolnost vůči vysokým teplotám. Používá se především ke zvýšení odolnosti proti korozi. Chromová ocel se svou vysokou elasticitou a pevností v tahu se často používá k výrobě součástí strojů a automobilů, drtičů hornin a trezorů.
8. Chromvanadiová ocel
Chrom-vanadová ocel používá chrom i vanad, přičemž kombinuje vlastnosti každého z nich. Díky extrémně vysoké pevnosti v tahu lze ocel snadno řezat, ale není křehká. Jeho nejčastější použití jsou ozubená kola, nápravy, ojnice, rámy vozidel atd.
9. Křemíková ocel
Pokud jde o magnetickou sílu, je dnes nejdůležitějším materiálem silikonová ocel. Zatímco malá množství křemíkové oceli se používají v pulzních transformátorech a malých relé, aplikace jako velké motory a generátory používají tuny křemíkové oceli.
Z jeho vlastností jsou vysoce ceněny redukce saturace, rezistivita, magnetostrikce a magnetokrystalická anizotropie. S přídavkem křemíku pouze 1 až 2 procenta je tato ocel nejpoužívanější k výrobě permanentních magnetů.
10. Molybdenová ocel
Jako cenné legující činidlo pro oceli pomáhá molybden zlepšit houževnatost oceli, svařitelnost a odolnost proti korozi. Díky tomu je ideální pro použití v konstrukčních ocelích a je proto široce používán v aplikacích v námořním prostředí. Ropovody a plynovody a kuličková ložiska také používají molybdenovou ocel.
11. Kobaltová ocel
Slitiny kobaltu nabízejí obrovskou odolnost proti korozi, opotřebení, vysokým teplotám a magnetickým vlastnostem. Některé z nejnáročnějších aplikací pro kobalt jsou lopatky a pánve plynových turbín. Tento typ oceli se však častěji používá k výrobě řezných nástrojů.
12. Hliníková ocel
Přídavek hliníku pomáhá začlenit schopnost odrážet teplo. S hustotou přibližně jedné třetiny hustoty hliníkové oceli se používá v aplikacích, kde je nezbytná nízká hmotnost a vysoká pevnost.
Hliníkové oceli se tedy široce používají k výrobě výfukových systémů motocyklů a automobilů. Kromě automobilového průmyslu se hliníková ocel používá různě ve výrobě energie, architektuře, přípravě potravin, balení, aplikacích přenosu energie atd.
13. Nástrojová ocel
Nástrojové oceli jsou druhy ocelí, které se používají k výrobě různých typů nástrojů používaných pro širokou škálu účelů, včetně rázových nástrojů, řezných nástrojů, jako jsou nástroje na výrobu nožů a další. Jsou vyrobeny ze slitin kovů, jako je wolfram, kobalt, molybden a vanad v různém množství. Jsou nejen tvrdé a odolné, ale také vysoce tepelně odolné.
V závislosti na typu vyráběného nástroje se kvalita nástrojové oceli liší, což má za následek četné varianty v rámci kategorie nástrojových ocelí:
A) Nárazuvzdorná nástrojová ocel
Jak název napovídá, tato varianta nástrojové oceli je navržena tak, aby nabízela vysokou odolnost proti nárazům při různých teplotních úrovních. S nízkým obsahem uhlíku, křemíku a molybdenu je abrazivní a středně odolný. Tato ocel se používá především k výrobě nástrojů, jako jsou šroubováky, děrovačky, dláta a nástroje používané při nýtování.
B) Speciální nástrojová ocel
Tato nástrojová ocel je speciálně navržena pro dosažení střední tvrdosti a kujnosti pomocí nízkolegované oceli. Často se používají k výrobě klíčů, šroubů a kohoutků.
C) Horká nástrojová ocel
Nástrojová ocel pro práci za tepla se používá k výrobě nástrojů, které vyžadují vysokou tepelnou odolnost po dlouhou dobu, jako jsou nástroje používané při kování za tepla, vytlačování, děrování, odlévání a řezání čepelí.
D) Vodou kalitelná nástrojová ocel
Jako nejlevnější typ se při výrobě nástrojů nejčastěji používá vodou kalitelná nástrojová ocel. Pro zvýšení tvrdosti předmětů nebo nástrojů se tato ocel kalí vodou. Tato ocel je vysoce odolná proti povrchovému opotřebení a často se používá k výrobě pilníků, fréz, kladiv, čepelí a podobných předmětů.
E) Rychlořezná nástrojová ocel
Rychlořezná nástrojová ocel je vyrobena ze slitin wolframu, molybdenu a vanadiové oceli. Tyto součásti jsou tvrdé a zachovávají si tvrdost při vystavení vysokým teplotám, což pomáhá vyrábět dokonalou ocel pro vysokorychlostní stroje, jako jsou vrtačky, výstružníky, pily, razníky, závitníky atd.
F) Studená nástrojová ocel
Tato varianta nástrojové oceli obsahuje vysoký obsah chrómu pro nízkou schopnost deformace během kalení, které lze provést vzduchem nebo olejem. Tato vlastnost způsobuje, že vyrobené nástroje nelze snadno rozlousknout. Jako velmi pevná ocel je studená nástrojová ocel ideální pro výrobu čepelí nožů, razidel, razicích nástrojů atd.
G) Ocel na formy
Formovací ocel používá uhlíkové oceli k výrobě vstřikovacích a lisovacích forem na plasty. Další běžnou aplikací je tlakové lití zinku.
14. Nerezová ocel
Přestože se nerezová ocel skládá z různých kovových slitin, chrom je hlavním prvkem a tvoří 10 až 20 procent celkového složení oceli. Nerezová ocel, dříve známá jako „Rustless“ ocel, je oblíbená pro svůj vzhled a vysokou odolnost vůči korozi. Přesněji řečeno, je přibližně 200krát odolnější vůči oxidaci než jiné druhy oceli, zvláště když je množství chrómu větší než 11 procent.
Díky své vysoké odolnosti proti korozi je nerezová ocel nejdražším typem oceli. Nerezové oceli jsou velmi odolným typem a jsou schopny odolat opotřebení, ke kterému dochází při každodenním používání. K dalšímu zvýšení odolnosti proti poškrábání a korozi slouží neviditelná vrstva chromu, která zabraňuje korozi. Dalšími kovovými součástmi nerezové oceli jsou molybden a nikl.
V závislosti na aplikaci mohou být velikosti a třídy nerezové oceli různé a mohou mít formu plechů, tyčí, trubek, desek a drátů. V závislosti na krystalické struktuře a mechanických vlastnostech nerezové oceli ji lze rozdělit do několika typů:
A) Feritická nerezová ocel
Feritická ocel obsahuje asi {{0}} procent chrómu, až 0,1 procenta uhlíku, stopy niklu a dalších legujících kovů v malých množstvích, jako je hliník, molybden a titan. Feritické oceli jsou houževnaté, pevné a magnetické a lze je dále zpevnit tvářením za studena. Nereagují však na tepelné zpracování, což znamená, že je nelze touto technikou vytvrdit.
B) Austenitická nerezová ocel
Austenitické oceli mají mnohem vyšší obsah chrómu než jejich nerezové protějšky. Obsah chrómu v tomto typu oceli může dosáhnout 18 procent, zatímco dalšími prvky jsou nikl, který tvoří 8 procent, a uhlík s 0,8 procenta. Přestože austenitická ocel nereaguje na tepelné zpracování, je oblíbená pro své nemagnetické vlastnosti, což z ní dělá jednu z nejpoužívanějších ocelí na světě. Některým běžným použitím je výroba trubek, zařízení na zpracování potravin a kuchyňských potřeb.
C) Martenzitická nerezová ocel
Martenzitická ocel se skládá z 11 až 17 procent chrómu a obsahuje přibližně 1,2 procenta uhlíku a méně než 0,4 procenta niklu. Martenzitické oceli nejen reagují na tepelné zpracování, ale mají také magnetické vlastnosti. Zubařské a chirurgické nástroje, nože, čepele a další řezné nástroje používají martenzitickou nerezovou ocel.
D) Duplexní nerezová ocel
Duplexní ocel je jednoduše kombinací feritických a austenitických ocelí, výsledkem čehož je mnohem pevnější ocel než kterákoli samotná. Je nejen svařitelný, ale také odolný proti korozi. Není však magneticky silný.
E) Precipitační kalení nerezová ocel
Tato ocel se skládá ze 17 procent chrómu a 4 procent niklu, což má za následek různé druhy kalené oceli. Kromě toho se v různých množstvích přidávají další kovy, jako je hliník, měď a niob. Tento typ lze tvarovat do různých tvarů, takže je ideální pro použití v součástech motorů a kontejnerech na jaderný odpad. Nabízí také střední odolnost proti korozi.
