Ugljični čelik

Ugljični čelik ili nelegirani čelik je čelik običnog kvaliteta, i tu se svrstava pretežno prema mehaničkim svojstvima, te se koristi za slabije opterećene dijelove strojeva, uređaja, vozila ili za šipke i rešetke. Svi ugljični čelici običnog kvaliteta primjenjuju se u sirovom stanju (bez toplinske obrade). Najvažniji prateći element kod ugljičnih čelika je ugljik. Njegov se sadržaj kreće u granicama obično od 0,1 do 0,6 % (maseni udio). Sadržaj ostalih pratećih elemenata se približno kreće do: 0,5 % silicij, 0,1 % aluminij, 0,8 % mangan, 0,1 titanij, 0,05 % sumpor, 0,25 bakar (iz otpada pri dobivanju čelika) i 0,05 % fosfor.[1]

Glavni materijal za gradnju brodova je čelik, a ugljični čelik je pogodan zbog dobre zavarljivosti.
Podvodno zavarivanje.
U građevinarstvu se čelik uglavnom koristi za armiranje betona.
Vlak.
Vodocijevni kotao za termoelektranu.
Prvi automobil.
Željeznički most kod Siska

Vrste ugljičnih čelika uredi

Ugljični čelici se uglavnom dijele na niskougljične, srednjeugljične i visokougljične čelike.

Niskougljični čelici uredi

Niskougljični čelici imaju uglavnom feritnu mikrostrukturu, a svojstvima su bliski čistom željezu, što se ogleda u mogućnostima njihova zavarivanja, dok im je glavni nedostatak nemogućnost postizanja visoke tvrdoće kaljenjem. Primjenjuju se za izradu konstrukcija, pa se za njih upotrebljava i naziv konstrukcijski čelici. Niskougljični čelici su najzastupljeniji čelici na tržištu zbog svoje relativno niske cijene, a mogu se iskoristiti za mnoge primjene. Niskougljični čelici imaju sadržaj ugljika od 0,05% do 0,25%.[2]

Meki čelici imaju sadržaj ugljika od 0,16% do 0,29%, pa po svojim svojstvima nisu ni suviše krti, ni suviše žilavi. Oni nemaju veliku vlačnu čvrstoću, ali su jeftini i laki za obradu, dok se površini može povećati tvrdoća cementacijom. Gustoća im je oko 7 850 kg/m3, a Youngov modul elastičnosti je 210 GPa.

Srednjougljični čelici uredi

Srednjougljični čelici imaju miješanu, perlitnoferitnu strukturu. Nasuprot niskougljičnim čelicima, imaju veću čvrstoću i tvrdoću, te manju žilavost i istezljivost. Veća količina ugljika otežava zavarivanje, no omogućuje kaljenje. Uglavnom se primjenjuju za izradbu konstrukcijskih elemenata.

Srednje ugljični čelici (0,25 - 0,60% ugljika) koriste se uglavnom u normaliziranom stanju, a u poboljšanom stanju služe za dijelove manjih presjeka. Čelici s 0,5 - 0,6% ugljika primjenjuju se za dijelove otporne na trošenje, kao npr. zupčanici, pužni transporteri, ekscentri, klinovi. Sitni strojni dijelovi izrađuju se također od srednje ugljičnih čelika isporučenih u obliku limova, traka, žica, vučenih ili hladno valjanih šipki.[3]

Visokougljični čelici uredi

Visokougljični čelici imaju perlitno–cementitnu strukturu, koja je glavni uzrok povećanoj tvrdoći, ali i smanjenoj žilavosti i istezljivosti. Široku primjenu imaju u izradi alata, zbog iznimno dobre kaljivosti, ali smanjenoj rastezljivosti, a samim time i u izradbi konstrukcija. Visokougljični čelici imaju sadržaj ugljika od 0,6% do 1,7% (maseni udio).

Građevinski čelici uredi

Građevinski čelici uglavnom su meki (niskougljični C < 0,25%) čelici u obliku profila, limova, šipki, žica za armirani beton.

Brodograđevni čelici uredi

Brodograđevni čelici su u obliku limova i profila od mekog čelika (zavarljivog), a za željeznicu u obliku posebnih valjanih proizvoda i otkovaka od nisko i srednje ugljičnih čelika (kotači, tračnice, osovine vagona). Brodograđevni čelici pripadaju skupini konstrukcijskih čelika, koji su najzastupljeniji u proizvodnji i primjeni za nosive, uglavnom zavarene konstrukcije. Za konstrukciju brodskog trupa rabe se toplo valjani limovi, široke trake, profili i šipke, opisani u pravilima o materijalima registara brodova. Proizvode se u konvertorima s kisikom (LD postupak), električnim pećima (elektrolučne i elektroindukcijske peći) ili posebnim postupcima koje odobravaju registri. Dodatni zahtjevi registara brodova odnose se na dezoksidaciju čelika (umireni čelik) i postupak valjanja.[4]

Pri izgradnji, popravcima i eksploataciji brodova, od iznimne je važnosti poznavanje sastava i svojstava brodograđevnih čelika. Brodograđevni čelici dijele se na:

  • čelike normalne čvrstoće,
  • čelike povećane čvrstoće.

Većina brodova gradi se od brodograđevnih čelika normalne čvrstoće, koji se ovisno o najnižoj temperaturi jamčene žilavosti dijele u sljedeće kategorije: A, B, D i E. Nastojanje smanjenja ukupnih troškova materijala i utroška pogonske energije potaknuli su razvoj čelika povišene čvrstoće ili mikrolegirani čelici. Primjenom tih čelika smanjuju se masa i obujam konstrukcije, te nosivi presjeci, zbog više granice tečenja i vlačne čvrstoće. Porast čvrstoće nije rezultat povećanoga udjela ugljika, već tehnologije prerade, pa se čelici povećane čvrstoće dijele na:

  • sitnozrnate normalizirane (feritno-perlitna struktura),
  • poboljšane (mikrostruktura popuštenog martenzita),
  • termomehaničke obrađene.

Pravilima registara, brodograđevni se čelici povišene čvrstoće ovisno o najnižoj temperaturi jamčene žilavosti, dijele u četiri skupine s tri podskupine:

  • A (A32, A36, A40),
  • D (D32, D36, D40),
  • E (E32, E36, E40),
  • F (F32, F36, F40).

Čelici za kotlove uredi

Posebna primjena zahtijeva od čelika za kotlove otpornost na visoke temperature. Čelici za kotlove su niskougljični čelici, feritno-perlitne strukture, s određenim udjelom mangana i silicija ili niskolegirani čelici legirani kromom i molibdenom. Svojstva čelika za kotlove, ovise o malenim promjenama sastava, o veličini i obliku kristalnog zrna, a koji su posljedica mehaničke ili toplinske obrade.

ARMCO željezo uredi

ARMCO željezo je relativno čisto željezo, koje se dobiva u pećima s otvorenim ložištem (Siemens-Martinova peć), na sličan način kao i čelik. Visoka se čistoća postiže na visokim temperaturama, oksidacijom nečistoća zbog dodavanja željezne rude visoke čistoće za vrijeme postupka rafinacije. Svojstva ARMCO željeza ovise o malenim promjenama sastava, veličini i obliku kristalnog zrna, a koji su posljedica mehaničke ili toplinske obrade.

ARMCO željezo lako se i ravnomjerno zavaruje, boji i ima visoku magnetsku permeabilnost i nisku retentivnost. Široka primjena u gotovo svim područjima tehnike uključuje: galvanizirane limove, oplatu brodskih tankova, generatore pare, spremnike plina, cijevi velikih promjera, hladnjake, itd.

Karoserijski limovi uredi

Karoserijski limovi su čelici s približno 0,1% ugljika, visoke čistoće (fosfor i sumpor < 0,035%), dobro se izvlače i imaju glatku površinu (npr. čelik DC04).

Čelici za žice uredi

Čelici za žice (od 0,3 do 1,0% C) služe za čeličnu užad, žice kotača (npr. kod bicikla), žice kišobrana, žičane mreže i opruge najvišeg kvaliteta.

Čelici za automate uredi

Čelici za automate (valjane ili vučene šipke, npr. čelici 10S20, 45S20) koriste se za izradu sitnih dijelova poput vijaka i matica na automatskim strojevima. To su ugljični čelici s povećanim sadržajem fosfora (do 0,11%), sumpora (do 0,3%) ili olova (0,35%), što im daje lako lomljivu isprekidanu strugotinu. Zahvaljujući olovu postiže se veća brzina rezanja i bolja kvaliteta rezane površine.[5]

Povezani članak uredi

Izvori uredi

  1. "Tehnička enciklopedija", glavni urednik Hrvoje Požar, Grafički zavod Hrvatske, 1987.
  2. "Strojarski priručnik", Bojan Kraut, Tehnička knjiga Zagreb 2009.
  3. [1]Arhivirana inačica izvorne stranice od 31. srpnja 2013. (Wayback Machine) "Metali", www.ffri.uniri.hr, 2011.
  4. "Znanost i tehnologija materijala s osvrtom na primjenu", Jadran Šundrica, Nataša Jurjević, Mato Prčan, hrcak.srce.hr, 2004.
  5. [2]Arhivirana inačica izvorne stranice od 4. srpnja 2014. (Wayback Machine) "Fizikalna metalurgija I", dr.sc. Tanja Matković, dr.sc. Prosper Matković, www.simet.unizg.hr, 2011.