INDUSTRIJSKO INŽINJERSTVO
Novi Beograd, 2014
SEMINARSKI RAD
IZ MATERIJALA
Tema: Čelik
Dunja Subotin
Br.indexa: 182/13 Prof.Radivoj S. Popović
2
INDUSTRIJSKO INŽINJERSTVO
Novi Beograd, 2014
SADRŽAJ
Uvod...............................................................................................................................3
1. Osobine čelika..........................................................................................................4
2. Proizvodnja čelika.....................................................................................................5
3. Vrste čelika..............................................................................................................5
4. Podela čelika u grupe................................................................................................6
5. Podela čelika prema oblastima primene......................................................................9
6. Legirajući elementi i njihov uticaj na osobine čelika.....................................................10
7. Zaključak.................................................................................................................22
8. LITERATURA..........................................................................................................23
Dunja Subotin
Br.indexa: 182/13 Prof.Radivoj S. Popović
4
INDUSTRIJSKO INŽINJERSTVO
Novi Beograd, 2014
Osobine čelika...
Kao što smo već rekli, čelik ima neverovatan raspon i fleksibilnost osobina. Može biti vrlo mek i
kao takav izuzetno pogodan za duboko izvlačenje (pravljenje limenki, konzervi i td.). Nasuprot tome
čelik može biti vrlo tvrd i krt kao na primer kod martenzitnih čelika koji se koriste za sečiva. Pred
modernu proizvodnju čelika postavljaju se vrlo visoki zahtevi, koji najčešće uključuju optimalnu
kombinaciju osobina kao što su zatezna čvrstoća sa jedne i duktilnost odnosno deformabilitet sa druge.
Pored toga mora se stalno voditi računa o isplativosti proizvodnje što je posledica neprestane promene
cena legirajućih elemenata.
Najvažniji legirajući element u čeliku je ugljenik. On se u čeliku nalazi u obliku jedinjenja pod
imenom cementit, Fe3C. Povišeni maseni udeo ugljenika čini čelik čvršćim, ali u isto vreme krtim
materijaliom. U zavisnosti od udela ugljenika i temperature na kojoj se uzorak čelika nalazi na faznom
dijagramu se mogu uočiti sledeći mikrokonstituenti: Austenit, Ferit, Primarni-, Sekundarni-, cementit kao
i mikrostrukture (mešavine faza): Perlit, Ledeburit. Ako se čelik naglo ohladi, tako da se difuzioni procesi
(na prvom mestu difuzija ugljenika) ne odviju do kraja, onda se u strukturi čelika pojavljuju nove
mikrostrukture koje su većinom presićene ugljenikom. Ako se ubrzano hlađene odvija iz austenitne
oblasti mogu se javiti finolamelirane mikrostrukture Sorbit ili Trosit) kao i igličati/zrnasti Beinit ili igličasti
Martenzit.
Specifična težina čelika je skoro ista kao specifična težina čistog gvožđa i iznosi oko 7.850
kg/m³.
Osobine čelika kao što su tvrdoća, duktilnost, zatezna čvrstoća... mogu se kreirati i kontrolisati u
veoma širokom spektru, što čelik čini osnovnim metalnim konstrukcionim materijalom. Tri osnovne
metode, koje se naravno mogu međusobno kombinovati, u cilju postizanja željenih osobina čelika su:
- legiranje
- termička obrada (žarenje, kaljenje, poboljšanje, Tempcore-metoda, itd.)
- plastična prerada (valjanje, izvačenje, itd.)
Dunja Subotin
Br.indexa: 182/13 Prof.Radivoj S. Popović
5
INDUSTRIJSKO INŽINJERSTVO
Novi Beograd, 2014
Proizvodnja čelika...
Proizvodnja čelika ima za cilj dobijanje legure (gvožđa i ugljenika) željenog hemijskog sastava i
mehaničkih osobina. Postizanje željenih mehaničkih osobina zavisi od tri međusobno povezana faktora:
- hemijskog sastava (kombinacija legirajućih elementata),
- plastične prerade i
- termičke obrade.
Proizvodnja čelika se odvija u čeličanama, koje su deo šireg postrojenja pod imenom železara. To
postrojenje se najčešće sastoji od: pogona visoke peći, čeličane i valjaonice (tople i hladne). Pogon
visoke peći nije neophodan u slučaju ako se čelik dobija iz čeličnog otpada pomoću elektro lučnih peći.
Postoje generalno dva tipa železara:
- integralna železara, ona koja poseduje postrojenje visoke peći, konvertorske čeličane i tople i hladne
valjaonice,
- ostali tipovi železara koje nemaju proizvodnju gvožđa (nemaju visoku peć).
Vrste čelika...
Po DIN EN 10020 postoje samo dve Glavne klase čelika:
- Kvalitetni čelici (QS)
- Specijalni (plemeniti) čelici (SS)
Danas je registrovano negde oko 2500 različitih vrsta čelika.
Dalje grupiranje na podgrupe vrši se prema legurajućim elementima, mikrostrukturi, ili mehaničkim
osobinama.
Prema sadržaju legirajućih elemenate čelici se dele na:
- Nelegirani čelici - Nelegirani čelici se dele na one koji su predviđeni za termičku obradu i one koji to
nisu.
- Niskolegirani čelici - Kao niskolegirani čelici tretiraju se oni čelici sa ukupnim masenim udelom
legirajućih elemenata ne manjim od 1%, ali ne većim od 5%. Ovi čelici posduju poboljšane mehaničke
osobine u odnosu na nelegirane čelike.
- Visokolegirani čelici - Kao visoko legirani čelik tretira se čelik koji sadrži više od 5% legirajućih
elemenata. Ovi čelici poseduju izuzetne osobine u zavisnosti koja kombinacija legirajućih elemenata je
primenjena. Tipičan primer je nerđajići čelik, koji svoju optpornost na koroziju duguje u prvom redu
Hromu.
Dunja Subotin
Br.indexa: 182/13 Prof.Radivoj S. Popović
7
INDUSTRIJSKO INŽINJERSTVO
Novi Beograd, 2014
Prema obliku proizvoda:
šipke
žice
cevi
profili
limovi itd.
Gvožđe čiji sadržaj ugljenika ne prelazi 2 % može se definisati i definiše se kao čelik.
Sa većim procentom ugljenika prestaje mogućnost deformacije, pa se takvo tehničko željezo sa preko 2
% sadržaja ugljenika naziva gvožđem.
Čelici se razlikuju i po načinu dobijanja. Tako se čelik dobijen u tečnom stanju zove topljeni
čelik, a ako je dobijen u testastom stanju, tj. ako pri dobijanju nije prekoračena tačka topljenja čelika,
zove se vareni čelik.
Na slici 1. dat je šematski prikaz opšte podele gvožđa i njegovih legura.
- ugljenični - ugljenični - ugljenični - ugljenični
- niskolegirani - niskolegirani - niskolegirani
- visokolegirani
- visokolegirani
Dunja Subotin
Br.indexa: 182/13 Prof.Radivoj S. Popović
Ž E L J E Z O
HEMIJSKO ČISTO ŽELJEZO (Fe)
TEHNIČKO ŽELJEZO (sadrži C)
s manje od 2 % C
ČELIK
s više od 2 % C
GVOŽĐE
Vareni čelik
dobiven na temp.
ispod temp.
topljenja čelika
Topljeni čelik
dobiven na temp.
iznad temp.
topljenja čelika
Bijelo liveno
gvožđe
Sivo liveno
gvožđe
KONSTRUKCIONI ČELIK
ALATNI ČELIK
obični
kvalitetni
plemeniti
plemeniti
