Konstrukcioni čelici
Konstrukcionim čelicima se nazivaju oni čelici koji se primjenjuju za izradu dijelova
mašina, nosećih konstrukcija i u građevinarstvu. Konstrukcioni čelici mogu biti ugljenični i
legirani čelici. Sadržaj ugljika u ovoj grupi čelika obično ne prelazi 0,5-0,6%.
Konstrukcioni čelik treba da ima povišenu čvrstoću, plastičnost i žilavost, zajedno sa
dobrim tehnološkim svojstvima.
Čelik treba da se lako prerađuje pritiskom (valjanjem, kovanjem, presovanjem, itd.) i
rezanjem, da se dobro zavaruje, da posjeduje veliku prokaljivost i malu sklonost ka
deformisanju ,itd.
Ugljenični konstrukcioni čelici:
Ugljenični konstrukcioni čelici proizvode se u SM pećima i kiseoničnim konvertorima (LD).
U zavisnosti od uslova dezoksidacije čelika u procesu topljenja, oni se dijele u tri grupe.
Umireni čelici
se dobijaju potpunom dezoksidacijom (uklanjanjem željeznih oksida iz
istopljenog čelika) takvim metalima kao što su Si, Mn i Al u peći, a zatim u kazanu. Ovi čelici
sadrže minimalnu količinu FeO, što obezbjeduje "mirno" očvršćavanje metala u kokili, koje
se vrši sa smanjenjem zapremine. Svi legirani čelici se liju kao umireni.
Neumireni čelici
dezoksidišu se samo manganom i sadrže povećanu količinu FeO.
U ingotu neumirenog čelika obrazuje se velika količina gasnih mjehurića, zbog čega se ne
pojavljuje lunker. Mjehurići imaju čiste neoksidisane zidove koji se zavaruju pri slijedećem
toplom valjanju. Neumireni čelik je jeftiniji, jer su otpaci pri proizvodnji minimalni.
Neumireni čelici u odnosu na umirene čelike imaju veću sklonost ka starenju i krtom lomu.
Poluumireni čelici
predstavljaju prelaznu grupu, a dezoksidisani su samo sa Mn i Al.
Prema tretmanu kod proizvodnje, a prema tome i prema kvaliteti čelici se dijele na
obične
konstrukcione čelike, kvalitetne i plemenite:
Niskolegirani konstrukcioni čelici:
Niskolegirani čelici imaju najbolja mehanička svojstva poslije termičke obrade. Ovo se
objašnjava time što legirajući elementi usporavaju difuzione procese i pokazuju zato veliki
uticaj na fazne preobražaje, koji se vrše u čeliku pri kaljenju i otpuštanju. Legirajući
elementi povećavaju postojanost zakaljenog čelika prema otpuštanju. Za dobijanje
zahtjevane tvrdoće legirani čelici podvrgavaju se otpuštanju pri višoj temperaturi nego
ugljenični. Ovo omogućava ne samo potpuno uklanjanje unutrašnjih napona, već dobijanje
čelika sa boljim odnosom čvrstoće i žilavosti.
Konstrukcioni legirani čelici:
Konstrukcioni legirani čelici su uglavnom čelici za posebne svrhe, a pripadaju grupi
materijala srednje, visoke i ultra visoke čvrstoće. Izuzetak su Cr-Ni 18/8 nehrđajući
austenitni čelici u žarenom stanju, koji pripadaju grupi materijala niske čvrstoće.
Legirani čelici srednje čvrstoće, da bi obezbjedili željeni nivo čvrstoće, žilavosti i dinamičke
izdržljivosti, obično sadrže od 0,20 - 0,55% C, nisko su legirani sa Cr, Mo, Mn, V, Ni i
termički se obraduju kaljenjem i otpuštanjem.
Nehrđajući čelici
Izbor nehrđajućih čelika kao tehničkog materijala uglavnom se vrši zbog njihove izuzetne
otpornosti prema koroziji u mnogim sredinama. Otpornost nehrđajućih čelika prema
koroziji potiče usljed velikog sadržaja hroma. Da bi se "nehrđajući čelik" učinio
nehrđajućim, mora postojati najmanje 12% Cr u čeliku.
Prema klasičnoj teoriji, hrom obrazuje oksidnu prevlaku koja štiti osnovnu leguru željeza
sa hromom od korozije. Radi obrazovanja zaštitnog oksida, nerđajući čelik se mora izložiti
oksidativnom reagensu. Uopšteno, postoje četiri vrste nerđajućih čelika:
feritni, martenzitni, austenitni i taloženo ojačani.
Feritni nehrđajući čelici
:
Feritni nehrđajući čelici su u suštini dvojne legure Fe-Cr, koje sadrže oko 12-30% Cr.
Oni se nazivaju feritni jer njihova struktura ostaje pretežno feritna
(prostorno centrirana kubna rešetka -željeza) u uslovima uobičajene termičke obrade.
α
Hrom, pošto ima istu kristalnu strukturu kao -ferit, proširuje područje -faze i ograničava
α
α
područje -faze.
γ
Feritni nerđajući čelici imaju relativno malu cijenu pošto ne sadrže nikl.
Oni se koriste uglavnom kao konstrukcioni materijali opšte namjene od kojih se zahtijeva
njihova posebna otpornost prema koroziji i zagrijavanju.
Martenzitni nehrđajući čelici
:
Martenzitni nehrđajući čelici su u suštini Fe-Cr legure koje sadrže 12-17% Cr sa dovoljnim
sadržajem ugljika (0,15-1,0%C), tako da se može postići martenzitna struktura kaljenjem iz
austenitnog faznog područja. Ove legure se nazivaju martenzitne pošto one imaju
sposobnost da postignu martenzitnu strukturu poslije termičkeobrade austenitizacije i
kaljenja.
Budući da je sastav nehrdajućih čelika podešen tako da se postignu optimalne vrijednosti
čvrstoće i tvrdoće, otpornost prema koroziji ovih čelika je relativno mala u odnosu na
feritne i austenitne vrste čelika. Termička obrada martenzitnih nehrđajućih čelika radi
povećavanja čvrstoće i žilavosti je u biti ista kao ona za ugljenične i niskolegirane čelike. To
jest, legura se austenitizira, hladi dovoljno brzo radi dobijanja martenzitne strukture, a
zatim otpušta radi popuštanja napona i povećavanja žilavosti.
Austenitni nehrđajući čelici
:
Austenitni nehrđajući čelici su u suštini trojne Fe-Cr-Ni legure, koje se sastoje od oko 16-
25% Cr i 7-20% Ni. Ove legure se nazivaju austenitne, budući da njihova struktura ostaje
austenitna (površinski centrirana kubna rešetka -željeza) pri svim uobičajenim
γ
temperaturama termičke obrade. Prisustvo nikla, koji ima istu kristalnu strukturu,
omogućava da se površinski centrirana kubna struktura zadrži na sobnoj temperaturi.
Alatni čelici za rad u hladnom stanju:
Ovi čelici se upotrebljavaju za izradu alata kojima se obrađuju u hladnom stanju različiti
materijali, kao npr.: čelik, obojeni metali, drvo, plastične mase, papir itd
Alatni čelici za rad u toplom stanju:
Ovoj grupi pripadaju čelici koji se upotrebljavaju za izradu alata za obradu različitih
materijala (čelika, obojenih metala, plastičnih masa, stakla itd.) na visokim temperaturama
(kovanjem, presovanjem, livenjem). Zato ovi čelici treba da imaju dobra mehanička
svojstva(čvrstoću i žilavost) na visokim temperaturama i da posjeduju vatrootpomost i
tako izdrže višestruka zagrijavanja i hlađenja bez obrazovanja mreže prskotina. Pored toga,
čelici treba da posjeduju veliku otpornost prema habanju i veliku provodnost toplote radi
dobrog odvođenja toplote koja se prenosi od obrađivanog komada.
Brzorezni čelici:
Brzorezni čelici se koriste za rezne alate zbog toga što zadržavaju visoku tvrdoću pri
rezanju metala velikom brzinom koja prouzrokuje visoke temperature (540-600°C) na
reznom sječivu alata.
Volframovi brzorezni čelici
.:Glavni legirajući elementi kod volframovog brzoreznog
čelika su W, Cr, V, Co i C.
Molibdenski brzorezni čelici:
Molibden ima oko dva puta veću sposobnost za obrazovanje karbida nego volfram, i zato se
zahtjeva manja količina molibdena. Mo, W, Cr, V, Co i C su glavni legirajući elementi u ovim
čelicima.
