Челик је метастабилно кристализована Fe-C (Fe-Fe3C) легура са
садржајем угљеника од 0,02% до 2,14 %. Додавањем волфрама, молибдена, хрома, ванадијума, мангана, никла, кобалта и другиих метала, појединачно или у комбинацији, добијају се легирани челици за специјалне сврхе, изузетно механички, хемијски или топлотно постојани. Ако је масени удео легирајућих елемената већи од масеног удела гвожђа, или се гвожђе налази само у траговима, онда не говоримо о челику већ о новим типовима легура. Невероватан распон и флексибилност особина (уз помоћ легирања, термичке обраде или пластичне прераде) као и релативно ниска цена производње чине га и даље најраспрострањеније коришћеним металним материјалом.
Јанићијевић Дејан СИИ 54/10
Страна 4
Технички материјали
1. ЧЕЛИЦИ
Као сто смо већ рекли челици представљају легуре гвожђа са 0,02 –
2,14 угљеника, у којима је угљеник издвојен у облику цементита. Међутим, у практичним условима производње челика не могу да се потпуно уклоне пратећи елементи или је њихово присуство условљено технологијом израде челика. У већини случајева није ни економски оправдана производња веома чистих легура. У том смислу челици уобичајено садрже у већој или мањој количини пратеће елементе, као што су силицијум, манган, сумпор, фосфор, азот, кисеоник, водоник, бакар, никал, хром и др., поред угљеника као основног легирајућег елемента. Уколико неки од присутних хемијских елемента значајно утиче на својства челика онда се он сматра легирајућим елементом. Минимални садржај најчешће коришћених легирајућих елемената је прописан стандардима који се односе на означавање челика.
Сумпор, фосфор, азот, кисеоник и водоник неповољно утичу на
својства челика чак и када је њихов удео у челику веома мали (реда величина стотих па чак и хиљадитих делова процента), па се при производњи челика њихов садржај своди на вредност која је прихватљива са гледишта примене челика. Неповољан утицај наведених елемената се смањује додавањем силицијума и мангана (или алуминијума и титана) али се при томе формирају једињења, која једним делом остају у челику у виду неметалних укључака. Као резултат свега тога челик садржи пратеће елементе растворене у фериту и неметалне укључке у облику оксида, сулфида, силиката и евентуално фосфида.
Поступак прераде челика у великој мери утиче на количину и врсту
пратећих елемената. Најважнији поступци производње челика су: Сименс- Мартинов, Бесемеров, Томасов и поступак добијања у електро-пећима. Сваки од наведених поступака даје челику одређена својства па се могу наћи називи: Сименс-Мартинов челик, Бесемеров челик итд.
2. ПОДЕЛА ЧЕЛИКА
Подела челика се може извести према разним критеријумима:
обрађивати резањем а након обликовања се термичком обрадом повећа
чврстоћа до потребног нивоа за примену. Повећани ниво чврстоће обично
изазива смањење жилавости тако да се код легираних и високоугљеничних
јавља проблем кртости, посебно при раду на ниским темпрературама.
Карактеристична својства разних врста легираних челика биће истакнута у
наредним поглављима.
4. УТИЦАЈ ЛЕГИРАЈУЋИХ ЕЛЕМЕНАТА НА СТРУКТУРУ И СВОЈСТВА
ЧЕЛИКА
Легирајући елементи могу различито утицати на својства и
структуру челика. Изузетно ретко легирајући елементи остају у елементарном облику у железу (олово, бакар), тј. нити се растварају у железу, нити граде једињења са железом или пратећим елементима. У овом случају утицај легирајућег елемента на механичка својства је мали.
Знатно већи утицај на својства челика имају легирајући елементи
који се растварају у основним фазама челика: фериту и аустениту, било интерстицијски било супституцијски. Легирајући елементи као што су хром, алуминијум, титан, тантал, силицијум, молибден, ванадијум, волфрам се претежно растварају у фериту и они проширују област постојања ферита у структури челика. Насупрот њима елементи као што су никал, манган, кобалт, угљеник, азот се претежно растварају у аустениту, проширујући ову област. Поред тога што улазе у састав чврстих раствора и на тај начин изазивају промену својстава челика, легирајући елементи могу да граде и једињења од којих су најзначајнији карбиди, нитриди и карбонитриди. Зависно од афинитета легирајућих елемената према угљенику и азоту могу да се јаве три случаја: 1) елементи који уопште не граде карбиде или нитриде (никал, кобалт), 2) елементи који граде мешовите карбиде са железом (манган, хром) и 3) елементи који граде сопствене карбиде (специјални карбиди) (ванадијум, ниобијум, титан). У смеру пораста склоности ка образовању карбида легирајући елементи се могу поређати на следећи начин:
Mn-Cr-Mo-W-Ta-V-Nb-Ti, док је редослед у смеру пораста склоности ка образовању нитрида: Al-Cr-Zr-Nb-Ti-V.
