Legování oceli – prvky, klasifikace, použití, jakosti | Užitečné články o válcovaných kovových výrobcích

Ocel je slitina železa (nejméně 45 %) a uhlíku (až 2,14 %). Ten zvyšuje pevnostní charakteristiky kovů, ale ve srovnání s chemicky homogenním kovem snižuje jejich plasticitu. Během procesu výroby oceli je koncentrace uhlíku speciálně upravena na požadované hodnoty. Řízení obsahu uhlíku nám umožňuje vyrábět několik druhů oceli:

Nízkouhlíkové – obsah uhlíku ne více než 0,25 %.
Střední uhlík – ne více než 0,6 %.
Vysoký obsah uhlíku – 0,6 – 2,14 %.

V kovu mohou být také nalezeny další nečistoty, takže oceli jsou klasifikovány jako legované a nelegované. Posledně jmenované jsou slitinou železa a uhlíku, která také obsahuje další prvky ve formě nečistot nebo přísad v množstvích nižších, než je stanovený maximální obsah.

Legované oceli

Prvky, jejichž obsah překračuje normální limitní hodnotu stanovenou normami, se nazývají legující přísady. Změna chemického složení kovu zaváděním legujících přísad se nazývá legující ocel. Hlavní účely legování:

zvýšení kalitelnosti;
získání specifických pevnostních vlastností;
vyvolání požadovaných strukturálních změn;
získání speciálních chemických nebo fyzikálních vlastností;
zlepšení a zjednodušení technologie tepelného zpracování;
zvýšení odolnosti proti korozi a odolnosti vůči různým teplotám.

Na základě výše uvedeného vyplývá, že legování oceli je metalurgický proces tavení, při kterém se do něj zavádějí různé přísady. Přidávání legujících prvků se provádí dvěma způsoby:

Objemové – složky pronikají do hluboké struktury materiálu přidáním do vsázky nebo taveniny.
Povrch – nanášení legujících složek pouze do vrchní vrstvy oceli, do hloubky 1-2 mm. Tato metoda dává materiálu určité vlastnosti, například kluzné tření.

Legující prvky

Chrom – zvyšuje pevnost a tvrdost, zlepšuje rázovou houževnatost. Přidává se do nástrojových ocelí pro zvýšení prokalitelnosti. V případě nerezových ocelí určuje odolnost proti korozi.
Nikl – zvyšuje pevnost a tvrdost při zachování vysoké rázové houževnatosti. Snižuje prahovou teplotu křehkosti. To má vliv na dobrou prokalitelnost ocelí, zejména pokud je přítomen chrom a molybden.
Mangan – zvyšuje tvrdost a pevnost díky plastickým vlastnostem. Manganová ocel se vyznačuje vyšší mezí pružnosti a vyšší odolností proti oděru.
Křemík – hraje roli deoxidačního činidla v metalurgickém procesu. Jeho přídavek zvyšuje pevnost a tvrdost oceli.
Molybden zvyšuje prokalitelnost ocelí více než chrom a wolfram. Snižuje křehkost kovu po vysokém popouštění.
Hliník – silně deoxiduje, zabraňuje růstu austenitových zrn.
Titan – snižuje velikost zrna, což má za následek větší odolnost proti vylamování a praskání. Zlepšuje náchylnost k obrábění kovů.

Může existovat několik legovacích přísad a pro získání určitých vlastností je lze přidávat v různých fázích tavení.

Kromě toho, že se do složení oceli přidávají různé přísady, materiál samotný obsahuje také nečistoty, které nelze ze složení zcela odstranit:

Karbon – pomáhá zvyšovat tvrdost, pevnost a odolnost proti nárazu. Jeho přebytek ve složení kovu však snižuje plasticitu a všechny výše uvedené vlastnosti.
Mangan je dezoxidant, který chrání před kyslíkem a sírou.
Síra – její obsah nad 0,6 % je považován za vysoký, což má negativní vliv na plasticitu, pevnost, svařitelnost a odolnost proti korozi.
Fosfor – vede ke zvýšené tekutosti a křehkosti, snižuje viskozitu a plasticitu.
Kyslík, dusík, vodík činí slitinu křehčí a snižují její životnost.

Přečtěte si více

Výpočet tloušťky základové desky a její správné nalití

přihláška

Díky takovým vlastnostem, jako je pevnost, odolnost proti zatížení, tvrdost, snížení magnetizace a požadovaná úroveň viskozity, se legovaná ocel používá v celé řadě oblastí lidské činnosti. Používá se k výrobě:

lékařské nástroje, včetně řezacích;
díly s vysokou podpěrou a radiálním zatížením;
prvky kovoobráběcích strojů;
nerezové nádobí;
díly automobilů;
letecké díly;
lisovací formy a další prvky pro lisování za tepla, které si zachovávají své vlastnosti při teplotách do + 600 stupňů;
měřicích přístrojů a podobně.

Klasifikace legovaných ocelí

S přihlédnutím k principu dělení podle struktury vzniklé za podmínek pomalého ochlazování oceli v teplotním rozsahu blízkém solidu nebo v žíhaném stavu lze ocel klasifikovat takto:

subtektoid s feritovo-perlitovou strukturou;
eutektoid s perlitickou strukturou;
hypereutektoid obsahující sekundární karbidy oddělené od austenitu;
ledeburitová ocel, v jejíž struktuře se nacházejí primární karbidy, uvolněné při krystalizaci;
feritické nebo austenitické s precipitací karbidů nebo intermetalických fází. Typicky se jedná o oceli s vysokým obsahem legujících prvků a nízkým obsahem uhlíku;
feriticko-martenzitická nebo feriticko-austenitická ocel s nejčastěji vysokoteplotním feritem δ.

Všechny třídy legovaných ocelí jsou rozděleny do tří podtypů v závislosti na množství užitečných nečistot:

Nízkolegované – procento přísad je cca 2,5 %. Přidání některých kladných vlastností, přičemž základní charakteristiky zůstávají prakticky nezměněny.
Středně legované – podíl přísad je asi 10 %. Nejčastěji používané připojení.
Vysoce legované – procento přísad se pohybuje od 10 do 50 %. Vysoce legovaná ocel je nejodolnější a nejdražší.

Bez ohledu na procento přísad v kovu se ocel dělí na 3 podtypy:

Nástroj – žáruvzdorný materiál používaný při výrobě obráběcích a ručních nástrojů (vrtačky, frézy, ocelové frézy atd.).
Konstrukční – odolná ocel schopná odolat vysokému dynamickému a statickému zatížení. Používá se při výrobě motorů a ocelových mechanismů ve strojírenství, používá se ve stavebnictví a průmyslu obráběcích strojů.
Se speciálními vlastnostmi – ocel, která se vyznačuje chemickou a tepelnou odolností (nerezová, kyselinovzdorná, magnetická, odolná proti opotřebení, transformátorová a další typy). Řada výzkumníků navrhuje samostatné rozdělení pro tento typ oceli:

Tepelně odolný – vydrží teploty až 1000 stupňů.
Oceli odolné proti okují a žáruvzdorné nejsou náchylné k rozkladu.
Odolné proti korozi – používá se při výrobě produktů, které pracují v podmínkách vysoké vlhkosti.

Značky

V CIS se používá alfanumerické značení legovaných ocelí. Písmena označují hlavní legovací přísady a čísla následující za písmeny udávají procento jejich obsahu ve slitině (zaokrouhleno na nejbližší celé číslo). Pokud kov neobsahuje více než 1,5 % konkrétní přísady, neuvádí se žádné číslo. Procento uhlíku x 100 je uvedeno na začátku názvu oceli. Písmeno A uprostřed označení označuje obsah dusíku. Pokud jsou na konci dvě A, znamená to obzvláště čistou ocel. Písmeno Ш na konci označuje obzvláště kvalitní ocel.

Označení může být doplněno o další označení, například: