Vlastnosti oceli: měrná hmotnost, hustota kg cm3 a další

Společné vlastnosti

Nezaměňujte oceli se železem, což je tvrdý a relativně tvárný kov, má atomový průměr 2,48 angstromů, teplotu tání 1535 ° C a teplotu varu 2740 ° C. Na druhé straně uhlík je nekovový s atomovým průměrem 1,54 angstromů, měkký a křehký ve většině jeho alotropních úprav (výjimkou je diamant). Rozptýlení tohoto prvku v krystalické struktuře železa je možné díky rozdílům v atomovém průměru. Výsledkem této difúze je tvorba tohoto materiálu.

Hlavní rozdíl mezi železem a ocelí je procento uhlíku, které bylo uvedeno výše. Materiál může mít odlišnou mikrostrukturu v závislosti na konkrétní teplotě. Může se jednat o následující struktury (pro více informací se podívejte na fázový diagram železo-uhlík):

• perlit;
• cementite;
• ferit;
• austenitu.

Materiál zachovává vlastnosti železa v čistém stavu, ale přidání uhlíku a dalších prvků, kovů i nekovů, zlepšuje jeho fyzikálně-chemické vlastnosti.

Existuje mnoho typů oceli, v závislosti na přidaných prvcích. Skupina uhlíkových ocelí vytváří materiály, ve kterých uhlík je jediným přísadou. Ostatní speciální materiály dostanou své názvy díky svým základním funkcím a vlastnostem, které jsou určeny jejich strukturou a přidány další prvky, například křemík, cementování, nerez, strukturní slitiny a tak dále.

Obecně platí, že všechny materiály s přísadami jsou spojeny pod určitým názvem - speciální oceli, které se liší od běžných uhlíkových ocelí a které slouží jako základní materiál pro výrobu speciálních materiálů. Taková různorodost tohoto materiálu ve svých vlastnostech a vlastnostech vedla k tomu, že se ocel začala říkat "slitina železa a další látka, která zvyšuje její tvrdost".

Kovové komponenty

Dvě hlavní součásti se staly bohatou povahou, což zvýhodňuje její výrobu ve velkém měřítku. Rozmanitost vlastností a dostupnost tohoto materiálu je vhodná pro průmysl, jako je strojírenství, výroba nástrojů, stavební práce, přispívající k industrializaci společnosti.

Přes jeho hustota (měrná hmotnost oceli je 7850 kg m3, tj. Hmotnost staly stejný objem 1 m³ 7850 kg, pro porovnání hliníku hustota 2700 kg / m3) se používá ve všech odvětvích průmyslu, včetně letectví. Důvody pro to jsou takové různé aplikace, jako je dodržování a ve stejnou dobu, tvrdost, a jeho relativně nízké ceně.

Aditiva a jejich vlastnosti

Zvláštní klasifikace ocelí určuje přítomnost specifického prvku v jeho složení a hmotnostní procentuální hodnotu. Do slitiny se přidávají prvky, které jim dávají specifické vlastnosti, například zvýšení jejich mechanické vytrvalosti, tvrdosti, odolnosti proti opotřebení, schopnosti tavení a dalších. Níže je uveden seznam nejčastějších přísad a účinků, které způsobují.

• Hliník: přidána v koncentracích blízkých 1%, aby se zvýšila tvrdost slitiny a v koncentracích nižších než 0,008% jako antioxidant pro materiály odolné proti vysokým teplotám.
• Bor: při nízkých koncentracích (0,001-0,006%) zvyšuje vytvrditelnost materiálu, aniž by se snížila jeho schopnost obrábět. Používá se v nekvalitních materiálech, například při výrobě pluhů, drátů, které zajišťují jejich tvrdost a tvárnost. Používá se také jako pasti pro dusík v krystalické struktuře železa.
• Kobalt. Snižuje tvrdost a vede k vytvrzení materiálu a zvyšuje jeho tvrdost při vysokých teplotách. Zvyšuje také magnetické vlastnosti. Používá se v tepelně odolných materiálech.
• Chrome: V důsledku tvorby karbidů dává sílu oceli a odolnost proti vysokým teplotám, zvyšuje odolnost proti korozi, čímž se zvětší hloubka tvorby karbidů a nitridů během termochemického zpracování se používá jako pevný korozivní povlak pro osy pístů, a tak dále.
• Molybden zvyšuje tvrdost a odolnost proti korozi pro austenitické materiály.
• Dusík je přidán k usnadnění tvorby austenitu.
• Nikl austenitu stabilní při pokojové teplotě, což zvyšuje tvrdost materiálu. Používá se v žáruvzdorných slitinách.
• Olovo Formuje malé globulární formace, které zvyšují schopnost obrábění oceli. Tento prvek poskytuje mazání materiálu v procentech od 0,15% do 0,30%.
• Silikon zvyšuje tvrditelnost a odolnost vůči oxidaci materiálu.
• Titan stabilizuje slitinu při vysokých teplotách a zvyšuje její odolnost vůči oxidaci.
• Wolfram formy spolu se železem stabilní a velmi tvrdé karbidy, které jsou stabilní při vysokých teplotách, 14-18% z elementu pro vytvoření řezné oceli, který může být aplikován v dávce třikrát větší, než je obvyklé uhlíkové oceli.
• Vanad zvyšuje odolnost vůči oxidaci materiálu a vytváří komplexní karbidy se železem, což zvyšuje odolnost proti únavě.
• Niobium dává tvrdost, tažnost a tvárnost slitině. Používá se v konstrukčních materiálech a automatikách.

Nečistoty v slitině

Přísady jsou prvky, které jsou nežádoucí ve složení oceli. Jsou obsaženy v samotném materiálu a spadají do něj v důsledku tavení, protože jsou obsaženy v hořlavých palivech a minerálech. Je nutné snížit jejich obsah, protože degradují vlastnosti slitiny. V případě, že je jejich odstranění z materiálu nemožné nebo drahé, zkuste snížit jejich procentní podíl na minimum.

Síra: jeho obsah je omezen na 0,04%. Prvek tvoří sulfidy spolu se železem, které spolu s austenitem tvoří eutektiku s nízkou teplotou tání. Sulfidy se uvolňují na hranicích zrn. Obsah síry ostře omezuje možnost tepelného a mechanického zpracování materiálů při středních a vysokých teplotách, protože vede k destrukci materiálu podél hranic zrn.

Aditiva manganu vám umožňují řídit obsah síry v materiálech. Mangan je více příbuzný síře než železa, takže místo sulfidu železa se vytváří sulfid manganu, který má vysokou teplotu tání a dobré plastové vlastnosti. Koncentrace manganu by měla být pětkrát větší než koncentrace síry, aby byl zajištěn pozitivní účinek. Mangan také zvyšuje schopnost strojních ocelí.

Fosfor: maximální obsah jeho slitiny je 0,04%. Fosfor je škodlivý, protože se rozpouští ve feritu, čímž snižuje jeho plasticitu. Fosfid železa společně s austenitem a cementem vytváří křehkou eutektiku s relativně nízkým bodem tání. Uvolňování fosfidu železa na hranicích zrn dělá materiál křehký.

Mechanické a technologické charakteristiky oceli

Je velmi obtížné určit specifické fyzikální a mechanické vlastnosti oceli, jelikož počet druhů je různorodý kvůli různému složení a tepelnému zpracování, které umožňují vytvářet materiály se širokou paletou chemických a mechanických vlastností. Tato rozmanitost vedla k tomu, že výroba těchto materiálů a jejich zpracování začaly být přiděleny do samostatné oblasti metalurgie - železné metalurgie, která se liší od neželezné metalurgie. Obecné vlastnosti oceli však mohou být uvedeny, jsou uvedeny v následujícím seznamu.

• Hrubá hmotnost oceli, tj. Hmotnost 1 m³, činí 7850 kg. Hustota oceli, g cm3, je tedy 7,85.
• V závislosti na teplotě může být materiál ohnut, vytažen a roztaven.
• Teplota tavení závisí na druhu slitiny a procentuální obsah aditiv. Takto čisté železo taje při 1510 ° C, podle pořadí, ocel má teplotu tání 1375 ° C, což zvyšuje jako procento uhlíku a dalších prvků v něm (kromě eutektika tají při nižších teplotách). Rychlořezná ocel se taví při teplotě 1650 ° C,
• Materiál se vaří při teplotě 3000 ° C.
• Jedná se o materiál odolný proti deformaci, jehož tvrdost se zvyšuje při přidávání dalších prvků.
• Má relativně tvárné (s pomocí je možné získat tenké příze podle výkresu - drát) a tažnosti (který lze připravit ploché plechu tloušťky 0,12-0,50 mm - cín, který je obvykle cín potaženy, aby se zabránilo oxidaci).
• Před použitím tepelného nárazu se slitina podrobí mechanickému zpracování.
• Některé kompozity mají tvarovou paměť a deformují se v množství, které překračuje mez kluzu.
• Tvrdost oceli se liší podle tvrdosti železa a tvrdosti struktur, které jsou získány tepelnými a chemickými procesy. Mezi nejznámější patří vytvrzování, které se aplikuje na materiály s vysokým obsahem uhlíku. Vysoká povrchová tvrdost oceli umožňuje použití jako řezný nástroj. K dosažení této vlastnosti, která přetrvává při vysokých teplotách, se k oceli přidávají chrom, wolfram, molybden a vanad. Změřte tvrdost kovu v Brinell, Vickers a Rockwell.
• Má dobré odlévací vlastnosti.
• Schopnost podstupovat korozi je jedním z hlavních nevýhod oceli, neboť oxidované železo zvyšuje objem a způsobuje praskliny na povrchu, což zrychluje proces ničení ještě více. Tradičně byl kov chráněn před korozí různými povrchovými úpravami. Kromě toho se některé formulace stávají odolnými vůči oxidaci, například nerezavějícími materiály.
• Má vysokou elektrickou vodivost, která se velmi nesmí lišit v závislosti na složení slitiny. V nadzemních vedeních se nejčastěji používají hliníkové vodiče, které jsou pokryty ocelovým pláštěm. Ten poskytuje potřebnou mechanickou pevnost drátů a také přispívá k jejich levnější výrobě.
• Používá se k výrobě umělých permanentních magnetů, protože magnetizovaná ocel neztrácí svou magnetickou schopnost na určitou teplotu. Současně má ocelová struktura feritu magnetické vlastnosti, zatímco struktura austenitu není magnetická. Magnety založené na oceli ke stabilizaci struktury feritu obsahují zpravidla asi 10% niklu a chrómu.
• S rostoucí teplotou se výrobek z tohoto materiálu prodlužuje. Proto jestliže existují určité stupně volnosti v určitém provedení, tepelná expanze není problémem, ale pokud takové stupně volnosti neexistují, rozšíření oceli povede k dalším stresům, které je třeba vzít v úvahu. Koeficient tepelné roztažnosti je blízký koeficientu betonu. Tato skutečnost umožňuje jejich společné použití v konstrukcích různých typů, takový materiál se nazýval železobeton.
• Je to nehořlavý materiál, avšak jeho základní mechanické vlastnosti se rychle zhoršují pod vlivem otevřeného ohně.