Az acél elsődleges árucikké vált, amelynek több ezer különböző változata létezik a rendeltetése alapján, ezért vizsgáljuk meg a leggyakrabban használt különböző acéltípusokat, azok megkülönböztető tulajdonságait, valamint felhasználási módjait.

A vas a Föld magjában és köpenyében elterjedt, legnagyobb mennyiségben rendelkezésre álló ásvány, bár tiszta formában rendkívül lágy, és vasoxiddá kell oxidálni. Ennek a formának a gyenge szilárdsága és tartóssága nagyban akadályozza a vas felhasználását. E tulajdonságok fokozására a tiszta vashoz akár 2% szén hozzáadásával egy rendkívül tartós és kemény anyagot, az úgynevezett acélt állítanak elő.

A nagy szakítószilárdságának és szilárdságának köszönhetően az acélt a varrótűtől az olajszállító tartályhajókig mindenféle anyag, valamint az ezek előállításához szükséges szerszámok gyártására használják. Az acélhoz azonban gyakran más fémtípusokat is hozzáadnak, hogy a tervezett felhasználástól függően más-más tulajdonságokkal rendelkezzen.

Az acélnak ezekből a fémadalékokból a mai napig 3500 különböző változatát állították elő, amelyek mindegyike különböző szerkezeti, kémiai és fizikai jellemzőkkel és tulajdonságokkal rendelkezik. Még megdöbbentőbb az a tény, hogy ezeknek a változatoknak több mint 75%-át az elmúlt két évtizedben vezették be a gyorsan fejlődő ipari igények kielégítésére.

Vizsgáljuk meg a leggyakrabban használt acélfajtákat, azok megkülönböztető tulajdonságait és felhasználását:

Szénacél

A legtöbb acél világszerte valamilyen formában szénacél. Ez vasból, szénből és más ötvözőelemek változó, meghatározott mennyiségéből áll. A szénacélok fő ötvözőelemeként a szén a teljes acélgyártás mintegy 90%-át teszi ki.

Ez segít egy erősebb és sokkal merevebb fém létrehozásában. Ennek az az oka, hogy a szénben jelen lévő atomok lehetővé teszik, hogy áthaladjon a vas kristályrácsán, kissé eltorzítva a rácsot és kitöltve a fématomok közötti réseket.

Ez a tulajdonsága miatt az így kapott szénacél termékek rendkívül kemények. Ami ezt a szilárdságot meghatározza, az a jelen lévő szén mennyisége, ami további három kategóriába sorolja:

Tudjon meg mindent a szénacél pengéről itt.

Magas széntartalmú acél

A magas széntartalmú acél jellemzően 0,61% és 1,5% körüli széntartalmat tartalmaz, ami erős, rideg és kemény acélt eredményez. A kopásállóság javítása érdekében megfelelő hőkezelésen veszik át. Amellett, hogy nagy szilárdságú huzalokhoz és rugókhoz használják, hasznos anyag ütéscsillapító gépek gyártásához.

közepes széntartalmú acél

Ez a változat 0,31% és 0,6% közötti széntartalmat tartalmaz, ami enyhén képlékeny, az alacsony széntartalmú acélnál nagyobb szakítószilárdságú acélt eredményez. Az edzéshez gyakran edzéssel, azaz hőkezeléssel kezelik. Mivel nagyon jól alakítható, és különféle formákba és méretekbe önthető, ez a típus a három közül a leggyakrabban használt. A felhőkarcolóktól a kerítéseken át a hidakig és az otthonokig mindenhol ezt a fajtát használják.

Kis széntartalmú acél

A kis széntartalmú acél legfeljebb 0,3% szenet tartalmaz. Miközben nagy alakíthatóságot és képlékenységet kínál, az alacsony széntartalmú acélra alacsony szakítószilárdság jellemző, ami természetesen javítható a hideghengerléssel. Ennek során az acélt két polírozott henger között, nagynyomású körülmények között hengerlik. Leggyakoribb felhasználási területei közé tartozik a fémlemezek, dobozok, csövek, láncok, huzalok, tokok, szegecsek, járművázak stb. gyártása.

Forrás: Techpedia

Allegált acél

Az ötvözött acél a vas mellett különböző fémek különböző mennyiségéből áll. Ezek az adalékok segítenek az acél tulajdonságainak manipulálásában, hogy az adott alkalmazásokat szolgálja. Az olyan fémeket, mint az alumínium, a nikkel, a szilícium, a króm, a mangán, a titán és a réz valamilyen formában használják. Ezeknek a fémeknek a használata olyan tulajdonságokat eredményez, amelyek a szénacélban nem találhatók meg. A kívánt változások az acél szilárdságában, alakíthatóságában, korrózióállóságában, alakíthatóságában és edzhetőségében következnek be.

Az ötvözött acélt általában jobban reagálnak a különböző kezelésekre, ezért speciálisabb iparágakban, például a készülékgyártásban, a hajóépítésben és az autóiparban használják. Előfordulhatnak erősebb vagy tapinthatóbb, rozsdával szemben nagy ellenállással rendelkező vagy hegesztésre alkalmasabb formák.

Az ötvözött acélt gyakran használják csővezetékek, autóalkatrészek, áramfejlesztők, transzformátorok és elektromos motorok gyártásához.

Az ötvözött acélok az ötvözőelemek kombinációjától függően számos különböző változatot foglalnak magukban. Összegyűjtöttük a legelterjedtebb típusokat:

Volframacél

A wolframként is ismert volfrám alapvetően egy tompa ezüst fém, amely a legtisztább formában az összes fémtípus közül a legmagasabb olvadásponttal büszkélkedhet. Ami megkülönbözteti a többi fémtípustól, az a szilárdsága és a magas hőmérsékletnek való ellenálló képessége. Ezeknek a tulajdonságoknak köszönhetően a különböző acélötvözetek ezt a fémet használják a korrózióval és kopással szembeni ellenállás fokozására.

A rakétahajtóművek fúvókái is volfrámacélt használnak a magas hőállóság elérése érdekében. Ha kobaltot, nikkelt és vasat kombinálnak, a volfrámacél felhasználható számos repülőgéptípus turbinalapátjainak gyártásához. Emellett számos más gép és szerszám is nagy hőállóságot igényel, és ezért volfrámacélt használnak.

Forrás: A volfrámacélok és a volfrámacélok gyártása és felhasználása: A mérleg

Tudjon meg sokkal többet a volfrámacélról itt.

Nikkelacél

A nikkelacél ötvözet a leggyakrabban használt acélötvözetek közé tartozik világszerte. Magas, körülbelül 3,5%-os nikkeltartalma mellett körülbelül 0,35%-os széntartalmat tartalmaz. Különlegessége, hogy a nikkel hozzáadása a képlékenység arányos csökkenése nélkül erősíti a szerkezeti acélt. Ez a szívósságnövekedés segít ellenállni a töréseknek, amelyeket nagy ütések, rázkódások és terhelések okozhatnak.

Mellett a nikkel az olvasztáskor csökkenti az acélban a torzulás értékét. A nikkelacél hihetetlenül jól reagál a hőkezelésre, mivel a nikkel hozzáadása csökkenti az acél hőmérsékletét, így ideális a hőkezeléshez.

Forrás: Bright hub engineering

Mangánacél

A mangánacél egy munkakeményedő acél, amely 11-14% mangántartalomból áll. Kiváló munkakeményedési tulajdonságai és kopásállósága miatt a mangánacélt komplex vasúti pályák gyártásához használják. Más kortárs alkalmazások közé tartoznak a lapátos vödrök, lövedékfúvó kabinok, kaparók, fúrásgátló biztonsági lemezek stb.

Forrás: West Yorkshire Steel

Fedezzen fel többet a mangánacélról itt.

Vanádium acél

A vanádium acél a korrózióálló tulajdonságairól, valamint az ütések elnyelésére való képességéről ismert. Amellett, hogy vegyi anyagokat szállító csövekhez és csővezetékekhez használják, a vanádiumacélt vékony réteg formájában használják a titán acélhoz való kötésére a repülőgépiparban. Már 1% vanádium és króm is elegendő az ütés- és rezgésállóság eléréséhez, így ideális az autóipari alkalmazásokhoz.

Forrás: Bányászat.com

Krómacél

A króm hozzáadása csökkenti a kritikus hűtési sebességet és növeli az acél pikkelyállóságát, kopásállóságát és magas hőmérsékleti szilárdságát. Elsősorban a korrózióállóság növelésére használják. A nagy rugalmassággal és szakítószilárdsággal rendelkező krómacélokat gyakran használják gép- és autóalkatrészek, kőzetdarálók és széfek gyártásához.

Forrás: Borinox

Króm-vanádium acél

A króm-vanádium acél mind a krómot, mind a vanádiumot felhasználja, egyesítve mindkettő tulajdonságait. A rendkívül nagy szakítószilárdságú acél könnyen vágható, de nem törékeny. Gyakori felhasználási területei közé tartoznak a fogaskerekek, tengelyek, összekötőrudak, járművkeretek és így tovább.

Szilíciumacél

A mágneses erő tekintetében a szilíciumacél a legjelentősebb ma használt anyag. Míg kis mennyiségű szilíciumacélt impulzus transzformátorokban és kis relékben használnak, addig az olyan alkalmazások, mint a nagy motorok és generátorok több tonna szilíciumacélt használnak fel. Tulajdonságai közül a telítési redukció, az ellenállás, a magnetostrikció és a mágneses-kristályos anizotrópia nagyon keresett. A mindössze 1-2% szilícium hozzáadásával az acélt leginkább állandó mágnesek gyártására használják.

Tudjon meg mindent a szilíciumacélról itt.

Molibdénacél

A molibdén az acélok értékes ötvözőanyagaként segít javítani az acél szívósságát, hegeszthetőségét, valamint korrózióállóságát. Ezáltal ideális a szerkezeti acélokban való felhasználásra, és ezért széles körben használják a tengeri környezetben történő alkalmazásokban. Az olaj- és gázvezetékek és a golyóscsapágyak szintén használják a molibdénacélt.

Forrás: Molibdénacélok: Metalpedia

Kobalt acél

A kobaltötvözetek óriási korrózióállóságot, kopásállóságot, magas hőmérsékleti szilárdságot és mágneses tulajdonságokat kínálnak. Néhány keményebb kobalt-alkalmazás közé tartoznak a gázturbinák lapátjai és vödrei. Mégis, ezt az acélfajtát gyakrabban használják vágószerszámok készítésére.

Forrás: A kobot ötvözete: Science direct

Alumínium acél

Az alumínium hozzáadása segít beépíteni a hővisszaverő képességet. Mivel az acél sűrűségének körülbelül egyharmadát teszi ki, olyan alkalmazásokban használják, ahol az alacsony súly és a nagy szilárdság elengedhetetlen. Az alumíniumacélokat ezért széles körben használják motorkerékpárok és autók kipufogórendszereinek gyártásához. Az autóiparon kívül az alumíniumacélt változatosan használják az energiatermelésben, az építészetben, az élelmiszer-előkészítésben, a csomagolásban, az elektromos átviteli alkalmazásokban stb.

Forrás: Aalco

Szerszámacél

A szerszámacélok olyan acélok, amelyeket különféle, sokféle célra használt szerszámok gyártására használnak, beleértve az ütőszerszámokat, a vágószerszámokat, például a késkészítő szerszámokat és másokat. Olyan fémötvözetekből állnak, mint a volfrám, a kobalt, a molibdén és a vanádium különböző mennyiségben. Nemcsak kemények és tartósak, hanem hőállóak is.

A gyártandó szerszám típusától függően a szerszámacél minősége eltérő, így a szerszámacél kategórián belül számos változat létezik:

Sokkálló szerszámacél

Amint a neve is mutatja, ezt a szerszámacél változatot úgy tervezték, hogy különböző hőmérsékleti szinteken nagy ellenállást nyújtson az ütésekkel szemben. Alacsony szén-, szilícium- és molibdéntartalomból áll, koptató hatású és mérsékelten szívós. Ezt az acélt többnyire szerszámok, például csavarhúzók, lyukasztók, vésők és szegecseléshez használt szerszámok gyártására használják.

Különleges célú szerszámacél

Ezt a szerszámacélt kifejezetten a mérsékelt szívósság és alakíthatóság elérésére tervezték, alacsony ötvözetű acélosztály felhasználásával. Gyakran használják kulcsok, csőkulcsok és csapok gyártására.

Hőkezelt szerszámacél

A hőkezelt szerszámacélokat olyan szerszámok gyártására használják, amelyek hosszabb ideig tartó nagy hőállóságot igényelnek, mint például a kovácsoláshoz, extrudáláshoz, lyukasztáshoz, öntéshez és a forró nyírókésekhez használt szerszámok.

Vízkeményedő szerszámacél

A legolcsóbb típusként a vízkeményedő szerszámacél a szerszámok gyártásában legszélesebb körben használt szerszámacél. A keménységnek a tárgyakba vagy szerszámokba való beépítése érdekében ezt az acélt vízben árasztják. Mivel nagy felületi kopásállósággal rendelkezik, ezt az acélt gyakran használják reszelők, vágóeszközök, kalapácsok, pengék és hasonló tárgyak gyártására.

Nagysebességű szerszámacél

A nagysebességű szerszámacél volfrám, molibdén és vanádium acélötvözetekből áll. Ezek az összetevők kemények és megtartják keménységüket, amikor magas hőmérsékletnek vannak kitéve, segítve olyan acél előállítását, amely tökéletes a nagy sebességű gépekhez, például fúrókhoz, vésőkhöz, fűrészekhez, lyukasztókhoz, csapokhoz stb.

Cold-Work Tool Steel

Ez a szerszámacél-változat magas krómtartalmat tartalmaz az alacsony torzítási tulajdonság elérése érdekében az edzés során, amely történhet levegőn vagy olajon keresztül. Ez a tulajdonság azt jelenti, hogy az előállított szerszámok nem repednek könnyen. Mivel rendkívül robusztus acél, a hidegen megmunkált szerszámacél ideális késpengék, bélyegzőszerszámok, pénzverő szerszámok stb. készítéséhez.

Formacél

A formacél szénacélokat használ fel a műanyagok fröccsöntő- és présformáinak készítéséhez. Plusz, egy másik gyakori alkalmazás a cink szerszámöntés.

Forrás:

Source: Science struck

Rozsdamentes acél

Míg a rozsdamentes acél több fémötvözetből áll, a króm szolgál elsődleges elemként, amely a teljes acélösszetétel 10-20%-át teszi ki. A korábban “rozsdamentes” acélként ismert rozsdamentes acél rendkívül népszerű a megjelenése és a rozsdával szembeni nagyfokú ellenállása miatt. Egészen pontosan körülbelül 200-szor ellenállóbb a rozsdásodással szemben, mint más acélfajták, különösen, ha a króm mennyisége meghaladja a 11%-ot.

A rozsdamentes acél magas korrózióállósági képességének köszönhetően a legdrágább acélfajta. Mivel rendkívül tartós típus, a rozsdamentes acélok képesek ellenállni a mindennapi használat során szükségszerűen bekövetkező kopásnak. A karcolásokkal és korrózióval szembeni ellenálló képesség további fokozása érdekében a láthatatlan krómréteg az oxidáció megakadályozására szolgál. A rozsdamentes acélt alkotó egyéb fémkomponensek közé tartozik a molibdén és a nikkel.

A rozsdamentes acélok mérete és minősége az alkalmazástól függően eltérő lehet, és lemezek, rudak, csövek, lemezek és huzalok formájában is előfordulhatnak. A rozsdamentes acél kristályszerkezete és mechanikai tulajdonságai alapján különböző típusokba sorolható:

Ferritikus rozsdamentes acél

A ferritikus rozsdamentes acél körülbelül 12-17% krómot, legfeljebb 0,1% szenet, nyomokban nikkelt és kis mennyiségben más ötvözött fémeket, például alumíniumot, molibdént és titániumot tartalmaz. Míg a ferrites acélok szívósak, erősek és mágnesesek, hidegmegmunkálással tovább erősíthetők. A hőkezelésre azonban nem reagálnak, ami azt jelenti, hogy ezzel a technikával nem lehet őket edzeni.

Austenit rozsdamentes acél

Az ausztenites acélnak sokkal magasabb a krómtartalma, mint rozsdamentes acél társainak. Az ilyen típusú acél krómtartalma elérheti a 18%-ot, míg a többi elem között a nikkel 8%-ot, a szén pedig 0,8%-ot tesz ki. Bár az ausztenites acél nem reagál a hőkezelésre, nem mágneses tulajdonságai miatt népszerű, így ez az acél az egyik legszélesebb körben használt acél világszerte. Néhány gyakori felhasználási terület a csövek, élelmiszeripari berendezések és konyhai eszközök gyártása.

Martenzites rozsdamentes acél

A 11-17% krómot tartalmazó martenzites acél körülbelül 1,2% szenet és kevesebb mint 0,4% nikkelt tartalmaz. A martenzites acélok nemcsak a hőkezelésre reagálnak, hanem mágneses tulajdonságokkal is rendelkeznek. A fogászati és sebészeti műszerek, kések, pengék és egyéb vágószerszámok martenzites rozsdamentes acélt használnak.

Duplex rozsdamentes acél

A duplex acél egyszerűen a ferrites és az ausztenites acélok kombinációja, amelynek eredményeként olyan acél jön létre, amely sokkal erősebb, mint mindkettő külön-külön. Nemcsak hegeszthető, hanem korrózióálló is. Mégis, mágnesesen nem erős.

Kiválással edzett rozsdamentes acél

Ez az acél 17% krómból és 4% nikkelből áll, ami egy edzett acélfajtát eredményez. Ezenkívül néhány más fémet is hozzáadnak különböző mennyiségben, beleértve az alumíniumot, a rezet és a nióbiumot. Ez a típus különböző formákba önthető, így ideális motoralkatrészekhez és nukleáris hulladéktartályokhoz. Emellett mérsékelt korrózióállóságot is biztosít.