Oțelul a devenit o marfă de primă mână cu mii de variații diferite în funcție de destinația sa, așa că haideți să explorăm cele mai frecvent utilizate tipuri diferite de oțel, proprietățile lor distinctive, precum și utilizările lor.
Fierul este cel mai abundent mineral disponibil, răspândit în nucleul și mantaua Pământului, deși este extrem de moale în forma sa pură și trebuie să fie oxidat în oxid de fier. Rezistența și durabilitatea slabe ale acestei forme obstrucționează foarte mult utilizarea fierului. Pentru a îmbunătăți aceste proprietăți, se adaugă până la 2% de carbon la fierul pur, producând o substanță extrem de durabilă și dură numită oțel.
Datorită rezistenței sale ridicate la tracțiune și solidității, oțelul este folosit pentru a fabrica orice, de la ace de cusut la petroliere, precum și uneltele necesare pentru a le produce. Cu toate acestea, alte tipuri de metale sunt adesea adăugate oțelului pentru a încorpora diferite calități în funcție de utilizarea preconizată.
Aceste adaosuri metalice au produs până în prezent 3.500 de variante diferite de oțel, fiecare dintre ele purtând caracteristici și proprietăți structurale, chimice și fizice diferite. Chiar mai surprinzător este faptul că mai mult de 75% din aceste variații au fost introduse în ultimele două decenii pentru a răspunde cerințelor industriale în curs de dezvoltare rapidă.
Să explorăm cele mai frecvent utilizate tipuri de oțel, proprietățile lor distinctive și utilizările lor:
Oțel carbon
Majoritatea oțelului de pe glob este o anumită formă de oțel carbon. Acesta cuprinde fier, carbon și cantități specifice variabile de alte elemente de aliere. Fiind principalul element de aliere al oțelurilor cu carbon, carbonul reprezintă aproximativ 90% din întreaga producție de oțel.
Ajută la crearea unui metal mai puternic și mult mai rigid. Acest lucru se datorează faptului că atomii prezenți în carbon îi permit să se deplaseze prin rețeaua cristalină a fierului, distorsionând ușor rețeaua și umplând golurile dintre atomii metalici.
Dată această caracteristică, produsele din oțel carbon rezultate sunt extrem de dure. Ceea ce determină această rezistență este cantitatea de carbon prezentă, clasificându-l în continuare în trei categorii:
Aflați totul despre lama de oțel carbon aici.
Oțel cu conținut ridicat de carbon
Oțelul cu conținut ridicat de carbon conține de obicei în jur de 0,61% până la 1,5% conținut de carbon, rezultând un oțel puternic, fragil și dur. Pentru a-i îmbunătăți rezistența la uzură, acesta este preluat printr-un tratament termic adecvat. Pe lângă faptul că este utilizat pentru fire și arcuri de înaltă rezistență, este un material util pentru producerea de mașini care absorb șocurile.
Oțel cu carbon mediu
Această variantă încorporează un conținut de carbon de 0,31% până la 0,6%, rezultând un oțel ușor ductil cu o rezistență la tracțiune mai mare decât oțelul cu conținut scăzut de carbon. Pentru a-l căli, acesta este adesea tratat cu revenire, o formă de tratament termic. Deoarece este foarte maleabil și poate fi turnat într-o varietate de forme și dimensiuni, acest tip este cel mai frecvent utilizat dintre cele trei. De la zgârie-nori la garduri, la poduri și case, îl veți vedea folosit peste tot.
Oțel cu conținut scăzut de carbon
Oțelul cu conținut scăzut de carbon conține până la 0,3% carbon. Deși oferă o maleabilitate și o ductilitate ridicate, oțelul cu conținut scăzut de carbon este caracterizat de o rezistență scăzută la tracțiune, care poate fi cu siguranță îmbunătățită prin procesul de laminare la rece. Acesta presupune laminarea oțelului între două role lustruite în condiții de înaltă presiune. Techpedia
Oțel aliat
Oțelul aliat este compus din cantități variabile de diferite metale în afară de fier. Aceste adaosuri ajută la manipularea proprietăților oțelului pentru a servi unor aplicații specifice. Metale precum aluminiul, nichelul, siliciul, cromul, manganul, titanul și cuprul sunt utilizate într-o anumită capacitate. Utilizarea acestor metale are ca rezultat caracteristici care nu se găsesc în oțelul carbon. Modificările dorite se produc în rezistența, formabilitatea, rezistența la coroziune, ductilitatea și capacitatea de întărire a oțelului.
În general mai receptiv la diferite tipuri de tratamente, oțelul aliat este utilizat în industrii mai specializate, cum ar fi aparatele electrocasnice, construcțiile navale și industria auto. Acesta poate veni în forme mai puternice sau mai tactile, cele cu rezistență ridicată la rugină sau cele care sunt mai potrivite pentru sudură.
Oțelul aliat este adesea folosit la fabricarea conductelor, a pieselor auto, a generatoarelor de energie, a transformatoarelor și a motoarelor electrice.
În funcție de combinația de elemente de aliere, oțelurile aliate cuprind numeroase variații diferite. Am reunit cele mai utilizate tipuri:
Oțel cu tungsten
Tungstenul, cunoscut și sub numele de wolfram, este practic un metal argintiu mat care se mândrește cu cel mai înalt punct de topire dintre toate tipurile de metale în forma lor cea mai pură. Ceea ce îl face să iasă în evidență față de alte tipuri de metale este rezistența și capacitatea sa de a rezista la temperaturi ridicate. Datorită acestor caracteristici, diferite aliaje de oțel folosesc acest metal pentru a spori rezistența la coroziune și uzură.
În afară de aceasta, duzele motoarelor de rachetă folosesc oțelul cu wolfram pentru a obține o rezistență ridicată la căldură. Dacă este combinat cu cobalt, nichel și fier, oțelul cu tungsten poate fi folosit pentru a produce palete de turbină pentru multe tipuri de aeronave. În plus, multe alte mașini și unelte necesită o rezistență ridicată la căldură și, prin urmare, folosesc oțelul cu tungsten.
Sursa: The balance
Cunoașteți mult mai multe despre oțelul cu tungsten aici.
Oțelul cu nichel
Legatul de oțel cu nichel se numără printre cele mai frecvent utilizate aliaje de oțel din întreaga lume. Pe lângă un conținut ridicat de nichel de aproximativ 3,5%, acesta cuprinde un conținut de carbon de aproximativ 0,35%. Specialitatea sa constă în faptul că adăugarea de nichel întărește oțelul structural fără o scădere proporțională a ductilității. Această creștere a tenacității ajută la rezistența la fracturile care pot fi provocate de impacturi, șocuri și sarcini mari.
Mai mult, în momentul călirii, nichelul scade valoarea de deformare a oțelului. Oțelul cu nichel oferă o receptivitate incredibilă la tratamentul termic, deoarece adăugarea de nichel scade temperatura oțelului, făcându-l ideal pentru tratamentul termic.
Sursa: Sursa: Bright hub engineering
Oțelul cu mangan
Oțelul cu mangan este un oțel de călire la lucru care este alcătuit din 11 până la 14% conținut de mangan. Datorită caracteristicilor sale excelente de călire la lucru și a rezistenței la uzură, oțelul cu mangan este utilizat la fabricarea șinelor de cale ferată complexe. Alte aplicații contemporane includ găleți pentru lopeți, dulapuri de sablare, raclete, plăci de securitate antiperforare etc.
Sursa: West Yorkshire Steel
Descoperiți mai multe despre oțelul cu mangan aici.
Oțelul cu vanadiu
Oțelul cu vanadiu este cunoscut pentru proprietățile sale rezistente la coroziune, precum și pentru capacitatea de a absorbi șocurile. Pe lângă faptul că este folosit pentru țevi și tuburi care transportă substanțe chimice, oțelul cu vanadiu este folosit sub forma unui strat subțire pentru a lipi titanul de oțel pentru aplicații aerospațiale. Doar 1% vanadiu și crom sunt suficienți pentru a obține rezistență la șocuri și vibrații, ceea ce îl face ideal pentru aplicațiile auto.
Sursa: minerit.com
Oțel cu crom
Adaosul de crom scade rata critică de răcire și crește rezistența la scalare, rezistența la uzură și rezistența la temperaturi înalte a oțelului. Este utilizat în principal pentru a crește rezistența la coroziune. Prezentând o elasticitate și o rezistență la tracțiune ridicate, oțelul cromat este adesea utilizat la fabricarea de piese de mașini și autoturisme, concasoare de roci și seifuri.
Sursa:
Sursa: B.A: Borinox
Oțel crom-vanadiu
Oțelul crom-vanadiu folosește atât cromul, cât și vanadiu, combinând caracteristicile fiecăruia. Dispunând de o rezistență extrem de mare la tracțiune, oțelul poate fi tăiat cu ușurință, dar nu este fragil. Printre utilizările comune se numără angrenaje, axe, biele, cadre de vehicule și așa mai departe.
Oțel siliciu
Când vine vorba de forța magnetică, oțelul siliciu este cel mai important material utilizat în prezent. În timp ce cantități mici de oțel siliciu sunt utilizate în transformatoare de impulsuri și relee mici, aplicații precum motoarele și generatoarele mari utilizează tone de oțel siliciu. Printre proprietățile sale, reducerea saturației, rezistivitatea, magnetostricția și anizotropia magnetocristalină sunt foarte căutate. Cu un adaos de doar 1 până la 2% de siliciu, oțelul este folosit cel mai mult pentru a produce magneți permanenți.
Aflați totul despre oțelul cu siliciu aici.
Oțel cu molibden
Ca agent de aliere valoros pentru oțeluri, molibdenul ajută la îmbunătățirea durității oțelului, a sudabilității, precum și a rezistenței la coroziune. Acest lucru îl face ideal pentru utilizarea în oțelurile structurale și, prin urmare, acestea sunt utilizate pe scară largă în aplicațiile din mediul marin. Conductele de petrol și gaze și rulmenții cu bile folosesc, de asemenea, oțelul cu molibden.
Sursa:
Sursa:
: Metalpedia
Oțelul cu cobalt
Alegatele de cobalt oferă o rezistență extraordinară la coroziune, rezistență la uzură, rezistență la temperaturi înalte și proprietăți magnetice. Unele aplicații mai rezistente ale cobaltului includ paletele și cupele turbinelor cu gaz. Cu toate acestea, acest tip de oțel este mai frecvent utilizat pentru a face unelte de tăiere.
Sursa:
Sursa: Băiatul de cobalt: Science direct
Oțel cu aluminiu
Adaosul de aluminiu ajută la încorporarea capacității de a reflecta căldura. Cuprinzând o densitate de aproximativ o treime din cea a oțelului, acesta este utilizat în aplicații în care greutatea redusă și rezistența ridicată sunt esențiale. Astfel, oțelurile din aluminiu sunt utilizate pe scară largă la fabricarea sistemelor de evacuare ale motocicletelor și automobilelor. În afară de industria automobilelor, oțelul din aluminiu este utilizat în mod divers în producția de energie, arhitectură, prepararea alimentelor, ambalaje, aplicații de transmisie electrică etc.
Sursa: Aalco
Oțelul pentru unelte
Oțelurile pentru unelte sunt tipul de oțeluri utilizate pentru producerea diferitelor tipuri de unelte folosite pentru o gamă largă de scopuri, inclusiv unelte de impact, unelte de tăiere, cum ar fi uneltele de cuțit și altele. Ele sunt alcătuite din aliaje metalice precum tungstenul, cobaltul, molibdenul și vanadiul în cantități variabile. Nu numai că sunt dure și durabile, dar sunt și foarte rezistente la căldură.
În funcție de tipul de sculă care urmează să fie produsă, calitatea oțelului pentru scule diferă, rezultând numeroase variante în cadrul categoriei de oțel pentru scule:
Oțel pentru scule rezistent la șocuri
După cum sugerează și numele, această variantă de oțel pentru scule este concepută pentru a oferi o rezistență ridicată la șocuri la diferite niveluri de temperatură. Compus din conținuturi scăzute de carbon, siliciu și molibden, este abraziv și moderat de dur. Acest oțel este utilizat în principal la fabricarea uneltelor, cum ar fi șurubelnițele, pumnii, dălțile și uneltele utilizate la nituire.
Oțel pentru scule cu destinație specială
Acest oțel pentru scule este special conceput pentru a obține o tenacitate și o maleabilitate moderate, utilizând o clasă de oțel slab aliat. Acestea sunt adesea utilizate pentru producerea de chei, arbori și robinete.
Oțel pentru scule pentru lucru la cald
Oțelul pentru scule pentru lucru la cald este utilizat pentru a produce scule care necesită o rezistență ridicată la căldură pentru perioade de timp prelungite, cum ar fi cele utilizate la forjare, extrudare, perforare, turnare și lamele de forjare la cald.
Oțelul pentru scule de călire în apă
Ca cel mai ieftin tip, oțelul pentru scule de călire în apă este cel mai utilizat la scară largă în producția de scule. Pentru a încorpora duritatea în obiecte sau unelte, acest oțel este călit în apă. Dispunând de o rezistență ridicată la uzura superficială, acest oțel este adesea utilizat pentru fabricarea de limetă, freze, ciocane, lame și obiecte similare.
Oțel pentru scule cu viteză mare
Oțelul pentru scule cu viteză mare este compus din aliaje de oțel cu tungsten, molibden și vanadiu. Aceste componente sunt dure și își păstrează duritatea atunci când sunt expuse la temperaturi ridicate, ajutând la producerea unui oțel perfect pentru mașinile de mare viteză, cum ar fi burghie, alezoare, ferăstraie, pumni, robinete etc.
Oțel pentru scule pentru lucru în negru
Această variantă de oțel pentru scule încorporează un conținut ridicat de crom pentru a obține o proprietate de deformare redusă în timpul călirii, care se poate face prin aer sau ulei. Această caracteristică înseamnă că sculele produse nu se fisurează ușor. Fiind un oțel foarte robust, oțelul pentru scule de prelucrat la rece este ideal pentru fabricarea de lame de cuțit, matrițe de ștanțare, scule de batere a monedei etc.
Oțel pentru matrițe
Oțelul pentru matrițe utilizează oțeluri cu carbon pentru fabricarea matrițelor de injecție și de compresie pentru materiale plastice. În plus, o altă aplicație comună este turnarea sub presiune a zincului.
Sursa: Science struck
Oțel inoxidabil
În timp ce oțelul inoxidabil este alcătuit din mai multe aliaje metalice, cromul servește ca element principal, constituind 10 până la 20% din compoziția totală a oțelului. Cunoscut anterior sub numele de oțel „fără rugină”, oțelul inoxidabil este foarte popular datorită aspectului său și rezistenței sale ridicate la rugină. Mai exact, este de aproximativ 200 de ori mai rezistent la rugină decât alte tipuri de oțel, în special atunci când cantitatea de crom este mai mare de 11%.
Datorită capacității sale de rezistență ridicată la coroziune, oțelul inoxidabil este cel mai scump tip de oțel. Fiind un tip foarte durabil, oțelurile inoxidabile sunt capabile să reziste la uzura care este inevitabil să apară ca urmare a utilizării zilnice. Pentru a spori și mai mult rezistența sa la zgârieturi și coroziune, stratul invizibil de crom are rolul de a preveni oxidarea. Alte componente metalice care alcătuiesc oțelul inoxidabil includ molibdenul și nichelul.
În funcție de aplicație, dimensiunile și calitățile oțelului inoxidabil pot fi diferite, iar acestea pot veni sub formă de foi, bare, tuburi, plăci și sârme. Pe baza structurii cristaline și a proprietăților mecanice ale oțelului inoxidabil, acesta poate fi clasificat în continuare în diferite tipuri:
Oțel inoxidabil feritic
Oțelul inoxidabil feritic conține aproximativ 12-17% crom, până la 0,1% carbon, urme de nichel și alte metale aliate în cantități mici, cum ar fi aluminiu, molibden și titan. În timp ce oțelurile feritice sunt rezistente, puternice și magnetice, ele pot fi consolidate și mai mult prin prelucrarea la rece. Cu toate acestea, ei nu răspund la tratamentul termic, ceea ce înseamnă că nu pot fi căliți prin această tehnică.
Oțel inoxidabil austenitic
Oțelul austenitic are un conținut mult mai mare de crom decât omologii săi din oțel inoxidabil. Conținutul de crom în acest tip de oțel poate ajunge până la 18%, în timp ce alte elemente includ nichel, constituind 8%, și carbon la 0,8%. Chiar dacă oțelul austenitic este insensibil la tratamentele termice, este popular pentru proprietățile sale nemagnetice, ceea ce face ca acest oțel să fie unul dintre cele mai utilizate oțeluri la nivel mondial. Unele utilizări comune includ fabricarea țevilor, a echipamentelor de procesare a alimentelor și a ustensilelor de bucătărie.
Oțel inoxidabil martensitic
Compus din 11 până la 17% crom, oțelul martensitic conține aproximativ 1,2% carbon și mai puțin de 0,4% nichel. Oțelurile martensitice nu numai că răspund la tratamentele termice, dar cuprind și proprietăți magnetice. Instrumentele dentare și chirurgicale, cuțitele, lamele și alte unelte de tăiere folosesc oțelul inoxidabil martensitic.
Oțel inoxidabil duplex
Oțelul duplex este pur și simplu o combinație de oțeluri feritice și austenitice, rezultând un oțel care este mult mai rezistent decât ambele în mod individual. Este nu numai sudabil, ci și rezistent la coroziune. Cu toate acestea, nu este puternic din punct de vedere magnetic.
Oțel inoxidabil de călire prin precipitare
Acest oțel este alcătuit din 17% crom și 4% nichel, ceea ce duce la o varietate de oțel călit. În plus, se adaugă și alte câteva metale în cantități variabile, inclusiv aluminiu, cupru și niobiu. Acest tip poate fi turnat în diferite forme, ceea ce îl face ideal pentru utilizarea în componente de motoare și în butoaie de deșeuri nucleare. De asemenea, oferă o rezistență moderată la coroziune.