akreditacija i sertifikacija - univerzitet pim

PREDMET:

MATERIJALI

PODACI PREDAVČA I ASISTENTA

Prof.dr Veljko Vuković (vanredni profesor)

Asistent: ≈

Tel: 00387/65-518-335

E-mail: [email protected]

BANJA LUKA

mailto:[email protected]

OBLAST PREDAVNJA

6. Čelici i dobijanje čelika

7.Podjela čelika

8.Označavanje čelika

6. ČELICI I DOBIJANJE ČELIKA

POSTROJENJE VISOKE PEĆEI


ŠEMA PROIZVODNJE ČELIKA


Strukturni sastojci legura željezo-ugljenik


Proizvodnja čelika u željezarama prolazi kroz tri

faze:

1. Prva faza-visoka peć

2. Druga faza- čeličane

3. Treća faza- valjaonice


DOBIJANJE ČELIKA

Čelik se dobija preradom bijelog sirovog gvožđa i starog gvožđa

(čelični otpaci), pri čemu se odstranjuju višak hemijskih elemenata ili se

dodaju pojedini hemijski elementi radi dobijanja čelika odgovarajućeg

kvaliteta.

Sadržaj nepoželjnih elemenata se smanjuje do određenih granica

procesom oksidacije dodavanjem kiseonika u rastop sirovog gvožđa.


DOBIJANJE ČELIKA

Sadržaj nepoželjnih elemenata se smanjuje do određenih granica

procesom oksidacije dodavanjem kiseonika u rastop sirovog gvožđa.

2Fe + O2 → 2FeO + Q (toplota)

C+2FeO → 2Fe+ CO2+ Q

S+2FeO → 2Fe + SO2 +Q

2P +5FeO → 5 Fe + P2O5 + Q

Si +2FeO → 2Fe +SiO2 + Q

Mn +FeO → Fe + MnO + Q

Oksidovane primjese uklanjaju se vezivanjem sa topiteljem u šljaku, osim

CO2 i SO2 koji odlaze u atmosferu.


Čelika je legura gvožđa i ugljenika (do 1,7%) i drugih elemenata namjerno dodatih. Sadrži pratioce gvožđa (sumpor, silicijum, fosfor, mangan).

Čelici predstavljaju najčešće korišćenu grupu mašinskihmaterijala.

U novije vrijeme poznato je nekoliko hiljada raznih vrsta čelika, koje se koriste u gotovo svim oblastima mašinske tehnike.

Svjetska proizvodnja čelika iznosila je 2011. oko 1490 milionatona.

Kina je prema podacima iz 2011. najveći svjetski proizvođač čelika(683,3 miliona tona) s oko 45,9% ukupne svj. proizvodnje.


DOBIJANJE ČELIKA

Dobijanje čelika se svodi na rafinaciju gvožđa dobijenog u visokoj

peći i dodavanju ferolegura.

Gvožđe za preradu u čelik sadrži do 4% C, 1,4% Si, 1,5% Mn, 0,25%

P i 0,12% S. Stoga se u procesu dobijanje čelika sadržaji ovih

elemenata svode na zahtjevane vrijednosti. Rastopljeno gvožđe

prerađuje se u čelike u:

• u Simens-Martenovoj peći (plameni postupak);

• u Elektropeći (pretapanjem) i

• u Konvektorskim (Besemerovom, Tomasovom i LD konvektoru)

6. ČELICI I DOBIJANJE ČELIKA PRIPREMA SIROVINE ZA PROIZVODNJU ČELIKA

Simens-Martenov postupak (kiseli i bazni) postupak za preradu u čelikkao sirovine koristi bijelo sirovo gvožđe pomiješano sa starim gvožđem(odnos može da bude takav da se količina sirovog gvožđa menja u opsegu 50-80%.

Elektro postupak za preradu u čelik kao sirovine koristi staro gvožđe savrlo malim udjelom primesa.

Elektro peći služe za dobijanje visokokvalitetnih čelika (visokolegirani, alatni, čelici za matrice, čelici za ležišta, nerđajući čelici) čiji se sastavodržava u uskim granicama.

Proces u konvertoru se odvija samo sa toplom šaržom, tj. tečnimsirovim gvožđem iz visoke peći. Procesi u plamenoj peći i elektro pećimogu se sprovesti i sa hladnom šaržom!


RAZLIKE U POSTUPCIMA DOBIJANJA ČELIKA

Bitna razlika između Simens-Martenovog postupka i pretapanja u

elektropećima, konvertorskog postupka ogleda se u načinu dobijanja

toplote potrebne za dobijanje čelika.

Dok se u prvom slučaju radi o spoljašnjim izvorima toplote

(sagorevanje gasa u Simens-Martenovom postupku ili električni luk

kao najčešća varijanta elektropeći), dotle se za konvertorski postupak

potrebna količina toplote obezbeđuje hemijskim reakcijama kojima se

čelik prečišćava, prvenstveno oksidacijom pomoću kiseonika pod

pritiskom.


IZBOR POSTUPKA ZA DOBIJANJE ČELIKA

Izbor postupka za dobijanje čelika zavisi od više faktora, a najvažniji

su kvalitet i cena dobijenog čelika, kao i hemijski sastav gvožđa, tj.

njegova čistoća.

Na primer, za Simens-Martenov postupak i za pretapanje u

elektropećima gvožđe, kao polazna sirovina, treba da ima što manje

primesa, tj. da je što veće čistoće. Pri tome se dobija čelik boljeg

kvaliteta, ali skuplji od konvertorskog čelika.

Za primenu konvertorskih postupaka koriste se gvožđa sa većim

sadržajem silicijuma (Besemerov postupak), odnosno sa većim

sadržajem fosfora (Tomasov postupak), koji pri prečišćavanju gvožđa

daju dodatnu količinu toplote.


Simens-Martenovoj peći (plameni postupak);

S-M postupak ima naročitog značaja jer se njime mogu preraditi

znatne količine starog gvožđa, tj č.odpada i do 80%

Proces prečišćavanja u S.M pećima sastoji se u sagorijevanju P, Mn, C

i Si kiseonikom iz plamena generatorskog gasa koji liže preko

rastopine

Korišćenje odpadne toplote gasova sagorijevanja moguće je postići

predgrevanje genratorskog gasa u vazduhu na 100 do 1200ºC, time se

omogućava povećanje temparature u prostoru za topljenje na 1700ºC

koja je potrebna za postupak ove peći


SIMENS-MARTINOV POSTUPAK

Čelik proizveden ovim postupkom sadrži azota do 0,008% , fosfora do

0,05% i sumpora do 0,06%.

Postupak troši puno energije i ima dugo vreme odlivanja


SIMENS-MARTINOV POSTUPAK

Peć sa vatrostalnom oblogom.

Sirovo železo ili mješavina sa starim čelikom uz dodatak topitelja

Otpadni gasovi se koriste za zagrevanje.

Čelik visokog kvaliteta ali potrošnja

goriva i vrijeme odlijevanja su visoki.


Simens-Martenovoj peći (plameni postupak);


ELEKTROLUČNI POSTUPAK

Ovaj postupak koristi se za dobijanje kvalitetnih i visokolegiranih čelika.

Čelik dobijen ovim postupkom sadrži azota do 0,025%, fosfora do

0,03% i sumpora do 0,03%.

Zagrevanje se vrši pomoću električnog luka koji se formira između

grafitnih elektroda (T= 3500ºC) i šarže, i radijacionom energijom koja

se oslobađa iz obrazovanog električnog luka.

Kapacitet peći je od 1 do 400 t , a vreme odlivanja jedan sat.


ELEKTROLUČNI POSTUPAK


ELEKTRO PEĆ SA OBLOGOM


ELEKTRO PEĆ


POSTROJENJE ČELIČANE SA EL.PEĆIMA


KONVEKTORSKI POSTUPAK (Besemerov, Tomasov i LD

postupak)

Kod konvertorskog postupka gvožđe (sa čeličnim otpacima i

do 30%) se ubacuje u konvertor bačvastog oblika, koji je

iznutra obložen odgovarajućom vatrostalnom oblogom,

Neposredno pre početka reakcije sa kiseonikom dodaje se

topitelj, koji pomaže izdvajanje troske na površini

rastopljenog čelika,

U konvertor se spušta cijev sa kiseonikom (vazduhom),



postupak)

Postupak nije skup.

Čelik dobijen ovim postupkom sadrži veću količinu azota do 0,03%

(što povećava krtost) i fosfora do 0,1%.

Konvertor je obložen bazičnom oblogom.

Kao topitelj se koristi kreč.

Kroz dno peći se uduvava VAZDUH pod pritiskom, koji omogućava

oksidaciju ugljenika što ima za posledicu oslobađanje velike količine

toplote.

Kapacitet peći je 90 tona, a vreme odlivanja oko 30min.



postupak)

Konvertor je posuda kruškastog oblika, obložena opekom bazičnog ili

kiselog sastava, u kojoj se vrši konvertovanje gvožđa u čelik procesom

oksidacije uz pomoć vazduha, odnosno kiseonika.


KONVEKTORSKI TOMASOV POSTUPAK

Kroz dno peći se uduvava VAZDUH pod pritiskom, koji omogućava

oksidaciju ugljenika što ima za posledicu oslobađanje velike količine

toplote.

Kapacitet peći je 90 tona,

a vreme odlivanja oko 30min.


KONVEKTORSKI - LD - POSTUPAK

Ovaj postupak je skuplji u odnosu na Tomasov, a čelik je kvalitetniji.

Čelik dobijen ovim postupkom sadrži fosfora 0,08-0,18% i sumpora do

0,01-0,04%.

Konvertor je obložen

bazičnom oblogom.

Kao topitelj koristi se

kreč


KONVEKTORSKI POSTUPAK - Besemerov

Uglavno se primjenjuje za preradu bijelog sirovog gvožđa sa velikim

sadržajem silicijuma do 2,4% i malim sadržajem fosvora ispod P-1%

Obložen je vatrostalnom kiselom oblogom kvarcne opeke


POREĐENJE ČELIKA PO NAČINU PROIZVODNJE


U procesu dobijanja i izlivanja čelik veoma lako rastvara

gasove (O2, N2, H2, CO2 i CO) koji izazivaju poroznost i

nehomogenost strukture, što se loše odražava pre svega na

mehaničke osobine.

Prema količini zaostalih gasova u toku očvršćavanja čelici

se dijele na:

neumirene,

poluumirene i

umirene.

6. ČELICI I DOBIJANJE ČELIKA Neumireni čelici sadrže do 0,3% C i oko 0,02% Si, i nepotpuno su

dezoksidisani sa Mn i Al (dezoksidatori). Odlikuju se prisustvom gasnih

pora duž spoljašnje strane ingota, sl.-a, što obezbeđuje mekši

površinski sloj, a time i lakšu obradu deformacijom na hladno.

Koriste se za izradu limova i šipki. Pore prisutne u neumirenim čelicima

utiču na smanjenje žilavosti, dinamičke čvrstoće i sposobnosti za

zavarivanje.

6. ČELICI I DOBIJANJE ČELIKA Poluumireni čelici sadrže od 0,3-0,9% C i oko 0,15% Si, a

dezoksidisani su u većoj meri nego neumireni. Osim Mn i Al, kao

dezoksidator deluje i Si.

Pore su koncentrisane na gornjem delu odlivka sl.-c.

Primenjuju se za izradu profila i debljih limova.

6. ČELICI I DOBIJANJE ČELIKA Umireni čelici sadrže više od 0,3% C i od 0,15-0,6% Si. Oksidi se

dezoksidacijom ne udaljavaju, već stvaraju suspenziju u rastopu i

ostaju u očvrstom čeliku.

Umirenim čelicima nema gasnih mjehurova, ali se na vrhu ingota

formira lunker-šupljina, sl.-b, koja se otklanja odsijecanjem.

Umireni čelici imaju homogenu strukturu bez šupljina i pogodni su za

rad na niskim temperaturama.


TOPLO IZVLAČENJE ČELIČNOG PROFILA


PRERADA ČELIKA TOPLIM I HLADNIM POSTUPKOM


III-FAZA PRERADA ČELIKA

Prerada čelika deformacijom (valjanje, kovanje, presovanje i

izvlačenje)

Valjanjem 90% ukupne proizvodnje čelika (u hladnom i toplom stanju)

Za toplo valjanje vrši se ponovno zagrevanje čelika na 1200-1300ºC

Primarno (valjanje ingota)

Završno valjanje (za dobivanje profilisanih nosača, limova, šupljih profila

itd.)

Hladno valjanje (na sobnoj temperaturi bez zagrevanja)

Kovanje –plastično oblikovanje čelika udarom u toplom stanju

Izvlačenje - proizvodnja punih i okruglih profila manjih prečnika

7.PODJELA ČELIKA

Čelici mogu da se podele prema:

hemijskom sastavu,

namjeni,

strukturi,

načinu dobijanja,

kvalitetu,

obliku i stanju poluproizvoda.

7.PODJELA ČELIKA

Prema hemijskom sastavu čelici se dele na:

ugljenične čelike,

legirane čelike.

Prema nameni čelici se dele na:

konstrukcione čelike,

alatne čelike,

čelike sa posebnim svojstvima.

7.PODJELA ČELIKA

Prema strukturi čelici mogu da budu:

feritni, podeutektoidni, eutektoidni, nadeutektoidni,

ledeburitni, austenitni i martenzitni.

Prema načinu dobijanja razlikuju se:

Tomasov, Besemerov, Simens-Martenov i elektro-čelik.

7.PODJELA ČELIKA

Prema kvalitetu, tj. sadržaju sumpora i fosfora, čelici se dijele na:

čelike običnog kvaliteta (ugljenične) sa sadržajem sumpora do 0,06% ifosfora do 0,07%,

kvalitetne čelike (ugljenični i legirani) sa sadržajem sumpora 0,035-0,04% i fosfora 0,035-0,04%,

visoko kvalitetne čelike (legirani) sa sadržajem sumpora do 0,025% ifosfora do 0,025%,

plemenite čelike (legirani) sa sadržajem sumpora do 0,015% i fosforado 0,015%.

Prema obliku i stanju poluproizvoda čelici se dele na: valjane, vučene, kovane, livene, brušene, presovane i ljuštene.

7.PODJELA ČELIKA

Ugljenični čelici

Ugljenični čelici su legure željeza i ugljenika (sa sadržajem C do 2,0%), u kojima su

prisutne primjese. Na ugljenične čelike otpada 90% svjetske proizvodnje čelika, pa

oni predstavljaju osnovni materijal u mašinskoj industriji. Ugljenik je osnovni i

najuticajniji element od kojeg zavise struktura i osobine čelika.

Prema sadržaju ugljenika, ovi čelici se dijele na:

niskougljenične do 0,25% C,

srednjeugljenične od 0,25% do 0,6% C,

viskokougljenične preko 0,6% C.

Prema namjeni, ugljenični čelici se dijele na:

konstrukcione, do 0,6% C i

alatne, preko 0,6% C.

7.PODJELA ČELIKA

UGLJENIČNI ČELICI

Uticaj ugljenika

Prema metastabilnom dijagramu stanja, sa porastom sadržaja

ugljenika, struktura čelika se menja od feritne, feritno-perlitne, perlitne,

do perlitno-cementitne,

Prema tome, mehanička svojstva ugljeničnih čelika zavise od sadržaja

ugljenika.

Sadržaj od 0,1% C povećava zateznu čvrstoću čelika za oko 90 MPa,

a napon tečenja za oko 45 MPa. Poređenja radi, za sličan porast

zatezne čvrstoće potrebno je 1% Mn, Si, ili Cr. Znači, ugljenik utiče na

osobine železa oko deset puta više nego navedeni legirajući elementi.

7.PODJELA ČELIKA

UGLJENIČNI ČELICI –uticaj ugljenika

Imajući u vidu svojstva pojedinih struktura čelika jasno je da sa porastom

sadržaja ugljenika kod podeutektoidnih čelika značajno raste zatezna

čvrstoća, Rm, u manjoj mjeri napon tečenja, ReH, i tvrdoća, a smanjuje

se izduženje, A, i kontrakcija

Uticaj ugljenika na mehanička

svojstva ugljeničnih čelika

7.PODJELA ČELIKA

UGLJENIČNI ČELICI

Uticaj primesa na strukturu i svojstva ugljeničnih čelika

Osim ugljenika, u sastav čelika ulaze i drugi elementi koji se smatraju

pratećim, skrivenim ili slučajnim primesama.

Prateće primese, Si, Mn, Al, S i P u čeliku posledica su procesa

dobijanja gvožđa

7.PODJELA ČELIKA

UGLJENIČNI ČELICI

Primjese u čeliku

Prateće primese, Si, Mn, Al, S i P u čeliku posledica su procesa

dobijanja gvožđa (poglavlje dobijanje željeza) i čelika

Skrivene primese u čelicima (N2, O2, H2) potiču iz vazduha s kojim

rastopljeni čelik dolazi u kontakt u toku izlivanja.

Slučajne primese su svi elementi koji ne spadaju u prateće ili skrivene

primese, a ima ih u čeliku u sadržaju manjem od minimalno

propisanog. Sadržaj primesa u čelicima treba da se svede na najmanju

mjeru, s obzirom na to da oni grade nepoželjna jedinjenja kao što su

sulfidi, oksidi i fosfidi.

7.PODJELA ČELIKA

Uticaj pratećih i skrivenih primjesa na strukturu i svojstvo

ugljeničnih čelika

FOSVOR je štetan, jer sa željezom gradi fosvide koji utiču na

sposobnosti deformacije u hladnom stanju i izazivaju

takozvani plavi lom.

VODONIK je u čelicima štetna primjesa jer stvara pore koje

poslije valjanja ili kovanja prelaze u prsline, što smanjuje

žilavost

7.PODJELA ČELIKA

Uticaj pratećih primjesa na strukturu i svojstvo ugljeničnih

čelika

Sumpor je štetna primesa. Rastvorljivost sumpora u železu je

toliko mala da i najmanji sadržaj sumpora dovodi do

obrazovanja sulfida željeza FeS. Između FeS i željeza

obrazuje se eutektoid koji se izdvaja na granicama zrna i topi

na 985ºC.

Sumpor je često uzrok pojave krtog loma, poznatog pod

nazivom crveni lom. Štetan uticaj FeS se smanjuje ako se doda

mangan (FeS + Mn → Fe + MnS).

7.PODJELA ČELIKA



KISEONIK je u čeliku prisutan u vidu raznih oksida koji

nepovoljno utiču na svojstvo čelika.

AZOT obrazuje nitrite koji povećavaju tvrdoću ali smanjuju

žilavost čelika pa se azot smatra štetnimnom primjesom

7.PODJELA ČELIKA



MANGAN I SILICIJUM povećavju čvrstoću čelika ali

smanjuju njegovu plastičnost i žilavost.

ALUMINIJUM popravlja svojstva čelika usitnavajući

metalno zrno sem u obliku oksida Al2O2 kada je štetan

7.PODJELA ČELIKA

Uticaj primjesa na strukturu i svojstvo ugljeničnih čelika

Aluminij

Aluminij se najčešće koristi kao sredstvo za dezoksidaciju.

Dodatkom aluminija čelik postaje manje osjetljiv prema starenju, te se potpomaže stvaranje sitnijeg zrna.

Koliko mu sadržaj ne prelazi 1% (npr. viskolegirani čelici otporni na kiseline).

7.PODJELA ČELIKA


Bakar

Bakar se rjeđe koristi kao legirajući element jer se pri visokimtemperaturama nakuplja ispod površinskog sloja ogorine te uzrokuje površinsku osjetljivost procesom kovanja ili valjanja (tzv. crveni lom).

Dodatkom bakra može se povećati omjer granica razvlačenja/vlačna čvrstoća, a ukoliko ga ima iznad 0,4% tada omogućava hem. procesom očvršćivanje.

U kotlovskim limovima iz nelegiranih čelika bakar u sadržaju do ≈0,35% povisuje postojanost prema atmosferskoj koroziji.

Bakar može pozitivno djelovati na postojanost prema djelovanju različitih kiselina ukoliko mu sadržaj ne prelazi 1% (npr. viskolegirani čelici otporni na kiseline).

7.PODJELA ČELIKA

Uticaj primjesa na strukturu i svojstvo ugljeničnih

čelika

Bor

Bor u nehrđajućim austenitnim čelicima omogućava očvršćivanje

(povišenje granice razvlačenja i vlačne čvrstoće), ali snižava otpornost

prema opštoj koroziji.

Dodatkom bora se s jedne strane poboljšava prokaljivost nisko i

srednje ugljičnih čelika, ali s druge strane pogoršava se njihova

zavarljivost.

7.PODJELA ČELIKA


Kobalt

Kobalt ne stvara karbide ali utiče na sprječavanje rasta zrna pri visokim

temperaturama.

Zbog poboljšavanja zatezne čvrstoće i postojanosti na popuštanje pri

povišenim temperaturama kobalt se dodaje brzoreznim, alatnim i

konstrukcionim čelicima koji su namijenjeni za rad pri povišenim

temperaturama.

Nepoželjan je u čelicima za dijelove nuklearnih energetskih postrojenja

jer stvara radioaktivan izotop 60Co.

7.PODJELA ČELIKA


Hrom

Hrom omogućava kaljenje čelika u ulju (čak i na zraku) budući da

povisuje prokaljivost čelika i snižava temperaturu početka stvaranja

martenzita (Ms).

Dodatkom hroma kao legirajućeg elementa povisuje se toplotna

čvrstoća, vatrootpornost i otpornost na djelovanje komprimiranog

vodonika.

Nužni uslov za korozijsku postojanost čelika pri sobnoj temperaturi je

legiranje s minimalno 12% hroma.

7.PODJELA ČELIKA


Mangan

Mangan se najčešće koristi kao dezoksidator procesom proizvodnje

čelika.

Dodatak svakih 1% mangana može dovesti do povišenja granice

razvlačenja konstrukcijskih čelika za oko 100 N/mm².

Čelici poprimaju austenitnu mikrostrukturu,

ne ovisno o sadržaju ugljenika, ukoliko je

sadržaj mangana veći od 12%.

7.PODJELA ČELIKA


Molibden

Legiranjem s molibdenom (najčešće u kombinaciji s ostalim legirajućim

elementima) povećava se prokaljivost i čvrstoća čelika, a sprečava

pojava visokotemperaturne krhkosti popuštanja.

Molibden je karbidotvorac pa utiče na sitnozrnatost čelika i na

otpornost na trošenje (npr. brzorezni čelici).

U kombinaciji s hromom molibden povećava otpornost čelika prema

opštoj i jamičastoj koroziji.

7.PODJELA ČELIKA


Nikal

Legiranjem s niklom može se povisiti žilavost konstrukcionih čelika kao

i korozijska postojanost (uz minimalni dodatak 12% hroma).

Zbog ekonomskih razloga (visoka cijena) nikal se gotovo uvijek legira u

kombinaciji s drugim legirajućim elementima.

7.PODJELA ČELIKA

LEGIRANI ČELICI

Legirani čelici, osim ugljenika, sadrže i druge legirajuće elemente, koji se dodaju radi poboljšanja zahtevanih svojstava.

Prema ukupnom sadržaju legirajućih elemenata, ovi čelici se dijele na:

Nisko legirane - do 5% legirajućih elemenata

Visoko legirane – više od 5% legirajućih elemenata

.

7.PODJELA ČELIKA

LEGIRANI ČELICI

Nisko legirani čelici imaju istu strukturu i slične osobine kao

ugljenični ali se neke osobine poboljšavaju .

Ovi čelici imaju veću žilavost od ugljeničnih , viši napon pri

tečenju , veća čvrstoća na povišenim temperaturama i manja

sklonost ka stvaranju naprslina.

7.PODJELA ČELIKA

LEGIRANI ČELICI

Visoko legirani čelici imaju vatrootpornost, otpornost pri

habanju, sposobnost rezanja pri crvenom usijanju i korozivnu

postojanost.

Prema vrsti legirajućih elemenata čelici se dele na Cr-Ni

čelike, Cr- čelike, Ni- čelike, Mo- čelike, Cr-Mo-V čelike, Mn-

čelike, V- čelike, Si- čelike.

7.PODJELA ČELIKA

LEGIRANI ČELICI

Uticaj pojedinih elemenata na mehanička i ostala svojstva:

Sa povećanjem sadržaja Mn povećava se zatezna čvrstoća i

tvrdoća, u manjoj meri napon tečenja, dok se žilavost

smanjuje

Sa povećanjem sadržaja Si povećava se napon tečenja i

zatezna čvrstoća, a smnanjuje se sposobnost deformscije i

žilavost

-

7.PODJELA ČELIKA

LEGIRANI ČELICI

Uticaj pojedinih elemenata na mehanička i ostala svojstva:

Cr do sadržaja od 5-6 % povećava se zatezna čvrstoća, napon

tečenja i sposobnost deformisanja, a iznad ovog sadržaja

opadaju. Sadržaj Cr ispod 1% smanjuje žilavost. Povećanjem

sadržaja Cr povećava se otpornost prema koroziji na povišenoj

temperaturi i otpornost prema oksidaciji

Ni do sadžaja od 10% povećava se napon tečenja i zatezna

čvrstoća, a neznatno smanjuje sposobnost deformisanja.

Naročito povoljan uticaj Ni ima na žilavost pri niskim

temperaturama

7.PODJELA ČELIKA

LEGIRANI ČELICI

Mo, V i W imaju sličan uticaj koji se ogleda u povećanju

naponu tečenja, zatezne čvrstoće i tvrdoće uz smanjenje

žilavosti. Ovi elementi popravljaju mehaničke osobine na

povišenim temperaturama kao i otpornost prema koroziji

Mala količina Al u čeliku povećava zateznu tvrdoću ali

smanjuje plastičnost i žilavost. Sa Cr i Si, Al povećava

otpornost prema oksidaciji na povišenim temperaturama

-

7.PODJELA ČELIKA

LEGIRANI ČELICI

Cu povećanje sadržaja povećava se zatezna tvrdoća i napon

tečenja, kao i otpornost prema atmosferskoj koroziji i koroziji u

morskoj vodi, ali se bitno smanjuje žilavost

Niobijum i Ti povećavaju zateznu čvrstoću, ali smanjuju

žilavost. Koriste se kao stabilizirajući elementi kod čelika

otpornih na koroziju u agresivnim sredinama

Pb povećava krtost strugotine, pa se koristi kod čelika za

automate.

7.PODJELA ČELIKA

LEGIRANI ČELICI

Minimalni sadržaji legirajućih elemenata u

legiranim čelicima

7.PODJELA ČELIKA-LEGIRANI ČELICI

8.OZNAČAVNJE ČELIKA

Prema standardu JUS C.B0.002 čelici se označavaju nizom slovnih i

brojčanih simbola. Opšta oznaka čelika može da se predstavi na sledeći

način:


Prema standardu čelici su svrstani u dvije grupe:

čelici sa utvrđenim mehaničkim svojstvima i

čelici sa utvrđenim hemijskim sastavom i mehaničkim svojstvima.

Čelici sa utvrđenim mehaničkim svojstvima u osnovnoj oznaci

imaju:

na prvom mjestu broj 0;

na drugom mjestu broj koji označava nazivnu, odnosno minimalnu

vrijednost zatezne čvrstoće koja je utvrđena za čelike u toplo

oblikovanom ili normalizovanom stanju. Značenje simbola dato je u tab.


Na trećem, četvrtom i petom mestu broj koji označava pripadnost

čelika podgrupi,

Značenje simbola na 3., 4. i 5. mestu osnovne oznake čelika sa

utvrđenim svojstvima


Primjer oznake čelika sa utvrđenim mehaničkim

svojstvima je:

Č0545, kod kojeg:

0 označava pripadnost navedenoj grupi,

5 označava zateznu čvrstoću (480 – 580 MPa), a

45 označava da je sadržaj S i P ograničen.



svojstvima je:

Ugljenični i legirani čelici sa utvrđenim hemijskim sastavom i

mehaničkim svojstvima u osnovnoj oznaci imaju:

za ugljenične čelike na prvom mestu broj 1;

za legirane čelike na prvom mestu brojčani simbol najuticajnijeg legira-

jućeg elementa,tabela 6.5.



svojstvima je:

Za legirane čelike na drugom mestu je brojčani simbol elementa

drugog po uticaju, tabela 6.6.

Kod jednostruko legiranih čelika simbol na drugom mestu je 1

8.OZNAČAVNJE ČELIKAPrimjer oznake čelika sa utvrđenim mehaničkim svojstvima:

na trećem, četvrtom i petom mjestu je brojčani simbol koji označava

podgrupu čelika po namjeni, tab. 6.7.


Primjeri oznake čelika sa utvrđenim hemijskim sastavom i

mehaničkim svojstvima je:

Č1840, kod kojeg je:

1 označava da se radi o ugljeničnom čeliku,

8 označava sadržaj ugljenika (približno 0,8%), a

40 označava da se radi o alatnom čeliku;


Primjeri oznake čelika sa utvrđenim hemijskim sastavom i

mehaničkim svojstvima je:

Č4570, kod kojeg je:

4 označava da je Cr najuticajniji legirajući element,

5 označava da je Ni drugi legirajući element po uticajnosti, a

70 označava da se radi o hemijski postojanom i

vatrootpornom čeliku.


Dopunske oznake za

namjenu, odnosno

stanje osnovnih

proizvoda od čelika

su date u tab. 6.8.

8. VRSTE ČELIKA

Konstrukcioni čelici

Od konstrukcionih čelika se zahtjeva da imaju dobra mehanička

svojstva, da se dobro obrađuju rezanjem, deformisanjem (kovanje,

valjanje, izvlačenje, presovanje), da imaju dobru zavarljivost i nisku

cijenu.

Prema čvrstoći (naponu tečenja), ovi čelici se razvrstavaju

u četiri grupe:

čelici niske čvrstoće, Re < 250 MPa,

čelici srednje čvrstoće, 250 MPa < Re < 750 MPa,

čelici visoke čvrstoće, 750 MPa < Re < 1550 MPa,

čelici ultravisoke čvrstoće, Re > 1550 MPa.

8. VRSTE ČELIKAOpšti konstrukcioni čelici

Opšti konstrukcioni čelici svrstani su u šest grupa kvaliteta i to:

grupi O pripada čelik čija je oznaka Č0000 koji se koristi za neodgovorne delove;

grupi A pripadaju čelici čija se osnovna oznaka završava brojem 0; koriste se za statičkiopterećene zavarene konstrukcije koje nisu izložene većim temperaturnim promenama, niti temperaturama nižim od –10°C (Č0270, Č0370, Č0460);

grupi B pripadaju čelici čija se osnovna oznaka završava brojem 1; koriste se zaodgovorne zavarene konstrukcije kod kojih ne postoji opasnost od krtog loma. Mogu da budu izloženi radu na temperaturi do –10°C (Č0361, Č0371, Č0461 i Č0561);

grupi C pripadaju čelici čija se osnovna oznaka završava brojem 2; koriste se zaodgovorne zavarene konstrukcije izložene statičkim ili dinamičkim opterećenjima, ali ne iniskim temperaturama (Č0362, Č0562);

grupi D pripadaju čelici čija se osnovna oznaka završava brojem 3; koriste se zaodgovorne zavarene konstrukcije izložene dinamičkim opterećenjima i niskimtemperaturama, do –30°C (Č0363, Č0463, Č0563);

grupi M pripadaju čelici čija se osnovna oznaka završava brojem 5; koriste se zaodgovorne mašinske delove kao što su osovine, vratila, zupčanici, klinovi (Č0545, Č0645, Č0745).

8. VRSTE ČELIKA

Finozrnasti konstrukcioni čelici

Finozrni konstrukcioni čelici se koriste za izradu cevovoda za visoke

pritiske, posude pod pritiskom, elemenata drumskih vozila, železničkih

vagona, cisterni za prevoz gasa, mostova, industrijskih hala, različitih

zavarenih konstrukcija i posebne namene. Ova grupa čelika obuhvata:

- osnovne čelike,

- čelike za povišene temperature i

- čelike za niske temperature.

8. VRSTE ČELIKA

Čelici za cementaciju

Čelici za cementaciju su konstrukcioni čelici sa malim sadržajem

ugljenika (0,1 – 0,25%),

Ugljenični čelici za cementaciju. Ovi čelici su niskougljenični sa

sadržajem ugljenika do 0,2% (Č1120, Č1121, Č1220, Č1221, Č1281).

Upotrebljavaju se za izradu dijelova malih dimenzija i jednostavnih oblika,

izloženih habanju i malim opterećenjima, gde se ne zahteva visoka

čvrstoća jezgra (ručice, poluge, rukavci, zglobovi).

Legirani čelici za cementaciju. Ovi čelici su niskolegirani sa hromom,

manganom, niklom, molibdenom, sa sadržajem ugljenika 0,18 – 0,24%

(Č4120, Č4721, Č5420, Č7420). Koriste se za izradu dijelova većih

dimenzija, jače opterećenih i odgovornih, kod kojih se zahteva visoka

tvrdoća površinskog sloja i dovoljno visoka čvrstoća i žilavost jezgra.

8. VRSTE ČELIKA

Čelici za poboljšanje

Čelici za poboljšanje, poslije termičke obrade imaju visoku

vrijednost napona tečenja i zatezne čvrstoće, dobru plastičnost,

malu osetljivost na koncentraciju napona, visoku vrijednost

dinamičke čvrstoće i dovoljnu žilavost.

Ugljenični čelici za poboljšanje su čelici sa sadržajem ugljenika

0,3– 0,5%.

Za izradu konstrukcionih dijelova koji su manje opterećeni

upotrebljavaju se čelici Č1330, Č1430, a za opterećenije

dijelove Č1530, Č1531, Č1580, Č16301, Č16302, Č16303,

Č1630, Č1631, Č1680, Č1730, Č1731, Č1780

8. VRSTE ČELIKA

Čelici za opruge

Čelici za opruge moraju da imaju što veći napon tečenja, visoku

vrijednost granice elastičnosti, dobru dinamičku čvrstoću i

zadovoljavajuću žilavost

Ove uslove mogu da zadovolje ugljenični i legirani čelici sa Si,

Mn, Cr, V, W. Čelici za opruge legirani sa silicijumom i

manganom (Č2130, Č2135, Č2330, Č2331) koriste se za izradu

elastičnih podloški, tanjirastih, lisnatih, prstenastih i pužnih

opruga, kao i lisnatih opruga za šinska vozila.

Ako su legirani sa Cr i V (Č4830), koriste se za opruge velikih

prečnika, najviše opterećenih opruga drumskih vozila i zavojnih

opruga.

8. VRSTE ČELIKA

Čelici za automate

Čelici za automate su hemijskim sastavom i strukturom

podešeni za obradljivost rezanjem na automatima – JUS

C.B0.505. Karakteristično svojstvo čelika za automate je da se

pri obradi rezanjem obrazuje kratka i krta strugotina, koja se

lomi na malom rastojanju ispred sečiva alata za rezanje.

Čelici za automate se legiraju i sa manjom količinom olova.

Stoga se koriste za masovnu proizvodnju malo odgovornih

dijelova od kojih se ne zahtijevaju visoka mehanička svojstva

(zavrtnji, navrtke, podmetači, rascjepke).

U čelike ove grupe spadaju Č3990, Č3190, Č1590.

8. VRSTE ČELIKA

Čelici otporni prema habanju

Za delove izložene habanju u uslovima visokih pritisaka i udara (članci guseničnih platna, dijelovi drobilica i mlinova, zubi kofice rotornog bagera, zubi kašike bagera, noževi buldožerskih daski, skretnice železničkih i tramvajskih šina) upotrebljava se visokolegirani manganski čelik Č.3160 (1,2% C, 12,5% Mn).

Vatrootporni čelici

Vatrootporni čelici su otporni prema hemijskom razaranju površina u atmosferi vazduha ili gasova na temperaturama višim od 550°C, kada su malo opterećeni ili neopterećeni.

Vatrootporni čelici, legirani hromom, niklom i aluminijumom (Č.4970, Č.4971, Č.4973, Č.4578 i Č.4579) upotrebljavaju se za izradu pregrejača vazduha, ventilatora, armatura peći, gorionika, kada za termičku i termo-hemijsku obradu, izduvnih sistema gasnih turbina i motora SUS i drugih delova termoenergetskih postrojenja.

8. VRSTE ČELIKAČelici za rad na povišenim temperaturama

Čelici za rad na povišenim temperaturama upotrebljavaju se za izradu dijelova koji su u eksploataciji izloženi visokim opterećenjima i povišenim temperaturama u toku dužeg vremenskog perioda (lopatice, diskovi, rotori i tela gasnih parnih turbina; cijevi pregrejača pare, parovodi i armature parnih kotlova; ventili i drugi dijelovi motora SUS)

Čelici za rad na povišenim temperaturama mogu da se razvrstaju prema radnoj temperaturi:

do 350°C upotrebljavaju se opšti konstrukcioni, ugljenični i niskolegirani čelici u poboljšanom stanju (Č.1431, Č.1531),

od 400 do 550°C upotrebljavaju se niskolegirani čelici, koji sadrže Cr, Mo i V. upotrebljavaju se u energetskim postrojenjima zaij pregrejača pare, parovode, kolektore, za armaturu parnih kotlova i parovoda (Č.7400 i Č.7431).

od 500 do 600°C upotrebljavaju se visokolegirani čelici, koji osim 10– 13% Cr sadrže i Mo, V, W, Ti, Nb. Ovi čelici se koriste za lopatice, diskove i rotore turbina, kao i ventile automobilskih i avionskih motora.

8. VRSTE ČELIKA

Nerđajući čelici

Nerđajući čelici se odlikuju visokom otpornošću prema koroziji, koja

se postiže obrazovanjem tankog, tvrdog i kompaktnog površinskog

sloja, koji štiti metal od dalje korozije

Nerđajući čelici su visokolegirani, a pored najmanje 12,5% hroma

sadrže i nikl, molibden, bakar, titan, silicijum, mangan i niobijum.

Nerđajući čelici se koriste za izradu pribora za jelo, elemenata

opreme u kuhinjama i restoranima, hirurških instrumenata,

dekorativnih dijelova karoserija automobila

Primjeri standardnih oznaka nekih čelika iz ove grupe su Č.4171,

Č.4172, Č.4173, Č.4174, Č.45707, Č.4571, Č.4572, Č.4573 i

Č.4574.

8. VRSTE ČELIKA

Alatni čelici

Alatnim čelicima nazivaju se ugljenični i legirani čelici, koji imaju

visoku tvrdoću i otpornost prema habanju, a upotrebljavaju se za

izradu različitog alata za obradu metala i drugih materijala

Najvažnije grupe alatnih čeliku su:

ugljenični alatni čelici, Č.1941 i Č.1944, Č.1740, Č.1840, Č.1940,

Č.1741, Č.1946 i Č.1948

legirani alatni čelici za rad u hladnom stanju, Č.6441, Č.4755,

Č.8140, Č.4843 i Č.7440

legirani alatni čelici za rad u toplom stanju Č.4751, Č.7450 i

Č.6450.

visokolegirani brzorezni alatni čelici. Č.7680, Č.7880 i Č.9780

HVALA NA PAŽNJI !

2018.god.

akreditacija i sertifikacija - univerzitet pim

Documents