proizvodnja celika metalografija

33
METALNE KONSTRUKCIJE I METALNE KONSTRUKCIJE I PROIZVODNJA, SASTAV, VRSTE I PROIZVODNJA, SASTAV, VRSTE I METALOGRAFSKA SVOJSTVA METALOGRAFSKA SVOJSTVA Č Č ELIKA ELIKA mr mr . . sc sc . Jurko . Jurko Zovki Zovki ć ć

Upload: seid-softic

Post on 18-Jul-2016

162 views

Category:

Documents


14 download

DESCRIPTION

proizvodnja Celika Metalografija

TRANSCRIPT

Page 1: proizvodnja Celika Metalografija

METALNE KONSTRUKCIJE IMETALNE KONSTRUKCIJE I

PROIZVODNJA, SASTAV, VRSTE I PROIZVODNJA, SASTAV, VRSTE I METALOGRAFSKA SVOJSTVA METALOGRAFSKA SVOJSTVA ČČELIKAELIKA

mrmr..scsc. Jurko . Jurko ZovkiZovkićć

Page 2: proizvodnja Celika Metalografija

Proizvodnja, sastav, vrste i Proizvodnja, sastav, vrste i Proizvodnja, sastav, vrste i metalografskametalografskametalografska svojstva svojstva svojstva čččelikaelikaelika

začeci metalurgije na Bliskom istokuBliskom istoku• potom širenje na Afriku, Aziju i Europu• prvo se dobivalo zlato, srebro, bakar, cink, olovo a potom žželjezoeljezo• topljenje željezne rude u “ššahtnimahtnim pepeććimaima” pomoću drvenog ugljena

u XVXV stoljeću razvijena VISOKA PEĆ: • dobivanje tekućeg sirovog željeza (visok postotak CC, nemoguće kovanje)• parni strojparni stroj i kameni ugaljkameni ugalj omogućili dalji razvoj postupka

prva visoka peć na koks 1735.g.,1735.g., EngleskaEngleska (A. Darby) • parni stroj za propirivanjepropirivanje zagrijanim zrakomzagrijanim zrakom i otpadnim plinovima

POVIJESNI PREGLED POSTUPAKA PROIZVODNJE POVIJESNI PREGLED POSTUPAKA PROIZVODNJE ČČELIKA:ELIKA:

PROIZVODNJA PROIZVODNJA ČČELIKAELIKA2/33

Page 3: proizvodnja Celika Metalografija

RazliRazliččiti postupci dobivanja iti postupci dobivanja žželjezaeljeza

Rimska Rimska ššahtnaahtna pepećć Visoka peVisoka pećć na koks s na koks s potkonstrukcijompotkonstrukcijom

Visoka peVisoka pećć na koksna koks

Visoka peVisoka pećć na drveni ugaljna drveni ugalj

PROIZVODNJA PROIZVODNJA ČČELIKAELIKA3/33

Page 4: proizvodnja Celika Metalografija

• H. H. CortCort, 1784.g., 1784.g. : PUDEL PEĆI – oslobađanje od Si, Mn i C dovođenjem zagrijanog zraka uz stalno miješanje

• H. H. BessemerBessemer, 1855.g, 1855.g.. : KONVERTER s bazičnom oblogom - proizvodnja topljenog ČELIKA

• G. Thomas, 1878.g. : PERFORIRANO DNO KONVERTERA- propuhavanje zraka kroz talinu– 50x ubrzanje proizvodnje

• SiemensSiemens--Martinov postupak 1864.g.Martinov postupak 1864.g.: PEĆ S VATROSTALNOM OBLOGOM

Proizvodnja, sastav, vrste i Proizvodnja, sastav, vrste i Proizvodnja, sastav, vrste i metalografskametalografskametalografska svojstva svojstva svojstva čččelikaelikaelika

PoprePopreččni presjek ni presjek pudelpudel -- pepeććii BessemerovBessemerov konverterkonverter

PROIZVODNJA PROIZVODNJA ČČELIKAELIKA4/33

Page 5: proizvodnja Celika Metalografija

Proizvodnja, sastav, vrste i Proizvodnja, sastav, vrste i Proizvodnja, sastav, vrste i metalografskametalografskametalografska svojstva svojstva svojstva čččelikaelikaelika

LINZLINZ--DONAWITZ POSTUPAKDONAWITZ POSTUPAK

propuhavanje tehnički čistog kisika

ELEKTROELEKTRO--PEPEĆĆII

najčistiji i najkvalitetniji čelik iz aspekta legiranja

PROIZVODNJA PROIZVODNJA ČČELIKAELIKA

NOVIJE TEHNOLOGIJE PROIZVODNJE:NOVIJE TEHNOLOGIJE PROIZVODNJE:

5/33

Page 6: proizvodnja Celika Metalografija

OSNOVNE FAZE PROIZVODNJE OSNOVNE FAZE PROIZVODNJE ČČELIKA I ELIKA I ČČELIELIČČNIH PROIZVODANIH PROIZVODA

A/ VISOKE PEA/ VISOKE PEĆĆIIB/ B/ ČČELIELIČČANEANEC/ VALJAONICEC/ VALJAONICE

INGOTI

KONVERTER

PEĆ

VISOKA PEĆ

VALJAONICASINTERIRANJEKOKSIRANJE

ČELIČANE

VISOKE PEĆI

2

31

PROIZVODNJA PROIZVODNJA ČČELIKAELIKA6/33

Page 7: proizvodnja Celika Metalografija

TIJEK PROCESA PROIZVODNJE TIJEK PROCESA PROIZVODNJE ČČELIKAELIKA

Viša

k ki

sika

Viša

k ug

ljika

do 5

.0 %

Sirovo željezo

Pro

šav

anje

čić

Sirovi elikč

Dez

oksi

daci

ja

Čelik

Viso

ka p

Željezna ruda

PROIZVODNJA PROIZVODNJA ČČELIKAELIKA7/33

Page 8: proizvodnja Celika Metalografija

ŽELJEZNA RUDA U PRIRODIU PRIRODI KAO:• oksidi (magnetit FeMg3O4, hematit Fe2O3)• karbonati (siderit FeCO3)• sulfidi (pirit FeS2)

PRIJE TOPLJENJA:PRIJE TOPLJENJA:• usitnjavanje, mljevenje, pranje i prženje rude (uklanjanje H2O i CO2)

SUSUŠŠENJE:ENJE:• u vidu kuglica 10-15mm promjera ili sinteriranje (u komade)

OBOGAOBOGAĆĆIVANJE:IVANJE:• radi lakšeg prevođenja nečistoća (jalovine) u lakše topljivu šljaku:

- za kiselu jalovinu (npr. kvarc) dodaje se kreč ili dolomit- za lužnatu jalovinu (npr.kreč) dodaje se glina, granit

Proizvodnja, sastav, vrste i Proizvodnja, sastav, vrste i Proizvodnja, sastav, vrste i metalografskametalografskametalografska svojstva svojstva svojstva čččelikaelikaelika

PROIZVODNJA PROIZVODNJA ČČELIKAELIKA

I FAZA: VISOKE PEI FAZA: VISOKE PEĆĆII

8/33

Page 9: proizvodnja Celika Metalografija

KOKSKOKS za visoke peći:• dobiva se u koksarama zagrijavanjem vlažnog usitnjenog ugljena na 850-1000 oC (nusproizvodi: katran, benzol, plinovi)

U VISOKIM PEU VISOKIM PEĆĆIMA:IMA:

• sirovo sirovo žželjezoeljezo dovođenjem toplinske energije dobivene sagorijevanjem koksa • rad visokih peći kontinuirankontinuiran – ne gase se 5 do 10 godina• sirovo se željezo iz peći izljeva svaka 2-4 sata• sirovo željezo sadrži silicij, fosfor, sumpor, mangan i ugljiksilicij, fosfor, sumpor, mangan i ugljik (do 5%) • krtokrto, ne može se obrađivati (osim livenjem)• specifična težina 7870 kgm3, točka topljenja na 1528oC

Proizvodnja, sastav, vrste i Proizvodnja, sastav, vrste i Proizvodnja, sastav, vrste i metalografskametalografskametalografska svojstva svojstva svojstva čččelikaelikaelika

PROIZVODNJA PROIZVODNJA ČČELIKAELIKA9/33

Page 10: proizvodnja Celika Metalografija

ruda, koksruda, koksi dodacii dodaci

visokavisokapepećć

ššljakaljaka

proproččiiššććavanje iavanje izagrijavanjezagrijavanjeotpadnih plinovaotpadnih plinova

sirovosirovožželjezoeljezo

400400ooCC

16001600ooCC

dovoddovodplinovaplinova

odvododvodplinovaplinova

PROIZVODNJA PROIZVODNJA ČČELIKAELIKA

SHEMATSKI PRIKAZ RADA VISOKE PESHEMATSKI PRIKAZ RADA VISOKE PEĆĆII

10/33

Page 11: proizvodnja Celika Metalografija

Sirovo željezo Dovod zraka pod pritiskom

Pročišćavanje

Obloga

Sirovi čelik

PražnjenjePunjenje

• max. kapacitet konvertera oko 90 t90 t• toplina se oslobađa oksidacijom ugljika i formiranjem šljake (od Si i P)• dodavanje vapna radi vezanja s fosforom i sumporom• visok sadrvisok sadržžaj duaj duššikaika - čelik krt i podložan starenju

OPLEMENJIVANJE SIROVOG OPLEMENJIVANJE SIROVOG ŽŽELJEZAELJEZA• oslobađanje od suvišnog ugljika,podešavanje kemijskog sastava, legiranje

PROIZVODNJA PROIZVODNJA ČČELIKAELIKA

II FAZA: II FAZA: ČČELIELIČČANE ANE –– PROPROČČIIŠŠĆĆAVANJE I DEZOKSIDACIJAAVANJE I DEZOKSIDACIJA

THOMASOV THOMASOV POSTUPAKPOSTUPAK

11/33

Page 12: proizvodnja Celika Metalografija

Sagorjevanje

Topli zrak

Topli plinVrući otpadni plinovi

Regeneratori

DimnjakOhlađeni plin

Hladni zrakHladni plin

• pepećć s vatrostalnom oblogoms vatrostalnom oblogom• sirovo željezo ili mješavina s starim čelikom uz dodatak vapnenca• otpadni plinovi se koriste za zagrijavanje• ččelik visoke kvaliteteelik visoke kvalitete ali potrošnja goriva i vrijeme odlijevanja visoki • postupak potisnut LD postupkom

PROIZVODNJA PROIZVODNJA ČČELIKAELIKA

SIEMENSSIEMENS--MARTINOV POSTUPAK:MARTINOV POSTUPAK:

12/33

Page 13: proizvodnja Celika Metalografija

• obloženi konverter max. kapaciteta 420 t420 t• dovod ččistog kisikaistog kisika pod visokim pritiskom u smjesu sirovog željeza i starog čelika• niska koncentracija duniska koncentracija duššikaika – velika prednost postupka• vrijeme izlijevanja relativno kratkokratko – veće količine kvalitetnog čelika

PROIZVODNJA PROIZVODNJA ČČELIKAELIKA

LINZLINZ--DONAWITZ (LD) POSTUPAKDONAWITZ (LD) POSTUPAK13/33

Page 14: proizvodnja Celika Metalografija

Ugljene elektrode

električni luk

• svjetlosni luksvjetlosni luk topi šaržu na oko 3500oC• tri grafitne elektrode i vatrostalna obloga• kapacitet peći 200 t200 t, a vrijeme odlijevanja cca. 1.5 h• kvalitetni i kvalitetni i visokolegiranivisokolegirani ččelicielici

PROIZVODNJA PROIZVODNJA ČČELIKAELIKA

ELEKTROELEKTRO--POSTUPAK:POSTUPAK:

14/33

Page 15: proizvodnja Celika Metalografija

tijekom postupka ugljik nepotpunougljik nepotpuno sagorjeva u rastopljenoj masi:• plinski mjehurići : CO CO • čelik šupljikave strukture uz segregaciju CC : neumirenneumiren ččelikelik

DEZOKSIDACIJA :DEZOKSIDACIJA :• dodavanje čeliku elemenata elemenata afinihafinih kisikukisiku• sprječava se nastajanje mjehurića - čelik je ravnomjernog sastava• OO + + SiSi, , MnMn, , AlAl, , TiTi

STUPANJ DEZOKSIDACIJESTUPANJ DEZOKSIDACIJE• umireni umireni ččelikelik : SiOSiO22• posebno umireni posebno umireni ččelikelik : AlAl22OO33

tekući čelik se izlijeva u lonac a potom u:• kalupe (kokilekokile) različitog oblika (ingotiingoti, , slabovislabovi, gredice, , gredice, ššipkeipke)• postrojenje za kontinuirano lijevanjekontinuirano lijevanje

DEZOKSIDACIJA:DEZOKSIDACIJA:

PROIZVODNJA PROIZVODNJA ČČELIKAELIKA15/33

Page 16: proizvodnja Celika Metalografija

PRERADA PRERADA ČČELIKA DEFORMACIJOMELIKA DEFORMACIJOM• valjanje, kovanje, prevaljanje, kovanje, preššanje i izvlaanje i izvlaččenjeenje• valjanjem 90%90% ukupne proizvodnje čelika ( u hladnom i vrućem stanju)

za VRUVRUĆĆE VALJANJEE VALJANJE ponovno zagrijavanje ponovno zagrijavanje ččelikaelika na 1200-1300oC• propuštanje kroz seriju valjaka koji se okreću u različitim smjerovima• primarnoprimarno (valjanje ingota) i zavrzavrššno valjanjeno valjanje (za dobivanje profiliranih nosača, limova, šupljih profila i sl.)

HLADNO VALJANJEHLADNO VALJANJE na sobnoj temperaturi bez zagrijavanjabez zagrijavanja• prese i serije valjaka

KOVANJEKOVANJE• plastično oblikovanje čelika udarom u vrućem stanju

IZVLAIZVLAČČENJEENJE• proizvodnja okruglih punih profila manjeg promjera (žice)

PROIZVODNJA PROIZVODNJA ČČELIKAELIKA

III FAZA: VALJAONICE III FAZA: VALJAONICE –– OBLIKOVANJE PROIZVODAOBLIKOVANJE PROIZVODA

16/33

Page 17: proizvodnja Celika Metalografija

KEMIJSKI SASTAV KEMIJSKI SASTAV ČČELIKAELIKA

0.1 0.40.1

1.60.080.4

0.5 0.10.05

aluminij, Al

bakar, Cu

kobalt, Co

mangan, Mn

molibden, Mo

olovo, Pb

silicij, Si

vanadij, V

volfram, W

98

2

željezo, Fe

ostali elementiŽŽELJEZOELJEZOUGLJIKUGLJIKALUMINIJALUMINIJBAKARBAKARKOBALTKOBALTMANGANMANGANNIKLNIKLOLOVOOLOVOSILICIJSILICIJVANADIJVANADIJKROMKROMMOLIBDENMOLIBDEN

17/33

Page 18: proizvodnja Celika Metalografija

UGLJIKUGLJIK: najvažniji legirajući element za najveći broj čelika

MANGANMANGAN: u manjem postotku (0.2-0.5%) u svim čelicima• dobro sredstvo za ččiiššććenje enje ššljakeljake - kao feromanganferomangan za dezoksidacijuu pećima za proizvodnju čelika.

SILICIJSILICIJ: kao ferosilicijferosilicij se dodaje u metarulške peći za dezoksidaciju čelika

KROMKROM: pospješuje prokaljivost i povećava dubinu tvrdoće• poboljšava otpornost na trošenje uz smanjenje žilavost• uz krom se dodaje i nikal, te su kromkrom--nikalninikalni čelici tvrdi i žilavi

lelegirajugirajuććii elementielementi radi poboljšavanja svojstava čelika:

•• MEHANIMEHANIČČKA SVOJSTVAKA SVOJSTVA – veća čvrstoća i žilavost, veća otpornostprema trošenju, bolja toplinska obradljivost•• SPOSOBNOST REZANJASPOSOBNOST REZANJA – podnose veću temperaturu pri obradi•• OTPORNOST PREMA KOROZIJIOTPORNOST PREMA KOROZIJI i podnošenju visokih temperatura

KEMIJSKI SASTAV KEMIJSKI SASTAV ČČELIKAELIKA

UTJECAJ LEGIRAJUUTJECAJ LEGIRAJUĆĆIH ELEMENATA NA IH ELEMENATA NA ČČELIKELIK

18/33

Page 19: proizvodnja Celika Metalografija

NIKALNIKAL: relativno skup pa ga uspješno zamjenjuje molibden

VOLFRAMVOLFRAM: jedan od najvažnijih legirajućih elemenata za alatne alatne ččelikeelike (0.5-2.4%)

• takvi su čelici otporni na trootporni na troššenjeenje, imaju povećanu toplotnu čvrstoću

VANADIJVANADIJ: sredstvo za pročišćavanje čelika, upotrebljava se za dezoksidaciju• neznatne količine vanadija (0.1-0.4%) poboljšavaju čvrstoću čelika –tvrdotvrdoćću, otpornost na trou, otpornost na troššenje i toplinuenje i toplinu.

MOLIBDENMOLIBDEN: objedinjuje svojstva kroma i volframa• povećava prokaljivostprokaljivost ččelikaelika i povećava otpornost prema trošenju.

KOBALTKOBALT: dodaje se nekim čelicima radi poboljšanja sposobnosti• rezanja metala, žilavosti i povišenja radne temeperature.

TITANTITAN: dodaje se čelicima od koji se traži vevećća otpornost na kiselinea otpornost na kiseline

ALUMINIJALUMINIJ: dezoksidant kod proizvodnje umirenog čelika• vveežžee slobodnislobodni duduššikik i stvara AlAl--nitritenitrite (sitnozrnata struktura, poboljšanužilavost, otpornost na starenje i dobra zavarljivost)

KEMIJSKI SASTAV KEMIJSKI SASTAV ČČELIKAELIKA19/33

Page 20: proizvodnja Celika Metalografija

Nečistoće i uključci u čeliku zauzimaju oko 1% volumenaoko 1% volumena čelične mase

SUMPORSUMPOR: sklon segregaciji, smanjuje sposobnost zavarivanja i žilavost• vrlo ga je teško ukloniti, njegov se sadržaj kontrolira pažljivimizborom sirovog materijala i dodatnim postupcima suvremeneproizvodnje

FOSFORFOSFOR: sklon segregaciji u pojedinim dijelovima čeličnih profila• osjetno snižava žilavost, ali povećava postojanost na koroziju

KISIKKISIK: oksidi i silikati koji nastaju tijekom dezoksidacije• mogu stvoriti vlaknastuvlaknastu strukturustrukturu u čeliku, sličnu strukturi drveta, koja je za čelik štetna zbog mogućnosti terasastog loma

DUDUŠŠIKIK: može biti nevezan ili vezan u čeliku• nevezan štetan - povećava mogućnost pojave krtog loma i sklonoststarenju, vezan u obliku aluminijskogaluminijskog nitratanitrata kada djeluje povoljno

VODIKVODIK: snižava žilavost i dovodi do krtosti materijala• ima nepovoljan utjecaj na sposobnost zavarivanja

KEMIJSKI SASTAV KEMIJSKI SASTAV ČČELIKAELIKA

ELEMENTI KOJI DJELUJU ELEMENTI KOJI DJELUJU ŠŠTETNO NA SVOJSTVA TETNO NA SVOJSTVA ČČELIKAELIKA

20/33

Page 21: proizvodnja Celika Metalografija

danas uglavnom tzv. TOPLJENI ČELICI• postupci proizvodnje Thomasov, Bessemerov, Siemens-Martinov, Linz-Donawitzov, elektro-postupak

OSNOVNA PODJELA (ZA TEHNIOSNOVNA PODJELA (ZA TEHNIČČKE SVRHE):KE SVRHE):

• GRAĐEVINSKI GRAĐEVINSKI ČČELICI ELICI • mala koncentracija ugljika, za izradu metalnih konstrukcija, mostova, vozila, postrojenja ; ubrajaju se i čelici za poboljšavanje i čelici za cementiranje

• SPECIJALNI SPECIJALNI ČČELICIELICI• nehrđajunehrđajućći i ččelicielici, vatrostalni čelici, čelici za ventile, čelici za opruge, trajno magnetični čelici, nemagnetični čelici, čelici za mlaznice i dr.

• ALATNI ALATNI ČČELICIELICI• najčešći su legirajući elementi volfram, molibden, krom, vanadij, kobalt, nikal i titan - za izradu alataizradu alata za obradu drva, nareznica, svrdla, strojnog alata i sl.

OSNOVNE VRSTE OSNOVNE VRSTE ČČELIKAELIKA21/33

Page 22: proizvodnja Celika Metalografija

TTEHNIEHNIČČKO KO ŽŽELJEZO ELJEZO • za tehničke svrhe – ččelikelik, sivi lijev, temper lijev i sirovo željezo

ČČELIK ELIK • tehničko željezo s do 1.7% 1.7% ugljikaugljika, (danas i modificirani čelik s 2.06% 2.06% CC)• čelik bez bez drugihdrugih elemenataelemenata ili s neznatnim postotkom bez utjecaja nakvalitetu - ugljiugljiččnini ččelicielici

METALOGRAFSKA SVOJSTVA METALOGRAFSKA SVOJSTVA ČČELIKAELIKA22/33

Page 23: proizvodnja Celika Metalografija

MMETALOGRAFIJAETALOGRAFIJA• znanost o metalima uopće• u užem smislu to je znanost o građi metala i njihovih leguraznanost o građi metala i njihovih legura

GRAĐA METALAGRAĐA METALA• čestica kristala metala sastoji od pozitivnih iona metala i negativnog negativnog elektronskog plinaelektronskog plina• djeluje kao niz slobodnih elektrona niz slobodnih elektrona

METALOGRAFSKA SVOJSTVA METALOGRAFSKA SVOJSTVA ČČELIKAELIKA23/33

Page 24: proizvodnja Celika Metalografija

KRISTALNE MREŽICE ILI REŠETKE• grafički prikaz rasporeda atoma u kristalitima (atomi se spoje linijama)• prostornim nizanjem kristalnih mrežica nastaje kristalitkristalit• mrežica čelika je tzv. kubnakubna kristalnakristalna mremrežžicaica• udaljenost između atoma u kristalnoj mrežici mjeri se angstrem-ima, štoje spektroskopska jedinica dužine od 1010--88 cmcm• udaljenost atoma u kubnoj mrežici iznosi prosječno 33--5 5 angstremaangstrema

PROMJENEPROMJENE kristalne mrežice u raznim uvjetima TOPLINSKE ENERGIJE (alotropska modifikacija)

• čelik se pojavljuje u tri modifikacije i to kao alfa, gama i delta željezo s odgovarajućom mrežicom

METALOGRAFSKA SVOJSTVA METALOGRAFSKA SVOJSTVA ČČELIKAELIKA

KRISTALNA STRUKTURA MATERIJALAKRISTALNA STRUKTURA MATERIJALA

• nastaje zauzimanjem položaja atoma jedan prema drugome • oblik, velioblik, veliččina i rasporedina i raspored metalne strukture - glavni faktori koji utječu na svojstva metala

24/33

Page 25: proizvodnja Celika Metalografija

8 atoma u kutevima x 1/8 = 1 atom1 atom u centru x 1 = 1 atom------------------------------------------ukupno: 2 atoma2 atoma

8 atoma u kutevima x 1/8 = 1 atom6 atoma na površini x 1/2 = 3 atoma------------------------------------------ukupno: 4 atoma4 atoma

• atomi na povratomi na površšinamainama kocke pripadaju i susjednim mrežicama

• PROSTORNO CENTRIRANAPROSTORNO CENTRIRANA

METALOGRAFSKA SVOJSTVA METALOGRAFSKA SVOJSTVA ČČELIKAELIKA

ČČELIK: KUBNE ATOMSKE MREELIK: KUBNE ATOMSKE MREŽŽICEICE

• PPOVROVRŠŠINSKIINSKI CENTRIRANACENTRIRANA

25/33

Page 26: proizvodnja Celika Metalografija

kristali se šire u tri međusobno okomita pravca - oblik stabla: DENDRITIFAZE KRISTALIZACIJE:

• pojavljuju se zamecizameci dendritadendrita (centri kristalizacije) (centri kristalizacije) ––a)a)• stvara se dendritidendritiččnana strukturastruktura –– b)b)• oblikovanje kristalitakristalita i zrna metalne strukture i zrna metalne strukture –– c)c)

a)a) b)b) c)c)

METALOGRAFSKA SVOJSTVA METALOGRAFSKA SVOJSTVA ČČELIKAELIKA

NASTAJANJE KRISTALANASTAJANJE KRISTALA

26/33

Page 27: proizvodnja Celika Metalografija

AMORFNA TIJELA -atomi i molekule razbacani bez ikakva reda u materijalu (to je npr. guma, staklo, smola i sl.)

KRISTALNA TIJELA - atomi i molekule pravilno raspoređenimaterijal je boljeg kvaliteta ako ima finijafinija zrnazrna i i ravnomjernijuravnomjerniju strukturustrukturu

VELIVELIČČINA KRISTALAINA KRISTALA koji nastaju za vrijeme skrukoji nastaju za vrijeme skruććivanjaivanja:• ovisnaovisna o o brojubroju jezgrijezgri u kojima započinje kristalizacija• velik broj jezgri - veći broj manjih kristala - sitnozrnatsitnozrnat materijalmaterijal• laganolagano hlađenjehlađenje - nastao malen broj jezgri - kristalikristali okooko njihnjih veveććii

BBRZINA HLAĐENJA RZINA HLAĐENJA metalnemetalne talinetaline jeje odluodluččujuujuććii faktorfaktor zaza veliveliččinuinu zrnazrna::SPORO HLAĐENJE DAJE KRUPNO ZRNOSPORO HLAĐENJE DAJE KRUPNO ZRNO, A, A BRZO HLAĐENJE SITNO BRZO HLAĐENJE SITNO

METALOGRAFSKA SVOJSTVA METALOGRAFSKA SVOJSTVA ČČELIKAELIKA

METALI METALI –– KRISTALNA TIJELAKRISTALNA TIJELA

27/33

Page 28: proizvodnja Celika Metalografija

postoje odstupanjaodstupanja od idealiziranih modela

• stvarni kristali sadrže nepravilnostinepravilnosti, kristali imaju razne razne orjentacijeorjentacije•• ukljuuključčcici troske i troske i ššupljineupljine se mogu vidjeti i prostim okomse mogu vidjeti i prostim okom

METALOGRAFSKA SVOJSTVA METALOGRAFSKA SVOJSTVA ČČELIKAELIKA

STVARNI OBLIK ZRNA U METALNIM GREDICAMASTVARNI OBLIK ZRNA U METALNIM GREDICAMA

28/33

Page 29: proizvodnja Celika Metalografija

uslijed djelovanja silauslijed djelovanja sila (plastična obrada, deformacija) kližu se pojedine lamele atoma međusobno u ravninama klizanja

najlakše klizanje tamo gdje u kristalnoj mrekristalnoj mrežžici ima najviici ima najvišše atomae atomanajlaknajlakšša plastia plastiččna obrada metala s povrna obrada metala s površšinski centriranim mreinski centriranim mrežžicamaicama (čelik

u zagrijanom stanju -više atoma u odnosu na pr. centriranu mrežicu)

ELASTIČNA DEFORMACIJA:DEFORMACIJA:• svakisvaki kristal doživljava deformaciju • po prestanku opterećenja predmet se vravraććaa u prvobitni oblik• elastična deformacija prijeprije plastične

NajviNajvišše atomae atoma

ZaZa optereoptereććenjeenje veveććee odod granicegraniceelastielastiččnostinosti, , atomskiatomski se se razmacirazmaci viviššee nenepovepoveććavajuavaju -- cijelacijela se se atomskaatomska skupinaskupinapomipomiččee popo ravniniravnini klizanjaklizanja

METALOGRAFSKA SVOJSTVA METALOGRAFSKA SVOJSTVA ČČELIKAELIKA

RAVNINE KLIZANJARAVNINE KLIZANJA

29/33

Page 30: proizvodnja Celika Metalografija

Proizvodnja, sastav, vrste i Proizvodnja, sastav, vrste i Proizvodnja, sastav, vrste i metalografskametalografskametalografska svojstva svojstva svojstva čččelikaelikaelika

TRANSFORMACIJA ATOMSKIH MRETRANSFORMACIJA ATOMSKIH MREŽŽICA (ICA (ČČISTO ISTO FeFe))

1392oC

898oC

768oC

magnetično -Feα

nemagnetično -Feα

Vrijeme

Ar2

Ar3

Ar4

skrućivanje 1536 oC1600

1000

600

800

1200

1400

δ - Fe

γ - Fe

α - Fe

oCprostorno centrirana mrežica

površinski centrirana mrežica

prostorno centrirana mrežica

METALOGRAFSKA SVOJSTVA METALOGRAFSKA SVOJSTVA ČČELIKAELIKA30/33

Page 31: proizvodnja Celika Metalografija

UGLJIKUGLJIK - NAJVAŽNIJA KOMPONENTA ČELIKA

% C

σ , ε [N/mm2] [%]

200

400

600

800

1000

20

40

00

čvrstoća

deformacija

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

Ferit Perlit Cementit

METALOGRAFSKA SVOJSTVA METALOGRAFSKA SVOJSTVA ČČELIKAELIKA31/33

Page 32: proizvodnja Celika Metalografija

SSPECIFIPECIFIČČNI VOLUMEN NI VOLUMEN ČČELIKAELIKAU OVISNOSTI O % CU OVISNOSTI O % C

1.1.%1.1.%

METALOGRAFSKA SVOJSTVA METALOGRAFSKA SVOJSTVA ČČELIKAELIKA

UGLJIKUGLJIK - NAJVAŽNIJA KOMPONENTA ČELIKA

32/33

Page 33: proizvodnja Celika Metalografija

61012 −⋅

7850 kg/m3γGUSTOĆA (zapreminska masa)

1/KαKoeficijent linearnog toplinskog istezanja

0.3nPOISSONOV BROJ

81 000 N/mm2GMODUL POSMIKA

210 000 N/mm2EMODUL ELASTIČNOSTI

VrijednostOznakaNaziv

490335510355S355

410255430275S275

340215360235S235

fu [N/mm2]fy [N/mm

2]fu [N/mm

2]fy [N/mm

2]

40 mm < t ≤ 100 mmt ≤ 40 mm

Debljina elementa t *[mm]Nominalna kvaliteta

GRAĐEVINSKI GRAĐEVINSKI ČČELICIELICI33/33