Dijelovi od ugljičnog čelika
Ugljični čelik je čelik s udjelom ugljika od oko 0,05 do 3,8 posto težine.Definicija ugljičnog čelika Američkog instituta za željezo i čelik (AISI) kaže:
1. nije određen niti potreban minimalni sadržaj za krom, kobalt, molibden, nikal, niobij, titan, volfram, vanadij, cirkonij ili bilo koji drugi element koji se dodaje kako bi se dobio željeni učinak legiranja;
2. navedeni minimum za bakar ne prelazi 0,40 posto;
3. ili maksimalni sadržaj naveden za bilo koji od sljedećih elemenata ne prelazi navedene postotke: mangan 1,65 posto;silicij 0,60 posto;bakar 0,60 posto.
Izraz ugljični čelik također se može koristiti u odnosu na čelik koji nije nehrđajući čelik;u ovoj uporabi ugljični čelik može uključivati legirane čelike.Čelik s visokim udjelom ugljika ima mnogo različitih namjena kao što su strojevi za glodanje, alati za rezanje (kao što su dlijeta) i žice visoke čvrstoće.Ove primjene zahtijevaju mnogo finiju mikrostrukturu, koja poboljšava žilavost.
Kako postotak ugljika raste, čelik može postati tvrđi i jači toplinskom obradom;međutim, postaje manje duktilan.Bez obzira na toplinsku obradu, veći sadržaj ugljika smanjuje zavarljivost.U ugljičnim čelicima, veći sadržaj ugljika snižava točku taljenja.
Svrha toplinske obrade ugljičnog čelika je promijeniti mehanička svojstva čelika, obično duktilnost, tvrdoću, granicu tečenja ili otpornost na udarce.Imajte na umu da su električna i toplinska vodljivost samo neznatno promijenjene.Kao i kod većine tehnika ojačanja čelika, Youngov modul (elastičnost) ostaje nepromijenjen.Svi tretmani trgovačke duktilnosti čelika za povećanu čvrstoću i obrnuto.Željezo ima veću topljivost za ugljik u austenitnoj fazi;stoga sve toplinske obrade, osim sferoidizacije i procesa žarenja, počinju zagrijavanjem čelika do temperature na kojoj može postojati austenitna faza.Čelik se zatim kali (izvlači toplina) umjerenom do niskom brzinom dopuštajući ugljiku da difundira iz austenita stvarajući željezni karbid (cementit) i ostavljajući ferit, ili velikom brzinom, hvatajući ugljik unutar željeza stvarajući tako martenzit .Brzina kojom se čelik hladi kroz eutektoidnu temperaturu (oko 727 °C) utječe na brzinu kojom ugljik difundira iz austenita i formira cementit.Općenito govoreći, brzo hlađenje ostavit će željezni karbid fino raspršenim i proizvesti fino zrnati perlit, a polagano hlađenje će dati grublji perlit.Hlađenje hipoeutektoidnog čelika (manje od 0,77 wt% C) rezultira lamelarno-perlitnom strukturom slojeva željeznog karbida s α-feritom (gotovo čistim željezom) između.Ako se radi o hipereutektoidnom čeliku (više od 0,77 wt% C) tada je struktura puna perlitna s malim zrncima (većim od lamele perlita) cementita formiranim na granicama zrna.Eutektoidni čelik (0,77% ugljika) imat će perlitnu strukturu kroz zrna bez cementita na granicama.Relativne količine sastojaka nalaze se pomoću pravila poluge.Slijedi popis mogućih vrsta toplinske obrade.
Legirani čelik je čelik koji je legiran s različitim elementima u ukupnim količinama između 1,0% i 50% masenog udjela kako bi se poboljšala njegova mehanička svojstva.Legirani čelici se dijele u dvije skupine: niskolegirani čelici i visokolegirani čelici.Razlika između to dvoje je sporna.Smith i Hashemi definiraju razliku na 4,0%, dok je Degarmo i dr. definiraju na 8,0%.Najčešće se izraz "legirani čelik" odnosi na niskolegirane čelike.
Strogo govoreći, svaki čelik je legura, ali ne nazivaju se svi čelici "legiranim čelicima".Najjednostavniji čelici su željezo (Fe) legirano ugljikom (C) (oko 0,1% do 1%, ovisno o vrsti).Međutim, pojam "legirani čelik" standardni je pojam koji se odnosi na čelike s drugim legirajućim elementima koji su namjerno dodani uz ugljik.Uobičajeni leguri uključuju mangan (najčešći), nikal, krom, molibden, vanadij, silicij i bor.Rjeđe legure uključuju aluminij, kobalt, bakar, cerij, niobij, titan, volfram, kositar, cink, olovo i cirkonij.
Slijedi niz poboljšanih svojstava u legiranim čelicima (u usporedbi s ugljičnim čelicima): čvrstoća, tvrdoća, žilavost, otpornost na habanje, otpornost na koroziju, sposobnost prokaljivanja i tvrdoća u vrućem stanju.Da bi se postigla neka od ovih poboljšanih svojstava, metal može zahtijevati toplinsku obradu.
Neki od njih nalaze primjenu u egzotičnim i visoko zahtjevnim primjenama, kao što su turbinske lopatice mlaznih motora i nuklearni reaktori.Zbog feromagnetskih svojstava željeza, neke legure čelika pronalaze važne primjene gdje su njihovi odgovori na magnetizam vrlo važni, uključujući električne motore i transformatore.
Sferoidiziranje
Sferoidit nastaje kada se ugljični čelik zagrijava na približno 700 °C više od 30 sati.Sferoidit se može formirati na nižim temperaturama, ali potrebno vrijeme se drastično povećava, jer je to proces kontroliran difuzijom.Rezultat je struktura štapića ili kuglica cementita unutar primarne strukture (ferita ili perlita, ovisno na kojoj se strani eutektoida nalazite).Svrha je omekšati čelike s visokim udjelom ugljika i omogućiti veću sposobnost oblikovanja.Ovo je najmekši i najduktilniji oblik čelika.
Potpuno žarenje
Ugljični čelik zagrijava se na približno 40 °C iznad Ac3 ili Acm 1 sat;ovo osigurava da se sav ferit transformira u austenit (iako cementit još uvijek može postojati ako je sadržaj ugljika veći od eutektoida).Čelik se zatim mora polagano hladiti, u području od 20 °C (36 °F) na sat.Obično se samo hladi peć, gdje je peć isključena dok je čelik još uvijek unutra.To rezultira grubom perlitnom strukturom, što znači da su "trake" perlita debele.Potpuno žareni čelik je mekan i duktilan, bez unutarnjih naprezanja, što je često neophodno za isplativo oblikovanje.Samo sferoidizirani čelik je mekši i duktilniji.
Procesno žarenje
Proces koji se koristi za ublažavanje naprezanja u hladno obrađenom ugljičnom čeliku s manje od 0,3% C. Čelik se obično zagrijava na 550–650 °C tijekom 1 sata, ali ponekad temperature i do 700 °C.Slika desno [potrebno pojašnjenje] prikazuje područje gdje dolazi do procesa žarenja.
Izotermno žarenje
To je proces u kojem se podeutektoidni čelik zagrijava iznad gornje kritične temperature.Ta se temperatura održava neko vrijeme, a zatim se snižava ispod donje kritične temperature i ponovno održava.Zatim se ohladi na sobnu temperaturu.Ova metoda eliminira svaki temperaturni gradijent.
Normaliziranje
Ugljični čelik zagrijava se na približno 55 °C iznad Ac3 ili Acm 1 sat;ovo osigurava potpunu transformaciju čelika u austenit.Čelik se zatim hladi zrakom, što je brzina hlađenja od približno 38 °C (100 °F) u minuti.To rezultira finom perlitnom strukturom i ujednačenijom strukturom.Normalizirani čelik ima veću čvrstoću od žarenog čelika;ima relativno visoku čvrstoću i tvrdoću.
Kaljenje
Ugljični čelik s najmanje 0,4 tež.% C zagrijava se do normalizirajućih temperatura, a zatim se brzo hladi (kaši) u vodi, slanoj vodi ili ulju do kritične temperature.Kritična temperatura ovisi o sadržaju ugljika, ali je općenito niža kako se sadržaj ugljika povećava.To rezultira martenzitnom strukturom;oblik čelika koji posjeduje super-zasićeni sadržaj ugljika u deformiranoj kubičnoj (BCC) kristalnoj strukturi, ispravno nazvanoj tjelesno centriranoj tetragonalnoj (BCT), s velikim unutarnjim naprezanjem.Tako kaljen čelik je izuzetno tvrd, ali krt, obično previše krt za praktične svrhe.Ta unutarnja naprezanja mogu uzrokovati pukotine na površini.Kaljeni čelik je otprilike tri puta tvrđi (četiri s više ugljika) od normaliziranog čelika.
Martempiranje (kaljenje)
Martempering zapravo nije postupak kaljenja, otuda i izraz marquenching.To je oblik izotermne toplinske obrade koji se primjenjuje nakon početnog gašenja, obično u kupki rastaljene soli, na temperaturi malo iznad "početne temperature martenzita".Na ovoj temperaturi, zaostala naprezanja unutar materijala se smanjuju i može se formirati nešto bainita iz zadržanog austenita koji se nije imao vremena pretvoriti u bilo što drugo.U industriji, to je proces koji se koristi za kontrolu duktilnosti i tvrdoće materijala.Duljim kaljenjem povećava se duktilnost uz minimalan gubitak čvrstoće;čelik se drži u ovoj otopini dok se unutarnja i vanjska temperatura dijela ne izjednače.Zatim se čelik hladi umjerenom brzinom kako bi temperaturni gradijent bio minimalan.Ne samo da ovaj proces smanjuje unutarnja naprezanja i pukotine od naprezanja, već također povećava otpornost na udarce.
Kaljenje
Ovo je najčešća toplinska obrada koja se susreće, jer se konačna svojstva mogu precizno odrediti temperaturom i vremenom kaljenja.Kaljenje uključuje ponovno zagrijavanje kaljenog čelika na temperaturu ispod eutektoidne temperature, a zatim hlađenje.Povišena temperatura omogućuje stvaranje vrlo malih količina sferoidita, koji vraća duktilnost, ali smanjuje tvrdoću.Stvarne temperature i vremena pažljivo su odabrani za svaki sastav.
Austempering
Proces austemperinga je isti kao i martempering, osim što se kaljenje prekida i čelik se drži u kupki rastaljene soli na temperaturama između 205 °C i 540 °C, a zatim se hladi umjerenom brzinom.Dobiveni čelik, nazvan bainit, proizvodi igličastu mikrostrukturu u čeliku koja ima veliku čvrstoću (ali manju od martenzitnog čelika), veću duktilnost, veću otpornost na udarce i manje izobličenja od martenzitnog čelika.Nedostatak austempera je što se može koristiti samo na nekolicini čelika i zahtijeva posebnu solnu kupku.
Ugljični čelik cnc
okretna čahura za osovinu
Ugljični čelik cnc
strojna obrada crno eloksiranje
Dijelovi grma sa
tretman crnjenja
Tokarenje ugljičnog čelika
dijelovi sa šesterokutnom šipkom
Ugljični čelik
DIN dijelovi zupčanika
Ugljični čelik
kovanje obradni dijelovi
Ugljični čelik cnc
dijelovi za okretanje s fosfatiranjem
Dijelovi grma sa
tretman crnjenja
