Ocel je slitina, kombinovaný kov vyrobený ze železa a uhlíku. Obsah uhlíku v oceli dosahuje maximálně 1,5 procenta. Díky své tvrdosti a pevnosti se ocel používá při stavbě budov, mostů, automobilů a řady dalších výrobních a inženýrských aplikací.
Většina dnes vyráběné oceli je prostá uhlíková ocel nebo jednoduše uhlíková ocel. Uhlík v oceli existuje ve stavu karbidu železa. Nechybí ani další prvky, mezi nimi síra, fosfor, mangan a křemík.
Obsah uhlíku v oceli
Uhlíková ocel je definována jako ocel, která má své vlastnosti hlavně díky obsahu uhlíku a neobsahuje více než 0,5 procenta křemíku a 1,5 procenta manganu. Obyčejné uhlíkové oceli, které se pohybují od 0,06 procenta uhlíku do 1,5 procenta uhlíku, jsou rozděleny do čtyř typů:
- Mrtvá měkká ocel, až 0,15 procent uhlíku
- Nízkouhlíková nebo měkká ocel, 0,15% až 0,45% uhlíku
- Středně uhlíková ocel, 0,45% až 0,8% uhlíku
- Vysoce uhlíková ocel, 0,8 až 1,5 procenta uhlíku
Tyto oceli postupují od měkčí k tvrdší, ale také mají tendenci zvyšovat křehkost. První typ se používá v automobilových karoseriích. Druhý typ se nachází v kolejnicích a kolejových výrobcích, jako jsou spojky, klikové hřídele, nápravy, ozubená kola a výkovky. Třetí typ se používá v řezných nástrojích a na železničních tratích a poslední typ se používá v pístech a válcích.
Základní fyzikální vlastnosti oceli
Ocel má hustotu 7 850 kg / m3, takže je 7,85krát hustší než voda. Jeho teplota tání 1510 ° C je vyšší než u většiny kovů. Pro srovnání je teplota tání bronzu 1 040 C, mědi 1 083 C, litiny 1300 C a niklu 1 453 C. Wolfram se však taví při žhavení 3 410 C, což není překvapující, protože tento prvek se používá ve vláknech žárovek.
Koeficient lineární roztažnosti oceli při 20 ° C, v μm na metr na stupeň Celsia, je 11,1, což činí více odolný vůči změnám velikosti při změnách teploty než například měď (16,7), cín (21,4) a olovo (29.1).
Nerezová ocel
Nerezové oceli se používají ve stavebnictví, kde je hlavním přínosem odolnost proti korozi, stejně jako u nožů, které musí udržovat ostré hrany. Dalším častým důvodem, proč se nerezové oceli používají, jsou jejich vysokoteplotní vlastnosti. V některých projektech je odolnost proti oxidaci za vysokých teplot absolutním požadavkem, zatímco u jiných je primární potřeba vysokoteplotní pevnosti.
Přísady do oceli
Malé množství dalších kovů přidaných k oceli mění její vlastnosti způsobem příznivým pro určité průmyslové aplikace. Například kobalt vede k vyšší magnetické permeabilitě a používá se v magnetech. Mangan dodává pevnost a tvrdost a produkt je vhodný pro těžké železniční přejezdy. Molybden si udržuje svoji pevnost při vysokých teplotách, takže je tato přísada užitečná při výrobě špiček rychlého vrtání. Nikl a chrom odolávají korozi a obvykle se přidávají při výrobě ocelových chirurgických nástrojů.