Superman může být „muž z oceli“, ale náročný vědec by se mohl zeptat: jaký typ?
Zatímco ocel je jedním z nejpevnějších a nejdůležitějších materiálů na Zemi s využitím běžných předměty pro domácnost, jako jsou kancelářské sponky na nosníky v mrakodrapech a pláštích automobilů, ne celá ocel rovnat se. Dva z nejběžnějších slitiny oceliOcel 4140 a 4150 se liší pevností i podmínkami, za kterých jsou použitelné.
Co jsou oceli 4140 a 4150?
Ocel je slitina nebo směs více než jednoho prvku. Je to především železo s asi 1 procentem uhlíku a někdy s malým množstvím jiných materiálů.
Ocel 4140 a 4150 jsou dvě extra silné a tvrdé slitiny oceli. Kromě uhlíku obsahují každý 0,80 až 1,10 procent chrómu a 0,15 až 0,25 procent molybdenu.
Ocel 4140 versus 4150
Společnost automobilových inženýrů neboli SAE a Americký institut železa a oceli nebo AISI používají a čtyřmístný systém označit chemické složení oceli. U ocelových slitin první dvě číslice označují hlavní přítomné legující prvky a poslední dvě číslice udávají obsah uhlíku v setinách procenta. To znamená, že oceli 4140 a 4150 mají stejné legující prvky, chrom a molybden, ale ocel 4150 má více uhlíku.
Pokud jde o jejich vlastnosti, rozdíly mezi ocelí 4140 a 4150 zahrnují:
- Pevnost v tahu, který popisuje maximální namáhání tahem, které materiál vydrží, než se začne lámat. Materiál 4150 má vyšší pevnost v tahu než materiál 4140.
- Tažnost a zpracovatelnost, které odkazují na to, jak snadno se oceli používají. Zatímco ocel 4140 i 4150 lze snadno svařovat, materiál 4140 je znám spíše pro svou tažnost nebo schopnost ohýbat se a skutečnost, že může být použit za studených pracovních podmínek. Materiál 4150 musí být naproti tomu před použitím tepelně ošetřen.
Ocel D2 Versus 4140
Další běžná slitina železa nalezená v nástrojích je známá jako D2. Je to 86 procent stejně jako ocel 4140, ale zejména obsahuje vyšší procento uhlíku a chrómu. Ocel D2 může mít nejvyšší tvárnost mezi ocelovými nástroji.
Tepelné zpracování ocelových slitin
Výrobci mohou nastavit materiálové vlastnosti různých ocelí, včetně ocelí D2, 1440 a 1450, postupem známým jako tepelné zpracování. Pečlivé řízení toho, jak se teplo aplikuje na uhlíkovou legovanou ocel, mění molekulární uspořádání uvnitř oceli, což vede k jejím odlišným vlastnostem.
Například slitiny oceli, které jsou žíhaný se v peci zahřejí na vysokou teplotu a poté se nechají pomalu ochladit. Výsledkem této možnosti je ocel s větší tažností a menší křehkostí, což znamená, že se neporuší z vnitřních napětí tak snadno jako jiná možnost.
Mezitím popouštění je tepelné zpracování, ke kterému dochází při nižších teplotách a zvyšuje houževnatost a tažnost materiálu, i když také poněkud snižuje jeho pevnost. Čím větší tažnost se získá, tím více síly se ztrácí, ale obvykle ne tolik, aby se změnil případ použití oceli. Ostatní materiály, včetně hliníku, jsou temperovány stejným způsobem.
Ostatní ocelové slitiny
Kromě uhlíku, chrómu a molybdenu se k výrobě slitin oceli se specifickými vlastnostmi běžně používá několik dalších prvků. Patří sem kobalt, mangan, wolfram a vanad.
Kromě oceli 1440 a 1450 jsou nejběžnější slitiny 4340 (nikl-chrom-molybdenová ocel), 6150 (chrom-vanadová ocel) a 8620 (ocel HSLA).
HSLA znamená „vysokopevnostní nízkolegovaná„což znamená, že ocel je navržena tak, aby splňovala konkrétní požadavky mechanické požadavky spíše než chemikálie složení. Proto může mít daný typ slitiny oceli HSLA ve skutečnosti přidané různé množství prvků. V sestupném pořadí v procentech se ocel 8620 skládá z: železa, uhlíku, křemíku, molybdenu, manganu, niklu, chrómu, síry a fosforu.