Cheminės ir fizinės plieno savybės

Plienas yra lydinys, metalų mišinys, pagamintas iš geležies ir anglies. Anglies kiekis pliene siekia ne daugiau kaip 1,5 proc. Dėl savo kietumo ir stiprumo plienas naudojamas statant pastatus, tiltus, automobilius ir daugybę kitų gamybos ir inžinerijos programų.

Dauguma šiandien gaminamo plieno yra paprastas anglinis plienas arba tiesiog anglinis plienas. Pliene esanti anglis yra geležies karbido būsenoje. Yra ir kitų elementų, tarp jų sieros, fosforo, mangano ir silicio.

Anglinis plienas apibrėžiamas kaip plienas, kurio savybės daugiausia dėl anglies kiekio ir kuriame nėra daugiau kaip 0,5 proc. Silicio ir 1,5 proc. Mangano. Paprasto anglinio plieno, kurio anglies plotas svyruoja nuo 0,06 iki 1,5 procento, skirstoma į keturis tipus:

• Negyvas švelnus plienas, iki 0,15 proc. Anglies
  
• Mažai anglies turinčio arba švelnaus plieno, nuo 0,15 iki 0,45 procento anglies
  
• Vidutinio anglies plieno, 0,45–0,8 proc. Anglies
  
• Daug anglies turinčio plieno, nuo 0,8 iki 1,5 procento anglies 
  

Šie plienai progresuoja nuo minkštesnių iki kietesnių, tačiau jie taip pat linksta į vis didesnį trapumą. Pirmasis tipas naudojamas automobilių kėbuluose. Antrasis tipas yra bėgiuose ir bėgių gaminiuose, tokiuose kaip movos, alkūniniai velenai, ašys, krumpliaračiai ir kaltiniai dirbiniai. Trečiasis tipas naudojamas pjovimo įrankiuose ir geležinkelio linijose, o paskutinis - stūmokliuose ir cilindruose.

Plieno tankis yra 7 850 kg / m³, todėl jis yra 7,85 karto tankesnis nei vanduo. Jo lydymosi temperatūra 1 510 C yra aukštesnė nei daugumos metalų. Palyginimui, bronzos lydymosi temperatūra yra 1 040 C, vario - 1 083 C, ketaus - 1 300 C, o nikelio - 1 453 C. Tačiau volframas tirpsta esant 3 410 C temperatūrai, o tai nenuostabu, nes šis elementas naudojamas lempučių gijose.

Plieno linijinio išsiplėtimo koeficientas esant 20 ° C, µm metrui vienam Celsijaus laipsniui yra 11,1, o tai yra daugiau atsparus besikeičiančiam temperatūros pokyčiams nei, pavyzdžiui, varis (16,7), alavas (21,4) ir švinas (29.1).

Nerūdijantis plienas yra naudojamas statybose, kai atsparumas korozijai yra pagrindinis privalumas, kaip ir peiliams, kurie turi išlaikyti aštrų kraštą. Kita dažna priežastis, kodėl naudojami nerūdijantis plienas, yra jų aukštos temperatūros savybės. Kai kuriuose projektuose atsparumas aukštai temperatūrai oksidacijai yra absoliutus reikalavimas, tuo tarpu kituose pirminis poreikis yra stiprumas aukštoje temperatūroje.

Nedidelis kiekis kitų metalų, pridėtų prie plieno, keičia jo savybes tam tikrais pramonės tikslais. Pavyzdžiui, kobalto rezultatas yra didesnis magnetinis pralaidumas ir jis naudojamas magnetuose. Manganas suteikia tvirtumo ir kietumo, todėl produktas tinka sunkiųjų geležinkelių pervažoms. Molibdenas išlaiko stiprumą esant aukštai temperatūrai, todėl šis priedas yra patogu gaminant greito grąžto antgalius. Nikelis ir chromas atsparūs korozijai ir paprastai pridedami gaminant plieninius chirurginius instrumentus.