Tērauds ir sakausējums, metālu kombinācija, kas izgatavota no dzelzs un oglekļa. Oglekļa saturs tēraudā sasniedz maksimāli 1,5 procentus. Cietības un izturības dēļ tēraudu izmanto ēku, tiltu, automašīnu un daudzu citu ražošanas un inženierzinātņu būvniecībā.
Lielākā daļa šodien ražoto tēraudu ir vienkāršs oglekļa tērauds vai vienkārši oglekļa tērauds. Ogleklis tēraudā pastāv dzelzs karbīda stāvoklī. Ir arī citi elementi, tostarp sērs, fosfors, mangāns un silīcijs.
Oglekļa saturs tēraudā
Oglekļa tērauds tiek definēts kā tērauds, kuram ir īpašības galvenokārt oglekļa satura dēļ un kurā nav vairāk par 0,5 procentiem silīcija un 1,5 procenti mangāna. Parastie oglekļa tēraudi, kas svārstās no 0,06% līdz 1,5% oglekļa, ir sadalīti četros veidos:
- Nedzīvs maigs tērauds, līdz 0,15 procentiem oglekļa
- Zema oglekļa vai maiga tērauda, no 0,15% līdz 0,45% oglekļa
- Vidēji oglekļa tērauds, no 0,45% līdz 0,8% oglekļa
- Augsta oglekļa tērauds, no 0,8 līdz 1,5 procentiem oglekļa
Šie tēraudi progresē no mīkstākiem līdz cietākiem, bet tie arī virzās uz trausluma palielināšanos. Pirmais veids tiek izmantots automašīnu virsbūvēs. Otrais veids ir atrodams sliedēs un sliežu izstrādājumos, piemēram, sakabēs, kloķvārpstās, asīs, pārnesumos un kalumos. Trešo veidu izmanto griešanas instrumentos un dzelzceļa līnijās, bet pēdējo - virzuļos un cilindros.
Tērauda fizikālās pamatīpašības
Tērauda blīvums ir 7 850 kg / m3, padarot to 7,85 reizes blīvāku kā ūdens. Tā kušanas temperatūra 1510 C ir augstāka nekā lielākajai daļai metālu. Salīdzinājumam - bronzas kušanas temperatūra ir 1040 C, vara - 1083 C, čuguna - 1300 C, bet niķeļa - 1453 C. Volframs tomēr kūst pie 3 410 C temperatūras, kas nav pārsteidzoši, jo šo elementu izmanto spuldzes pavedienos.
Tērauda lineārās izplešanās koeficients 20 C temperatūrā µm uz metru uz Celsija grādu ir 11,1, kas ir vairāk izturīgs pret mainīgu izmēru ar temperatūras izmaiņām nekā, piemēram, varš (16,7), alva (21,4) un svins (29.1).
Nerūsējošais tērauds
Nerūsējošais tērauds tiek izmantots būvniecībā, kad izturība pret koroziju ir galvenā priekšrocība, tāpat kā nažiem, kuriem jāsaglabā asa mala. Vēl viens izplatīts nerūsējošā tērauda izmantošanas iemesls ir to augstās temperatūras īpašības. Dažos projektos augstas temperatūras oksidēšanās pretestība ir absolūta prasība, savukārt citos primāra vajadzība ir izturība pret augstu temperatūru.
Piedevas tēraudam
Neliels citu metālu daudzums, kas pievienots tēraudam, maina tā īpašības tādā veidā, kas ir labvēlīgs noteiktām rūpnieciskām vajadzībām. Piemēram, kobalts rada lielāku magnētisko caurlaidību, un to izmanto magnētos. Mangāns piešķir spēku un cietību, un produkts ir piemērots lieljaudas dzelzceļa pārbrauktuvēm. Molibdēns saglabā savu izturību augstā temperatūrā, tāpēc šī piedeva ir ērta, veicot ātrgaitas urbšanas padomus. Niķelis un hroms iztur koroziju, un tos parasti pievieno tērauda ķirurģisko instrumentu ražošanā.