Oțelul este un aliaj, o combinație de metal din fier și carbon. Conținutul de carbon al oțelului atinge maximum 1,5%. Datorită durității și rezistenței sale, oțelul este utilizat în construcția de clădiri, poduri, automobile și o serie de alte aplicații de fabricație și inginerie.
Majoritatea oțelului produs astăzi este oțel carbon simplu sau pur și simplu oțel carbon. Carbonul din oțel există în starea de carbură de fier. Sunt prezente și alte elemente, printre care sulf, fosfor, mangan și siliciu.
Conținutul de carbon al oțelului
Oțelul carbon este definit ca oțelul care are proprietățile sale în principal datorită conținutului său de carbon și nu conține mai mult de 0,5 la sută din siliciu și 1,5 la sută din mangan. Oțelurile cu carbon simplu, care variază de la 0,06% carbon la 1,5% carbon, sunt împărțite în patru tipuri:
- Oțel moale mort, până la 0,15% carbon
- Oțel cu emisii reduse de carbon sau oțel ușor, 0,15% până la 0,45% carbon
- Oțel cu carbon mediu, 0,45% până la 0,8% carbon
- Oțel cu conținut ridicat de carbon, 0,8% până la 1,5% carbon
Aceste oțeluri progresează de la mai moale la mai greu, dar tind, de asemenea, spre creșterea fragilității. Primul tip este utilizat în caroserii auto. Al doilea tip se găsește în șine și produse pentru șine, cum ar fi cuplaje, arbori cotiți, osii, roți dințate și forjate. Al treilea tip este utilizat în unelte de tăiere și linii de cale ferată, iar ultimul tip este utilizat în pistoane și cilindri.
Proprietățile fizice de bază ale oțelului
Oțelul are o densitate de 7.850 kg / m3, făcându-l de 7,85 ori mai dens decât apa. Punctul său de topire de 1.510 C este mai mare decât cel al majorității metalelor. În comparație, punctul de topire al bronzului este de 1.040 C, cel al cuprului este de 1.083 C, cel al fontei este de 1.300 C, iar cel al nichelului este de 1.453 C. Cu toate acestea, tungstenul se topește la 3.410 C, ceea ce nu este surprinzător, deoarece acest element este utilizat în filamentele becurilor.
Coeficientul de expansiune liniară al oțelului la 20 C, în µm pe metru pe grad Celsius, este de 11,1, ceea ce face rezistent la schimbarea dimensiunii cu modificări de temperatură decât, de exemplu, cuprul (16,7), staniu (21,4) și plumb (29.1).
Oțel inoxidabil
Oțelurile inoxidabile sunt utilizate în construcții atunci când rezistența la coroziune este un avantaj major, la fel ca în cazul cuțitelor care trebuie să mențină o margine ascuțită. Un alt motiv comun pentru care sunt utilizate oțelurile inoxidabile sunt proprietățile lor la temperaturi ridicate. În unele proiecte, rezistența la oxidare la temperaturi ridicate este o cerință absolută, în timp ce în altele, rezistența la temperaturi ridicate este o necesitate primară.
Aditivi la oțel
Cantități mici de alte metale adăugate la oțel își schimbă proprietățile în moduri favorabile anumitor aplicații industriale. De exemplu, cobaltul are ca rezultat o permeabilitate magnetică mai mare și este utilizat la magneți. Manganul adaugă rezistență și duritate, iar produsul este potrivit pentru traversări feroviare grele. Molibdenul își menține rezistența la temperaturi ridicate, astfel încât acest aditiv este la îndemână atunci când se realizează vârfuri de găurire rapidă. Nichelul și cromul rezistă la coroziune și sunt de obicei adăugate la fabricarea instrumentelor chirurgicale din oțel.