Oceľ je zliatina, kombinovaný kov vyrobený zo železa a uhlíka. Obsah uhlíka v oceli dosahuje maximum 1,5 percenta. Vďaka svojej tvrdosti a pevnosti sa oceľ používa pri stavbe budov, mostov, automobilov a mnohých ďalších výrobných a inžinierskych aplikácií.
Väčšina ocele, ktorá sa dnes vyrába, je obyčajná uhlíková oceľ alebo jednoducho uhlíková oceľ. Uhlík v oceli existuje v stave karbidu železa. Prítomné sú aj ďalšie prvky, medzi nimi napríklad síra, fosfor, mangán a kremík.
Obsah uhlíka v oceli
Uhlíková oceľ je definovaná ako oceľ, ktorá má svoje vlastnosti hlavne vďaka obsahu uhlíka a neobsahuje viac ako 0,5 percenta kremíka a 1,5 percenta mangánu. Ploché uhlíkové ocele, ktoré sa pohybujú od 0,06 percenta uhlíka do 1,5 percenta uhlíka, sú rozdelené do štyroch typov:
- Mŕtva mäkká oceľ, až 0,15 percenta uhlíka
- Nízko uhlíková alebo mäkká oceľ, 0,15% až 0,45% uhlíka
- Stredne uhlíková oceľ, 0,45 percenta až 0,8 percenta uhlíka
- Vysoko uhlíková oceľ, 0,8 až 1,5 percenta uhlíka
Tieto ocele postupujú od mäkšej k tvrdšej, ale majú tiež tendenciu zvyšovať krehkosť. Prvý typ sa používa v karosériách automobilov. Druhý typ sa nachádza v koľajniciach a koľajových výrobkoch, ako sú spojky, kľukové hriadele, nápravy, ozubené kolesá a výkovky. Tretí typ sa používa pri rezných nástrojoch a železničných tratiach a posledný typ sa používa pri piestoch a valcoch.
Základné fyzikálne vlastnosti ocele
Oceľ má hustotu 7 850 kg / m3, takže je 7,85 krát hustejšia ako voda. Jeho teplota topenia 1 510 C je vyššia ako teplota topenia väčšiny kovov. Na porovnanie, teplota topenia bronzu je 1 040 ° C, teplota topenia medi je 1 083 ° C, liatiny je 1 300 ° C a niklu 1 453 ° C. Volfrám sa však topí pri žhavení 3 410 C, čo nie je prekvapujúce, pretože tento prvok sa používa vo vláknach žiaroviek.
Koeficient lineárnej rozťažnosti ocele pri 20 ° C, v μm na meter na stupeň Celzia, je 11,1, čo je viac odolný voči zmenám veľkosti pri zmenách teploty ako napríklad meď (16,7), cín (21,4) a olovo (29.1).
Nehrdzavejúca oceľ
Nerezové ocele sa používajú v stavebníctve, keď je hlavnou výhodou odolnosť proti korózii, rovnako ako u nožov, ktoré musia udržiavať ostré hrany. Ďalším častým dôvodom používania nehrdzavejúcich ocelí sú ich vysokoteplotné vlastnosti. V niektorých projektoch je absolútna požiadavka na odolnosť voči oxidácii pri vysokých teplotách, zatiaľ čo v iných prípadoch je pevnosť pri vysokých teplotách nevyhnutnosťou.
Prísady do ocele
Malé množstvo ďalších kovov pridaných do ocele mení jej vlastnosti spôsobom priaznivým pre určité priemyselné aplikácie. Napríklad kobalt vedie k vyššej magnetickej permeabilite a používa sa v magnetoch. Mangán dodáva pevnosť a tvrdosť a výrobok je vhodný na ťažké železničné priecestia. Molybdén si udržuje svoju pevnosť pri vysokých teplotách, takže je táto prísada užitočná pri výrobe špičiek na rýchle vŕtanie. Nikel a chróm odolávajú korózii a zvyčajne sa pridávajú pri výrobe oceľových chirurgických nástrojov.