Superman môže byť „mužom z ocele“, ale náročný vedec by sa mohol pýtať: ktorý typ?
Zatiaľ čo oceľ je jedným z najpevnejších a najdôležitejších materiálov na Zemi, s využitím zvyčajným predmety pre domácnosť, ako sú kancelárske sponky na nosníky v mrakodrapoch a škrupinách automobilov, nie je to všetko z ocele rovný. Dve z najbežnejších zliatiny oceleOceľ 4140 a 4150 sa líšia pevnosťou aj podmienkami, za ktorých sú použiteľné.
Čo sú ocele 4140 a 4150?
Oceľ je zliatina alebo zmes viac ako jedného prvku. Je to predovšetkým železo s asi 1 percentom uhlíka a niekedy v malom množstve iných materiálov.
Oceľ 4140 a 4150 sú dve extra silné a tvrdé zliatiny ocele. Okrem uhlíka obsahujú každý 0,80 až 1,10 percenta chrómu a 0,15 až 0,25 percenta molybdénu.
4140 Versus 4150 Steel
Spoločnosť automobilových inžinierov (SAE) a Americký inštitút pre železo a oceľ (AISI) používajú a štvormiestny systém na označenie chemického zloženia ocele. Pokiaľ ide o oceľové zliatiny, prvé dve číslice označujú hlavné prítomné legovacie prvky a posledné dve číslice udávajú obsah uhlíka v stotinách percenta. To znamená, že ocele 4140 a 4150 majú rovnaké legovacie prvky, chróm a molybdén, ale oceľ 4150 má viac uhlíka.
Pokiaľ ide o ich vlastnosti, rozdiely medzi oceľou 4140 a 4150 zahŕňajú:
- Pevnosť v ťahu, ktorý popisuje maximálne namáhanie ťahom, ktoré materiál vydrží skôr, ako sa začne lámať. Materiál 4150 má vyššiu pevnosť v ťahu ako materiál 4140.
- Tvárnosť a spracovateľnosť, ktoré odkazujú na to, ako ľahko sa ocele majú používať. Zatiaľ čo oceľ 4140 aj 4150 je možné ľahko zvárať, materiál 4140 je známejší pre svoju tvárnosť alebo schopnosť ohýbania a skutočnosť, že sa dá použiť v studených pracovných podmienkach. Materiál 4150 musí byť naproti tomu pred použitím tepelne upravený.
Oceľ D2 Versus 4140
Ďalšia bežná zliatina železa nachádzajúca sa v nástrojoch je známa ako D2. Je to 86 percent rovnako ako oceľ 4140, ale predovšetkým obsahuje vyššie percento uhlíka a chrómu. Oceľ D2 môže mať najvyššiu tvárnosť spomedzi oceľových nástrojov.
Tepelné spracovanie oceľových zliatin
Výrobcovia môžu nastaviť vlastnosti materiálov rôznych ocelí, vrátane ocelí D2, 1440 a 1450, procesom známym ako tepelné spracovanie. Starostlivé riadenie spôsobu pôsobenia tepla na uhlíkovú legovanú oceľ mení molekulárne usporiadanie vo vnútri ocele, čo vedie k jej odlišným vlastnostiam.
Napríklad zliatiny ocele, ktoré sú žíhaný sa v peci zahrejú na vysokú teplotu a potom sa nechajú pomaly ochladiť. Výsledkom tejto možnosti je oceľ s väčšou ťažnosťou a menšou krehkosťou, čo znamená, že sa nebude lámať od vnútorných napätí tak ľahko ako iná možnosť.
Medzitým temperovanie je tepelné ošetrenie, ktoré prebieha pri nižších teplotách a zvyšuje húževnatosť a ťažnosť materiálu, aj keď tiež trochu znižuje jeho pevnosť. Čím viac sa získa ťažnosť, tým viac sa stratí pevnosť, ale zvyčajne to nie je tak dôležité, aby sa zmenil prípad použitia ocele. Ostatné materiály vrátane hliníka sú temperované rovnakým spôsobom.
Ostatné oceľové zliatiny
Na výrobu zliatin ocele so špecifickými vlastnosťami sa okrem uhlíka, chrómu a molybdénu bežne používa aj niekoľko ďalších prvkov. Patria sem kobalt, mangán, volfrám a vanád.
Okrem ocele 1440 a 1450 sú najbežnejšie zliatiny 4340 (nikel-chróm-molybdénová oceľ), 6150 (chróm-vanádová oceľ) a 8620 (oceľ HSLA).
HSLA znamená „vysoko pevná nízkolegovaná„čo znamená, že oceľ je navrhnutá tak, aby vyhovovala konkrétnym požiadavkám mechanický požiadavky skôr ako chemická látka zloženie. Preto môže mať daný typ zliatiny ocele HSLA v skutočnosti pridané rôzne množstvá prvkov. V zostupnom poradí percenta oceľ 8620 pozostáva z: železa, uhlíka, kremíka, molybdénu, mangánu, niklu, chrómu, síry a fosforu.