Челик је легура, комбинација метала од гвожђа и угљеника. Садржај угљеника у челику достиже највише 1,5 процента. Због своје тврдоће и чврстоће, челик се користи у градњи зграда, мостова, аутомобила и мноштву других производних и инжењерских примена.
Већина челика који се данас производи је обични угљенични челик или једноставно угљенични челик. Угљеник у челику постоји у стању жељезног карбида. Присутни су и други елементи, међу којима сумпор, фосфор, манган и силицијум.
Садржај угљеника у челику
Угљенични челик је дефинисан као челик који има своја својства углавном због садржаја угљеника и не садржи више од 0,5 процента силицијума и 1,5 процента мангана. Обични угљенични челици, који се крећу од 0,06% до 1,5% угљеника, подељени су у четири врсте:
- Мртав благи челик, до 0,15 процената угљеника
- Ниско-угљенични или благи челик, 0,15 до 0,45 одсто угљеника
- Средње-угљенични челик, од 0,45 до 0,8 посто угљеника
- Челик са високим угљеником, од 0,8 до 1,5 процента угљеника
Ови челици напредују из мекших у тврђе, али такође теже ка повећању ломљивости. Први тип се користи у каросеријама аутомобила. Други тип се налази у шинама и шинским производима као што су спојнице, радилице, осовине, зупчаници и отковци. Трећи тип се користи у резним алатима и железничким пругама, а последњи у клиповима и цилиндрима.
Основна физичка својства челика
Челик има густину од 7.850 кг / м3, чинећи га 7,85 пута густим од воде. Тачка топљења од 1.510 ° Ц виша је од температуре већине метала. Поређења ради, тачка топљења бронзе је 1.040 Ц, бакра 1.083 Ц, ливеног гвожђа 1.300 Ц, а никла 1.453 Ц. Волфрам се, међутим, топи на врелих 3.410 Ц, што није изненађујуће јер се овај елемент користи у нитима сијалица.
Коефицијент линеарног ширења челика на 20 Ц, у µм по метру по степену Целзијуса, износи 11,1, што чини отпоран на промене величине са променом температуре него, на пример, бакар (16,7), калај (21,4) и олово (29.1).
Нерђајући челик
Нерђајући челици се користе у грађевинарству када је отпорност на корозију главна предност, као код ножева који морају одржавати оштру ивицу. Још један уобичајени разлог зашто се користе нерђајући челици су њихова високотемпературна својства. У неким пројектима отпорност на оксидацију при високим температурама је апсолутни захтев, док је у другима примарна потреба за чврстоћом на високим температурама.
Адитиви за челик
Мале количине других метала доданих челику мењају његова својства на начине повољне за одређене индустријске примене. На пример, кобалт резултира већом магнетном пропустљивошћу и користи се у магнетима. Манган додаје снагу и тврдоћу, а производ је погодан за тешке железничке прелазе. Молибден одржава своју снагу на високим температурама, па је овај адитив згодан при изради врхова брзих бушилица. Никал и хром су отпорни на корозију и обично се додају у производњу челичних хируршких инструмената.