Супермен је можда „човек од челика“, али проницљиви научник могао би се запитати: који тип?
Док је челик један од најјачих и најважнијих материјала на Земљи, са уобичајеном употребом предмети за домаћинство попут спајалица за носаче у небодерима и аутомобилским шкољкама, није сав челик једнак. Две од најчешћих легуре челика, 4140 и 4150 челика, разликују се по чврстоћи као и условима под којима су употребљиви.
Шта су челик 4140 и 4150?
Челик је легура или смеша више од једног елемента. То је првенствено гвожђе, са око 1 проценат угљеника и понекад малим количинама других материјала.
Челик 4140 и 4150 су две изузетно чврсте и тврде легуре челика. Поред угљеника, они садрже 0,80 до 1,10 процената хрома и 0,15 до 0,25 процената молибдена.
4140 насупрот 4150 челик
Друштво аутомобилских инжењера, или САЕ, и Амерички институт за гвожђе и челик, или АИСИ, користе а четвороцифрени систем за означавање хемијског састава челика. За легуре челика, прве две цифре означавају главне легирајуће елементе који су присутни, а последње две цифре дају садржај угљеника у стотинкама процента. То значи да челици 4140 и 4150 имају исте легуре, хром и молибден, али челик 4150 има више угљеника.
У погледу њихових својстава, разлике између челика 4140 и 4150 укључују:
- Затезна чврстоћа, који описује максималан стрес од вуче који материјал може да поднесе пре него што почне да се ломи. Материјал 4150 има већу влачну чврстоћу од материјала 4140.
- Дуктилност и обрадивост, који се односе на лакоћу употребе челика. Иако се и челик 4140 и 4150 могу лако заварити, материјал 4140 је познатији по својој дуктилности или способности савијања и чињеници да се може користити у хладним радним условима. 4150 материјал, с друге стране, мора бити термички обрађен пре употребе.
Д2 насупрот 4140 челик
Још једна честа легура гвожђа која се налази у алатима позната је као Д2. То је 86 посто исто као и челик 4140, али нарочито садржи већи проценат угљеника и хрома. Д2 челик може имати највећу дуктилност међу челичним алатима.
Термичка обрада челичних легура
Произвођачи могу подесити својства материјала различитих челика, укључујући челике Д2, 1440 и 1450, поступком познатим као термичка обрада. Пажљиво контролишући како се топлота примењује на челик од легуре угљеника, мења молекуларни распоред унутар челика, што доводи до његових различитих својстава.
На пример, легуре челика које су жарена доведе се на високу температуру у пећ, а затим остави да се полако охлади. Ова опција резултира челиком са више пластичности и мање крхкости, што значи да се неће одвојити од унутрашњих напрезања тако лако као друга опција.
У међувремену каљење је топлотна обрада која се јавља на нижим температурама и повећава жилавост и дуктилност материјала, мада такође донекле смањује његову чврстоћу. Што се више добије дуктилност, више снаге се губи, али обично не толико да би се променио случај употребе челика. Остали материјали, укључујући алуминијум, каљени су на исти начин.
Остале легуре челика
Поред угљеника, хрома и молибдена, неколико других елемената се обично користи за формирање челичних легура са специфичним својствима. Ту спадају кобалт, манган, волфрам и ванадијум.
Поред челика 1440 и 1450, најчешће легуре су 4340 (никл-хром-молибден челик), 6150 (хром-ванадијум челик) и 8620 (ХСЛА челик).
ХСЛА значи "нисколегиране високе чврстоће,„што значи да је челик дизајниран да задовољи одређене механички захтеви пре него хемијска композиције. Стога, датој леги ХСЛА челика у ствари могу бити додане различите количине елемената. У опадајућем редоследу процената, 8620 челик се састоји од: гвожђа, угљеника, силицијума, молибдена, мангана, никла, хрома, сумпора и фосфора.