Az acél mindenhol ott van. Nézzen meg néhány tárgyat abban a helyiségben, amelyben éppen ül, és garantált, hogy a körülötted lévő tárgyak közül többben is jelen van acél. Nehéz elképzelni egy világot acél nélkül.
Úgy gondoltuk, érdemes segíteni az embereknek egy kicsit többet megtudni az acélról: honnan származik, hogyan készül, a különféle acéltípusok és természetesen az acél különféle felhasználási módjai. Legyen szó acélcsőről, acélrúdról vagy acéllemezről, a gyártókra bízzuk, hogy szinte hihetetlenül erős terméket biztosítanak számunkra.
Mi az acél?
A vas a legszélesebb körben elérhető ásványi anyag a Föld magjában és köpenyében, bár tiszta formájában rendkívül lágy, és vas-oxiddá kell oxidálni. Ennek a formának a gyenge szilárdsága és tartóssága rendkívül megnehezíti a vas használatát. E tulajdonságok javítása érdekében a tiszta vashoz legfeljebb 2% szenet adnak, ami egy nagyon tartós és kemény anyagot, az acélt eredményez.
Nagy szakítószilárdságának és szilárdságának köszönhetően az acélból a varrótűtől az olajszállító tartályhajókig mindent, valamint az ezek előállításához szükséges szerszámokat gyártanak. Azonban gyakran más típusú fémeket is adnak az acélhoz, hogy a tervezett felhasználástól függően eltérő minőségűek legyenek.
Ezek a fémes kiegészítések eddig 3500 különböző acélvariációt készítettek, amelyek mindegyike eltérő szerkezeti, kémiai és fizikai jellemzőkkel és tulajdonságokkal rendelkezik. Még meglepőbb az a tény, hogy ezeknek a változatoknak több mint 75%-át az elmúlt két évtizedben vezették be, hogy kielégítsék a gyorsan fejlődő ipari keresletet.
Különböző típusú acélok
Fedezzük fel a leggyakrabban használt acélfajtákat, megkülönböztető tulajdonságaikat és felhasználásukat. Az acélnak 14 fő típusa van, a kategóriákon belül több alkategóriával.
1. Szénacél
A világ acéljának nagy része a szénacél egyik formája. Vasból, szénből és meghatározott mennyiségű egyéb ötvözőelemből áll. A szénacélok fő ötvözőelemeként a szén az összes acélgyártás mintegy 90%-át teszi ki.
Segít egy erősebb és sokkal merevebb fém létrehozásában. Ennek az az oka, hogy a szénben jelenlévő atomok lehetővé teszik a vaskristályrácson való áthaladását, enyhén torzítva a rácsot, és kitöltve a fématomok közötti hézagokat.
Ennek a tulajdonságnak köszönhetően a keletkező szénacél termékek rendkívül kemények. Ezt az ellenállást a jelenlévő szén mennyisége határozza meg, három kategóriába sorolva:
A) Magas széntartalmú acél
A magas széntartalmú acél általában 0,61% és 1,5% közötti szenet tartalmaz, ami erős, törékeny és kemény acélt eredményez. Kopásállóságának javítása érdekében megfelelő hőkezelésnek vetik alá. Amellett, hogy nagy szilárdságú huzalokhoz és rugókhoz használják, hasznos anyag az ütéselnyelő gépek gyártásához.
B) Közepes széntartalmú acél
Ez a változat 0,31% és 0,6% közötti széntartalmat tartalmaz, ami enyhén képlékeny acélt eredményez, amely nagyobb szakítószilárdsággal rendelkezik, mint az alacsony széntartalmú acél. Megkeményítésére általában temperálással kezelik, ami a hőkezelés egyik formája.
Mivel nagyon képlékeny, és sokféle formára és méretre formázható, ez a típus a leggyakrabban használt a három közül. A felhőkarcolóktól a kerítésekig, hidakig és házakig mindenhol látni fogja.
C) Alacsony széntartalmú acél
Az alacsony széntartalmú acél (vagy lágyacél) legfeljebb 0,3% szenet tartalmaz. Jóllehet kiváló alakíthatóságot és hajlékonyságot kínál, az alacsony széntartalmú acélt alacsony szakítószilárdsága jellemzi, amely hideghengerlési eljárással javítható.
Ez acél hengerlésből áll két polírozott henger között nagy nyomású körülmények között. Leggyakoribb felhasználási területei közé tartozik a lemezek, dobozok, csövek, láncok, huzalok, dobozok, szegecsek, járművázak stb. gyártása.
2. Ötvözött acél
Az ötvözött acél a vason kívül változó mennyiségű különböző fémből áll. Ezek a kiegészítések segítenek az acél tulajdonságainak manipulálásában, hogy megfeleljenek bizonyos alkalmazásoknak. Fémeket, például alumíniumot, nikkelt, szilíciumot, krómot, mangánt, titánt és rezet használnak bizonyos mértékig.
Ezeknek a fémeknek a használata olyan tulajdonságokat eredményez, amelyek nem találhatók meg a szénacélban. A kívánt változások az acél szilárdságában, alakíthatóságában, korrózióállóságában, hajlékonyságában és edzhetőségében következnek be. Az ötvözött acélt gyakran használják csövek, autóalkatrészek, áramfejlesztők, transzformátorok és elektromos motorok készítésére.
Az ötvözött acél általában jobban reagál a különböző típusú kezelésekre, és speciálisabb iparágakban használják, mint például a háztartási gépek, a hajógyártás és az autóipar. Jöhet erősebb vagy tapinthatóbb, oxidációval szembeni nagy ellenállású, vagy hegesztésre alkalmasabb formában.
A) Gyengén ötvözött acél
Az alacsonyan ötvözött acél a vasfémek csoportja, amelyeket azért építenek be, hogy javítsák az anyag általános mechanikai tulajdonságait, amelyek általában sokkal erősebbek, mint a sima szénacél.
Olyan elemeket adnak hozzá, mint a molibdén, nikkel és króm, hogy javítsák az anyag rugalmasságát és keménységét, amely egyébként sokkal gyengébb és lágyabb lenne. Az alacsonyan ötvözött acélt gyakran használják fémlemezek, autóalkatrészek és szerkezeti formák létrehozására.
B) Erősen ötvözött acél
Az erősen ötvözött acél különböző vasfémekből áll, amelyeket ötvözött elemekkel kombinálnak bizonyos fázisok létrehozása és azok stabilizálása érdekében. A rozsdamentes acélötvözetek erősen ötvözött acélok.
Az olyan elemeknek köszönhetően, mint a nikkel és a molibdén, az erősen ötvözött acél kifogástalanul erős és nagyon ellenálló a korrózióval szemben.
Az ötvözőelemek kombinációjától függően az ötvözött acélok számos változatot tartalmaznak. Összegyűjtöttük a leggyakrabban használt típusokat:
3. Volfrámacél
A volfrám, más néven volfrám, alapvetően egy fénytelen ezüstös fém, amely a legtisztább formában a legmagasabb olvadásponttal büszkélkedhet az összes fémtípus közül. Ami kiemeli a többi fémfajtából, az az ellenállása és a magas hőmérsékletnek ellenálló képessége. Ezen jellemzőknek köszönhetően a különböző acélötvözetek ezt a fémet használják a korrózióval és kopással szembeni ellenállás javítására.
Ezenkívül a rakétamotorok fúvókái volfrámacélt használnak a nagy hőállóság elérése érdekében. Ha kobalttal, nikkellel és vassal kombinálják, a volfrámacél felhasználható turbinalapátok készítésére számos repülőgéptípushoz. Ezenkívül sok más gép és szerszám nagy hőállóságot igényel, ezért használnak volfrámacélt.
4. Nikkel acél
A nikkel acélötvözet az egyik legszélesebb körben használt acélötvözet világszerte. A magas, körülbelül 3,5% nikkeltartalom mellett körülbelül 0,35% szenet tartalmaz. Különlegessége, hogy a nikkel hozzáadása megerősíti a szerkezeti acélt anélkül, hogy arányosan csökkenne a hajlékonyság. Ez a megnövekedett szívósság segít ellenállni az ütközések, ütközések és nagy terhelések által okozott töréseknek.
Ezenkívül a nikkel hűtéskor csökkenti az acél torzítási értékét. A nikkelacél hihetetlenül reagál a hőkezelésre, mivel a nikkel hozzáadása csökkenti az acél hőmérsékletét, így ideális a hőkezeléshez.
5. Mangán acél
A mangán acél egy keményedő acél, amelynek mangántartalma 11-14%. Kiváló munkaedzési és kopásállósági jellemzői miatt a mangán acélt komplex vasúti vágányok gyártására használják. Egyéb jelenlegi alkalmazások a lapátos kanalak, sörétszóró kabinok, kaparók, fúrásgátló biztonsági lemezek stb.
6. Vanádium acél
A vanádium acél korrózióálló tulajdonságairól, valamint ütéselnyelő képességéről ismert. Amellett, hogy vegyszereket szállító csövekhez és vezetékekhez használják, a vanádium acélt vékony réteg formájában használják a titán és acél kötésére az űrhajózási alkalmazásokban.
Mindössze 1% vanádium és króm elegendő az ütés- és rezgésállóság eléréséhez, így ideális autóipari alkalmazásokhoz.
7. Krómacél
A króm hozzáadása csökkenti a kritikus hűtési sebességet és növeli az acél leválási ellenállását, kopásállóságát és magas hőmérsékleti ellenállását. Főleg a korrózióállóság növelésére használják. A nagy rugalmasságú és szakítószilárdságú krómacélt gyakran használják gépek és autóalkatrészek, kőzúzók és széfek gyártására.
8. Króm-vanádium acél
A króm{0}}vanádium acél krómot és vanádiumot egyaránt használ, kombinálva ezek tulajdonságait. A rendkívül nagy szakítószilárdságú acél könnyen vágható, de nem rideg. Leggyakoribb felhasználási területei a fogaskerekek, tengelyek, hajtókarok, járművázak stb.
9. Szilícium acél
Ami a mágneses erőt illeti, a szilíciumacél a legfontosabb manapság használt anyag. Míg az impulzustranszformátorokban és kis relékben kis mennyiségű szilíciumacélt használnak, az olyan alkalmazások, mint a nagy motorok és generátorok, több tonna szilíciumacélt használnak.
Tulajdonságai közül nagyra értékelik a telítéscsökkentést, az ellenállást, a magnetostrikciót és a magnetokristályos anizotrópiát. A mindössze 1-2%-os szilícium hozzáadásával ez az acél a leggyakrabban állandó mágnesek előállítására.
10. Molibdén acél
Az acélok értékes ötvözőanyagaként a molibdén javítja az acél szívósságát, hegeszthetőségét és korrózióállóságát. Ez ideálissá teszi szerkezeti acélokhoz, ezért széles körben használják tengeri környezetben. Az olaj- és gázvezetékek és a golyóscsapágyak szintén molibdén acélt használnak.
11. Kobaltacél
A kobaltötvözetek rendkívül ellenállóak a korrózióval, kopással, magas hőmérséklettel és mágneses tulajdonságokkal szemben. A kobalt legnehezebb felhasználási területei a gázturbina lapátok és kanalak. Ezt a fajta acélt azonban gyakrabban használják vágószerszámok készítésére.
12. Alumínium acél
Az alumínium hozzáadása segít beépíteni a hővisszaverő képességet. Sűrűsége körülbelül egyharmada az alumíniumacélénak, ezért olyan alkalmazásokban használják, ahol elengedhetetlen a kis tömeg és a nagy szilárdság.
Így az alumíniumacélokat széles körben használják motorkerékpárok és autók kipufogórendszereinek gyártására. Az autóiparon kívül az alumíniumacélt különféleképpen használják az energiatermelésben, az építészetben, az élelmiszer-előkészítésben, a csomagolásban, az elektromos átviteli alkalmazásokban stb.
13. Szerszámacél
A szerszámacélok olyan típusú acélok, amelyeket különféle típusú szerszámok gyártására használnak, amelyeket sokféle célra használnak, beleértve az ütőszerszámokat, a vágószerszámokat, például a késkészítő szerszámokat és másokat. Különböző mennyiségű fémötvözetekből állnak, mint például volfrám, kobalt, molibdén és vanádium. Nemcsak kemények és tartósak, hanem nagyon hőállóak is.
A gyártandó szerszám típusától függően a szerszámacél minősége eltérő, ami a szerszámacél kategórián belül számos változatot eredményez:
A) Ütésálló szerszámacél
Ahogy a neve is sugallja, a szerszámacélnak ezt a változatát úgy tervezték, hogy magas ütésállóságot biztosítson különböző hőmérsékleti szinteken. Alacsony szén-, szilícium- és molibdéntartalmának köszönhetően kopásálló és közepesen ellenálló. Ezt az acélt elsősorban olyan szerszámok készítésére használják, mint a csavarhúzók, lyukasztók, vésők és a szegecseléshez használt szerszámok.
B) Speciális szerszámacél
Ezt a szerszámacélt kifejezetten közepes keménység és alakíthatóság elérésére tervezték, alacsony ötvözetű acél felhasználásával. Gyakran használják csavarkulcsok, csavarok és menetfúrók készítésére.
C) Forró szerszámacél
A melegmunkaszerszám-acélból olyan szerszámokat állítanak elő, amelyek hosszú ideig nagy hőállóságot igényelnek, például kovácsoláshoz, extrudáláshoz, lyukasztáshoz, öntéshez és forróvágó pengékhez.
D) Vízedző szerszámacél
A legolcsóbb típusként a vízedzõ szerszámacél a legelterjedtebb a szerszámgyártásban. A tárgyak vagy szerszámok keménységének növelése érdekében ezt az acélt vízzel lehűtik. A felületi kopással szembeni nagy ellenállásával ezt az acélt gyakran használják reszelők, marók, kalapácsok, pengék és hasonló tárgyak készítésére.
E) Gyors szerszámacél
A nagy sebességű szerszámacél wolfram, molibdén és vanádium acélötvözetekből áll. Ezek az alkatrészek kemények és megőrzik keménységüket, ha magas hőmérsékletnek vannak kitéve, így elősegítik a nagy sebességű gépekhez, például fúrókhoz, dörzsárakhoz, fűrészekhez, lyukasztókhoz, menetfúrókhoz stb.
F) Hideg szerszámacél
A szerszámacélnak ez a változata magas krómtartalommal rendelkezik, hogy alacsony torzítási tulajdonságot érjen el az edzés során, ami levegővel vagy olajjal végezhető el. Ez a tulajdonság miatt az előállított szerszámok nem repednek könnyen. Mivel nagyon erős acél, a hidegszerszámacél ideális késpengék, sajtolószerszámok, pénzverő szerszámok stb.
G) Formaacél
Az öntőacél szénacélokat használ műanyag fröccsöntő és préselési formák előállításához. Ezenkívül egy másik gyakori alkalmazás a cink présöntés.
14. Rozsdamentes acél
Bár a rozsdamentes acél több fémötvözetből áll, a króm a fő elem, és az acél teljes összetételének 10-20%-át teszi ki. A korábban "rozsdamentes" acél néven ismert rozsdamentes acél nagyon népszerű megjelenése és nagy oxidációval szembeni ellenálló képessége miatt. Pontosabban, körülbelül 200-szor jobban ellenáll az oxidációnak, mint más típusú acélok, különösen akkor, ha a króm mennyisége meghaladja a 11%-ot.
Magas korrózióálló képessége miatt a rozsdamentes acél a legdrágább acélfajta. A rozsdamentes acélok nagyon strapabíró típusuk lévén képesek ellenállni a napi használat során fellépő kopásnak. A karcolásokkal és korrózióval szembeni ellenállás további javítása érdekében a láthatatlan krómréteg megakadályozza az oxidációt. A rozsdamentes acél egyéb fémes összetevői a molibdén és a nikkel.
Az alkalmazástól függően a rozsdamentes acél mérete és minősége eltérő lehet, és lehetnek lemezek, rudak, csövek, lemezek és huzalok. A rozsdamentes acél kristályszerkezetétől és mechanikai tulajdonságaitól függően több típusra osztható:
A) Ferrites rozsdamentes acél
A ferrites acél körülbelül 12-17% krómot, legfeljebb 0,1% szenet, nyomokban nikkelt és más ötvözőfémeket tartalmaz kis mennyiségben, például alumíniumot, molibdént és titánt. A ferrites acélok szívósak, erősek és mágnesesek, és hidegmegmunkálással tovább erősíthetők. A hőkezelésre azonban nem reagálnak, vagyis ezzel a technikával nem keményíthetők.
B) Ausztenites rozsdamentes acél
Az ausztenites acélok krómtartalma sokkal magasabb, mint a rozsdamentes acélok. Az ilyen típusú acélok krómtartalma elérheti a 18%-ot, a többi elem a nikkel, amely 8%-ot és a szén 0,8%-ot tesz ki. Bár az ausztenites acél nem reagál a hőkezelésre, népszerű nem mágneses tulajdonságai miatt, így ez az acél az egyik legszélesebb körben használt a világon. Néhány általános felhasználási terület a csövek, élelmiszer-feldolgozó berendezések és konyhai eszközök gyártása.
C) Martenzites rozsdamentes acél
A 11-17% krómból álló martenzites acél körülbelül 1,2% szenet és kevesebb, mint 0,4% nikkelt tartalmaz. A martenzites acélok nemcsak a hőkezelésre reagálnak, hanem mágneses tulajdonságokkal is rendelkeznek. A fogászati és sebészeti műszerek, kések, pengék és egyéb vágószerszámok martenzites rozsdamentes acélt használnak.
D) Duplex rozsdamentes acél
A duplex acél egyszerűen ferrites és ausztenites acélok kombinációja, ami sokkal erősebb acélt eredményez, mint mindkettő önmagában. Nem csak hegeszthető, hanem korrózióálló is. Azonban nem mágnesesen erős.
E) Csapadékedzésű rozsdamentes acél
Ez az acél 17% krómot és 4% nikkelt tartalmaz, ami különféle edzett acélokat eredményez. Ezen kívül más fémeket is hozzáadnak változó mennyiségben, például alumíniumot, rezet és nióbiumot. Ez a típus különféle formákba önthető, így ideális motoralkatrészekben és nukleáris hulladék tartályokban való használatra. Mérsékelt korrózióállóságot is kínál.
