УНИВЕРЗИТЕТ „ГОЦЕ ДЕЛЧЕВ” – ШТИП

МАШИНСКИ ФАКУЛТЕТ

СЕМИНАРСКА РАБОТА ПО ПРЕДМЕТОТ

МАШИНСКИ МАТЕРИЈАЛИ

Тема:

СПЕЦИЈАЛНИ ЧЕЛИЦИ

ментор: кандидат:

доц. д-р Ангел Тасевски Благоја Глигоровски

број на индекс: 19128

Штип, 12 2010

СОДРЖИНА

Вовед..........................................................................................................................1

1 Особини на челикот................................................................................................2

1.1 Видови на челици................................................................................................4

2 Специјални челици.................................................................................................7

2.1 Хром......................................................................................................................6

2.2 Хром-Никел не’рѓосувачки челици.....................................................................9

2.3 Феритни челици...................................................................................................9

2.4 Мартензитни челици

2.5 Аустенитни челици..............................................................................................7

2.5.1 Примена.............................................................................................................8

2.7 Високо температурни челици..............................................................................

2.8 Ниско температурни челици................................................................................

3 Примена...................................................................................................................

4 Заклучок.....................................................................................................................

5 Користена литература...........................................................................................

ВОВЕД

Челикот е кристализирана метастабилна Fe-C (Fe-Fe3C) легура со

содржина на јаглерод помалку од 2,06% . Додавање на волфрам, хром,

молибден, ванадиум, манган, никел, кобалт и други метали, сами или во

комбинација, се добиваат легирани челици за посебни намени, многу

механички, хемиски или термички стабилни. Ако масата на легираниот елемент

е поголема од масата на железо, или железото го има само во траги, тогаш не

станува збор за челик, туку на нов вид на легура. Неверојатната палета на

опции и флексибилност (со помош на легирање, термичка обработка и

пластична преработка) како и релативно ниските трошоци на производство се

уште го прават најмногу користениот метален материјал.

1 ОСОБИНИ НА ЧЕЛИКОТ

Како што веќе споменавме, челикот има неверојатен спектар на

можности и флексибилност. Тој може да биде многу мек и, како таков, многу

погоден за длабоко извлекување (правење на лименки, конзерви и сл.).

Спротивно на тоа челикот може да биде многу тврд и крут (кршлив) како

мартензитниот челик кој се користи за сечила. Пред модерното производство

на челик се поставени многу високи барања, кој често вклучуваат оптимална

комбинација на својства, како што се затегнувачката цврстина од една и

еластичност или деформабилноста од друга страна.

Најважниот елемент во легираниот челик е јаглерод. Тој во челикот се

наоѓа во форма на соединенија наречени цементит Fe3C. Покаченото ниво на

јаглерод го прави челикот поцврст, но во исто време кршлив материјал.

Зависноста од процентот на јаглерод и температурата на која примерокот на

челик се наоѓа во фазниот дијаграм може да се видат следните

микроконституенти1: во примарното подрачје ги имаме аустенит и ферит, во

секундарното подрачје имаме микроструктура на цементит и во мешаната

фаза: перлит и ледебурит. Ако челикот нагло се олади, така што дифузијниот

процеси (првенствено дифузија на јаглерод) не се одржи до крајот, тогаш во

структурата на челикот ќе се појави нова микроструктура која ќе е претежно

јаглеродна. Ако брзото ладење се одвива низ аустенитната област може да се

појават микроструктури на Сорбит или Тросит. Густината на челикот е речиси

идентична со специфичната тежина на чистото железо и е околу 7.850 кг / м ³.

Својствата на челикот како што се: цврстина, еластичност, цврстина на

истегнување итн. Можат да бидат креирани и контролирани во многу широк

спектар, што го прави челикот основен метален градежен материјал. Трите

основни методи, кои се разбира, може да се комбинираат еден со друг, со цел

да се постигнат посакуваните карактеристики на челикот се: легирање,

термичка обработка (жарење калење, темпкор-метода, итн.) и пластична

обработка (тркалање, извлекување, итн.).

1 Микроконституент - (микроструктура) е микроскопски опис на односите, обликот и големината на фазата на цврстината на материјалот.

1.1 ВИДОВИ НА ЧЕЛИЦИ

Според DIN EN 10020 постојат само две главни класи на челик:

квалитетен челик (QS)

Специјален (не’рѓосувачки) челик (СС)

Денес се регистрирани околу 2500 различни видови на челик. Групирање

во подгрупи се прави и според легираните елементи, микроструктурата,

механичките својства. Според содржината на легираните елементи на

челиците тие се поделени на:

нелегирани челици, кој се делат на челици кој се предвидени за

термичка обработка,

нисколегирани челици, се челици кај кој вкупната маса на удел на

легирачкиот елементи не е помал од 1% но не повеќе од 5%. Овие

челици поседуваат подобрени механички својства во однос на

нелегираниот челик и

високо легирана челици (специјални челици), која содржат повеќе од 5%

легирачки елементи. Овие челици имаат одлични својства, во зависност

од комбинација на легирачки елементи се применуваат. Еден типичен

пример е не’рѓосувачкиот челик, која неговата отпорност се должи на

поголемото присуство на хемискиот елемент Хром.

2 СПЕЦИЈАЛНИ ЧЕЛИЦИ

Специјални челици се челици, кој со својот состав, структура и особини

се приспособени на посебни услови на обработка и посебни услови на

работење, како што се работа во корозивни средини, работа на високи и ниски

температури итн. Во специјални челици спаѓаат голем број на нелегирани,

легирани и високолегирани челици. Високолегирани челици се челици кои

имаат посебни особини како што се отпорност на корозија, огноотпорност,

специјални магнетни и електрични особини, како и мал коефициент на

топлотно ширење. Овие челици уште се викаат и супер легури.

Тука спаѓаат и челиците со многу висока отпорност на абење и челици

со специјални физички особини наменети за електротехниката. За нивната

употреба од одлучувачко влијание се физичките и хемиските особини и во

основа овие челици се јавуваат или како конструктивни или како алатни

челици.

Од специјалните челици најраспространети се јаглеродните челици. Кај

јаглеродните челици не е можно точно разграничување како кај легираните

челици. Така, на пример, Cr-Mn, Cr-Ni, Cr-Ni-Mo се конструктивни челици, а се

користат и како алатни челици, а исто така многу бројни се и обратните

примери, т.е. алатните челици да се користат како челици за цементација.

Во легираните челици настануваат истите конституенти како и кај

чистите легури на железо - јаглерод. Според микроструктурата можат да се

поделат на:

феритни

полуферитни

аустенитни

полуаустенитни

перлити

ледибуритни

подеутектоидни

надеутектоидни

Во зависност од термичката обработка легираните челици можат да се

јават и во сорбитна, труститна или мартензитна структура. Доста практикувана

е и поделбата според главните легирачки елементи, и тоа:

хром челици

никел челици

манган челици

силициум челици

ванадиум челици

хром - никел челици

хром – никел - ванадиум челици

2.1 ХРОМ

Точката на топење на хром (Cr) изнесува 1920 ° C. Тој има силно

заострени γ - и α - проширувања на областа во фазен дијаграм Фе-Fe3C.

Хромот како легирачки елемент му дава на челикот можност за калење во

масло или во воздух, преку влијание на критичната брзина на калење.

Тенденцијата да се намали склоноста на кршливост е со додавање на хром,

иако влијанието врз способноста е релативно слаба. Способноста за

заварување се зголемува со зголемување на процентот на хром во легурата.

Издржливоста на истегнување на челикот се зголемува за 80-100 N / mm2 со

зголемување на процентот на хром. Хром-от има исклучителна тенденција да

создаде карбид што понатаму позитивно влијание врз механичките својства на

челикот (на пример, Абразивна отпорност), но негативно се влијае на

отпорноста на корозија.

Хром-от како легирачки елемент ја намалува топлинска и електрична

спроводливост на челик. Ако имаме висока содржина на јаглерод во челик и

истовремено содржина на хром до 3%, во исто време се зголемува

реманенцијата2.Не’рѓосувачкиот челик содржи хром над 12% на материјалот му

дава позитивен електрохемиски потенцијал, материјалот станува "благороден",

2 Реманенција - магнетна индукција која останува во материјалот по отстранувањето од магнетното поле.

што го прави отпорен на ефектот на електролит, а истовремено создава

површинскиот слој на оксид Cr, со што уште повеќе го штити материјалот од

корозивните материјали на животната средина.

2.2 ХРОМ-НИКЕЛ НЕ’РЃОСУВАЧКИ ЧЕЛИЦИ

Со внесување на никел во хром челиците се врши промена во

структурата на челикот при што се делат на:

аустенитни аустенитно - феритни аустенитно – мартензитно - феритни итн.

Содржината на хром, никел, јаглерод и други легирачки материјали ги

одредуваат особините и структурата на хром - никел челиците, при што

процентот на хром е од 13-25 %, а на никелот од 8-20%. Најширока примена

имаат челиците кој содржат 18% на хром и 8% на никел. Тие се уште познати

како аустенитни хром - никел челици. Хромот на површината на челикот

создава тенок слој на сопствен оксид, кој е многу густ, отпорен и делува како

заштитен слој на челикот.

2.3ФЕРИТНИ ЧЕЛИЦИ

Тие имаат ниска содржина на јаглерод, од 0,07-0,17%, и хром од 16-20%,

додаток на молибден, титан, а понекогаш и на нобиум, силициум, манган и

алуминиум. Овие челици се еднофазни, на можат да се калат и затоа со

термичка обработка не можат да се зајакнуваат. Се користат во жарена

состојба и имаат добра жилавост. Феритните не’рѓосувачки челици имаат

слаба заварливост и се осетливи на зарези.

2.4 МАРТЕНЗИТНИ ЧЕЛИЦИ

Овие челици содржат хром од 12-18%, јаглерод од 0,12-1,2% до 3%

никел, и во помали количини молибден, вандиум и волфрам. Тие се користат

за изработка на резачки алати. Крутоста на овие челици на температури под

нулата е нивна лоша страна.

2.5 АУСТЕНИТНИ ЧЕЛИЦИ

Аустенитните челици се покомплексни челици во однос на феритните и

мартензитните челици. Тие содржат 16-26 % на хром и 22% никел и се со или

без додаток на легирачки елементи, како молибден, титан итн. Со додавање на

молибден се подобрува антикорозивноста, а содржината на јаглерод е доста

ниска. Никелот е елемент кој обезбедува аустенитна структура за која е

потребно најмалку 8 % на никел. Аустенитните челици се добиваат со ладење

во вода што може да се третира како добивање со калење. Присуството на

нечистотии може да ја влоши антикорозивноста, затоа е од доста голема

важност прашањето во врска со зголемување на чистотата кај не’рѓосувачките

челици. Аустенитните челици се отпорни на корозија, имаат добри механички

особини, добро се обработуваат, деформираат, заваруваат и способноста за

пластична обработка.

2.5.1 ПРИМЕНА

Аустенитните челици имаа најширока примена, а истовремено се и

најбројна група. Имаат висока способност за зајакнување со ладно гмечење.

Исто така, имаат и доста ниска топлотна и електрична спроводливост, во

споредба со јаглените челици. Бидејќи не’рѓосувачките челици се стабилни и

имаат добра оксидирачка отпорност тие се користат кај печките, во

прехрамбената индустрија, фармацевтските индустрии и други.

2.5ВИСОКО ТЕМПЕРАТУРНИ ЧЕЛИЦИ

Топлотната постојаност се одредува преку карактеристиките на отпорот на

ползење, временската јакост и границите на ползење. Отпорноста на ползење

зависи од хемискиот состав на челикот, од структурата, од видот на

напрегањето, но и од конструктивните параметри, обликот и димензиите на

делот. Јаглеродните челици, поради релативно ниската отпорност на ползење,

во услови на долготрајни оптоварувања, не се користи над температури од 350

°C. Отпорноста на ползење на челиците ја зголемуваат волфрамот,

молибденот, ванадиумот, а делумно и хромот. Ниско и среднолегираните

челици се користат за работа на температури помеѓу 350 и 500°C. За

температури преку 500°C се користат високолегирани, најчесто аустенитни

челици.

Високолегирните мартензитни, хром – молибден челици, со додаток или

без додаток на други легирачки елементи, имаат висока огноотпорност и

задоволителна отпорност на ползење на температури до 600°C и можат да ги

заменат поскапите аустенитни хром – никел челици до таа температура.

Аустенитните челици за работа на високи температури може да се

поделат на челици легирани само со хром и никел, и челици кои содржат и

други легирачки елементи, како молибден, титан и волфрам. Додавање мали

количини на Mo, Ti, V во хром-никеловите челици при мала содржина на

јаглерод поволно влијае на јакостните својства на високи температури.

Повеќето од тие челици добро се заваруваат и заварените споеви имаат, исто

така, добра јакост и пластичност. Аустенитните огноотпорни челици најдолго ја

задржуваат почетната висока отпорност на ползење при зголемување на

температурата. Поради тоа тие се користат на температури над 600°C.

2.7 НИСКО ТЕМПЕРАТУРНИ ЧЕЛИЦИ

Ниските температури се карактеристични кај апаратите во студените и

поларните предели и кај леталата. Кај јаглеродните челици преминот од

жилава во крта состојба се јавува на температури од -20 до -40° C, а кај високо

јаглеродните челици и на повисоки температури. За работа на ниски

температури до -80°C се користат подобрени јаглеродни челици, а за работа на

ниски температури под -80°C се користат ниско легирани челици.

Т,°C Челици/Steels-80 ТТ ЧЕЛИЦИ , 26CrMo4

-100 14 Ni 6, 10 Ni 14, 16 Ni 14-120 12 Ni 19-196 8 Ni 9, 40 MnCr 22, 40 MnCrNi 18, 12 MnCr 18 11-250 12 CrNi 18 9, 10 CrNiTi 18 10, 10 CrNiNb 18 10

3 ПРИМЕНА

Специјалниот челик нашироко се користат во изградба на патишта,

железнички пруги, друга инфраструктура, домашни уреди и згради. Повеќето

големи модерни објекти, како што стадиони и облакодери, мостови, аеродроми

се поддржани од страна на челичен скелет. Дури и оние со бетонска структура

ќе користи челик за засилување. Има широка употреба во големи апарати и

автомобили. И покрај порастот на употребата на алуминиум, се уште е главен

материјал за автомобилски делови. Челикот се употребува во разни други

градежни материјали, како што завртки, клинци и штрафови. Други вообичаени

апликации вклучуваат бродоградба, нафтоводен транспортот, рударството,

градежништвото, авијација, бела техника (на пример, машини за перење),

тешка градежна опрема,канцелариски мебел, челична волна, алатки и друго.

На места каде што работните услови се напрегања, високи температури,

корозивни средини, јаглеродните или легираните челици наоѓаат своја примена

за изработка на котли, резервоари, цевководи и други уреди под притисок и

посебни услови на работа. Голема примена специјалните челици наоѓаат како

челици за пружини каде што се бара добра еластичност, цврстина и жилавост.

Специјалните челици се применуваат и како челици за лежишта каде што има

променливи оптоварувања, постојано абење, а од нив се бара да имаат и

висока отпорност на напрегање, абење, висока еластичност, тврдост, цврстина

и жилавост.

ЗАКЛУЧОК

Постои една општа тенденција, специјалниот челик да се замени во

повеќето области каде што моментално се применува, а причина е нејзината

голема специфична тежина. Тенденцијата да се користат метални материјали

како алуминиум, магнезиум, титаниум и нивни легури или композитни

материјали (главно врз основа на карбонски влакна) е отежната поради фактот

што никој (до сега) идентификуван материјал нема таква неверојатна палета на

опции и флексибилност (со помош на легури, термичка обработка и пластична

преработка) и релативно ниски трошоци на производство како челик. Судејќи

според моменталната состојба на пазарот, сега и во блиска иднина, челикот е

(и ќе) е супериорен материјал за широка употреба.