ŽŽELEELEZZOO I I LEGURLEGURE ŽELEZAE ŽELEZA
ČELIKČELIK
DOBIJANJE ČELIKA
1. KONVERTORSKI POSTUPAK:- TOMASOV - BAZNI- BESEMEROV - KISELIUGLJENIČNI ČELICI I NEKI NISKO LEGIRANIUGLJENIČNI ČELICI I NEKI NISKO LEGIRANI.POVEĆAN SADRŽAJ P (DO 0,1%) I N (DO 0,03%).NAJJEFTINIJI POSTUPAK.SKLONOST KA STARENJU.
ŽŽELEELEZZOO I I LEGURLEGURE ŽELEZAE ŽELEZA
ČELIKČELIK
SIMENS-MARTINOV POSTUPAK (KISELI I BAZNI): KVALITETNIJI, ALI I SKUPLJI OD KONVERTORSKOG. DO 0,05% P, DO 0,06% S, DO 0,008% N.
ČELIK IZ ELEKTRO PEĆI:ČELIK IZ ELEKTRO PEĆI:- ELEKTROLUČNE PEĆI- INDUKCIONE PEĆIDO 0,03% P, DO 0,03% S, DO 0,025% N.
ČSKUP POSTUPAK- KVALITETAN ČELIK.
ŽŽELEELEZZOO I I LEGURLEGURE ŽELEZAE ŽELEZA
ČELIK
LEGIRANJE:
ČELIKTabela 1. Granične vrednosti između nelegiranih i legiranihčelika (mas %)
Prema hemijskom sastavu čelici se klasifikuju na:• nelegirane i• legirane.Standardom su definisane granične vrednostiStandardom su definisane granične vrednosti izmeđunelegiranih ii legiranih čelika za svaki element (tab.1).
N i l i t d d D fi i ij i kl ifik ij č likNacionalni standard: Definicije i klasifikacija čelikaSRPS EN 10020 (2003)
OLOVO I SREBRO SE NE RASTVARAJU U Fe.OLOVO ZA ČELIKE ZA AUTOMATE – LAKA OBRADIVOST.
ŽŽELEELEZZOO I I LEGURLEGURE ŽELEZAE ŽELEZA
ČELIK
LEGIRANJE:
ČELIK
UTICAJ UGLJENIKA NA MEHANIČKE OSOBINE ČELIKA:
Nelegirani čelici su vrste čelika čiji sadržaj ni za jedanl t d tiž t đ ič d telemenat ne dostiže utvrđenu graničnu vrednost.
Legirani čelici su vrste čelika kod kojih sadržajnajmanje jednog elementa dostiže utvrđenu graničnuvrednost.K it ij kl ifik ij t č lik h ij kKriterijum za klasifikaciju vrsta čelika prema hemijskomsastavu je hemijska analiza tečnog metala (analizašarže), čiji je sastav utvrđen standardom iliproizvođačkom specifikacijom. Kl k lit t č likKlase kvaliteta čelikaVrste čelika se klasifikuju u glavne klase kvaliteta,utvrđene prema glavnim osobinama ili karakteristikamau vezi sa primenom. Nelegirani čelici se klasifikuju u triglavne klase kvaliteta a legirani u dve glavne klaseglavne klase kvaliteta, a legirani u dve glavne klasekvaliteta.
ŽŽELEELEZZOO I I LEGURLEGURE ŽELEZAE ŽELEZA
PRIMESEPRIMESE
KORISNEMANGAN
ČELIK
MANGANDEZOKSIDACIONO SREDSTVO PRI PROIZVODNJI ČELIKA. POVEĆAVA ČVRSTOĆU I TVRDOĆU.SILICIJUMDEZOKSIDACIONO SREDSTVO PRI PROIZVODNJI ČELIKA POVEĆAVA ČVRSTOĆU IDEZOKSIDACIONO SREDSTVO PRI PROIZVODNJI ČELIKA. POVEĆAVA ČVRSTOĆU I TVRDOĆU. SMANJUJE. POGODAN ZA HLADNO DEFORMISANJE.
ŠTETNEFOSFOR ŠTETAN - POVEĆAVA KRTOST (Fe3P). U ČELIK DOLAZI IZ RUDE. BAZNI POSTUPCI DOBIJANJA SMANJUJU UDEO P.SUMPORSUMPORŠTETAN – SNIŽAVA DINAMIČKU ČVRSTOĆU. PODSTIČE POJAVU MIKROPRSKOTINA. U ČELIK DOLAZI IZ RUDE.KISEONIKVEOMA JE ŠTETAN ZBOG STVARANJA OKSID. OKSIDI SU TVRDI UKLJUČCI KOJI SE POJAVLJUJU NA GRANICAMA ZRNA – CRVENI LOM.AZOTŠTETAN IZDVAJANJE NITRIDA Fe N NA GRANICE ZRNA STARENJE POJAVA KRTOSTIŠTETAN – IZDVAJANJE NITRIDA Fe4N NA GRANICE ZRNA. STARENJE – POJAVA KRTOSTI.VODONIKŠTETAN. IZDVOJEN H2 NA GRANICAMA ZRNA – UNUTRAŠNJI NAPONI I PRSKOTINE.
ŽŽELEELEZZOO I I LEGURLEGURE ŽELEZAE ŽELEZA
ČELIK
FERITNI ČELICI:LEGIRAJUĆI ELEMENTI KOJI ŠIRE OBLAST FERITA SU Cr Mo W itd
ČELIK
LEGIRAJUĆI ELEMENTI KOJI ŠIRE OBLAST FERITA SU Cr, Mo, W itd. PLASTIČNI I MEKI. POGODNI ZA TERMIČKU OBRADU.
PODEUTEKTOIDNI ČELICI:ČPERLIT + LEGIRANI FERIT – KONSTRUKCIONI ČELICI
EUTEKTOIDNI ČELICI:IMAJU PERLITNA STRUKTURAIMAJU PERLITNA STRUKTURA
NADEUTEKTOIDNI ČELICI:DOBRE REZNE OSOBINE. POGODNI ZA TERMIČKU OBRADU. KALJENJE U ULJU +
Š Š ČOTPUŠTANJE = POBOLJŠAVANJE (DOBRE MEHANIČKE OSOBINE).POGODNI ZA IZRADU ALATA
LEDEBURITNI ČELICILEDEBURITNI ČELICIVISOKO UGLJENIČNI I VISOKO LEGIRANI.KARBIDI LEGIRAJUĆIH ELEMENATA STVARAJU LEDEBURITNU MREŽU. POSLE KOVANJA I ŽARENJA – KUGLICE LEDEBURITA. VEOMA DOBRE REZNE OSOBINE, TVRDOĆA I VISOKA OTPORNOST NA HABANJE. KORISTE SE ZA IZRADU KVALITETNIH ALATA.
ŽŽELEELEZZOO I I LEGURE ŽELEZAE ŽELEZA
ČELIK
AUSTENITNI ČELICIVISOKO LEGIRANI (Ni, Cr, Mn). OTPORNI NA KOROZIJU.
ČELIKAUSTENITNI STUB U INDIJI
( )STAR PREKO 1000 GOD.
RASPORED STRUKTURA LEGIRANIH ČELIKA
ŽŽELEELEZZOO I I LEGURLEGURE ŽELEZAE ŽELEZA
ČELIKČELIK
Glavne klase nelegiranih čelika su:• nelegirani osnovni čelici;• nelegirani kvalitetni čelici;• nelegirani kvalitetni čelici;• nelegirani specijalni čelici.Nelegirani osnovni čelici su oni koji zadovoljavajusledeće uslove:
ne zahtevaju nikakvu termičku obradu (u ovom smislu žarenje za smanjenje napona i− ne zahtevaju nikakvu termičku obradu (u ovom smislu, žarenje za smanjenje napona inormalizaciono žarenje ne smatraju se termičkom obradom );− mehaničke osobine, savijanje i energija udara na +20 °C u valjanom i normalizaciono žarenom stanju moraju da budu u okviru graničnih vrednosti definisanih standardom;− sadržaj C P S mora da bude u okviru definisanih graničnih vrednosti;− sadržaj C, P, S, mora da bude u okviru definisanih graničnih vrednosti; − ne utvrđuju ni jedan poseban zahtev kvaliteta (npr. zahtev za sposobnost oblikovanja hladnim deformisanjem); − ne utvrđuju nikakve zahteve za legirajuće elemente, osim za Mn i Si.
ŽŽELEELEZZOO I I LEGURLEGURE ŽELEZAE ŽELEZA
ČELIKČELIK
Nelegirani kvalitetni čelici su oni kod kojih sepostavljaju posebni zahtevi kvaliteta kao što su: žilavi prelom veličina zrnapostavljaju posebni zahtevi kvaliteta kao što su: žilavi prelom, veličina zrna, sposobnost za oblikovanje.Nelegirani specijalni čelici su:− čelici sa većim stepenom čistoće od kvalitetnih čelika (nemetalni uključci );− čelici predviđeni za termičku obradu poboljšanja i− površinskog otvrdnjavanja;− čelici sa zahtevima otpornosti na puzanje, žilavosti na niskim temperaturama (−50 °C) sa ograničenim sadržajem P i S;( 50 C), sa ograničenim sadržajem P i S;− čelici feritno-perlitne strukture koji ojačavaju taloženjem i sadrže jedan ili više mikrolegirajućih elemenata (Nb,V), čiji je sadržaj najmanje u granicama koje odgovaraju legiranim čelicima.
ŽŽELEELEZZOO I I LEGURLEGURE ŽELEZAE ŽELEZA
ČELIKČELIK
Glavne klase legiranih čelika su:• legirani kvalitetni čelici;• legirani specijalni čelici• legirani specijalni čelici.Legirani kvalitetni čelici imaju sličnu primenu kao nelegirani kvalitetni čelici. Preko sadržaja legirajućih elemenata zadovoljavaju posebne zahteve za primenu. Nisu namenjeni za poboljšanje ili površinsko otvrdnjavanje. U kvalitetne legirane čelike ubrajaju se određeni zavarivi finozrni konstrukcioni čelici za čelične konstrukcije uključujući posude pod pritiskom i cevovode minimalnekonstrukcioni čelici za čelične konstrukcije, uključujući posude pod pritiskom i cevovode, minimalne vrednosti Re = 380 N/mm2 (do 16 mm debljine) i vrednosti žilavosti (ISO V podužna epruveta) od 27 J na −50 °C. Tu pripadaju čelici legirani sa Si ili Si-Al sa određenim magnetskim osobinama,legirani čelici za šine, za toplo ili hladno valjane pljosnate proizvode, kao i čelici legirani samo sa Cu.Legirani specijalni čelici su oni koji zahtevaju posebno precizno kontrolisanje hemijskog sastava
Č Č
Legirani specijalni čelici su oni koji zahtevaju posebno precizno kontrolisanje hemijskog sastava, uslova proizvodnje i kontrole, a za obezbeđenje istovremeno više karakteristika. Tu se ubrajaju nerđajući čelici, toplopostojani čelici otporni na puzanje, specijalni konstrukcioni čelici i čelici sa specijalnim fizičkim karakteristikama.Legirani specijalni čelici dele se na tri podgrupe: ČELIČNI LIV
RETKA PRIMENA. KOMPLIKOVANI DELOVI – JEFTINA IZRADA. LEGIRAJUĆI ELEMENTI – POBOLJŠANJE
Legirani specijalni čelici dele se na tri podgrupe:− nerđajući čelici na bazi Cr i Ni;− brzorezni čelici legirani sa Mo, W i/ili V, ukupnogsadržaja od oko 7%;− ostali legirani specijalni čelici LEGIRAJUĆI ELEMENTI POBOLJŠANJE
STRUKTURE ODLIVKA.
NISKOUGLJENIČNI – ŽILAVO JEZGRO, Š Č
− ostali legirani specijalni čelici.
TVRDA POVRŠINA – ZUPČANICI. –POGODNI ZA CEMENTACIJU.
ŽŽELEELEZZOO I I LEGURLEGURE ŽELEZAE ŽELEZA
ČELIK
CEMENTACIJACEMENTACIJA SE NAJČEŠĆE IZVODI NA NISKO UGLJENIČNIM ČELICIMA (0,1 – 0,25% C)NA VISOKOJ TEMPERATURI (8 0 9 0°C) ČELIK SE ZADRŽAVA IZVESNO VREME U SREDINI
ČELIK
NA VISOKOJ TEMPERATURI (850-950°C) ČELIK SE ZADRŽAVA IZVESNO VREME U SREDINI BOGATOJ UGLJENIKOM. ATOMI UGLJENIKA DIFUNDUJU U POVRŠINSKI SLOJ DO ZASIĆENJA. NAKON TOGA VEOMA BRZO HLAĐENJE U VODI – KALENJE.BRZO HLAĐENJE U VODI KALENJE.KALENJEM U VODI ILI ULJU STVARA SE VEOMA TVRD TANAK SLOJ NA POVRŠINI –POVEĆAVA OTPORNOST NA HABANJE.UGLJENIK JE U POVRŠINSKOM SLOJU U FORMI CEMENTITASADRŽAJ UGLJENIKA JE NERAVNOMERAN U DUBINUSADRŽAJ UGLJENIKA JE NERAVNOMERAN U DUBINU.
ŽŽELEELEZZOO I I LEGURLEGURE ŽELEZAE ŽELEZA
ČELIKČELIK
CEMENTACIJAPeć zacementaciju
EFEKT CEMENTACIJE JE IZRAŽENIJI ŠTO JE:- VEĆA KONCENTRACIJA UGLJENIKA U PEĆI- VEĆA KONCENTRACIJA UGLJENIKA U PEĆI,- DUŽE VREME BORAVKA U PEĆI,- VIŠA TEMPERATURA U PEĆI I- NIŽI PRITISAK U PEĆI.
PRIMENA: ZUPČANICI, RUKAVCI VRATILA, ALATI ZA OBLIKOVANJE I SL.
ŽŽELEELEZZOO I I LEGURLEGURE ŽELEZAE ŽELEZA
ČELIKNITRIRANJE
OBAVLJA SE NA TEMPERATURI 480 750 °C U ATMOSFERI AMONIJAKA
ČELIK
OBAVLJA SE NA TEMPERATURI 480 – 750 °C U ATMOSFERI AMONIJAKA. PRIMENJUJE SE NA UGLJENIČNE (0,3 – 0,5 % C) I LEGIRANE ČELICE (Al, Cr, Mo i dr.). AZOT DIFUNDUJE U POVRŠINSKI SLOJ STVARAJUĆI TVRDE NITRIDE. DOBRA OTPORNOST NA HABANJE NA POVIŠENIM TEMPERATURAMA.DOBRA OTPORNOST NA HABANJE NA POVIŠENIM TEMPERATURAMA.POSLE NITRIRANJA NE OBAVLJA SE TERMIČKA OBRADA (PRE NITRIRANJA – KALENJE I OTPUŠTANJE).PRIMENA: CILINDRI MOTORA I PUMPI, VENTILI I SEDIŠTA VENTILA, KALUPI ZA LIVENJE POD PRITISKOM ALATI ZA OBLIKOVANJEPOD PRITISKOM, ALATI ZA OBLIKOVANJE.
KARBONITRIRANJEKOMBINACIJA CEMENTACIJE I ća O C J C C JNITRIRANJA PRI 850 - 870°C. ZAJEDNO SE IZVODE U GASNOJ ATMOSFERI (ZEMNI GAS I AMONIJAK)ZAMENA ZA NITRIRANJE
Tvr
do
ZAMENA ZA NITRIRANJE.POSLE SE KALI I OTPUŠTA.
ŽŽELEELEZZOO I I LEGURLEGURE ŽELEZAE ŽELEZA
ČELIK
PROKALJIVOST
ČELIK
MATERIJAL SE ČESTO NE MOŽE KALITI DO VELIKE DUBINE. UGLJENIČNI ČELICI SE KALE DO DUBINE 15 mm. (Ø30)NA VEĆOJ DUBINI NE MOGU SE POSTIĆI EFEKTI POBOLJŠAVANJA.
ĆLEGIRANJEM SE OVA GRANICA POVEĆAVA.MERA PROKALJIVOSTI – DŽOMINI PROBA.
T d ćTvrdoća
ŽŽELEELEZZOO I I LEGURLEGURE ŽELEZAE ŽELEZASIROVO GVOŽĐESIROVO GVOŽĐEDOBIJA SE U VISKOIM PEĆIMA I DELI SE NA:1.BELO SIROVO GVOŽĐE – UGLJENIK U FORMI CEMENTITA (FE3C)2.SIVO SIROVO GVOŽĐE – UGLJENIK U FORMI GRAFITA I3.SPECIJALNA SIROVA GVOŽĐE. SIROVO GVOŽĐE JE SIROVINA ZA PROIZVODNJU LEGURA ŽELEZA: ČELIKA I LIVENOG GVOŽĐE.BELO SIROVO GVOŽĐE SLUŽI ZA DOBIJANJE ČELIKA I BELOG LIVENOG GVOŽĐABELO SIROVO GVOŽĐE SLUŽI ZA DOBIJANJE ČELIKA I BELOG LIVENOG GVOŽĐASIVO SIROVO GVOŽĐE SLUŽI ZA PROIZVODNJU ODLIVAKA OD SIVOG LIVENOG GVOŽĐA.SPECIJALNA SIROVA GVOŽĐA: FEROSILICIJUM, FEROMANGAN, i sl. SLUŽE ZA DEZOKSIDACIJU I LEGIRANJE ČELIKA.
LIVENO GVOŽĐELIVENO GVOŽĐE JE LEGURA ŽELEZALIVENO GVOŽĐE JE LEGURA ŽELEZA KOJA SADRŽI VIŠE OD 2,14 %KOJA SADRŽI VIŠE OD 2,14 % UGLJENIKAUGLJENIKA..UGLJENIK SE U GVOŽĐU JAVLJA U FORMI CEMENTITA I GRAFITA.AKO JE C U FORMI CEMENTITA – BELO GVOŽĐE.AKO JE C U FORMI GRAFITA – SIVO GVOŽĐE.
ŽŽELEELEZZOO I I LEGURLEGURE ŽELEZAE ŽELEZA
ZAVISNOST SRUKTURE GVOŽĐA OD BRZINE HLAĐENJA
UTICAJ LEGIRAJUĆIH ELEMENATAUTICAJ LEGIRAJUĆIH ELEMENATAELEMENTI KOJI PODSTIČU IZDVAJANJE GRAFITA:Si, Ni, C, Cu, Al ... ELEMENTI KOJI PODSTIČU IZDVAJANJE CEMENTITA:Mn, Cr, W, S ...
Legenda: α – ferit, γ – austenit, P – perlit, G – grafit, R – rastop L – ledeburit
TRI OSNOVNE VRSTE GVOŽĐADIJAGRAM KRISTALIZACIJE GVOŽĐA (4 2%C)
R – rastop, L – ledeburit,
GVOŽĐA (4,2%C)
BELO MELIRANO SIVO