Kovový profil: Oceľ

Vlastnosti, História a Aplikácie

Thierry Dosogne / Getty Images

Oceľ, celosvetovo popredný stavebný materiál, je an železo zliatina, ktorá obsahuje medzi 0,2 % a 2 % hmotnosti uhlíka a niekedy malé množstvá iných prvkov vrátane mangánu. Okrem budov sa používa pri výrobe spotrebičov, automobilov, lietadiel.

História

The nástup komerčnej ocele výroba prišla na konci 19. storočia a bola výsledkom vytvorenia sira Henryho Bessemera efektívneho spôsobu zníženia obsahu uhlíka v liatine. Znížením množstva uhlíka, oveľa ťažšie a viac tvárny vyrába sa kovový výrobok z ocele.

Oceľ existuje od r Doba železná , ktorá trvala približne od roku 1200 pred Kristom do roku 550 pred Kristom, hoci dátumy začiatku a konca sa líšia podľa geografickej oblasti. Chetiti, ktorí žili v dnešnom Turecku, boli možno prvými ľuďmi, ktorí vytvorili oceľ zahrievaním železa uhlíkom.

Výroba

Dnes väčšina vyrába sa oceľ základnými kyslíkovými metódami (tiež známymi ako základná kyslíková výroba ocele alebo BOS). BOS odvodzuje svoj názov od procesu, ktorý vyžaduje vháňanie kyslíka do veľkých nádob obsahujúcich roztavené železo a oceľový šrot.

Hoci BOS predstavuje najväčší podiel na celosvetovej výrobe ocele, používanie elektrických oblúkových pecí (EAF) od začiatku 20. storočia rastie a teraz predstavuje približne dve tretiny produkcie ocele v USA . Výroba EOP zahŕňa tavenie oceľového šrotu elektrickým prúdom.

Stupne a typy

Podľa World Steel Association je ich vyše 3500 rôzne druhy ocele zahŕňajúce jedinečné fyzikálne, chemické a environmentálne vlastnosti. Medzi tieto vlastnosti patrí hustota, elasticita, bod topenia, tepelná vodivosť, pevnosť a tvrdosť. Na výrobu rôznych druhov ocele výrobcovia menia typy a množstvá legovaných kovov, množstvo uhlíka a nečistôt, výrobný proces a spôsob, akým sú výsledné ocele opracované.

Komerčné ocele sú tiež vo všeobecnosti klasifikované do štyroch skupín, ktoré sa líšia podľa ich vlastností kovová zliatina obsah a aplikácie na konečné použitie:

1. Uhlíkové ocele zahŕňajú nízkouhlíkové (menej ako 0,3 % uhlíka), stredne uhlíkové (až 0,6 % uhlíka), vysoko uhlíkové (až 1 % uhlíka) a ultravysoko uhlíkové (až 2 % uhlíka) ocele. Nízkouhlíková oceľ je najbežnejšia a najslabšia z troch typov. Je k dispozícii v širokej škále tvarov vrátane plechov a trámov. Čím vyšší je obsah uhlíka, tým ťažšie sa s oceľou pracuje. Ocele s vysokým obsahom uhlíka a veľmi uhlíkové ocele sa používajú v rezných nástrojoch, radiátoroch, razidlách a drôtoch.
2. Legované ocele obsahujú iné kovy, ako je hliník, meď alebo nikel. Môžu byť použité v automobilových súčiastkach, potrubiach a motoroch.
3. Nerezové ocele vždy obsahujú chróm a možno aj nikel alebo molybdén. Sú lesklé a celkovo odolné voči korózii. The štyri hlavné typy nehrdzavejúcej ocele sú feritický , ktorá je podobná uhlíkovej oceli a silne odolná voči koróznemu praskaniu, ale nie je vhodná na zváranie; austenitické , ktorý je najbežnejší a vhodný na zváranie; martenzitické , ktorý je stredne odolný voči korózii, ale má vysokú pevnosť; a duplex , ktorá pozostáva z polovice feritických a z polovice austenitických ocelí a je pevnejšia ako ktorýkoľvek z týchto dvoch typov. Pretože nerezové ocele sú ľahko sterilizovateľné , často sa používajú v zdravotníckych zariadeniach a nástrojoch a zariadeniach na výrobu potravín.
4. Nástrojové ocele sú legované tvrdými kovmi, ako je vanád, kobalt, molybdén a volfrám. Ako naznačuje ich názov, často sa z nich vyrábajú nástroje vrátane kladív.

Ďalšie použitia

Všestrannosť ocele z nej urobila najpoužívanejší – a najviac recyklovaný – kovový materiál na Zemi. Navyše, jeho vysoká pevnosť a relatívne nízke výrobné náklady ho predurčujú na použitie v nespočetných aplikáciách, vrátane železníc, lodí, mostov, kuchynského náčinia, obalov a elektrických transformátorov.