Cum influențează elementele de aliere producția de oțel?
În producția de oțel se utilizează aliaje de fier cu carbon și alte elemente precum cupru, crom, mangan, cobalt, nichel, titan, siliciu și vanadiu. Cantitatea acestor elemente trebuie să fie suficient de mare pentru a nu modifica negativ structura și alte proprietăți ale oțelului.
Elementele de aliere sunt componente esențiale ale compoziției chimice a oțelului, influențând direct proprietățile fizice precum rezistența, fragilitatea și elasticitatea. Toate elementele de aliere adăugate în oțel sunt menite să ofere caracteristici specifice, cum ar fi rezistența la coroziune sau uzură, și să faciliteze tratamentele termice.
Fiecare substanță adăugată are un efect unic asupra comportamentului fizico-chimic și mecanic al oțelului. Din păcate, nu toate au efecte benefice.
Clasificarea oțelului în funcție de conținutul de elemente de aliere
- Oțel slab aliat – conținut de elemente sub 2%
- Oțel mediu aliat – conținut de elemente sub 8%
- Oțel puternic aliat – conținut de elemente peste 8%
În funcție de utilizare, oțelurile pot fi: unelte, structurale sau cu proprietăți speciale. Arta constă în alegerea echilibrată a elementelor din compoziție pentru a obține un efect sinergic.
Proprietăți dorite ale elementelor de aliere
Unul dintre cele mai importante elemente de aliere este molibdenul. Acesta îmbunătățește rezistența la coroziune, rezistența mecanică și capacitatea de călire a oțelului. De asemenea, reduce fragilitatea. În majoritatea oțelurilor rezistente la acizi, conținutul de molibden variază între 2,5% și 7%.
Nichelul are, de asemenea, un efect pozitiv asupra călirii. Atunci când este dizolvat în ferită, îmbunătățește semnificativ rezistența la șoc. Este un element esențial în oțelurile rezistente la acizi („acid-proof steel”). Ușurează sudarea și deformarea plastică. Un conținut de 0,5-4% îmbunătățește tratamentele termice, iar un adaos între 8% și 10% îmbunătățește considerabil rezistența la acizi.
Manganul este un alt element benefic – crește considerabil rezistența la șocuri și la uzură fără a afecta ductilitatea.
Ce elemente de aliere sporesc rezistența la uzură și coroziune?
Cromul este indispensabil în producția de oțeluri structurale. Îmbunătățește capacitatea de călire și rezistența mecanică. Se folosește și în oțelurile rezistente la căldură, inoxidabile și pentru unelte. Fără crom, oțelul își pierde proprietățile anticorozive. Conținutul optim este între 12% și 30%.
Cuprul contribuie și el la rezistența la coroziune. Deși are caracteristici fizice similare cu fierul, este mult mai rezistent la oxidare.
Vanadiul este un element de aliere excepțional – îmbunătățește atât rezistența cât și plasticitatea. În concentrații mai mari, crește semnificativ rezistența la uzură. Întărește duritatea, rezistența mecanică și elasticitatea. Are o capacitate mare de a forma carburi și influențează pozitiv granularea fină a oțelului. În oțelurile pentru unelte, se combină eficient cu carbonul și mărește rezistența la uzură.
Ce elemente de aliere sunt nedorite în producția de oțel?
Siliciul este unul dintre elementele a căror prezență este deseori nedorită. Afectează duritatea și elasticitatea – fiind util în oțelurile pentru arcuri, dar reduce rezistența la șoc. În schimb, crește rezistența la temperaturi ridicate, utilă în contactul cu acizi concentrați (azotic, sulfuric).
Sulful are un efect negativ important – îngreunează forjarea și prelucrarea. Fosforul este, de asemenea, problematic, deoarece reduce rezistența și rezistența la șoc, dar crește duritatea și fragilitatea la temperaturi scăzute.