10 MECHANICKÉ A FYZIKÁLNE VLASTNOSTI OCELE - CHÉMIA - 2026

Tieto mechanické a fyzikálne vlastnosti ocele môžu značne líšiť v závislosti od jej zloženia a percento nečistôt (ako je fosfor, alebo síra). Týmto spôsobom, keď sú požadované lepšie mechanické a fyzikálne vlastnosti oproti iným, môže byť oceľ legovaná chrómom, kobaltom, meďou, molybdénom, niklom, dusíkom, selénom, tantalom, titánom, volfrámom alebo vanádom.

Zloženie a vlastnosti ocele sa veľmi líšia. Ocel všeobecne má nižší obsah uhlíka ako železo a nižší počet nečistôt ako iné kovy.

Vo všeobecnosti sa fyzikálne vlastnosti, ako je hustota, elektrická a tepelná vodivosť, medzi jednotlivými zliatinami veľmi nelíšia. Mechanické vlastnosti, ako je pevnosť, ťažnosť a tvrdosť, však veľmi závisia od typu zliatiny a zloženia ocele.

Hlavné mechanické vlastnosti ocele

1 - Plasticity

Je to schopnosť ocele udržať si svoj tvar po vystavení namáhaniu. Ocele, ktoré sú legované s malým percentom uhlíka, sú viac plastické.

2 - Krehkosť

Krehkosť je ľahkosť, s akou môže byť oceľ pod tlakom zlomená. Ak je oceľ legovaná s vysokým obsahom uhlíka, má tendenciu byť krehkejšia.

3 - Obchodovateľnosť

Kujnosť je ľahkosť valcovania ocele. Týmto spôsobom majú niektoré zliatiny z nehrdzavejúcej ocele tendenciu byť tvárnejšie ako iné.

4 - Tvrdosť

Tvrdosť je odolnosť kovu proti abrazívnym látkam. Čím viac uhlíka pridáte do zliatiny ocele, tým ťažšie bude.

5 - Húževnatosť

Húževnatosť je koncept, ktorý označuje schopnosť ocele odolávať pôsobeniu vonkajšej sily bez porušenia.

V prípade ocele so strednou koncentráciou uhlíka má húževnatosť tendenciu byť vyššia.

Hlavné fyzikálne vlastnosti ocele

1 - Telo

Zahŕňajú vlastnosti týkajúce sa hmotnosti ocele, jej objemu, hmotnosti a hustoty.

2 - Tepelné

Vzťahuje sa na tri základné aspekty ocele: jej schopnosť viesť teplotu (vodivosť), jej potenciál na prenos tepla (konvekcia) a jej schopnosť vyžarovať infračervené lúče v médiu (žiarenie).

3 - Elektrické

Poukazujú na schopnosť ocele viesť elektrický prúd.

4 - Optika

Tieto vlastnosti v prípade ocele znamenajú jej schopnosť odrážať svetlo alebo vyžarovať lesk. Pokiaľ je nehrdzavejúca oceľ legovaná s vyšším percentom hliníka, bude mať lepšie optické vlastnosti.

5 - magnetické

Vzťahuje sa na schopnosť ocele byť indukovaná alebo indukovať elektromagnetické pole.

Čím vyššie je percento železa v zliatine ocele, tým väčšia je jeho schopnosť pôsobiť ako magnet.

Druhy ocele

Rôzne druhy ocele sa vyrábajú podľa ich použitia, preto sa musia mechanické a fyzikálne vlastnosti týchto druhov ocele líšiť.

Týmto spôsobom boli vytvorené rôzne váhy na klasifikáciu ocele podľa jej vlastností (medzi inými elasticita, hustota, teplota topenia, tepelná vodivosť, pevnosť, tvrdosť).

Na výrobu rôznych druhov ocele používajú výrobcovia na výrobu zliatin rôzne koncentrácie iných kovov.

Výrobný proces a spôsob spracovania ocele má tiež významný vplyv na získaný konečný produkt.

Podľa Amerického inštitútu pre železo a oceľ (AISI) môže byť oceľ podľa svojho chemického zloženia rozdelená do štyroch hlavných skupín:

• Uhlíková oceľ
• Legovaná oceľ
• Nehrdzavejúca oceľ
• Nástrojová oceľ

Vlastnosti uhlíkovej ocele

Uhlíková oceľ je odvodená zo zliatiny železa a uhlíka. Zmenou percentuálneho podielu uhlíka je možné vyrábať ocele s rôznymi vlastnosťami. Všeobecne platí, že čím vyššie je percento uhlíka, tým bude oceľ tvrdšia a tvrdšia.

Ocel s nízkym percentom uhlíka je na trhu známa ako kované železo. S týmto typom ocele sa ľahko manipuluje, pretože je vysoko plastická.

Z tohto dôvodu sa bežne používa na výrobu mriežok, ozdobných aplikácií alebo stĺpikov lámp.

Oceľ so stredným obsahom uhlíka je veľmi tvrdá, a preto sa používa na výrobu mostov alebo konštrukčných častí schopných znášať obrovské zaťaženie.

Na výrobu káblov sa používa vysoko uhlíková oceľ. Ak je percento uhlia vyššie ako percento železa, označuje sa to ako liatina, ktorá sa používa na výrobu váz a iných druhov výrobkov.

Aj keď posledne uvedený druh ocele je pomerne tvrdý, je tiež veľmi krehký.

Vlastnosti legovanej ocele

Legovaná oceľ je oceľ, ktorá sa vyrába s malým percentom jedného alebo viacerých kovov iných ako železo. Tieto kovy pridané do zliatiny majú schopnosť meniť vlastnosti ocele.

Napríklad oceľ vyrobená zo železa, chrómu a niklu vedie k nehrdzavejúcej oceli. Ak sa k tejto zliatine pridá hliník, výsledok je poddajnejší a jednotnejší.

Ak sa do oceľových zliatin pridáva mangán, môžu dosiahnuť mimoriadnu pevnosť a húževnatosť.

Vlastnosti nehrdzavejúcej ocele

Nehrdzavejúca oceľ obsahuje medzi 10 a 20% chrómu, čo je faktor, ktorý umožňuje jej vysokú odolnosť proti korózii a oxidácii.

Ak oceľ obsahuje 11% chrómu, je približne 200krát odolnejšia voči korózii ako oceľ, ktorá neobsahuje chróm. Existujú tri skupiny nehrdzavejúcej ocele:

Austenitická oceľ : je to oceľ s najvyššou koncentráciou chrómu a malým percentom niklu a uhlíka.

Bežne sa používa na spracovanie potravín a potrubia. Je ľahké rozpoznať, pretože nie je magnetické.

Feritická oceľ : Je to druh ocele, ktorý obsahuje približne 15% chrómu, ale iba niekoľko stôp uhlíka a iných kovov, ako je molybdén, hliník alebo titán.

Tento druh ocele je magnetický, vysoko tvrdý a odolný. Pri práci za studena sa dá kaliť.

Martenzitická oceľ : je to oceľ , ktorá obsahuje mierne množstvá chrómu, niklu a uhlíka. Je vysoko magnetický a liečiteľný pri vysokých teplotách.

Martenzitická oceľ sa bežne používa na výrobu rezných nástrojov, ako sú nože a chirurgické zariadenia.

Vlastnosti nástrojovej ocele

Nástrojová oceľ je vysoko odolná, odolná voči teplotám a má pomerne vysokú tvrdosť.

Obsahuje volfrám, molybdén, kobalt a vanád. Je to ten, ktorý sa používa na výrobu vrtákov.

Referencie

1. Bell, T. (17. marca 2017). Zdroj: Aké sú typy a vlastnosti ocelí: thebalance.com.
2. Kapitola 6. Mechanické vlastnosti kovov. (2004). Zdroj: Mechanické vlastnosti kovov: virginia.edu.
3. Guru, W. (2017). Weld Guru. Zdroj: Sprievodca po mechanických vlastnostiach kovov: weldguru.com.
4. Kailas, SV (sf). Kapitola 4. Mechanické vlastnosti kovov. Získané z vedy o materiáloch: nptel.ac.in.
5. Materia, T. (august 2002). Celková záležitosť. Získané z mechanických vlastností kovov: totalmateria.com.
6. Materials, A. (2. decembra 2014). Získané z MECHANICKÝCH A FYZICKÝCH VLASTNOSTÍ: worldstainless.org.
7. Sandhyarani, N. (4. augusta 2016). Získané z fyzikálnych vlastností ocele: buzzle.com.