OCEL Ocel je slitina Fe + C + doprovodných prvků (Si, Mn, S, P) + legujících prvků (Ni, Cr, Mo, W, Zi …), kde % obsah uhlíku ve slitině je max. 2.14 %. VÝROBA OCELI Ocel se vyrábí zkujňováním bílého surového železa. Princip zkujňování : Při přeměně bílého surového železa na ocel se pomocí oxidace (spalování) snižuje obsah uhlíku, křemíku a manganu, fosfor a síra se úplně odstraňují. KYSLÍKOVÉ ZKUJŇOVÁNÍ Nejrozšířenější způsob pro svou hospodárnost, šetrnost k životnímu prostředí, dosažení dobré kvality oceli. Pochod LD (Linz-Donawitzův konvertorový pochod s dmýcháním kyslíku shora)
Konvertor LD se naplní tekutým surovým železem + šrotem nebo železnou houbou. Do železné taveniny dmýchán kyslík výsuvnou dmýchací trubicí (kyslíkovou dmyšnou) chlazena vodou. Prudké spalování (oxidace) doprovodných prvků železa zabezpečuje turbulentní promíchávání taveniny spalování škodlivých příměsí dosaženo potřebnou délkou dmýchání. Spálené doprovodné prvky unikají v plynné formě, případně jsou vázány na tekutou strusku přidáním vápna. Na konci zkujňování přidávány legující prvky (podle druhu vyráběné oceli). Na závěr zkujňování se nejdříve odpichuje struska, následně ocelová tavenina.
Pochod LDAC
Určen ke zpracování surového železa bohatého na fosfor. Do železné taveniny dmýchán kyslík s vápenným prachem. Tvořící se struska zachycuje téměř veškerý fosfor.
Charakteristika kyslíkového zkujňování :
1.1.1
Dosažena vysoká čistota a kvalita oceli neobsahují téměř žádný dusík (ke zkujňování se nepoužívá vzduch). Ekonomické pochody zpracování krátká doba dmýchání (cca 20 minut). Konvertorová ocel se používá pro konstrukční účely a kvalitní plechy.
VÝROBA V ELEKTRICKÝCH PECÍCH (ELEKTROOCEL) Na ocel lze zpracovávat železnou houbu, kvalitní šrot a surové železo, případně dále zušlechtit ocel vyrobenou v kyslíkových konvertorech. Oblouková pec
Obsahuje 3 uhlíkové elektrody (většinou). Mezi elektrodami a kovovou vsázkou zažehnut elektrický oblouk zdroj teploty (až 3500°C). Působením elektrického oblouku se začíná tavit vsázka nežádoucí příměsy z velké části shoří. Vysoké teploty tavení umožňují přidávat těžko tavitelné legující prvky W, Mo, Tn.
Výhody a použití ocelí vyrobených v obloukových pecích :
Velmi čisté, s nízkým obsahem P a S. Nejkvalitnější konstrukční a nástrojové oceli vyráběny v indukčních elektrických pecích.
25_vyroba oceli
1 / 7
ČÍSELNÉ OZNAČENÍ OCELÍ
Podle norem platných v ČR je základní číslo oceli pětimístné (např. 11 353). První dvojčíslí je od zbývajících číslic odděleno mezerou. Tato základní značka se doplňuje tzv. doplňkovým číslem (dvojčíslí), které se od základní značky odděluje tečkou (např. 11353.11). Význam jednotlivých čísel :
první číslice druhá číslice
třetí číslice čtvrtá číslice pátá číslice
1 znamená, že jde o ocel tvářenou ve spojení s první označuje třídu oceli (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 19) udává informace podle třídy oceli udává informace podle třídy oceli s výjimkou oceli pro výztuž betonu má význam pořadový
Doplňkové číslice :
první číslice druhá číslice
stav oceli v závislosti na tepelném zpracování stav přetváření
ROZDĚLENÍ OCELÍ DO TŘÍD Třída oceli 10 Třída oceli 11 Třída oceli 12 Třída oceli 13 Třída oceli 14 Třída oceli 15 Třída oceli 16 Třída oceli 17 Třída oceli 19
25_vyroba oceli
oceli konstrukční nelegované, s předepsanými mechanickými vlastnostmi, zpravidla nezaručené chemické složení oceli konstrukční nelegované, předepsané mechanické vlastnosti a předepsaný obsah C, P, S. oceli ušlechtilé uhlíkové - předepsaný obsah C, Mn, Si, P, S aj. oceli ušlechtilé slitinové, nízkolegované prvky: Mn, Si, Mn + Si, Mn + V oceli ušlechtilé slitinové, nízkolegované prvky: Cr, Cr + AI, Cr + Mn, Cr + Si, Cr+ Mn +Si oceli ušlechtilé slitinové, nízkolegované prvky: Mo, Cr + Mo, Cr + V, Cr + W, Mn + Mo, Cr + V + W, Cr + Si + Mo + V a další kombinace těchto prvků oceli ušlechtilé slitinové nízko a středně legované prvky: Ni, Cr + Ni, Ni + V, Cr + Ni+ V, Cr+Ni +W, Cr+Ni + Mn, Ni + V+W, Cr+ Ni + V + W oceli ušlechtilé slitinové, středně a vysoce legované prvky: Cr, Ni, Cr + Mn, Cr + Si, Cr + NI + Ti + AI, Cr + Ni + V + W + Mn a další kombinace uvedených prvků (jsou to oceli korozivzdorné, žáruvzdorné, žárupevné, speciální. oceli nástrojové uhlíkové a slitinové uhlíkové – nelegované předepsaný obsah C, Mn, Si, P, S slitinové nízko, středně a vysoce legované prvky Cr, V, W, Mo, Ni, Co, Si v různých kombinacích těchto prvků. rychlořezné přelegované W
2 / 7
OZNAČENÍ OCELÍ Význam třetí a čtvrté číslice v označení oceli : U ocelí třídy 10 a 11 tvoří třetí a čtvrtá číslice dvojčíslí, značící nejmenší pevnost v tahu v MPa. Výjimky : U oceli třídy 10 s označením 10000, 10 004 druhé dvojčíslí označuje obchodní jakost, U oceli třídy 11 tvoří výjimku oceli zvláště vhodné k obrábění, kde třetí číslice je 1, čtvrtá udává průměrný obsah uhlíku v desetinách procenta. Příklad :
10 216 10423 10500
ocel do betonových konstrukcí, svařitelnost dobrá ocel do betonových konstrukci, zaručeně svařitelná ocel pro důlní kolejnice, svařitelnost obtížná
11 140
pro součásti vyráběné na automatech - automatová ocel (spojky, čepy, koliky aj.) ocel vhodná k tažení (výlisky, hřebíky) ocel na strojní součásti (hřídele, čepy, šrouby) - obtížnější svařitelnost (s pev-2 -2 nosti 500 MPa resp. 500 Nmm , 50 kgmm )
11 300 11 500
OCELI TŘÍDY 12-16 třetí číslice čtvrtá číslice
udává součet středních hodnot obsahu legujících prvků v procentech (zaokrouhleno) udává průměrný obsah uhlíku v desetinách procenta. Při vyšším obsahu než 0,92 % C je číslice 0.
PŘÍKLAD ZNAČENÍ OCELÍ TŘÍDY 12 – 16 : 12050 13127 13270 14223 (Mn + Cr) 14260 (Si+Cr) 14340 (Cr + AI) 15 231 (Mn + Cr+ V) 16231 (Ni + Cr)
25_vyroba oceli
ocel k zušlechtˇování, povrchovému kalení (hřídele, ozubená kola, frézovací trny aj.) manganová, na bezešvé trubky (u kol, motocyklů aj.) křemíková, na pružiny, lamely spojek ocel k cementování, hřídele, ozubená kola, čepy aj. výroba pružin automobilů aj. ocel k nitridování – výroba součástí automobilů s velkou povrchovou tvrdostí ocel k zušlechťování, k výrobě namáhaných součástí automobilů, vysoká pevnost ocel k cementování, na velmi namáhané strojní součásti
3 / 7
OCELI TŘÍDY 17 - SPECLÁLNÍ Tyto oceli jsou vysoce legované a jejich označení je složitější. třetí číslice čtvrtá číslice
udává hlavní skupinu přísad (viz. tabulka), stupeň dalších legujících prvků.
Příklady: chromová, kuchyňská zařízení, zdravotnictví chromová, chirurgické nástroje, ložiska korozivzdorná, nádoby na kyseliny aj. žárupevná a žáruvzdorná – ventily motorů aj.
17040 17 042 17 249 17322
OCELI TŘÍDY 19 Rozdělení a označování nástrojových ocelí třetí číslice
vyjadřuje přísadovou skupinu či kombinaci přísadových prvků,
čtvrtá číslice
vyjadřuje u nástrojových ocelí kombinaci přísadových prvků,
pátá číslice
udává jemněji jakost oceli podle určitého druhu výroby.
Příklady : 19132
pro výrobu zámečnického nářadí, nůžek na plech aj.
19315
na měřidla, nástroje pro tváření za studena
19421
řezné a ruční nástroje, vrtáky, závitníky, výstružníky aj.
19721
nástroje pro stroj na kování (zápustky), formy
19810
řezné nástroje – soustružnické nože, frézy, výstružníky aj.
25_vyroba oceli
4 / 7
Přehled výroby a zpracování surového železa a oceli
25_vyroba oceli
5 / 7
Elektrická oblouková pec
25_vyroba oceli
6 / 7
Kyslíkové zkujňování (pochod LD)
25_vyroba oceli
7 / 7
