10 MECHANICKÉ A FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI OCELI - CHEMIE - 2025

Tyto mechanické a fyzikální vlastnosti oceli mohou značně lišit v závislosti na jejím složení a procentuální podíl nečistot (jako je fosfor, nebo síra). Tímto způsobem, když jsou požadovány lepší mechanické a fyzikální vlastnosti oproti ostatním, může být ocel legována s chromem, kobaltem, mědí, molybdenem, niklem, dusíkem, selenem, tantalem, titanem, wolframem nebo vanadem.

Složení a vlastnosti oceli se velmi liší. Ocel obecně má nižší obsah uhlíku než železo a nižší počet nečistot než nečistoty nalezené v jiných kovech.

Obecně se fyzikální vlastnosti, jako je hustota, elektrická a tepelná vodivost, mezi jednotlivými slitinami příliš neliší. Mechanické vlastnosti, jako je pevnost, tažnost a tvrdost, jsou však velmi závislé na typu slitiny a složení oceli.

Hlavní mechanické vlastnosti oceli

1 - Plasticity

Je to schopnost oceli udržet si svůj tvar po vystavení namáhání. Oceli, které jsou legovány s malým procentem uhlíku, jsou více plasty.

2 - Křehkost

Křehkost je snadnost, s jakou lze ocel pod tlakem rozbít. Když je ocel legována s vysokým procentem uhlíku, má tendenci být křehčí.

3 - Obchodovatelnost

Kujnost je snadnost válcování oceli. Tímto způsobem mají některé slitiny z nerezové oceli tendenci být kujnější než jiné.

4 - Tvrdost

Tvrdost je odpor, který kov stojí proti abrazivním prostředkům. Čím více uhlíku přidáte do slitiny oceli, tím těžší bude.

5 - houževnatost

Houževnatost je koncept, který označuje schopnost oceli odolávat působení vnější síly bez porušení.

V případě oceli se střední koncentrací uhlíku má houževnatost tendenci být vyšší.

Hlavní fyzikální vlastnosti oceli

1 - Tělo

Zahrnují vlastnosti týkající se hmotnosti oceli, jejího objemu, hmotnosti a hustoty.

2- Tepelné

Vztahuje se na tři základní aspekty oceli: její schopnost vést teplotu (vodivost), její potenciál pro přenos tepla (konvekce) a její schopnost vyzařovat infračervené paprsky v médiu (záření).

3 - Elektrické

Poukazují na schopnost oceli vést elektrický proud.

4 - Optika

Tyto vlastnosti v případě oceli znamenají jeho schopnost odrážet světlo nebo emitovat lesk. Pokud je nerezová ocel legována s vyšším procentem hliníku, bude mít lepší optické vlastnosti.

5- Magnetické

Vztahuje se na schopnost oceli být indukována nebo indukovat elektromagnetické pole.

Čím vyšší je procento železa ve slitině oceli, tím větší je jeho schopnost působit jako magnet.

Druhy oceli

Různé druhy oceli se vyrábějí podle jejich použití, proto musí být mechanické a fyzikální vlastnosti těchto druhů oceli odlišné.

Tímto způsobem byly vytvořeny různé stupnice pro klasifikaci oceli podle jejích vlastností (mezi jinými elasticita, hustota, bod tání, tepelná vodivost, pevnost, tvrdost).

K výrobě různých druhů oceli používají výrobci různé slitiny k výrobě slitin.

Výrobní proces a způsob zpracování oceli má také významný vliv na získaný konečný produkt.

Podle Amerického institutu pro železo a ocel (AISI) lze ocel podle svého chemického složení rozdělit do čtyř hlavních skupin:

• Uhlíková ocel
• Legovaná ocel
• Nerezová ocel
• Nástrojová ocel

Vlastnosti uhlíkové oceli

Uhlíková ocel je odvozena ze slitiny mezi železem a uhlíkem. Změnou procenta uhlíku je možné vyrábět oceli s různými vlastnostmi. Obecně platí, že čím vyšší je procento uhlíku, tím tvrdší a tužší bude ocel.

Ocel s nízkým procentem uhlíku je na trhu známa jako kované železo. S tímto typem oceli se snadno manipuluje, protože je vysoce plastová.

Z tohoto důvodu se široce používá k výrobě mřížek, dekorativních aplikací nebo sloupků lamp.

Ocel se středním obsahem uhlíku je vysoce houževnatá, proto se používá k výrobě mostů nebo konstrukčních částí schopných nést obrovské zatížení.

Pro výrobu kabelů se používá ocel s vysokým obsahem uhlíku. Pokud je procento uhlí vyšší než procento železa, označuje se to jako litina, která se používá k výrobě váz a jiných typů předmětů.

Ačkoli posledně uvedený typ oceli je poměrně tvrdý, je také velmi křehký.

Vlastnosti legované oceli

Legovaná ocel je vyrobena z malého procenta jednoho nebo více kovů jiných než železo. Tyto kovy přidané do slitiny mají schopnost měnit vlastnosti oceli.

Například ocel vyrobená ze železa, chrómu a niklu vede k nerezové oceli. Pokud se do této slitiny přidá hliník, výsledkem je poddajnější a jednotnější vzhled.

Přidáním manganu do slitin oceli lze dosáhnout výjimečné pevnosti a houževnatosti.

Vlastnosti nerezové oceli

Nerezová ocel obsahuje mezi 10 a 20% chromu, což je faktor, který umožňuje vysokou odolnost vůči korozi a oxidaci.

Pokud ocel obsahuje 11% chrómu, je přibližně 200krát odolnější vůči korozi než ocel, která neobsahuje chrom. Existují tři skupiny nerezové oceli:

Austenitická ocel: je to ocel s nejvyšší koncentrací chrómu a malým procentem niklu a uhlíku.

Obvykle se používá pro zpracování potravin a potrubí. Je snadné rozpoznat, protože to není magnetické.

Feritická ocel: Jedná se o typ oceli, který obsahuje přibližně 15% chromu, ale pouze několik stop uhlíku a dalších kovů, jako je molybden, hliník nebo titan.

Tento typ oceli je magnetický, vysoce tvrdý a odolný. Při práci za studena může být vytvrzeno.

Martenzitická ocel: je to ocel, která obsahuje mírné množství chrómu, niklu a uhlíku. Je vysoce magnetický a léčitelný při vysokých teplotách.

Martenzitická ocel se běžně používá k výrobě řezných nástrojů, jako jsou nože a chirurgické vybavení.

Vlastnosti nástrojové oceli

Nástrojová ocel je vysoce odolná, odolná vůči teplotě a má poměrně vysokou tvrdost.

Obsahuje wolfram, molybden, kobalt a vanad. Je to ten, který se používá k výrobě vrtáků.

Reference

1. Bell, T. (17. března 2017). Citováno z jaké jsou typy a vlastnosti ocelí: thebalance.com.
2. Kapitola 6. Mechanické vlastnosti kovů. (2004). Citováno z Mechanické vlastnosti kovů: virginia.edu.
3. Guru, W. (2017). Weld Guru. Citováno z Průvodce mechanickými vlastnostmi kovů: weldguru.com.
4. Kailas, SV (sf). Kapitola 4. Mechanické vlastnosti kovů. Získáno z Material Science: nptel.ac.in.
5. Materia, T. (srpen 2002). Celkem věcí. Získané z mechanických vlastností kovů: totalmateria.com.
6. Materials, A. (2. prosince 2014). Získáno z MECHANICKÝCH A FYZICKÝCH VLASTNOSTÍ: worldstainless.org.
7. Sandhyarani, N. (4. srpna 2016). Získáno z fyzických vlastností oceli: buzzle.com.