Zašto je ugljični čelik jeftin
Ugljični čelik jeftin je iz tri povezana razloga: sirovina, procesa i razmjera. Glavne komponente su željezo i mala količina ugljika, oboje izuzetno obilni i jeftini. Željezna ruda se vadi u ogromnim količinama, a ugljik je u biti slobodan kao-nusproizvod industrije čelika i energetike. Proizvodni proces, iako je energetski-intenzivan, visoko je optimiziran i radi na masivnim proizvodnim linijama, tako da je cijena po toni vrlo niska. Raširena uporaba čelika u građevinarstvu i infrastrukturi stvara ogromnu potražnju, što podržava ekonomiju razmjera koja dodatno smanjuje cijenu. Rezultat je materijal snage i svestranosti metala po cijeni koja ga čini zadanim izborom za strukture, vozila i strojeve.
Dva puta proizvodnje čelika
Moderni čelik proizvodi se na dva glavna načina. Ruta bazične kisikove peći (BOF) pretvara željeznu rudaču i koks u visokoj peći u sirovo željezo, a zatim ga rafinira kisikom; dominira velikom-plošnom i strukturnom proizvodnjom i ima koristi od enormne ekonomije obujma. Ruta elektrolučne peći (EAF) topi reciklirani otpad električnom energijom i jeftinija je za izgradnju, fleksibilna je i raste u udjelu. Obje se rute kontinuirano optimiziraju za energetsku učinkovitost i prinos, a rezultat je robni proizvod s malim maržama i niskom jediničnom cijenom.
Problemi visoko{0}}ugljičnog čelika
Glavni problemi visoko{0}}ugljičnog čelika su krtost i loša zavarljivost. Kako sadržaj ugljika raste, čelik postaje vrlo tvrd i može držati oštar rub, ali gubi duktilnost: sklon je pucanju ili lomljenju pod udarom ili naprezanjem umjesto da se savija. Također ga je teško zavarivati, jer brzo zagrijavanje i hlađenje zavarivanja stvara tvrde mikrostrukture-osjetljive na pukotine u zoni utjecaja topline-, a čelik je podložniji hrđanju ako nije zaštićen. Ovi kompromisi-su razlog zašto se visoki-ugljični stupnjevi koriste samo tamo gdje tvrdoća i otpornost na trošenje opravdavaju gubitak žilavosti.
Slabost ugljika u čeliku
Element ugljik ima svoje slabosti koje utječu na čelik. U svojim čistim oblicima, kao što je grafit, ugljik oksidira ili gori na visokoj temperaturi u kisiku; čak je i dijamant čisti ugljik i može se spaliti u peći. U čeliku, atomi ugljika djeluju kao mjesta za galvansku koroziju, ubrzavajući hrđanje željezne matrice gdje je čelik izložen vlazi i kisiku. To je razlog zašto ugljični čelik treba premaze, inhibitore ili pocinčavanje u korozivnoj uporabi i zašto je nehrđajući čelik, sa svojim kromiranim filmom, umjesto toga otporan na hrđu.
Za što se koristi svaka klasa ugljika
Ugljični čelik klasificira se prema sadržaju ugljika i svaka klasa ima vlastitu namjenu. Nisko{1}}ugljični čelik koristi se za panele karoserije automobila, žicu, cijevi, konstrukcijske grede i limove za uređaje. Srednje{3}}ugljični čelik koristi se za željezničke tračnice, zupčanike, radilice i dijelove strojeva kojima je potrebna veća čvrstoća. Visok-ugljični čelik koristi se za alate za rezanje, noževe, opruge, žicu visoke-čvrstoće i predmete koji zahtijevaju visoku tvrdoću i otpornost na trošenje. Ocjena se odabire na temelju ravnoteže čvrstoće, žilavosti i cijene koja je potrebna primjeni.
Može li se ugljični čelik pokvariti?
Ugljični čelik može se slomiti u dva smisla. Kemijski gledano, ugljik-ugljična veza zahtijeva značajnu energiju da se prekine, kao kod izgaranja gdje se ugljik veže s kisikom da bi nastao ugljični dioksid; jaka oksidirajuća sredstva također mogu prekinuti te veze. Mehanički, visoko{3}}ugljični čelik, budući da je tvrd, ali krt, može se slomiti pod oštrim udarcem ili iznenadnim udarom, a ugljični čelik općenito može biti oslabljen korozijom i može se slomiti na već-postojećoj pukotini ili zarezu pod dovoljnom silom. Ovo su klasični načini kvarova kojima projektni kodovi upravljaju sa zahtjevima za žilavost, granicama naprezanja i dopuštenjima za koroziju.
Često postavljana pitanja
P: Zašto je ugljični čelik tako jeftin?
Budući da željeza i ugljika ima u izobilju, proces proizvodnje čelika optimiziran je u golemim razmjerima, a velika potražnja za čelikom stvara snažnu ekonomiju razmjera.
P: Koji su problemi s-čelikom s visokim udjelom ugljika?
Krhak je, slabo zavarljiv i skloniji hrđanju; tvrdoća koja ga čini korisnim također uzrokuje pucanje pod udarom umjesto da se savija.
P: Za što se koristi ugljični čelik?
Nisko{0}}ugljični čelik za ploče, cijevi, grede i žicu; srednji-ugljik za gusjenice, zupčanike i osovine; visoko-ugljika za alate, noževe i opruge.
P: Koje su dvije rute proizvodnje čelika?
Osnovni put peći za kisik iz željezne rude i put elektrolučne peći iz otpada, oba optimizirana za troškove i opseg.
P: Zašto ugljični čelik hrđa?
Atomi ugljika djeluju kao mjesta galvanske -korozije koja ubrzavaju hrđanje željezne matrice, a ugljični čelik nema zaštitni film kao nehrđajući čelik.
P: Može li se visoko{0}}ugljični čelik zavarivati?
S mukom. Toplina zavarivanja stvara tvrde zone-osjetljive na pukotine, pa se visoko{2}}ugljični čelici općenito ne zavaruju za strukturnu upotrebu.
