Pamatzināšanas par tēraudu (1)

Tērauds ir sakausējums, kas sastāv no dzelzs un C (oglekļa), Si (silīcija), Mn (mangāna), P (fosfora), S (sēra) un neliela daudzuma citu elementu. Papildus Fe (dzelzs) C saturam ir liela nozīme tērauda mehāniskajās īpašībās. Tas ir nozīmīgākais un visplašāk izmantotais metāla materiāls inženiertehnoloģijās.

Tērauda izmantošanas un izpētes vēsture cilvēku vidū ir diezgan ilga. Tomēr līdz Bessemer procesa izgudrošanai 19. gadsimtā tērauda ražošana bija dārgs un zemas efektivitātes uzdevums. Mūsdienās tērauds ir kļuvis par vienu no visvairāk izmantotajiem materiāliem pasaulē tā zemās cenas un uzticamības dēļ. Tā ir neaizstājama sastāvdaļa būvniecības nozarē, apstrādes rūpniecībā un cilvēku ikdienā. Var teikt, ka tērauds ir mūsdienu sabiedrības materiālais pamats.

Melnie metāli

Termins "melnais metāls" attiecas uz jebkuru melno metālu (dzelzi un dzelzs sakausējumus), piemēram, tēraudu, čugunu, dzelzs sakausējumus, čugunu utt. Tērauds un čuguns ir sakausējumi, kuru pamatā ir dzelzs un kuru galvenais elements ir ogleklis. Tos kopā sauc par dzelzs-oglekļa sakausējumiem.

Čuguns attiecas uz izstrādājumu, ko ražo, kausējot dzelzs rūdu domnā, un to galvenokārt izmanto tērauda kausēšanai un lējumu ražošanai.

Čuguns tiek kausēts čuguna kausēšanas krāsnī, lai iegūtu čugunu (šķidru, dzelzs-oglekļa sakausējumu ar oglekļa saturu lielāku par 2,11%), un šķidro čugunu ielej lējumā. Tā radās čuguna detaļas.

Ferrosakausējums ir sakausējums, kas sastāv no dzelzs un silīcija, mangāna, hroma, titāna un citiem elementiem. Dzelzskausējums ir viens no tērauda ražošanas izejmateriāliem. To izmanto kā deoksidētāju un leģējošu elementu piedevu tēraudam tērauda ražošanā.

 

Dzelzs-oglekļa sakausējumus, kuros oglekļa saturs ir mazāks par 2,11%, sauc par tēraudu. Tēraudu iegūst, ieliekot čugunu tērauda ražošanas krāsnī un kausējot to saskaņā ar noteiktu procesu. Tērauda izstrādājumi ietver tērauda lietņus, nepārtrauktas liešanas sagataves un dažādu tērauda lējumu tiešo liešanu. Tērauds parasti attiecas uz tēraudu, kas velmēts dažādos tērauda izstrādājumos.

Melnie metāli ir magnētiski, spēcīgi un cieti to dzelzs satura dēļ, un šos materiālus parasti izmanto māju, lielu cauruļu, rūpniecisko konteineru un inženiertehnisko lietojumprogrammu celtniecībā. Melnie metāli satur arī lielu daudzumu oglekļa, un tāpēc tie ir jutīgāki pret rūsu mitrā vidē (izņemot nerūsējošo tēraudu, kam ir augsts hroma saturs, un kaltu dzelzi, kurā ir augsts tīrās dzelzs saturs).

Šie metāli parasti ir cieti un izturīgi, tāpēc tie ir noderīgi celtniecībā un inženierzinātnēs. Lielas konstrukcijas, piemēram, debesskrāpji un tilti, satur melnos metālus. Turklāt melnie metāli ir atrodami konteineros, rūpnieciskajās caurulēs, automašīnās, dzelzceļa sliedēs un sadzīves instrumentos.

Krāsainais metāls

Krāsainie metāli attiecas uz metāliem un sakausējumiem, kas nav melnie metāli, piemēram, varš, alva, svins, cinks, alumīnijs, misiņš, bronza, alumīnija sakausējumi un gultņu sakausējumi. Turklāt rūpniecībā tiek izmantots arī hroms, niķelis, mangāns, molibdēns, kobalts, vanādijs, volframs, titāns un tā tālāk. Šos metālus galvenokārt izmanto kā sakausējumu piedevas, lai uzlabotu metāla īpašības. Tostarp volframu, titānu, molibdēnu utt. galvenokārt izmanto cementēta karbīda ražošanai griezējinstrumentiem.

Iepriekš minētie krāsainie metāli tiek saukti par rūpnieciskajiem metāliem, papildus dārgmetāliem: platīns, zelts, sudrabs u.c. un retie metāli, ieskaitot radioaktīvo urānu, rādiju utt.

Atšķirībā no melnajiem metāliem šie sakausējumi ir elastīgi un vieglāki, tāpēc tie ir piemēroti nozarēm, kur ir nepieciešama izturība, bet tiek ievēroti svara ierobežojumi, piemēram, aviācijas un kosmosa rūpniecībā.

Nerūsējošais

 

Vads

Var

Zelts

Šim materiālam ir dažādas īpašības, un tas galvenokārt ir tīrs metāls vai sakausējums bez dzelzs. Magnētiski tie lielākoties nav magnētiski. Papildus krāsainajiem metāliem, piemēram, alumīnijam, vara, svina, cinka un alvas, iekļauti arī dārgmetāli, piemēram, zelts, sudrabs utt., un tos parasti izmanto dekoratīviem nolūkiem.Krāsainos metālus tagad izmanto celtniecībā, izgatavojot instrumentus, kabeļus, transportlīdzekļu dzinējus, caurules, konteinerus un pat traukus.

Tērauds ir leģēts materiāls ar dzelzi kā galveno elementu, oglekļa saturu parasti zem 2%, un citiem elementiem. Oglekļa saturs hroma tēraudā var būt lielāks par 2%, bet 2% parasti ir robežlīnija starp tēraudu un čugunu. Stingri sakot, tērauds ir dzelzs-oglekļa sakausējums ar oglekļa saturu no 0,0218% līdz 2,11%. Universāli mēs to saucam par tēraudu kopā ar dzelzi. Lai nodrošinātu tā stingrību un plastiskumu, oglekļa saturs parasti nepārsniedz 1,7%. Papildus dzelzs un ogleklim, galvenie tērauda elementi ir silīcijs, mangāns, sērs, fosfors utt. Citas sastāvdaļas tiek izmantotas, lai atšķirtu tērauda īpašības.     

Vieglu tēraudu ir viegli pieņemt dažādu apstrādi, piemēram, kalšanu, metināšanu un griešanu, un to bieži izmanto, lai izgatavotu ķēdes, kniedes, skrūves, vārpstas utt.

Vidēja oglekļa tērauds ietver sadedzinātu tēraudu (nogremdēts tērauds attiecas uz pilnībā deoksidētu tēraudu, tas ir, skābekļa masas daļa nepārsniedz {{0}}.01%, parasti starp {{7} },002% un 0,003%), daļēji apstrādāts tērauds, viršanas tērauds un citi izstrādājumi. Papildus ogleklim tas satur arī nelielu daudzumu mangāna (0,70% ~ 1,20%). Tam ir lieliska termiskā apstrāde un griešanas veiktspēja, taču tā metināšanas veiktspēja ir slikta.

Vidēja oglekļa tērauda stiprība un cietība ir augstāka nekā tēraudam ar zemu oglekļa saturu, bet plastiskums un stingrība ir zemāka nekā tēraudam ar zemu oglekļa saturu. No dažādiem pielietojumiem vidēja stiprības līmeņos visplašāk tiek izmantots vidēja oglekļa tērauds. Papildus tam, ka tas ir būvmateriāls, to plaši izmanto arī dažādu mehānisko detaļu ražošanā.

Tēraudu ar augstu oglekļa saturu bieži sauc par instrumentu tēraudu, un tā oglekļa saturs svārstās no lielāka par {{0}},60% līdz 1,70%. Āmuri, lauzņi u.c. ir izgatavoti no tērauda ar oglekļa saturu 0,75%; griezējinstrumenti, piemēram, urbji, rīves utt., ir izgatavoti no tērauda ar oglekļa saturu no 0,90% līdz 1.00%.Turklāt dzelzs-oglekļa sakausējumus ar oglekļa saturu no 2,1% līdz 4,5% parasti sauc par čugunu.