Zelezne kovy

Priradenie číselných značiek jednotlivým materiálom sa prevádza podľa určitého systému, ktorý charakterizuje alebo udáva základné mechanické a iné vlastnosti prípadne chemické zloženie a to tak, že je možné rýchlo sa orientovať pri voľbe vhodného materiálu a pritom čísla si ľahko zapamätať. Zásady normalizovaného označovania materiálov, najmä ocelí, musí preto poznať každý konštruktér. V ďalšom budú preto uvedené u jednotlivých skupín materiálov.

            Prehľad názvoslovia a rozdelenie tvárnenej ocele (konštrukčnej a nástrojovej) do jednotlivých „tried ocele“ 10 až 19 je uvedené v tab. 3.1. Pojem „trieda materiálu (ocele)“ a „trieda normy“ nie sú totožné, čo vyplýva tiež z toho, že všetky triedy ocele sú zahrnuté v jedinej triede noriem 41. Trieda ocele charakterizuje druh ocele a jej základné vlastnosti. Číselné  označovanie ocelí, ich charakteristiky a spôsob použitia nájdeme v strojníckych tabuľkách.

Tabuľka 3.1.

            Konštrukčné ocele triedy 10 a 11 predstavujú drtivú väčšinu objemu výroby ocele. V stavebníctve sa používajú najviac ocele triedy 10, v strojníctve najmä ocele triedy 11. Sú to ocele so zaručeným obsahom fosforu a síry, zaručenej tvárnosti.

            U konštrukčných ocelí triedy 11 číslice v základnej i doplnkovej značke majú rovnaký význam, až na niektoré výnimky (v piatej číslici). Ocele zvlášť vhodné pre obrábanie majú tretiu číslicu vždy 1 (jedna). Štvrtá číslica u týchto ocelí udáva stredný obsah uhlíka v desatinách % a piata spôsob výroby.

            Konštrukčné ocele triedy 12 až 16 sú ušľachtilé, zliatinové a používajú sa pre viac namáhané strojové súčiastky (pružiny, ozubené kolesá, hriadele a pod.), t.j. tam, kde sa požaduje vyššia pevnosť, húževnatosť, prípadne i povrchová úprava.

            Konštrukčné ocele triedy 17 sú špeciálne vysoko legované ocele, ktoré majú niektoré vlastnosti mimoriadne zdôraznené. Zvláštnu chemickú odolnosť majú ocele antikorozívne (nehrdzavejúce). Ocele žiaruvzdorné odolávajú vysokým teplotám (používajú sa na kotlové rúry, ventily spaľovacích motorov a pod.). Niektoré ocele tejto triedy majú zvláštne fyzikálne vlastnosti, napr. ocele antimagnetické, ocele na trvalé magnety, ocele s určitou tepelnou rozťažnosťou.

            Pri číselnom značení týchto ocelí tretia číslica udáva skupinu hlavných prísad (napr. 0 - ocele chrómové, 5 - niklové) štvrtá číslica množstvo prísad. Ostatné číslice majú rovnaký význam ako u trieda 12 - 16.

            Nástrojové ocele tvoria triedu 19 a sú to ocele uhlíkové a zliatinové, určené pre rezné nástroje, ručné náradie, meridlá, formy na odliatky a pod. Dodávané sú ako tvárnené polotovary - väčšinou tyče a bloky.

            Pri číselnom značení udáva tretia číslica prísadovú skupinu, resp. kombináciu prísadových prvkov (0, 1, 2 - ocele uhlíkové, 3 - manganové, 4 - chrómové, 6 - niklové, 7 - wolframové atď.) Štvrtá číslica u legovaných ocelí určuje bližšie kombináciu prísadových prvkov, zatiaľ čo u uhlíkových ocelí spolu s treťou obsah uhlíka. Piata číslica označuje použitie alebo kvalitu v tej-ktorej skupine.

            Ocele na odliatky sú uhlíkové i zliatinové ocele martinské alebo elektroocele, odlievané pri teplotách okolo 1600^o C a používajú sa na odlievanie väčších, hrubostenných odliatkov, akými sú skrine, rámy, rotory, pojazdové kolesá a pod.

            Normami predpísané číselné značky sú šesťmiestne čísla (základná značka) a označujú sa podľa strojníckych tabuliek. V prípade uhlíkových ocelí je druhá dvojica číslic v základnej značke 26, v prípade zliatinovej ocele 27, 28, 29 (ocele špeciálne - antikorózne, žiaruvzdorné, kyselinovzdorné).

e/ Rozdelenie ocele podľa spôsobu spracovania na polotovar

            Oceľ vyrobená vo vysokej peci sa vypúšťa do panvíc a z nich sa odlieva buď do kovových foriem (kokily), v ktorých vytuhne na ingoty, aby sa mohla ďalej spracovať tvárnením, alebo sa vypúšťa do pieskových prípadne hlinených alebo iných žiaruvzdorných foriem, ktorých tvar je podobný tvaru hotového výrobku (polotovaru) a tuhne v nich na oceľové odliatky.

            Podľa spôsobu spracovania môžeme rozdeliť oceľové polotovary do dvoch skupín: oceľ liata (oceľoliatina) a oceľ tvárnená (za tepla alebo za studena).

            Oceľ tvárnená je najbežnejším polotovarom. Tvárnenie ocele za tepla sa prevádza kovaním, valcovaním a lisovaním.

            Tvárnením za studena dosahujeme presné rozmery a čistotu povrchu, takže väčšia časť obrábania potom odpadá. U ocele sa prevádza dvoma spôsobmi: ťahaním a valcovaním.

f/ Rozdelenie podľa tvaru oceľových polotovarov

            Prehľad najdôležitejších prierezov oceľových valcovaných polotovarov a spôsob ich označovania je uvedený podľa STN.

Liatina

Liatinou nazývame nekujné technické železo s väčším obsahom C (nad 1,75 %), ktoré dostávame pretavením surového železa s prísadami. Podľa štruktúry materiálu rozoznávame liatinu šedú a bielu.

Najviac sa používa  š e d á   l i a t i n a  pre svoju cenovú prístupnosť, ľahkú zlievateľnosť (má nízky bod tavenia), dobrú opracovateľnosť a dobré trecie vlastnosti (nakoľko obsahuje grafit). Chemickým zložením je to zliatina železa s uhlíkom a kremíkom, obsahujúca tiež malé množstvo mangánu, fosforu a síry, prípadne aj prísadové prvky ako sú chróm, nikel, molybdén, vanádium a pod. aby získala zvláštne vlastnosti (špeciálne liatiny). Používa sa na výrobu potrubí, skríň (napr. prevodoviek), stojanov strojov a pod. Pevnosť v ťahu má 120 až 380 N/mm², tvrdosť 110 - 260 HB, ťažnosť má malú, zato pomerne značný je u nej elektrický odpor.

Mechanické vlastnosti šedej liatiny nezávisia len na chemickom zložení, ale aj na podmienkach tuhnutia a na rýchlosti chladnutia.

Vyrába sa v lejárňach šedej liatiny pretavovaním surového železa s prídavkom oceľového šrotu, zlomkovej liatiny a rôznych iných látok.

Podľa najmenšej dovolenej pevnosti v ťahu rozlišujú slovenské normy 9 druhov šedej liatiny. Táto pevnosť sa udáva ako posledné dvojčíslie 6-miestneho čísla normy a materiálu - podľa tabuliek.

B i e l a   l i a t i n a  obsahuje uhlík v podobe karbidu železa, menšie % mangánu a menšie % kremíka, v dôsledku čoho je veľmi tvrdá, takmer neopracovateľná. Používa sa na výrobu súčiastok, ktoré nie sú veľmi namáhané, zato však vystavené veľkému opotrebovaniu.

Žíhaním bielej liatiny podľa pracovného postupu získavame  t e m p e r o v a n ú     liatinu, ktorá svojimi mechanickými vlastnosťami, podľa východzej bielej liatiny a hĺbky temperovania, vyrovná sa podradnejším oceliam.

Pri menšom obsahu Mn možno bielu liatinu temperovať buď žíhaním v kremičitom piesku (neutrálnom prostredí), aby sa rozpadol karbid uhlíka na svoje zložky, čím vzniká tzv. feritická temperovaná liatina (s čiernym lomom) alebo žíhaním v oxidačnom prostredí Fe₂O₃, t.j. spálením povrchového uhlíka a vzniká tak perlitická temperovaná liatina (s bielym lomom), ktorú možno zvárať, spájať, cementovať i kaliť.

Označovanie temperovanej liatiny podľa SN je uvedené v tabuľkách.

Zlepšenie niektorých mechanických, resp. technologických vlastností šedej liatiny možno dosiahnúť jej očkovaním horčíkom, čím vzniká tzv. t v á r n a  liatina. Horčík, prípadne nikel alebo iné prísady, sa pridávajú do odlievacej panvice tesne pred odlievaním do foriem, aby sa uhlík vylúčil v podobe zŕn. Základnou hmotou je potom čisté železo, čím veľmi vzrastie ťažnosť a húževnatosť, za súčasného poklesu pevnosti. Tvárna liatina sa označuje podobne ako šedá liatina.