Elemente de aliere în oțel

Proprietățile oțelului sunt determinate de compoziția sa chimică. Pentru a-l produce, se utilizează aliaje de fier cu carbon și alte elemente, adică aditivi de aliere. Cantitatea lor ar trebui să depășească concentrația minimă la care nu se produc modificări ale proprietăților și structurii oțelului. Cei mai des utilizați aditivi de aliere sunt elemente precum: nichel, titan, vanadiu, crom, siliciu, molibden, wolfram, cobalt, aluminiu, cupru, niobiu și mangan.

Elementele de aliere sunt aplicate nu numai pentru a conferi proprietăți specifice oțelului, ci și pentru a-i crește călibilitatea, a facilita tratamentul termic, a crește rezistența la coroziune și uzură, precum și pentru a-i îmbunătăți proprietățile fizice, fizico-chimice, tehnologice și mecanice. Fiecare dintre aditivi modifică proprietățile oțelului într-un mod diferit. Cu toate acestea, nu toți aditivii pot avea un efect pozitiv asupra acestuia, motiv pentru care se disting adăosuri utile și adăosuri nocive.

Molibdenul crește rezistența oțelului împotrivă coroziunii. În oțelurile austenitice rezistente la acizi, conținutul său este de aproximativ 2,5%, dar poate ajunge și până la 7%. Elementul este responsabil pentru creșterea rezistenței și călibilității oțelului, reducerea fragilității și creșterea rezistenței la fluaj.

Cuprul se caracterizează prin proprietăți fizice apropiate cu fierul, dar este mult mai rezistent la coroziune. Adăugarea acestui element este din ce în ce mai apreciată, mai ales când vine vorba de topirea oțelului nou.

Nichelul nu numai că facilitează procesul de călire și îi mărește adâncimea, dar scade, de asemenea, temperatura de transformare austenitică, iar după dizolvarea în ferită, întărește oțelul și crește rezistența la impact. Elementul este o componentă importantă a oțelurilor rezistente la acizi (acid-proof steel), deoarece oferă o bună sudabilitate și posibilitatea de prelucrare prin deformare plastică. Nichelul în proporție de 0,5% - 4% se adaugă la oțel pentru îmbunătățirea termică, iar în proporție de peste 8% - 10% la oțelul rezistent la acizi.

Cromul, ca și nichelul, influențează călibilitatea oțelului, crește rezistența acestuia și contribuie la fărămițarea granulelor. Este un aditiv adesea folosit în oțelurile structurale, rezistente la căldură, inoxidabile și utilizate pentru producția de scule. În cazul oțelului inoxidabil, tocmai cromul este acea componenta care determină inoxidabilitatea acestuia. Conținutul acestui aditiv variază între 12% și 30% - în funcție de calitatea oțelului.

Siliciul este de obicei considerat un aditiv nedorit, afectând fragilitatea, duritatea, elasticitatea și rezistența oțelului. Adaosul de siliciu este utilizat cel mai des ca componentă în oțelurile pentru arcuri, reduce, de asemenea, rezistența la impact și crește rezistența la temperaturi ridicate. Componenta este adăugată acelor tipuri de oțel care lucrează la temperaturi ridicate și au contact cu acizii azotic și sulfuric concentrați.

Manganul are un efect pozitiv asupra rezistenței oțelului la impact și abraziune, fără a modifica ductilitatea acestuia. Acesta este elementul datorită căruia oțelul este mai rezistent.

Dintre aditivii nocivi, trebuie menționat în primul rând sulful, care îngreunează forjarea oțelului, și fosforul, care reduce durabilitatea și rezistența la impact, crescându-i duritatea și provocând fragilitate la rece.

În funcție de proporție de elemente de aliere, oțelurile pot fi împărțite în:
– oțelurile slab aliate – cu concentrația unui element sub 2%
– oțelurile mediu aliate – cu concentrația unui element sub 8%
– oțelurile înalt aliate – cu concentrația unui element peste 8%

În funcție de aplicație, distingem oțelurile:
– pentru unelte
-  pentru constructii
– cu proprietăți specifice

Oțelurile cu proprietăți specifice, adică oțelurile speciale, se caracterizează prin rezistență ridicată la coroziune și pot fi clasificate după structură (oțeluri feritice, martensitice, martensitice întărite prin precipitare, austenitice și feritic-austenitice) și după compoziția chimică (bogate în crom, cu crom-nichel și cu crom-nichel-mangan).

• crom
• siliciu
• mangan
• cupru
• nichel
• elemente
• oțel