Sortiment

Ocel

Sdílet článek

Pojem „ocel“ vyjadřuje slitinu těchto prvků: uhlíku, železa a často i dalších legujících látek (slovo „Legování“ zase pochází z německého výrazu „legieren“, od zase latinského „ligare“, aneb spojovat, svazovat). Legování je metalurgický postup sloužící ke zlepšení vlastností kovu či určité slitiny kovů za pomoci doplnění příměsi dalších legujících látek (aneb též „legury“, či též „legující prvky“ - logicky nemá pro změnu vlastností oceli cenu přidávat věci, co nemění její vlastnosti), musí přitom platit, že obsah uhlíku je pod 2,14 % obsahu. Když je uhlíku více, pak o těchto kovech mluvíme jako o „litinách“ a ne „ocelích“.

Ocel

Profesionálové z branže často hovoří o oceli i tak, že se nachází v určité fázi výroby (pak jde o cementit, ledeburit, perlit, austenit, ferit α), jenž jsou popsány ve fázovém binárním diagramu železo-uhlík a to v řadě struktur (žmirin, troostit, sorbit, martenzit, bainit), jenž popisují tzv. diagramy IRA (anebo ARA).

Obvykle se ovšem v technické a chemické praxi využívá výrazu „železo“ jen pro specifikaci chemického prvku, respektive chemicky čistého železa jako takového. Kdybychom se ale bavili o Technických slitinách, tak o těch se mluví vždy jako o „ocelích“ resp. „litinách“ (tyto pojmy jsou velmi dobře známy i laikům a uživatelům).

Jak se ocel vyrábí?

Když nepočítáme starověk a středověk, tak doba moderní přinesla četné změny i do tohoto procesu. Jde dnes opět o metalurgický proces, v jehož rámci se z tzv. „surového železa“ (jenž se vyrábí jak známo ve vysoké peci) získává ve finále slitina uhlíku, železa a dalších chemických prvků. Během procesu se snižuje obsah uhlíku a nečistot (v první řadě síra a fosfor) na určitou úroveň + doplňují se i další legující prvky dále zkvalitňující vlastnosti oceli (nikl, chrom, hliník, mangan, křemík, …).

Co je to Chemicko-tepelné zpracování oceli?

Co se týče pro změnu procesu chemicko-tepelného zpracování oceli, to obsahuje nespočet stylů dalšího zpracování, v jehož rámci se nasycuje povrch ocele dalšími prvky. Tím se mění chemické složení ve svrchních vrstvách dané ocelové součásti (obvykle při zvýšení teploty a za pomoci dalšího prvku typu uhlík nebo dusík – nebo klidně i jejich kombinace). Smyslem logicky je, aby u daného konkrétního typu oceli bylo dosaženo výrobcem požadovaných parametrů: zejména jde o navýšení odolnosti proti únavě a opotřebení, zvýšení  korozivzdornosti, navýšení žáruvzdornosti, tvrdosti, …

Dnes těmi nejobvyklejšími metodami chemicko-tepelného zpracování jsou tyto:

  • Karbonitridace
  • Boridování
  • Sulfonitridování – to je povrchové sycení oceli jak dusíkem, tak i sírou zároveň.
  • Nitridování – obnáší povrchové sycení oceli, ovšem výhradně s dusíkem.
  • Nitrocementování – zde zase jde o povrchové sycení oceli dusíkem a uhlíkem zároveň.
  • Šeradování – pro změnu je to povrchové sycení ocelových součástí zinkem.
  • Sulfinizace – výhradně jde o povrchové sycení oceli sírou.
  • Cementování – to je zase sycení povrchu nějaké nízkouhlíkové oceli s uhlíkem (ale jen do 0,25 %).

Jaké má ocel vlastnosti?

Každý ví, že ocel (a potažmo i železo) je v naší civilizaci tím nejčastějším materiálem kovového typu. Když ji nalegujeme uhlíkem, respektive nějakým dalším materiálem (a popoženeme vše tepelně-mechanickým a tepelným procesem), rázem tu máme jiné vlastnosti ocelí. A to i v nečekaně velkém rozmezí. To samozřejmě dává široký prostor jednotlivým výrobcům, jak právě ty své ocelové produkty dopracovat ke skutečné dokonalosti (jinými slovy, každičký typ a pod-typ oceli se dá použít jen pro nasazení, kde skutečně exceluje).

Jaké mají oceli (v průměru) fyzikální vlastnosti?

Když budeme nejprve u oceli uvažovat její strukturní složky, tak ty jsou popsány tradičně v binárním diagramu s prvky železo-uhlík. Standardní měrná hustota oceli je 7850 kg/m3. Jeho měrná tepelná kapacita (jde o množství tepla, co je potřeba k ohřátí 1 kilogramu dané látky o běžný 1 teplotní stupeň) pro změnu dosahuje asi tak k cca 469 J·kg-1·K-1 (do značné míry záleží na obsahu dalších příměsí). Bod tavení je pro oceli zase přibližně okolo 1539 °C.

Fyzikální vlastnosti oceli

Ty závisí opět velmi silně na tom, jakou má ocel hmotnost, též však na obsahu uhlíku, takže hodnoty níže nejsou platné vždy a za všech podmínek – jde jen o orientační hodnoty.

  • Poissonovo číslo – v = 0,3
  • Modul pružnosti – E = 210 000 MPa
  • Modul pružnosti ve smyku – G = 81 000 MPa

Jaké se dnes vyrábí a používají druhy ocelí?

Ke dnešnímu dni je počet produkovaných ocelí velmi vysoký (v úhrnu asi tak 2500 typů a variant!). Tyto jsou díle specifikovány a rozděleny v rámci jednotlivých norem (DIN, ČSN, ...) dle typu (tedy chemického složení), dále podle struktury, ale také podle jejich fyzikálních a mechanických vlastností.

Zrovna podle dalšího chemického složení se oceli dělí na tyto skupiny:

Nelegované oceli

Někdy se jim také říká „uhlíkové oceli“. V nich je obsah určitých legujících prvků nižší, nežli jejich maximální tabelovaná hodnota daná pro určitý prvek. Platí, že pro drtivou většinu prvků, jichž se to týká jde o maximálně o hmotností podíl okolo 2 %. I mechanické vlastnosti všech uhlíkových ocelí lze samozřejmě dále upravit zpracováním: a to tepelným (popouštění, kalení, žíhání), tepelně-mechanickým a tepelně-chemickým (nitridace a cementace).

Nízkolegované oceli

U těch zase platí, že když odečteme obsah uhlíku, tak jejich obsah uhlíku bývá menší než hodnota 5 %. Jsou co do vlastností dost podobné ocelím nelegovaným, ovšem jsou vhodné i pro další tepelné zpracování (právě tepelným zpracováním totiž jde dále změnit jejich mechanické vlastnosti). Jak nám roste obsah uhlíku, stejně stoupá i jejich tvrdost po zakalení (a to až do obsahu 0,85 % hmotnosti obsahu uhlíku). Další kalení je nepřínosné, protože se tvrdost posléze již nadále nezvyšuje. On ale obsah uhlíku také říká svoje k pevnosti oceli (zde platí přímá úměra = čím vyšší obsah uhlíku, tím je ocel pevnější).

Pro příklad – kdysi se u nás vyráběly radlice pro pluh z oceli typu 11700, u nichž výrobce tvrdil, že je není třeba kalit, protože ocel s tímto objemem uhlíku je dostatečně tvrdá sama o sobě.

Vysoce legované oceli

Když obsah legovaných prvků překročí v úhrnu hranici 5 %, označuje se daná ocel za vysoce legovanou. I zde ovlivní jeden každý vlastnosti výsledného produktu.

Jak se oceli dělí podle oblasti použití?

  • Ocel damascénská – jde o ocel určenou primárně pro výrobu čepelí všech typů (meče, šavle, nože, …), která je pružná a pevná. Paradoxní je, že tento typ není tvořen jedním typem oceli, ale hned několika a to svařených na ohni za pomoci kování (technicky je to spojování za tepla).
  • Nástrojové oceli – uhlíkové vysoce a středně legované. Mívají předčíslí „19“.
  • Korozivzdorné, žáruvzdorné a žárupevné oceli – jde vždy o vysoce legované oceli, kde je mnoho niklu (zajišťuje odolnost na kyseliny) a chromu (když je ho aspoň 8 %, brání korozi).
  • Oceli k zušlechťování – jde o typy, co mají střední obsah uhlíku a co se  ještě dále popouštějí, aby se dosáhlo požadovaných vlastností při zachování těch dobrých stávajících.
  • Hlubokotažné ocele – používají se výhradně k výrobě tzv. hlubokotažných plechů.
  • Oceli pro elektrotechnické plechy – aby se daly zpracovat a použít jako jádro transformátoru (a točivých strojů),musí poskytovat jisté magnetické parametry a vlastnosti. Mívají 1-4,5 % křemíku a málo uhlíku.
  • Oceli k cementování – nízký obsah uhlíku, ale i po kalení s výbornými mechanickými parametry. Povrch se u nich ještě při dalším kalení dále obohacuje uhlíkem.
  • Oceli na pružiny – známá ocel pérová či také ocel pružinová. U těch je předpokladem použití mít dobré statické i mechanické vlastnosti a super vysokou únavovou životnost.
  • Betonářské oceli – najdete je u tyčí ve stavebním průmyslu anebo u armovacích drátů.
  • Automatové oceli – uhlíkové oceli s navýšeným podílem síry a manganu či dokonce i olova. Mají slušnou obrobitelnost a jejich třísky se snadno lámou.
  • Konstrukční oceli – typicky nelegované a pro stavební branži a strojírenskou.

Kde všude se dnes ocel využívá?

Asi to znáte sami – stačí jet někde okolo staveniště a jistě neunikne vaší pozornosti, že se zde staví za pomoci právě ocelových nosníků. Standardně se totiž z ocele dělají nosné konstrukce staveb. Ocel je proti jiným materiálům relativně velmi pevná a přitom pružná a s nevelkou hmotností. Pro silně namáhané (a velkorozponové) konstrukce zkrátka nejde volit jinak. Velmi namáhané konstrukce i haly, na to vše poslouží ocel výborně. Velmi často ji dnes najdete i přes řeky ve formě mostů, schodišť, lávek a podobných udělátek. Musí se ale jistě nechat, že má i svůj velký vliv estetický (a proto po ní nezřídka sahají i všelijací sochaři a domácí i zahradní architekti).

Kusy oceli se dnes velmi běžně využívají i jako spojka / výztuž jiných staveb (speciálně skleněných, dřevěných a betonových). Najdou svoje uplatnění i u všelijakých speciálních a tvarově složitějších unikátních staveb (architekti musí počítat  s tím, že když se kupříkladu nízkolegovaný kus ocele zahřeje, klesá mu mez kluzu i mez pevnosti asi tak na polovičku). Oceli se dnes často využívají i jako pevné zásobníky / sila / potrubí, kde to dává smysl, respektive je to potřeba (průmysl, energetika, …). Bez ocele se logicky však neobejde ani žádná se sekcí strojírenského průmyslu.

A ke cti ocelí hovoří i to, že je snadné je plně recyklovat (snižuje spotřebu energií během zpracování o 75 %!) a velmi snadno se zesilují, popřípadě se jinak jejich konstrukce doplňuje.

Na uvedených odkazech se můžete podívat na jednotlivé druhy ocele, s nimiž se můžete v našem internetovém obchodě setkat, především u nožů, ale také u mačet a multifunkčních nástrojů, u některého nářadí nebo třeba u ešusů a dalšího cestovního nádobí:

Poznámka na závěr: u některých nožů se lze setkat také s keramickou čepelí.

Sleva 100 Kč pro Vás

Slevový kód v hodnotě 100 Kč Vám zašleme na e-mail a lze jej uplatnit při objednávce nad 1 000 Kč. Platí pro nové maloobchodní zákazníky (e-mail nesmí být již registrovaný).

Odeslím formuláře souhlasíte se zasíláním obchodních sdělení a se zpracováním osobních údajů.