Trajnost in zanesljivost mehanizmov sta odvisna od materiala, iz katerega so izdelani, torej od kombinacije vseh njegovih lastnosti in lastnosti, ki določajo operativne značilnosti. Danes je večina strojev in delov strojev izdelanih iz različnih jeklenih razredov. Razmislite o tem materialu podrobneje.
Jeklo je zlitina dveh kemijskih elementov: železa (Fe) in ogljika (C), vsebnost slednjega pa ne sme presegati 2%. Če je več ogljika, potem ta zlitina pripada litega železa.
Vendar jeklo ni le kemično čiste spojine V dveh elementih vsebuje tako škodljive nečistoče, kot so žveplo in fosfor, kot tudi posebne dodatke, ki dajejo želene lastnosti materiala - povečajo trdnost, izboljšajo uporabnost, duktilnost itd.
Če je ogljikova zlitina manjša od 0,025% in vsebuje majhno količino nečistoč, se šteje, da je tehnično železo. Ta material se od jekla razlikuje v vseh pogledih, ima visoke magnetne lastnosti in se uporablja kot material za izdelavo električnih komponent. Čistega železa v naravi ni, zelo težko ga je pridobiti tudi v laboratorijskih pogojih.
Kljub dejstvu, da vsebnost ogljika v odstotkih vsebuje precej malo, pomembno vpliva na mehanske in tehnične lastnosti materiala. Povečanje te snovi vodi v povečanje trdote, moč poveča, hkrati pa se plastičnost močno zmanjša. Posledično se spremenijo tehnološke značilnosti: z naraščanjem ogljika, zmanjševanjem lastnosti ulivanja, slabšo obdelovalnostjo. Hkrati so nizkoogljična jekla slabo obdelana.
Jeklo je najpogostejša zlitina na planetu. Proizvaja se industrijsko iz litega železa, iz katerega se pod vplivom visokih temperatur izgoreva presežek ogljika in drugih nečistoč. Jeklo se večinoma pridobiva na dva načina: taljenje peči in talilne električne peči. Material v električni peči se imenuje električno jeklo. Izkazalo se je, da je sestava bolj čista. Poleg tega obstajajo številni posebni postopki za proizvodnjo zlitin s posebnimi lastnostmi, kot je električno obločno taljenje v vakuumskem ali elektronskem taljenju.
Več informacij o jeklih in drugih zlitinah lahko najdete v študiji takšne znanosti, kot je metalurgija. Šteje se, da je ena od fizike in ne zajema samo podatkov o vrstah jekla in njihovi sestavi, ampak vsebuje tudi informacije o zgradbi in lastnostih materialov na atomski in strukturni ravni.
Študenti specializiranih univerz imajo poseben tečaj "Industrijska jekla", kjer podrobneje analizirajo specialne zlitine: gradnjo, izboljšavo, cementiranje, rezanje in merilna orodja magnetno, vzmetno vzmetno, toplotno odporno, jeklo za konstrukcije v hladnih podnebjih itd.
Vsa kakovost jekla je razdeljena na:
- jeklo običajne kakovosti;
- kakovost;
- jeklo visoke kakovosti;
- visoka kakovost.
Kakovost jekla je neposredno odvisna od odstotka škodljivih nečistoč (sestava) in skladnosti z navedenimi mehanskimi in tehnološkimi lastnostmi. V industriji se uporabljajo vse vrste, vendar v različnih smereh: postale so običajne kakovosti - za nekritične dele so postale izboljšane kakovosti in visoke kakovosti - v strukturah, ki imajo posebne zahteve.
Vrsta jekla | Mehanske lastnosti | Tehnološke lastnosti | ||||
σт, MPa | σv, MPa | δ% | Strojna obdelava | Varljivost | Plastičnost med hladnim delovnim tlakom | |
40X | 786 | 980 | 10 | V | Imate | Imate |
45G | 372 | 569 | 15 | Imate | H | H |
25HGT | 1080 | 1470 | 10 | Imate | H | Imate |
40ХС | 1080 | 1225 | 12 | Imate | H | H |
30HMFA | 932 | 1030 | 13 | V | H | Imate |
ШХ15 | 410 | 715 | 21 | Imate | H | Imate |
12X13 | 415 | 588 | 20 | Imate | H | V |
A20 vroče valjani | 510 | 600 | 15 | V | - | - |
H - nizka;
Y je zadovoljiva;
B - visoka;
σt - fizikalna meja tečenja, MPa;
σv - najvišja natezna trdnost, MPa;
δ je relativni raztezek,%.