Jak ovlivňují legující prvky výrobu oceli?

K výrobě oceli se používají slitiny železa s uhlíkem a dalšími prvky jako je měď, chrom, mangan, kobalt, nikl, titan, křemík a vanad. Jejich obsah by měl být dostatečný na to, aby byl bezpečný a nezpůsoboval změny ve struktuře a dalších vlastnostech oceli.

Legující prvky jsou velmi důležitými složkami chemického složení oceli, protože mají přímý vliv na její fyzikální vlastnosti – pevnost, křehkost a pružnost. Všechny legující prvky přidané při výrobě oceli mají za úkol zlepšit konkrétní vlastnosti oceli, například zvýšit odolnost proti korozi nebo opotřebení, a také usnadnit tepelné zpracování. Každý z těchto prvků má jedinečný vliv na fyzikálně-chemické a mechanické vlastnosti oceli. Bohužel ne všechny jsou prospěšné.

Dělení ocelí podle obsahu legujících prvků

• Nízko legovaná ocel – obsah legujících prvků do 2 %
• Středně legovaná ocel – obsah legujících prvků do 8 %
• Vysoce legovaná ocel – obsah legujících prvků nad 8 %

Podle použití rozlišujeme nástrojové, konstrukční a speciální oceli. Klíčem je správně vyvážit chemické složení tak, aby působení všech příměsí bylo harmonické.

Žádoucí vlastnosti legujících prvků

Jedním z nejčastěji používaných prvků je molybden. Zvyšuje korozní odolnost, pevnost a kalitelnost oceli. Také snižuje její křehkost. V kyselinovzdorných ocelích se jeho obsah pohybuje od 2,5 % do 7 %.

Nikl má rovněž pozitivní vliv na proces kalení. Po rozpuštění ve feritu zvyšuje odolnost proti nárazu. Je klíčovou složkou tzv. kyselinovzdorných ocelí. Usnadňuje svařování i plastické tváření. Přítomnost niklu v rozsahu 0,5-4 % zlepšuje tepelné zpracování. Při obsahu 8–10 % výrazně zvyšuje odolnost proti kyselinám.

Mangan je dalším důležitým prvkem – výrazně zvyšuje odolnost proti nárazům a otěru, aniž by snižoval tažnost oceli.

Které prvky zvyšují odolnost proti otěru a korozi?

Chrom je nezbytný při výrobě konstrukčních ocelí. Zlepšuje kalitelnost a pevnost, a je důležitý také pro žáruvzdorné, nerezové a nástrojové oceli. Bez chromu ocel ztrácí své antikorozní vlastnosti. Jeho optimální obsah je mezi 12 % a 30 %.

Měď má podobné fyzikální vlastnosti jako železo, ale je odolnější vůči korozi. Proto je vítanou složkou v ocelích určených do agresivního prostředí.

Vanad je výjimečný – zvyšuje pevnost a zároveň plastičnost oceli. Ve větším množství výrazně zvyšuje odolnost proti otěru. Zpevňuje tvrdost, mechanickou pevnost a pružnost. Vytváří jemnozrnnou strukturu a silně se váže s uhlíkem, zejména v nástrojových ocelích, což zvyšuje odolnost proti opotřebení.

Které prvky jsou při výrobě oceli nežádoucí?

Jedním z nejméně žádoucích prvků je křemík. Ovlivňuje tvrdost a pružnost oceli – je vhodný pro pružinové oceli, ale snižuje nárazovou odolnost, i když zvyšuje tepelnou odolnost. To je důležité hlavně u ocelí používaných v kontaktu s koncentrovanými kyselinami (dusičná, sírová).

Dalším škodlivým prvkem je síra – ztěžuje kování a tváření oceli. Nežádoucí je i fosfor, který snižuje pevnost a nárazovou odolnost oceli, a zároveň zvyšuje tvrdost a křehkost při nízkých teplotách.