Výroba oceli
Zadání: Ocel – výroba, zpracování, mechanické vlastnosti, zkoušky, struktura, svařitelnost ocelí, druhy ocelí používaných pro stavební konstrukce, označování ocelí podle ČSN EN. Hookův zákon a jeho aplikace.
Výroba:
– ze surového železa, ve vysokých pecích (z železných rud)
– podle rychlosti ochlazování – šedá (pomalé), bílá (rychlé, křehká) litina
– provádí v:
o konvektorech
ocelové nádoby
Bessemerovy, Thomasovy, kyslíkové
surové železo + slisovaný ocel šrot, pod tlakem vhání kyslík pomocí vodou chlazené trysky
o siemens-martinské pece
starší způsob výroby oceli
energeticky náročnější
o elektrické pece
obloukové, indukční
pro legované ušlechtilé oceli
vysoké náklady na výrobu
– odstraňování uhlíku ze surového železa, za přidání dalších surovin
– odlévání a tváření oceli:
o ocel se buď odleje do kónických nádob – kokil
o souvislé odlévání – kontilití
o před odlíváním se může ocel uklidnit (přidání hliník, feromangan) – míň kyslíku
o neuklidněná ocel – vaří v kokile, obsahuje více kyslíku, prostoupena bublinkami
o tváření
za studena nebo tepla
studena – změny krystalické mřížky, změny vlastností oceli
za tepla – nedochází ke změnám struktury
Zpracování:
– vlastnosti jdou změnit tepelného zpracování – změna struktury
– prostředky:
o výška teploty, na kterou se ohřeje
o doba setrvání na této teplotě
o rychlost ohřívání a ochlazování
– žíhání:
o normalizační žíhání
obnovit původní strukturu
Předmět: Stavební konstrukce – otázka č.4 Jméno: Jakub Doleček
Rok: 2014/2015 Třída: 4.S
Strana:2/4
ohřeje na určitou teplotu, setrvá, a na vzduchu se ochladí
o žíhání na odstranění vlastních pnutí
odstraňuje napětí, vzniklá v předchozím zpracováním
ocel se zahřeje, setrvá v této teplotě a pomalu vychladí
o reklistalizační žíhání
odstraňuje zpevnění materiálu způsobené předchozím tvářením za studena
nedochází k překrystalizování
nová zrna s jemnější strukturou
o žíhání na měkko
změnit lamelární perlit na zrnitý
měkká a dobře se zpracovává
– kalení
o úkol zvýšení tvrdosti
o zahřeje a rychle ochladí
o tvrdost a křehkost
o nejčastější kalení ve vodě , úhlíková ocel
o nebo v oleji
– popouštění
o pro zmírnění nepříznivých vlastností (křehkost, napjatost)
o kalení a zušlechťování – zušlechťování = pro větší pevnost
– patentování
o používá se u drátů
o ohřátí a následné ochlazení v olovněné lázni
– povrchové chemicko-tepelné zpracování
o cementování
u nízkouhlíkových ocelí
zvýšení uhlíku v povrchové části
probíhá v plynném prostředí
o nitridování
povrch nasycen dusíkem
jen u slitinové oceli
vzniká tvrdý povrch
Mechanické vlastnosti a zkoušky:
– pevnostní a deformační vlastnosti – tahová zkouška
o pracovní diagram oceli – závislost mezi napětím a poměrným protažením
o mez kluzu (fy) = okamžik, kdy se zkušební tyč protahuje, bez zvyšování napětí.
o meze pevnosti (fu) = tyč se přetrhne.
o mez úměrnosti = bod v němž přestává platit Hookův zákon (o = Es)
– tažnost oceli
– houževnatost oceli – rázovou zkouškou v ohybu
o přerazí se nárazem Charpyho kladiva
Předmět: Stavební konstrukce – otázka č.4 Jméno: Jakub Doleček
Rok: 2014/2015 Třída: 4.S
Strana:3/4
– povrchová tvrdost – zkouška vtlačení tělesa do povrchu materiálu a měří se otisk
o Brinellova, zatlačuje se kalená ocelová kulička (zjištěná tvrdost se značí HB),
o Rockwellova, zatlačuje se diamantový kužel (HR),
o Vickersova, zatlačuje se diamantový čtyřboký jehlan (HV)
Struktura:
– krystalky zvaná zrna.
– krystalizace kovů začíná v ochlazované tavenině – krystalizační zárodky
– Atomy železa se vyskytují
o prostorově centrické
o plošně centrické mřížce.
– překrystalizace
o pod 910° C, nazývané
α-železo (ferit –
vlevo), má prostorově
centrickou mřížku
o nad teplotou 910° C,
nazývané γ-železo
(austenit – vpravo), má
plošně centrickou
mřížku.
– spojení s uhlíkem, nabývá železo požadované technické vlastnosti. Tzv. cementit
o Železo jako prvek se nepoužívá.
– rychlém zchlazení taveniny vzniká martenzit, jenž je velmi tvrdý ale křehký.
Druhy:
– oceli uhlíkové
– oceli nízkolegované
– oceli legované
Označení ocelí:
– máme číselné označení
– v ČR máme 5timístný kód, za tečkou číslo označující tepelné zpracování a svařitelnost
– podle EU S a 3místný kód udávající mez kluzu, pevnost v tahu
Pevnostní třídy ve výpočtech:
– třídy 10 -19
– druhé 2 čísla označují mez pevnosti (12-19. chemické složení)
– první 2 čísla označují třídy
Předmět: Stavební konstrukce – otázka č.4 Jméno: Jakub Doleček
Rok: 2014/2015 Třída: 4.S
Strana:4/4
Sortiment výrobků pro ocelové konstrukce:
– způsoby výroby:
o válcování za tepla
o tvarování za studena
o odlévání
o kování
o tažení
o ohýbání
– hutní materiál:
o převalky – polotovar, slouží k dalšímu zpracování
o tyče – válcované za tepla, tažená za studena
jsou to: jednoduchého průřezu, tvarového průřezu, výztuž do betonu, kolejnice,
tažené za studena
o dráty – do průměru 5,5mm, rozdělují se na lana a kabely
o plechy – tabule, svitky, hladké nebo s výstupky
o široká ocel – přímé pásnice, levnější jak plech, omezená šířka 160-190mm
o pásy – spojitým válcováním, navíjejí se do svitků
o trubky – bezešvé a svařované, kruhové a čtyřhranné
o tenkostěnné konstrukce – široké, otevřené, zavřené, (trapézoví plech), použití jak
doplňky tak nosné kce
Hookův zákon: