Az acél kémiai összetétele – a szén hatása

Az acél kémiai összetétele határozza meg az acél tulajdonságait. Ez a jellemző alapján különböztetjük meg az acél különböző minőségeit.

Az acél általában szén és vas ötvözete, de sok más elemet is tartalmaz. Ezek közül néhányat az acélgyártási folyamat során visszatartanak, más elemeket pedig speciális tulajdonságok elérése érdekében adnak hozzá.

Az acél kémiai összetételében a vas mellett a leggyakoribb kémiai elemek: a szén, mangán, szilícium, foszfor, kén, króm, molibdén, nikkel, alumínium és vanádium.

Minden egyes elem, amelyet az acél alapösszetételéhez adnak, bizonyos hatással van az acél tulajdonságaira és arra, ahogyan az reagál a gyártási folyamatokra.

A széntartalom 0,02% és 2,11% között van.

Az acél kémiai összetétele – a szén hatása

A szén az acél legfontosabb eleme. Elengedhetetlen azoknál az acéloknál, amelyeket edzéssel kell megkeményíteni, és a széntartalom szabályozza az anyag keménységét és szilárdságát, valamint a hőkezelésre adott válaszát (edzhetőség).

A széntartalom 0,02% és 2,11% között van.

A duktilitás, a kovácsolhatóság és a megmunkálhatóság csökken, ha a széntartalom növekszik, akárcsak az acél hegeszthetőségi tulajdonságai.

Minél nagyobb az acél széntartalma, annál nagyobb a keménység, a szilárdság és a kopásállóság a hőkezelés után. A keménység és a szilárdság arányosan növekszik, amint a széntartalom körülbelül 0,85%-ig emelkedik.

Ahogy az acél széntartalma növekszik, a folyáshatár és a szakítószilárdság növekszik, de a képlékenység és az ütésállósági tulajdonságok csökkennek. Ezenkívül a szén növelheti az acél hőérzékenységét és öregedését.

Emellett, ha a széntartalom meghaladja a 0,23%-ot, az acél hegeszthetőségi teljesítménye romlani fog.

A széntartalom alapján az alábbi osztályozást tehetjük:

• alacsony széntartalmú acél, legfeljebb 0,3% szén;

• közepes széntartalmú acél, 0,3 és 0,6% szén között;

• magas széntartalmú acél, 0,6 – 1% szén között;

• nagyon magas széntartalmú acél, 1 – 2%.

Az acélban található többi elemhez képest (a bór kivételével) a széntartalom kisebb változásai gyökeresen megváltoztathatják annak tulajdonságait és felhasználási módjait.

Így, ha az acél széntartalma 0,7% C alatt van, szerkezeti acélként használható. Ha viszont a széntartalom meghaladja ezt az értéket, szerszámacélként használható.