Metalurgia Oțelului

Otelurile sunt aliaje fier-carbon, cu mai putin de 2, 11% C care contin în afara de fier si carbon si alte elemente (Si, Mn. P, S, Cr, Ni, V, Ti, Mo etc). caracteristica principala a otelurilor este deformabilitatea plastica la rece si la cald, prin presare sau tragere.

Varietatea mare de proprietati a otelurilor este determinata de compozitia chimica si de modul de prelucrare ( plastica, termica sau termochimica).

Comportarea otelurilor la deformarea plastica, la tratamentul termic (sau termochimic) sau la prelucrarea mecanica este determinata pe de o parte de compozitia chimica si pe de alta parte de modul de elaborare si turnare - solidificare.

Clasificarea otelurilor

Exista mai multe criterii de clasificare: dupa continutul de carbon, dupa compozitia chimica, dupa destinatie, dupa procedeul de elaborare.

Dupa continutul de carbon otelurile sunt hipoeutectoide cu < 0,77% C, eutectoide cu 0,77% C si hipereutectoide cu > 0,77% C.

Dupa compozitia chimica otelurile se clasifica în oteluri nealiate (sau oteluri carbon) si oteluri aliate.

Otelurile nealiate sunt otelurile care pe lânga fier si carbon contin cantitati mici de alte elemente (Mn d 0,8%, Si d 0,5%, P d 0,06%, S d 0,05%). Otelurile cu d 0,3% C se numesc oteluri moi, cu 0,3-0,6% C se numesc oteluri semidure, iar cele cu e 0,8% C se numesc oteluri dure.

Otelul carbon cu d 0,08% C este cunoscut în practica sub denumirea de fier tehnic.

Otelurile aliate contin unul sau mai multe elemente de aliere care pot fi fie unul din elementele obisnuite în proportie mai mare decât în otelul carbon, fie alte elemente: Cr, Ni, V, Ti, W, Mo, Zr, Nb, B, La, etc. În functie de continutul total al acestor elemente otelurile aliate se clasifica în oteluri slab aliate (d 5,0% E ) mediu aliate (5-10% E)si oteluri înalt aliate (cu e10% E).

Prin compozitia chimica a unui otel nu trebuie sa se înteleaga numai prezenta elementelor mentionate ci analiza integrala, adica si prezenta altor elemente care desi sunt în cantitati foarte mici (de ordinul 10-2 – 10-6%) influenteaza substantial structura si proprietatile otelului atât prin concentratie cât si prin forma sub care se gasesc în otel. Aceste elemente sunt: oxigenul, hidrogenul si azotul. Cantitatea , forma de prezentare si repartitia lor în masa otelului sunt influentate de modul de elaborare.

Dupa destinatie otelurile se clasifica în oteluri de uz general, oteluri cu destinatie precizata si oteluri pentru scule.

Otelurile pentru uz general se împart în oteluri pentru constructii, oteluri de uz general tratate termic, oteluri cu rezistenta mecanica la temperaturi ridicate, oteluri refractare si oteluri rezistente la coroziune (inoxidabile).

Oteluri cu destinatie precizata se împart în oteluri pentru suruburi si piulite, oteluri pentru armarea betonului, oteluri pentru arcuri, oteluri pentru recipienti, oteluri pentru constructii navale, oteluri pentru rulmenti etc.

Otelurile pentru scule se clasifica în: oteluri pentru scule aschietoare, oteluri pentru scule de prelucrare la rece, oteluri pentru scule de prelucrare la cald.

Dupa procedeul (agregatul) de elaborare otelurile se grupeaza în otel electric si otel de convertizor.

Materii prime si auxiliare

1. Materii prime metalice. Încarcatura metalica a agregatelor destinate elaborarii otelului sunt fonta de afinare, fierul vechi, buretele de fier si uneori lupele.

Fonta de afinare. Criteriul de baza la aprecierea calitatii fontei este compozitia chimica.

Continutul de carbon în fonta de afinare nu se prescrie, el fiind determinat de continutul celorlalte elemente. Este mai mic când continuturile de siliciu si fosfor sunt mai mari ;i mai mare când continutul de mangan este mai mare.

Siliciul variaza, în general, între 0,5 – 1,25%. Deoarece la elaborarea otelului siliciul se oxideaza si trece în zgura si deci sunt necesare cantitati mai mari de var pentru formarea zgurii, este recomandat ca siliciul sin fonta de afinare sa nu depaseasca 1% .

Manganul este un element util în fonta de afinare, deoarece pe lânga faptul ca împiedica separarea carbonului sub forma de grafit el ajuta procesul de îndepartarea sulfului atât înainte de elaborarea otelului cât si în timpul elaborarii. De aceea se admite în fonta de afinare 1 – 2,5% Mn.

Fosforul este un element daunator calitatii otelului si necesita cantitati mari de var pentru defosforare, de aceea continutul de fosfor în fonta de afinare se limiteaza la maxim 0,5%, iar pentru otelurile de calitate la maxim 0,2-0,3%. Trebuie mentionat ca cea mai mare cantitate de fosfor în otel este adusa de fonta.

Sulful este de asemenea un element daunator calitatii otelului, de aceea continutul de sulf se limiteaza în fonte la max. 0,07% pentru procedeele bazice si la max. 0,035% pentru procedeele acide.

În afara de aceste elemente fonta mai poate contine arseniu, cupru, etc. care sunt tot elemente daunatoare otelului, de aceea este indicat ca ele sa nu depaseasca 0,02%, dar si mai bine ar fi daca ar lipsi din fonta de afinare.

Nici elementele de aliere ale otelului nu sunt dorite în fontele de afinare, deoarece ele produc perturbatii în procesul de elaborare, multe dintre ele pierzându-se în timpul afinarii.

Fierul vechi.

El se poate clasifica dupa sursa de provenienta în fier vechi propriu si fier vechi colectat.

Fierul vechi propriu provine din deseuri si rebuturi de la elaborarea si turnarea otelului sau din procesul de prelucrare plastica si mecanica a semifabricatelor din otel.

Fierul vechi colectat provine din bazele de colectare (REMAT) si anume din: constructii metalice si masini scoase din uz, piese si subansambluri scoase din uz la reparatiile capitale, obiecte de uz casnic achizitionate de la populatie.