Oceľ je v priemysle i drobnej výrobe najrozšírenejší železný kov - jej úžitkové aj estetické vlastnosti využijú konštruktéri aj dizajnéri. Aby vyhovela tak širokému spektru požiadaviek, aké na ňu koncoví zákazníci kladú, je potreba správne nastaviť jej zloženie. Napríklad tak, ako u uhlíkovej ocele.
Obsah konkrétnych prvkov a ich kombinácia určuje oceli jej vlastnosti. Tam, kde je potrebné zabezpečiť zvýšenú ochranu proti pôsobeniu oxidácie, prichádza na radu chróm a nikel. Pokiaľ aplikácia vyžaduje vyššiu mechanickú odolnosť alebo je naopak žiadúca tvárnosť, pracuje sa s obsahom uhlíka.
Čo je to uhlíková oceľ
Primárne ide o zliatinu železa (Fe) a uhlíka (C). Nemusí to nutne znamenať úplnú absenciu ďalších prvkov, tie ale tvoria takú malú pomernú časť celkového obsahu, že nemajú na výsledné vlastnosti uhlíkovej ocele zásadný vplyv. Aby bola nazývaná práve uhlíkovou, musí byť podiel tohto prvku v zložení minimálne 0,02 % a naopak nesmie prekročiť hranicu 2 %.
- Pokiaľ je uhlíka v zliatine menej, než je udávaná spodná hranica, materiál sa označuje ako kujné železo - mäkký a dobre tvárny kov.
Ak je obsah naopak vyšší než horná hranica pre uhlíkovú oceľ, potom ide o liatinu. Tá je využívaná najmä pre jej nižšiu teplotu tavenia a dobrú zabiehavosť - schopnosť zatiecť vo forme aj do tenkých častí - ako materiál vhodný na výrobu tvarovo zložitých, často aj dekoratívnych prvkov.
Rozdelenie a značenie uhlíkovej ocele
Základné kategórie uhlíkovej ocele sú celkom tri. Každá jednotlivo určuje práve obsah uhlíka, ktorý jej dodáva konkrétne vlastnosti:
Nízkouhlíková oceľ - obsah C v rozmedzí 0,02-0,25 %
Nazýva sa tiež niekedy “mäkká”, čo najlepšie vyjadruje práve jej základnú charakteristiku. Hodí sa na širokú škálu aplikácií, jej výhodou je tvárnosť. Výrobky z nízkouhlíkovej ocele je možné spracovať kovaním, rezaním a je aj dobre zvariteľná. Je možné ju ohýbať za studena alebo tepelne upraviť pre zvýšenie odolnosti proti mechanickému opotrebeniu.
Typickými výrobkami z nízkouhlíkovej ocele sú reťaze, drôty, tyče, nity, skrutky a oceľové plechy.
Stredne uhlíková oceľ - obsah C v rozmedzí 0,25-0,6 %
Tam, kde je stále treba zachovať aspoň čiastočnú plasticitu a húževnatosť, ale zároveň sa vyžaduje aj vyššia pevnosť než u nízkouhlíkovej ocele, nájde uplatnenie oceľ stredne uhlíková. Upravuje sa predovšetkým kalením a temperovaním tak, aby bola následne dobre využiteľná v stavebníctve alebo pre konštrukcie mechanicky namáhaných dielov strojov a zariadení. Na to ju predurčuje dobrá obrobiteľnosť, zároveň je ale obtiažnejšie zvariteľná.
Využíva sa tiež ako východisková surovina na výrobu nerezovej ocele.
Vysoko uhlíková oceľ - obsah C v rozmedzí 0,6-1,7 %
Extrémne hodnoty pevnosti, odolnosti povrchu a tvrdosti sa dajú dosiahnuť navýšením podielu uhlíka nad hranicu 0,6 %. Na finálne použitie je vysoko uhlíková oceľ zušľachtená popúšťaním po dlhú dobu.
Namáhanie ložísk, oceľových rámov alebo napríklad rezných nástrojov - presne to je svet ocele s vysokým obsahom uhlíka.
Poznámka: Samostatne sa v niektorých zdrojoch uvádza aj 4. kategória tzv. Ultra Carbon Steel, teda oceľ s veľmi vysokým obsahom uhlíka až 2 % a využitím na nepriemyselné, najmä výskumné a vedecké účely.
Uhlíková oceľ nachádza stále nové využitie
Ako bolo uvedené, uhlíková oceľ ponúka mnoho variabilných možností využitia v praxi. Tou aktuálnou je použitie na konštrukcie potrubí rozvodov vykurovania a chladenia, na ktoré bola pôvodne najčastejšie používaná meď.
Využitie ocele na tieto účely je výhodou nielen na strane kratšieho času nutného na inštaláciu rúr z uhlíkovej ocele, ale pre niekoho možno prekvapivo aj v nižšej cene. Tá sa výrazne prejaví s rastúcim priemerom potrubia, kde sa oproti medi pohybuje dokonca až v stovkách percent!
Z uhlíkovej ocele sú v takom prípade realizované aj zodpovedajúce fitingy a celá sústava je potom z jedného materiálu. Vďaka vysokej pevnosti materiálu je možné zároveň voliť menšie hrúbky bez vplyvu na životnosť či výslednú konštrukčnú odolnosť. Spojeným bonusom je navyše nižšia hmotnosť celej inštalácie a teda aj znížené nároky na manipuláciu.
© ATREON