Oțelul este un aliaj de fier cu cantități mici de alte elemente, adică fier combinat cu aproximativ 1% carbon și care, atunci când este făcut brățară și scufundat în apă rece capătă o duritate și elasticitate mare prin călire. Există oțeluri speciale care conțin, de asemenea, într-o proporție foarte mică, crom, nichel, titan, tungsten sau vanadiu. Se caracterizează prin rezistența sa mare, contrar a ceea ce se întâmplă cu fierul. Acest lucru foarte puțin rezistă la deformarea plastică, deoarece este alcătuit doar din cristale de ferită; Când este aliat cu carbon, se formează diferite structuri cristaline, care permit o creștere mare a rezistenței sale. Această calitate a oțelului și abundența fierului îl plasează într-un loc proeminent, constituind materialul de bază al secolului XX. 92% din totalul oțelului este oțel carbon simplu; restul este oțel aliat: aliaje de fier cu carbon și alte elemente precum magneziu, nichel, crom, molibden și vanadiu.

găsiți

II. TIPURI DE OȚEL.

ll.la. Aliaj sau oțel special.

Oțel la care s-au adăugat elemente care nu sunt prezente în oțelurile cu carbon sau în care conținutul de magneziu sau siliciu este crescut peste proporția în care se găsește în oțelurile cu carbon.

ll.b. Oțel autocolant

Oțel temperat printr-o răcire simplă în aer, fără a fi nevoie să-l scufundați în ulei sau apă. Acest efect, care duce la formarea unei structuri martensitice foarte dure, este produs prin adăugarea de constituenți din aliaj care întârzie transformarea austenitei în perlită.

ll.c. Oțel calm sau odihnit

Oțel care a fost complet dezoxidat înainte de turnare, prin adăugarea de mangan, siliciu sau aluminiu. Cu această procedură, se obțin lingouri perfecte, deoarece nu există aproape nici o producție de gaz în timpul solidificării, ceea ce împiedică formarea orificiilor.

ll.d. Oțel de construcție

Oțel cu conținut scăzut de carbon, cu adaos de crom, nichel, moly și vanadiu.

II.e. Rulment de oțel

Oțel de mare duritate și rezistență ridicată la uzură; Se obține din aliaje de 1% carbon și 2% crom, care sunt supuse unui proces de stingere și călire. Este utilizat în construcția rulmenților cu bile și, în general, pentru fabricarea mecanismelor supuse uzurii prin frecare.

II.f. Oțel moale

Denumire generală pentru toate oțelurile nealiate, obținute în stare topită.

II.g. Oțel dur

Este cel care odată temperat prezintă 90% martensită. Rezistența sa la tracțiune este de 70 kg/mm2 și alungirea sa este de 15%. Se utilizează la fabricarea sculelor de tăiere, a armelor și a sculelor, șinelor etc. În aplicațiile de șoc este preferată o gradare a durității de la suprafață la centru, adică o secțiune exterioară puternică și dură și un miez mai moale și mai dur.

II.h. Oțel efervescent

Oțel care nu a fost complet dezoxidat înainte de a fi turnat în forme. Conține multe găuri de suflare, dar nu prezintă fisuri.

II.i. Oțel prăjit

Cel obținut prin prăjirea unui amestec de pulbere de fier și grafit sau, de asemenea, prin carburarea completă a unei mase de fier prăjit.

II.j. Oțel turnat sau de scule

Tipul special de oțel care se obține prin topirea în creuzet. Principalele sale proprietăți sunt:

1) rezistență la abraziune

2) rezistența la căldură

3) rezistența la șocuri

4) rezistența la schimbarea formei sau a distorsiunii atunci când este temperată

5) capacitatea de a tăia

Acestea conțin 0,6 până la 1,6% carbon și proporții mari de metale aliate: tungsten, crom, molibden etc.

II.k. Oțel nedeformabil

Cel care practic nu prezintă deformări geometrice atât la cald (materiale pentru lucru la cald), cât și în cursul tratamentului de stingere la căldură (piese care nu pot fi prelucrate după călirea întăritorului)

II.l. Oțel inoxidabil

Oțel rezistent la coroziune, cu o mare varietate de compoziții, dar care conține întotdeauna un procent ridicat de crom (8-25%). Este utilizat atunci când este absolut esențial pentru a evita coroziunea pieselor. Este destinat în principal instrumentelor și dispozitivelor chirurgicale supuse acțiunii substanțelor chimice sau a apei de mare (albi, supape, palete ale turbinei, rulmenți cu bile etc.)

II.m. Oțel magnetic

Cel cu care sunt confecționați magneți permanenți. Trebuie să aibă un magnetism rezidual mare și o forță coercitivă mare. Oțelurile din această clasă, în cazul aplicațiilor obișnuite, conțin procente mari de tungsten (până la 10%) sau cobalt (până la 35%). Pentru dispozitive de calitate, se utilizează oțeluri crom-cobalt sau aluminiu-nichel (karstită, coercită ).

II.n. Oțel nemagnetic

Tipul de oțel care conține aproximativ 12% mangan și nu are proprietăți magnetice.

II.ñ. Oțel turnat

Oțel de orice fel care este modelat prin umplerea matriței atunci când metalul este încă lichid. Când se solidifică, nu funcționează mecanic.

II.o. Arc de otel

Oțel cu un grad ridicat de elasticitate și rezistență ridicată la rupere. Deși oțelul dur poate fi utilizat pentru aplicații obișnuite, atunci când vine vorba de arcuri care trebuie să reziste la sarcini grele și la eforturi frecvente de oboseală, oțelurile cu siliciu sunt utilizate pentru stingerea și călirea apei sau a uleiului.

II.p. Oțel bălțuit

Oțel nealiat obținut într-o stare pastoasă.

II.q. Oțel rapid

Oțel special care are o mare rezistență la șocuri și abraziune. Cele mai utilizate sunt oțelurile de tungsten, molibden și cobalt, care sunt utilizate la fabricarea uneltelor de tăiere.

II.r. Oțel refractar

Tip special de oțel capabil să reziste la agenți corozivi la temperaturi ridicate.

II.s. Oțel moale

Oțel ductil și dur, cu conținut scăzut de carbon. Se obține și acest tip de oțel, ușor de lucrat la rece, crescând procentul de fosfor (crescând 0,15%) și sulf (până la 0,2%). Are o sarcină de rupere la rupere de aproximativ 40 kg/mm2, cu o alungire de 25%.

II.t. Oțeluri comune

Cele obținute în convertor sau cuptor de bază Siemens.

II.u. Oțeluri fine

Cele obținute într-un cuptor Siemens acid, electric, cu inducție sau creuzet.

II.v. Oțeluri forjate

Oțeluri care au suferit o schimbare a formei și structurii interne sub acțiunea lucrărilor mecanice efectuate la o temperatură mai mare decât cea de recristalizare.

III.a. Istorie.

Oțelul creuzet a fost de cea mai înaltă calitate, dar costul de producție a fost mult mai mare decât cel realizat de budincă. Ambele metode au fost abandonate când au fost introduse procedurile moderne de producție pe scară largă ale lui Bessemer și Tomas.

Procesele Bessemer, Thomas, Martín-Siemens și mai târziu cele ale industriei oțelului electric au inaugurat epoca oțelului, deplasând rapid lemnul ca material structural în lucrările de inginerie civilă și, mai târziu, fonta ca materie primă pentru construcția feroviară, nave, tunuri, etc.

III.b. Producție.

Oțelul este obținut din produsul de furnal, din fonta lichidă, în convertoare sau în alte cuptoare care funcționează cu încărcare lichidă în cadrul aceleiași instalații industriale. Fonta brută, lingoul de furnal sau lingoul de fier, așa cum se numește adesea în aceste moduri, este fragil și nu este foarte rezistent. Compoziția sa, care este diferită în funcție de originea minereului de fier, este alcătuită dintr-un procent ridicat de carbon (4-5%) și alte impurități precum sulf, fosfor, siliciu, mangan etc. Se transformă în oțel printr-un proces de decarburare și reglare a celorlalte impurități. În plus, există și alte proceduri care fac posibilă obținerea oțelului direct din mineral fără a trece prin fontă brută. Deși dezvoltarea lor a fost și este foarte limitată, ele pot fi citate ca fiind cele mai importante metode: Hoganäs, Norsk-Staal, Krupp-Renn, rafinament solid etc. Procedura de forjare catalană a răspuns acestui ultim tip de producție: fierul a fost redus cu cărbune, formând fontă care, în partea cea mai fierbinte a cuptorului, a fost transformată în oțel.

III.c. Clasificarea proceselor moderne de achiziții

1) Prin suflare, în care toată căldura provine din căldura inițială a umpluturilor, în principal în stare topită.

2) Cu un cuptor cu focar deschis, în care cea mai mare parte a căldurii provine din arderea gazului sau a uleiului greu folosit ca combustibil; succesul acestui proces se bazează pe unități de recuperare a căldurii pentru încălzirea aerului și astfel atingerea temperaturilor eficiente ridicate pentru topirea încărcăturii cuptorului.

3) Electric, în care cea mai importantă sursă de căldură provine din energia electrică (arc, rezistență sau ambele); Această căldură poate fi obținută în prezența sau absența oxigenului; Din acest motiv, cuptoarele electrice pot funcționa în atmosfere neoxidante sau neutre și, de asemenea, în vid, o condiție preferată atunci când se utilizează aliaje care conțin proporții semnificative de elemente oxidabile.

1) Procesul de suflare, Acid Bessemer și Basic Thomas.

Siliciul conținut în fierul lichid este cel mai important factor termochimic pentru reglarea și obținerea temperaturii necesare. Flacăra expulzată din gura convertorului schimbă culoarea și luminozitatea, ceea ce face posibilă judecarea dezvoltării rafinamentului și întreruperea suflării în momentul final corespunzător; convertorul este apoi înclinat, iar oțelul lichid este turnat într-o ladă de transport. Acoperirea acidă a acestui tip de convertoare asigură excesul de silice esențial pentru a forma zgură, pe lângă siliciul conținut în fierul lichid.

În cazul convertorului de bază, numit „procesul Thomas”, acoperirea este magnezită sau dolomită calcinată și gudron. Datorită acțiunii puternic oxidante a suflării, carbonul este mai întâi îndepărtat și apoi fosforul, care acționează ca un important element termogen, este oxidat. Cu încărcătura se adaugă varul necesar; se topește în timpul suflării și se combină cu fosforul oxidat, formând zgura Thomas, folosită ca îngrășământ. Acest proces a fost un factor foarte important în dezvoltarea industrială realizată în Europa la sfârșitul secolului trecut. Este controlat ca Bessemer de aspectul flăcării. Timpul necesar de suflare este de numai 15 minute, astfel încât succesul procesului depinde de abilitatea operatorului. Un timp atât de scurt nu permite controlul prin analiza probelor.

2) Proces pe focar, bazic și acid.

De la începutul secolului, acest proces a dominat toate țările datorită tonajului tot mai mare produs; Cu toate acestea, astăzi, chiar dacă este perfecționat, poate pierde teren, datorită îmbunătățirilor convertorului și cuptorului electric.

3) Procesul cuptorului electric.

IV.la. Economie.

IV.b. Aplicații arhitecturale.

Oțelul, deoarece prezintă dispersii minime în caracteristicile sale rezistente, cu un control al calității ușor realizabil, a ridicat necesitatea unei revizuiri a metodelor de calcul utilizate în mod normal și proiectat pentru materiale a căror construcție și execuție nu au permis o determinare cantitativă aproximativă a rezistenței sale caracteristici. Posibilitatea unei mai mari cunoașteri a materialului a permis formularea unor ipoteze de calcul mult mai ajustate la realitate și ale căror aplicații erau total justificate de motive economice. Operabilitatea metodelor bazate pe aceste ipoteze (metode elastice mai puțin simplificate, metode plastice, metode bazate pe continuitatea materialelor rezistente etc.) se realizează odată cu apariția și utilizarea pe scară largă a computerelor electronice.

Oțelul a fost, probabil, catalizatorul încercărilor sistematice de a se apropia de realitate în domeniul calculului structural în cadrul procesului general de proiectare arhitecturală. Poate că lucrarea care reflectă cel mai clar toate punctele de mai sus este cea a lui Ludwig Mies van der Rohe. Seriile regulate de coloane din oțel neacoperite susțin plăcile de tavan, eliberând pereții, care sunt simple diviziuni limpide ale spațiului interior. S-au dezvoltat acum tehnici de construcție bazate pe oțel; Acestea includ tavanele suspendate care sunt susținute de cabluri de oțel tensionate, cochilii sudate din oțel, acoperișurile uriașe întărite de nervuri pe coloane din beton armat etc.