Az acél kémiai összetétele – a szén hatása

Az acél kémiai összetétele határozza meg az acél tulajdonságait. A különböző acélminőségeket e tulajdonság alapján különböztetjük meg.

Az acél általában szén és vas ötvözete, de számos más elemet is tartalmaz. Ezen elemek egy része megmarad az acélgyártás során, másokat pedig hozzáadnak a különleges tulajdonságok elérése érdekében.

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 hozzáadnak, valamilyen hatással van az acél tulajdonságaira és arra, hogy hogyan reagál a gyártási folyamatokra.

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

AZ ACÉL KÉMIAI ÖSSZETÉTELE – A SZÉN HATÁSA

A szén az acél legfontosabb eleme. Az edzéssel keményítendő acélokban nélkülözhetetlen, és a széntartalom mértéke szabályozza az anyag keménységét és szilárdságát, valamint a hőkezelésre adott reakciót (megmunkálhatóság).

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

A szénmennyiség növekedésével csökken a képlékenység, a kovácsolhatóság és a megmunkálhatóság, valamint az acél hegesztési tulajdonságai.

Minél magasabb az acél széntartalma, annál nagyobb a keménység, a szilárdság és a kopásállóság a hőkezelés után. A keménység és a szilárdság arányosan nő, ahogy a széntartalom kb. 0,85%-ra emelkedik.

Az acél széntartalmának növekedésével a folyáshatár és a szakítószilárdság nő, de a képlékenység és az ütési tulajdonságok csökkennek. Ezenkívül a szén növelheti az acél hőérzékenységét és öregedését.

Továbbá, ha a széntartalom meghaladja a 0,23%-ot, az acél hegesztési teljesítménye romlik.

A széntartalomtól függően a következő osztályozást végezhetjük:

• alacsony széntartalmú acél, legfeljebb 0,3% szén;
• közepes széntartalmú acél, 0,3 és 0,6 % szén között;
• magas széntartalmú acél, 0,6 és 1 % szén között;
• nagyon magas széntartalmú acél, 1 – 2 %.

Az acélban található többi elemhez képest (a titán kivételével) a széntartalom kis eltérései gyökeresen megváltoztathatják az acél tulajdonságait és felhasználását.

Így a 0,7%-nál kisebb széntartalmú acél építőacélként használható.  Ha a széntartalom meghaladja ezt az értéket, akkor szerszámacélként használható.