Obținerea Oțelului

Oţelurile sunt aliaje fier-carbon, cu mai puţin de 2, 11% C care conţin în afară de fier şi carbon şi alte elemente (Si, Mn. P, S, Cr, Ni, V, Ti, Mo etc). caracteristica principală a oţelurilor este deformabilitatea plastică la rece şi la cald, prin presare sau tragere.

Varietatea mare de proprietăţi a oţelurilor este determinată de compoziţia chimică şi de modul de prelucrare ( plastică, termică sau termochimică).

Comportarea oţelurilor la deformarea plastică, la tratamentul termic (sau termochimic) sau la prelucrarea mecanică este determinată pe de o parte de compoziţia chimică şi pe de altă parte de modul de elaborare şi turnare - solidificare.

Clasificarea oţelurilor

Există mai multe criterii de clasificare: după conţinutul de carbon, după compoziţia chimică, după destinaţie, după procedeul de elaborare.

După conţinutul de carbon oţelurile sunt hipoeutectoide cu < 0,77% C, eutectoide cu 0,77% C şi hipereutectoide cu > 0,77% C.

După compoziţia chimică oţelurile se clasifică în oţeluri nealiate (sau oţeluri carbon) şi oţeluri aliate.

Oţelurile nealiate sunt oţelurile care pe lângă fier şi carbon conţin cantităţi mici de alte elemente (Mn ≤ 0,8%, Si ≤ 0,5%, P ≤ 0,06%, S ≤ 0,05%). Oţelurile cu ≤ 0,3% C se numesc oţeluri moi, cu 0,3-0,6% C se numesc oţeluri semidure, iar cele cu ≥ 0,8% C se numesc oţeluri dure.

Oţelul carbon cu ≤ 0,08% C este cunoscut în practică sub denumirea de fier tehnic.

Oţelurile aliate conţin unul sau mai multe elemente de aliere care pot fi fie unul din elementele obişnuite în proporţie mai mare decât în oţelul carbon, fie alte elemente: Cr, Ni, V, Ti, W, Mo, Zr, Nb, B, La, etc. În funcţie de conţinutul total al acestor elemente oţelurile aliate se clasifică în oţeluri slab aliate (≤ 5,0% E ) mediu aliate (5-10% E)şi oţeluri înalt aliate (cu ≥10% E).

Prin compoziţia chimică a unui oţel nu trebuie să se înţeleagă numai prezenţa elementelor menţionate ci analiza integrală, adică şi prezenţa altor elemente care deşi sunt în cantităţi foarte mici (de ordinul 10-2 – 10-6%) influenţează substanţial structura şi proprietăţile oţelului atât prin concentraţie cât şi prin forma sub care se găsesc în oţel. Aceste elemente sunt: oxigenul, hidrogenul şi azotul. Cantitatea , forma de prezentare şi repartiţia lor în masa oţelului sunt influenţate de modul de elaborare.

După destinaţie oţelurile se clasifică în oţeluri de uz general, oţeluri cu destinaţie precizată şi oţeluri pentru scule.

Oţelurile pentru uz general se împart în oţeluri pentru construcţii, oţeluri de uz general tratate termic, oţeluri cu rezistenţă mecanică la temperaturi ridicate, oţeluri refractare şi oţeluri rezistente la coroziune (inoxidabile).

Oţeluri cu destinaţie precizată se împart în oţeluri pentru şuruburi şi piuliţe, oţeluri pentru armarea betonului, oţeluri pentru arcuri, oţeluri pentru recipienţi, oţeluri pentru construcţii navale, oţeluri pentru rulmenţi etc.

Oţelurile pentru scule se clasifică în: oţeluri pentru scule aşchietoare, oţeluri pentru scule de prelucrare la rece, oţeluri pentru scule de prelucrare la cald.

După procedeul (agregatul) de elaborare oţelurile se grupează în oţel electric şi oţel de convertizor.

Materii prime şi auxiliare

1. Materii prime metalice. Încărcătura metalică a agregatelor destinate elaborării oţelului sunt fonta de afinare, fierul vechi, buretele de fier şi uneori lupele.

Fonta de afinare. Criteriul de bază la aprecierea calităţii fontei este compoziţia chimică.

Conţinutul de carbon în fonta de afinare nu se prescrie, el fiind determinat de conţinutul celorlalte elemente. Este mai mic când conţinuturile de siliciu şi fosfor sunt mai mari ;i mai mare când conţinutul de mangan este mai mare.

Siliciul variază, în general, între 0,5 – 1,25%. Deoarece la elaborarea oţelului siliciul se oxidează şi trece în zgură şi deci sunt necesare cantităţi mai mari de var pentru formarea zgurii, este recomandat ca siliciul sin fonta de afinare să nu depăşească 1%

Manganul este un element util în fonta de afinare, deoarece pe lângă faptul că împiedică separarea carbonului sub formă de grafit el ajută procesul de îndepărtarea sulfului atât înainte de elaborarea oţelului cât şi în timpul elaborării. De aceea se admite în fonta de afinare 1 – 2,5% Mn.

Fosforul este un element dăunător calităţii oţelului şi necesită cantităţi mari de var pentru defosforare, de aceea conţinutul de fosfor în fonta de afinare se limitează la maxim 0,5%, iar pentru oţelurile de calitate la maxim 0,2-0,3%. Trebuie menţionat că cea mai mare cantitate de fosfor în oţel este adusă de fontă.

Sulful este de asemenea un element dăunător calităţii oţelului, de aceea conţinutul de sulf se limitează în fonte la max. 0,07% pentru procedeele bazice şi la max. 0,035% pentru procedeele acide.

În afară de aceste elemente fonta mai poate conţine arseniu, cupru, etc. care sunt tot elemente dăunătoare oţelului, de aceea este indicat ca ele să nu depăşească 0,02%, dar şi mai bine ar fi dacă ar lipsi din fonta de afinare.

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

Fierul vechi.

El se poate clasifica după sursa de provenienţă în fier vechi propriu şi fier vechi colectat.