Az emberiség mintegy 6000 évvel ezelőtt tanult meg először vasat megmunkálni, bár csak néhány ezer évvel később kezdte el alkalmazni ezt a rendkívül gyakori elemet a legfontosabb szerepében: az acélgyártásban. Az acélt mechanikai és elektromos alkalmazásokban, nehéz építőipari berendezésekben, konyhai eszközökben és szerszámokban használják. Ennyi változatosság mellett zavaró lehet eldönteni, hogy melyik típust használjuk.

Az acél vasötvözet, ami azt jelenti, hogy elsősorban vasból áll, és egy vagy több ötvözött fémmel kombinálva új, egyedi tulajdonságokkal rendelkező anyagokat állít elő. Négy fő osztályozás létezik, de több alcsoport is létezik, amelyek különböző célokat szolgálnak. A tulajdonságai attól függően változnak, hogy milyen elemekkel kombinálják a vasat, valamint hogy milyen módszerekkel melegítik és hűtik a fémet.

Melyek a különböző acélfajták ?

Az acélt az összetétele alapján osztályozzák: a vasat szénnel és tetszőleges számú más elemmel olvasztják össze egy adott cél elérése érdekében. A négy fő típus a következő:

• Szénacél.
• Rozsdamentes acél.
• Ötvözött acél.
• Szerszámacél.

Szénacél

Minden acél tartalmaz szenet, de a szénacél egyedülállóan nem tartalmaz más elemeket. Bár csak 2% vagy annál kevesebb szenet tartalmaz, elemi jellege miatt a szénacél erős, tartós anyag, amely számos felhasználási célra ideális.

A szénacélt néha összetévesztik az öntött vassal, bár annak kevesebb mint 2% szenet kell tartalmaznia. Az öntöttvas 2-3,5% szenet tartalmaz, ami durva szerkezetet és törékenyebb jelleget kölcsönöz neki.

Bár a szénacél ötvözött fémekből áll, nem rendelkezik ötvözött osztályozással, mivel összetételében nincsenek más ötvözőelemek. Ez az egyszerűség hozzájárul a szénacél népszerűségéhez – az összes acélgyártás mintegy 90%-át teszi ki.

A szénacél típusai

A 2%-os szén küszöbérték alatt a szénacél három kategóriába sorolható: alacsony, közepes és magas széntartalmú. Mindegyik típus megőrzi a szén eredendő szilárdságát, de a hasznos rendeltetése a széntartalom növekedésével változik.

Alacsony széntartalmú: Ez a leggyakoribb és legolcsóbb típus. Magas duktilitása – veleszületett képessége, hogy feszültség alatt nyújtható – miatt könnyen alakítható. Drótok, csavarok és csövek használják ezt az acéltípust.

Közepes széntartalmú: A 0,31% és 0,60% közötti széntartalom magasabb szilárdságot és alacsonyabb képlékenységet biztosít ennek a fajtának, mint az alacsonyabb széntartalmú fajtáknak. A közepes széntartalmúakat fogaskerekekben és vasúti sínekben találjuk.

Magas széntartalmú: A legkeményebb fajta több mint 0,61% szenet tartalmaz, és gyakran használják téglaszögek és éles vágószerszámok, például árokásó pengék gyártására. Ezek legfeljebb 2% szenet tartalmaznak.

A szénacél viszonylagos alkalmazkodóképessége és alacsony ára miatt ideális választás a különböző építési projektekhez, nagy és kis méretű projektekhez egyaránt.

Rozsdamentes acél

Ez a típus általában az orvosi berendezések és készülékek gyártásában betöltött szerepéről ismert, de felhasználási területe jóval nagyobb, mint a konyhai gáztűzhely. A króm az az ötvözet, amely megkülönbözteti a rozsdamentes acélt, és amely az anyagnak jellegzetes csillogását kölcsönzi.

A króm azonban több mint pusztán kozmetikai kiegészítő: az elem oxidációálló, és a rozsdásodás megakadályozásával növeli a fém élettartamát. A rozsdamentes acél krómtartalma általában több mint 10,5%, és bizonyos alkalmazásokban néha akár 30%-ot is tartalmazhat.

A magasabb krómtartalom közvetlenül magasabb fényességet eredményez polírozáskor, és nagyobb a korrózióval szembeni ellenállása. A rozsdamentes acél különbözik a krómtól, amikor a krómot galvanizálják egy másik fémre, hogy kemény, fényes bevonatot hozzanak létre. A magas krómtartalmú rozsdamentes acél alkalmazások fényessége kevésbé tükörszerű a többi elem hozzáadása miatt.

A rozsdamentes acél típusai

Gyakoriak a konyhai, orvosi és autóipari alkalmazások, de a rozsdamentes acél más felhasználási célokra is nagyra értékelt. Négy alkategóriába sorolják, amelyek mindegyike más-más célt szolgál.

Martenzites ötvözetek: A martenzites ötvözetek jellemzője a szívósság, de hajlamosak a korrózióra. Gyorshűtési eljárással alakítják ki, ami ideális hőkezelésre, és megtalálhatóak orvosi műszerekben, evőeszközökben és fogókban.

Ferrites ötvözetek: Ezek kevésbé drága, alacsony szén és nikkeltartalmú acélok. Az autóipari alkalmazások a ferrites ötvözetek gyakori végső rendeltetési helye a króm által kiváltott szilárdságuk és csillogásuk miatt.

Austenit ötvözetek: Az ausztenites ötvözetek magasabb króm és nikkeltartalommal rendelkeznek, ami javítja korrózióállóságukat és nem mágnesessé teszi őket. A kereskedelmi konyhai eszközökben vannak jelen, és népszerűek, mert tartósak és könnyen tisztíthatók.

Duplex ötvözetek: Az ausztenites és ferrites ötvözetek kombinációja duplex ötvözetet eredményez, amely mindkettő tulajdonságait örökli, miközben megduplázza a szilárdságot. Emellett képlékenyek és korrózióállóak a meglehetősen magas krómtartalmuknak köszönhetően.

Az építőiparban használt rozsdamentes acélváltozatokat korrózióállóságuk és szilárdságuk miatt becsülik. Jól alkalmazhatók különféle építési alkalmazásokhoz, valamint a veszélyes építőanyagok tárolására szolgáló funkciókhoz.

Ötvözött acél

Az ötvözött típusú vasat számos más elemmel olvasztják össze, amelyek mindegyike egyedi tulajdonságokkal járul hozzá a végtermékhez. Igaz, hogy minden acél ötvözet, de a szén és a króm speciális ötvözetek, amelyeknek a nevük az általuk alkotott fémtípusnak tulajdonítható.

Az ötvözött acél, mint csoportosítás, az ötvözetek sokféle tulajdonsággal rendelkező változatos skáláját foglalja magában. A hajózási konténerek olyan összetett ötvözetet használnak, amely több elemet kombinál egy tartós termék előállítása érdekében. A szilíciumra nem gyakran gondolunk úgy, mint az acél egyik összetevőjére, de mágneses tulajdonságai miatt a legtöbb nagyobb gépalkatrész tökéletes alkotóeleme. Az alumínium sokoldalú, és forradalmi építőanyagokban használják, amelyek egyszerre könnyűek és rendkívül tartósak.

Néhány olyan elem, amely a vassal és a szénnel ötvözeteket alkot, a szerszámacélokban is megtalálható – a kobalt, a volfrám és a molibdén például olyan ultrakemény fémek, amelyek ütésállóságuk és vágási képességeik miatt kívánatosak.

Az ötvözött acél típusai

Az ötvözött acélok változatos lehetőségei lehetővé teszik a testreszabást az egyes alkalmazásokhoz. Mivel azonban az érintett másodlagos elemek, mint például a szén vagy a króm, nem mindig könnyen beszerezhetők, bizonyos ötvözeteknek borsos ára van.

Néhány fém amivel a vasat ötvözik

Alumínium: Könnyű, hőálló acél, amely képlékeny és könnyen megmunkálható, és gyakran használják kipufogórendszerekben és áramfejlesztőkben.
Réz: Korrózióálló fém, amely nagyon hatékonyan vezeti a hőt, így kiváló választás elektromos vezetékekhez és ipari hőcserélőkhöz.
Mangán: Ütésálló, amely mellette rendkívül szívós. Golyóálló szekrényekben, fúrásgátló lemezekben és nagy szilárdságú széfekben található.
Molibdén: Hegeszthető, korrózióálló fém, amely nagy nyomás alatt is jól teljesít, így jól alkalmazható víz alatti építkezésekhez vagy olaj és gázvezetékekhez.
Szilícium: Lágy természetű fém, amely képlékeny és erősen mágneses, ezért erős állandó mágneseket hoz létre, amelyeket elektromos transzformátorokban használnak.
Vanádium: Nagy ütésállóságú fém, amely ütéselnyelő és rezgésálló, és gyakran megtalálható autóipari alkatrészekben, például rugókban és lengéscsillapítókban.

Kifejezetten sokoldalúságuk miatt az ötvözetek számos építési projektben gyakoriak. A réz és alumíniumötvözet-fajták különösen népszerűek alacsony súlyuk és hőmegmunkálási tulajdonságaik miatt.

Szerszámacél

A szerszámacélokat a nevükhöz hasonlóan a szerszámokhoz használják fel: nagy keménységű szerszámokat, és szerszámgyártó gépekhez használják őket. Az edzés, azaz a nagy hő hozzáadása, gyors lehűtés, majd újbóli felmelegítés során olyan szerszámacélokat hoznak létre, amelyek rendkívül kemények és hőállóak. Általában nagy igénybevételű környezetben használják őket, és nagyon koptató hatásúak.

A szerszámacél típusai

A különböző típusú szerszámok gyártásához különböző típusú szerszámacélokra van szükség. A szerszámacélokat többféleképpen használják, hogy a legjobban szolgálják az adott szerszám gyártási követelményeit. A hozzáadott elemek határozzák meg, hogy mely konkrét alkalmazásokhoz alkalmas.

Légedzéses: Ennek az acélnak a magas krómtartalma lehetővé teszi, hogy magas hőmérsékletnek legyen kitéve anélkül, hogy eltorzulna.
Vízzel edzett: Ezt az acélt a használat során vízzel edzik, ez a legolcsóbb szerszámtípus, és gyakori szerszámok készítésére használják.
Olajjal edzett: Ez az olajban edzett acél kivételesen ellenáll a kopásnak, és kések és ollók gyártására használják.
Rapidacél: A rapidacél rendkívül koptató és ütésálló. Fúrófejekben és fűrészekben található meg.
Melegen megmunkált: A neve is elárulja hogy ez az acél az extrém hőt bírja, kovácsoláshoz és öntéshez használják.
Ütésálló: Kis mennyiségű szén, szilícium és molibdén keményíti ezt az acélt, és alkalmas lyukasztók és szegecselőszerszámok készítésére.

Ezeket a típusokat tovább lehet különböztetni az iparág szerint, amelyben használják őket, valamint a keménységük és szívósságuk szerint.

Szabványok

Az acél számos tulajdonsága és alkalmazása miatt különösen bonyolult. Két átfogó osztályozási rendszert fejlesztettek ki. Magyarországon az acélminőség jelölését az MSZ EN 10027-1 és MSZ EN 10027-2 szabvány határozza meg. Ezeket a rendszereket az iparágak között szabványosítják, hogy az anyagintegritás biztosítható legyen.

Acéllal mindenhol találkozhat, különböző formákban materializálva a különböző igényeknek megfelelően. Számos építőanyag, háztartási készülék, sőt, más szerszámok készítéséhez használt szerszámok alapvető alkotóeleme. A megfelelő elemek kombinálásával szinte minden alkalmazáshoz pontosan megfelelő acél áll rendelkezésre.