Oțelul carbon - un metal cu multiple avantaje în majoritatea aplicațiilor industriale sau civile

Otel, teava din otel, teava sudata, teava laminata, teava instalatii, tevi, P235GH, P265GH, S235JR, P235TR, P265TR, teava presiune,

19 aprilie 2021

Cuprins

Povestea oțelului datează dintr-un timp cu mult mai îndepărtat decât primele poduri, căi ferate și zgârie nori. De fapt, totul a început în spațiul cosmic cu miliarde de ani înainte chiar ca planeta Pământ să fie formată. În stele tinere, abia formate, și care ”ardeau” la temperaturi inimaginabile, adevărate reactoare cosmice, unii atomi au început să fuzioneze, transformându-se în primele elemente chimice de fier și carbon.

De-a lungul a milioane de transformări, explozii ale stelelor aflate la finalul vieții au expulzat aceste materii care s-au alăturat unor corpuri cosmice în formare: planetele. Datorită gravitației, unele din aceste elemente chimice au avut un rol important și în formarea planetei Terra unde, mult mai târziu (peste câteva miliarde de ani), vor guverna destinul unei specii antropoide, Homo Sapiens. De la fierul găsit întâmplător în bucățile de meteorit căzute pe sol, până la inventarea furnalelor moderne – oțelul a fost și continuă să fie un material de primă necesitate în toate aspectele civilizației umane.

Utilizat în producerea armelor superioare încă din Antichitate, a dat armatelor astfel echipate un avantaj semnificativ în fața vechilor săbii din bronz. Folosit în agricultură, a schimbat semnificativ în bine productivitatea terenurilor arate cu brazdare din fier. Întrebuințat în construcții, oțelul a dat posibilitatea trecerii la noi sisteme de transport (căile ferate, automobilul, aviația și astronautica) și la noi moduri de construire a infrastructurii (clădiri de sute de metri înălțime, poduri suspendate spectaculoase, autostrăzi, etc.).

În acest articol vei afla câteva detalii despre unul din cele mai cunoscute tipuri de oțeluri, și anume oțelul carbon.

Oțelul carbon de calitate – modul de producere al acestuia, caracteristici și compoziție

Pentru a ajunge la oțel au fost necesare secole și milenii de perfecționare a tehnicii metalurgiei. Acest metal, atât de util, conține de fapt fier în concentrații de 98% până la 99% sau chiar ceva mai mult. Restul până la 100% este format din carbon în cantități variabile.

Tocmai concentrația de carbon din componența oțelului este cea care face o mare diferență în proprietățile finale ale metalului și stabilește destinațiile concrete unde va fi folosit. Astfel, dacă două obiecte sunt confecționate din acest metal, nu înseamnă în mod necesar că ele au aceeași compoziție.

Deși există o varietate destul de mare a acestui material datorită altori compuși chimici care pot fi adăugați în procesele metalurgice (mangan, nichel, crom, molibden, titan, vanadiu, tungsten, cobalt sau niobium), cele mai comune tipuri rămân oțelul inox și oțelul carbon.

Oțelul inox este un produs care rezistă la oxidare, iar procesul său de obținere implică acoperirea aliajului de fier-carbon cu un strat protector de crom care poate atinge concentrații chiar și de 10,5% din masa materialului și care acționează ca o barieră între oxigenul atmosferic și metalul din care este alcătuit subprodusul.

Oțelul carbon, pe de altă parte, conține o mare cantitate a elementului care îi compune și denumirea, în concentrații care pot ajunge, de regulă, și la 2,1% din greutatea totală.

De asemenea, pentru a fi catalogat astfel, materialul obținut prin procedee metalurgice trebuie să îndeplinească mai multe criterii privind compoziția și care pot fi considerate caracteristicile de baza ale oțelului carbon. Acestea sunt:

nu are limită minimă de conținut pentru elemente ca nichelul, cobaltul, cromul, titanul, tungstenul, vanadiul sau orice alte metale rezistente la coroziuni;
conținutul minim necesar de cupru nu trebuie să treacă de 0.40%;
concentrația maximă de mangan să nu fie peste 1,65%;
concentrația maximă de cupru să nu fie peste 0,6%;
concentrația maximă de siliciu să nu fie peste 0,6%.

Îndeplinirea acestor criterii în procesul metalurgic oferă un oțel carbon de calitate care se distinge prin duritatea și rezistența materialului. De aceea, este tipul de oțel care stă la baza multor aplicații din industrii diverse, cum este cazul produselor siderurgice, profilelor de orice tip, tablei cu diverse întrebuințări, materiale de construcții, fabricarea autovehiculelor, dar și casnice, cum ar fi cuțitele sau alte tipuri de lame utilizate pentru tăiat, ca cele de fierăstraie sau burghiele pentru găurit, etc.

Avantajele și dezavantajele oțelului carbon

Așa cum ai văzut deja, oțelul carbon este de fapt un aliaj de metal compus din fier și carbon. Deosebirea de alte tipuri ale acestui material este concentrația mare a celui din urmă element, care poate atinge, în mod obișnuit, în jur de 2%-2,5%.

Tocmai această concentrație mare de carbon oferă metalului astfel obținut câteva avantaje față de alte aliaje, mai tradiționale.

Astfel, cel mai important avantaj al său este duritatea care se obține prin aranjarea atomilor de carbon în jurul rețelei cristaline a fierului. Acest lucru face ca acest tip de oțel să fie adecvat în domeniile în care este solicitată o mai mare rezistență la rupere. De exemplu, celebrele lame de săbii japoneze sunt produse printr-un laborios procedeu metalurgic din care rezultă un metal cu o concentrație foarte mare de carbon.

Dezavantajul oțelului carbon față de alte tipuri ale aceleiași familii de produse ale siderurgiei este modul dificil de lucru cu el. Tocmai din cauza durității sale, este foarte greu să fie supus la prelucrări sau servicii, cum ar fi modelarea prin îndoire sau turnare, ori prelucrări mecanice. De asemenea, neavând protecția cromului, este mult mai predispus la ruginire atunci când este expus la umezeală pentru perioade lungi de timp, mai ales dacă nu este tratat corespunzător cu materiale care să acționeze ca o barieră în fața puterii de oxidare a atmosferei.

În concluzie, alegerea tipului de oțel ce va fi folosit într-un anumit domeniu trebuie să țină cont de caracteristicile fizico-chimice ale compoziției acestuia, care dau, de fap, indiciile clare asupra comportamentului metalului în diversele scenarii de lucru.

Sursa foto: shutterstock.com