Põhiteadmised terasest (1)

Teras on sulam, mis koosneb rauast ja C (süsinik), Si (räni), Mn (mangaan), P (fosfor), S (väävel) ja vähesest kogusest muudest elementidest. Lisaks Fe-le (raud) mängib terase mehaanilistes omadustes suurt rolli C-sisaldus. See on inseneritehnoloogias kõige olulisem ja laialdasemalt kasutatav metallmaterjal.

Terase kasutamise ja uurimise ajalugu inimeste seas on üsna pikk. Kuid kuni Bessemeri protsessi leiutamiseni 19. sajandil oli terase tootmine kõrge kulu ja madala efektiivsusega ülesanne. Tänapäeval on terasest saanud üks enim kasutatud materjale maailmas tänu oma madalale hinnale ja töökindlusele. See on ehitustööstuses, töötlevas tööstuses ja inimeste igapäevaelus asendamatu komponent. Võib öelda, et teras on kaasaegse ühiskonna materiaalne alus.

Mustmetallid

Mõiste "mustmetall" viitab mis tahes mustale metallile (raud ja rauasulamid), nagu teras, malm, rauasulamid, malm jne. Teras ja malm on raual põhinevad sulamid, mille põhielemendiks on süsinik. Neid nimetatakse ühiselt raua-süsiniku sulamiteks.

Malm viitab tootele, mis on valmistatud rauamaagi sulatamisel kõrgahjus ja mida kasutatakse peamiselt terase sulatamiseks ja valandite tootmiseks.

Malm sulatatakse rauasulatusahjus, et saada malm (vedel, raud-süsinik sulam süsinikusisaldusega üle 2,11%) ja vedel malm valatakse valandisse. Nii tekkisid malmist osad.

Ferrosulam on rauast ja ränist, mangaanist, kroomist, titaanist ja muudest elementidest koosnev sulam. Ferrosulam on üks terase valmistamise toorainetest. Seda kasutatakse terase valmistamisel terase deoksüdeerijana ja legeerivate elementide lisandina.

 

Raua-süsiniku sulameid, mille süsinikusisaldus on alla 2,11%, nimetatakse teraseks. Terast saadakse malmi panemisel terasevalmistusahju ja sulatamisel teatud protsessi järgi. Terasetoodete hulka kuuluvad teraskangid, pidevvalu kangid ja erinevate terasvalundite otsevalu. Teras viitab üldiselt mitmesugusteks terastoodeteks valtsitud terasele.

Mustmetallid on oma rauasisalduse tõttu magnetilised, tugevad ja kõvad ning neid materjale kasutatakse tavaliselt kodude, suurte torude, tööstuslike konteinerite ja insenerirakenduste ehitamisel. Mustmetallid sisaldavad ka suures koguses süsinikku ja on seetõttu niiskes keskkonnas roostetundlikumad (v.a kõrge kroomisisaldusega roostevaba teras ja kõrge puhta rauasisaldusega sepis).

Need metallid on üldiselt tahked ja vastupidavad, mistõttu on need kasulikud ehituses ja inseneritöös. Suured ehitised, nagu pilvelõhkujad ja sillad, sisaldavad mustmetalle. Lisaks võib mustmetalle leida konteinerites, tööstuslikes torudes, autodes, raudteerööbastes ja majapidamistööriistades.

Värviline metall

Värviliste metallide all mõeldakse muid metalle ja sulameid peale mustade metallide, nagu vask, tina, plii, tsink, alumiinium, messing, pronks, alumiiniumisulamid ja laagrisulamid. Lisaks kasutatakse tööstuses ka kroomi, niklit, mangaani, molübdeeni, koobaltit, vanaadiumi, volframi, titaani ja nii edasi. Neid metalle kasutatakse peamiselt sulamilisanditena metalli omaduste parandamiseks. Nende hulgas kasutatakse lõikeriistade jaoks tsementeeritud karbiidi tootmiseks enamasti volframi, titaani, molübdeeni jne.

Ülaltoodud värvilisi metalle nimetatakse tööstuslikeks metallideks, lisaks väärismetallidele: plaatina, kuld, hõbe jne ning haruldased metallid, sealhulgas radioaktiivne uraan, raadium jne.

Erinevalt mustmetallidest on need sulamid plastilised ja kergemad, mistõttu sobivad need tööstusharudesse, kus on vaja tugevust, kuid järgitakse kaalupiiranguid, näiteks lennundustööstus.

Roostevaba

 

Traat

Saab

Kuldne

Sellel materjalil on erinevad omadused ja see on peamiselt puhas metall või sulam ilma rauata. Magnetiliselt on need enamasti mittemagnetilised. Lisaks värvilistele metallidele, nagu alumiinium, vask, plii, tsink ja tina, on kaasatud ka väärismetallid nagu kuld, hõbe jne ning neid kasutatakse tavaliselt dekoratiivsetel eesmärkidel.Värvilisi metalle kasutatakse nüüd ehituses, tööriistade, kaablite, sõidukite mootorite, torude, konteinerite ja isegi lauanõude valmistamisel.

Teras on legeermaterjal, mille põhielemendiks on raud, mille süsinikusisaldus on tavaliselt alla 2%, ja muid elemente. Kroomterase süsinikusisaldus võib olla suurem kui 2%, kuid tavaliselt on 2% terase ja malmi eraldusjoon. Rangelt võttes on teras raua-süsiniku sulam, mille süsinikusisaldus on vahemikus 0,0218% kuni 2,11%. Üldiselt nimetame seda teraseks koos rauaga. Selle sitkuse ja plastilisuse tagamiseks ei ületa süsinikusisaldus üldjuhul 1,7%. Terase põhielementideks on lisaks rauale ja süsinikule räni, mangaan, väävel, fosfor jne. Terase omaduste eristamiseks kasutatakse muid koostisosi.     

Pehme teras on kergesti vastuvõetav mitmesuguste töötlustega, nagu sepistamine, keevitamine ja lõikamine, ning seda kasutatakse sageli kettide, neetide, poltide, võllide jms valmistamiseks.

Keskmise süsinikusisaldusega teras hõlmab ka tapetud terast (surutud teras viitab täielikult deoksüdeeritud terasele, st hapniku massiosa ei ületa {{0}}.01%, tavaliselt vahemikus {{7} },002% ja 0,003%), poolmurtud teras, keev teras ja muud tooted. Lisaks süsinikule sisaldab see vähesel määral ka mangaani (0,70% ~ 1,20%). Sellel on suurepärane termiline töötlemine ja lõikamine, kuid selle keevitustulemus on halb.

Keskmise süsinikusisaldusega terase tugevus ja kõvadus on kõrgem kui madala süsinikusisaldusega terasel, kuid plastilisus ja sitkus on madalam kui madala süsinikusisaldusega terasel. Keskmise tugevusega rakenduste hulgast kasutatakse kõige laialdasemalt keskmise süsinikusisaldusega terast. Lisaks sellele, et see on ehitusmaterjal, kasutatakse seda laialdaselt ka erinevate mehaaniliste osade valmistamisel.

Kõrge süsinikusisaldusega terast nimetatakse sageli tööriistateraseks ja selle süsinikusisaldus on suurem kui {{0}},60% kuni 1,70%. Haamrid, raudkangid jms on valmistatud terasest süsinikusisaldusega 0,75%; lõikeriistad, nagu puurid, hõõritsad jne, on valmistatud terasest süsinikusisaldusega 0,90% kuni 1.00%.Veelgi enam, 2,1–4,5% süsinikusisaldusega raua-süsiniku sulameid nimetatakse üldiselt malmiks.