JUS standardizacija

STANDARDIZACIJA

_ Posle završenog stvrdnjavanja čelične legure dostighućem takozv. solidus temperature čelik dobiva svoju primarnu kristalnu strukturu. Ali, za vreme vruće prerade, tj. za vreme kovanja i valjanja, ta struktura se opet promenj. Najveće promene nastupaju kad prelazi modifikacija železa gama u modifikaciju železa alfa. Za vreme te tzv. sekundarne kristalizacije počinje se tek izlučivati ugljik kao karbid ili cementit koji, zajedno sa delom čistog Žželeza, kristalizuje u raznim oblicima kao perlit ili kao sorbit ı trustit, prema tome, koliko vremena Je trajalo to izlučivanje, što naravno zavisi od brzine hlađenja. (jj krajnjem slučaju, kad je brzina hlađenja vžoma velika ı kad je koncentracija ugljika dovoljna, može ugljik, koji Je u čeliku prisutan uvek kao karbid Žželeza ili cementit, ostali ı dalje u prinudnom čvrstom rastvoru u Žželezu alfa. Takav čvrsti rastvor ugljika u Žželezu alfa Kkristalizuje sekundarno kao martenzit, koji se odlikuje po vanrednoj tvrdoći ı krtosti. Taj proces uvek nastaje prilikom kalenja. Isto se može desiti i sa kistconikom i azotom, koji se kao oksidi i nitridi ne izlučuju u celosti prilikom pri'marne kristalizacije čelične legure, nego ostaju delomično i dalje rastvoreni u Železu kao labilni čvrsti rastvor koji se može stabilizovati tek kasnije, naknadnim i zakašnjenim izlučivanjem. ~ ;

Prilikom kovanja, valjanja, gnječenja ı savijanja u vrućem ili hladnom stanju, kristali čelične mase plastično se deformišu, što omogućuje činjenica da svaki kristal ima više ili manje tzv. translacijskih površina po kcjima se mogu smicati i dislocirati elementarne atomske mreže, kao osnovne jedinice svakog metalnog kristala. Ako pak, s obzirom na položaj kristala prema smeru sile koja deluje na to klizanje metalne materije, te dislokacije unutar nekojih kristala nisu moguće ili to sprečavaju submikroskopski fine izlučine spomenutih hemijskih spojeva na tim translacijskim površinama, onda kristali ne mogu kliziti te se plastificirati, nego ostaju pod dejstvom unutarnjih napona koji se mogu odstraniti tek na povišenoj temperaturi.

Svaki čelik koji kac profil napušta čeličanu, opterećen je prema tome i raznim unutarnjim naponima koji se kasnije još povećavaju savijanjem, kovanjem i vučenjem. Što su veći ti unutarnji naponi, tim manje ima čelik plastične rezerve u sebi. Ako su pri, tome ti unutarnji naponi trodimenzionalni, i dostigli su neku kritičnu granicu, onda takav čelik nema više nikakve pi 10 rezerve te se mora prilikom prejakog opterećenja prelomiti samo krtim lomom.

Iz svega toga sledi: čelik je Jedan veoma nehomogeni polikristalni agregat materije, koja se sastoji iz mnoštva različito orjjentijsanih železnih kristala, na mnogobrojnim mestima prekinutih raznim segregacionim i još suspenzionim uključenjima. Taj agregat u svojoj hemijsko-fizikalnoj strukturi nije uvek stabilan, jer izlučivanje raznih nečistoća može katkad trajati i duže vremena (prirodno starenje), a mehaničkom i termičkom obradom može se stabilizacija i veštački ubrzati (veštačko starenje). Naknadno izlučivanje oksida, nitrida pa i karbida pak je uvek skopčano sa pogoršanjem plastičnih sposobnosti čelika, jer se te sekundarne segregacije — kako je već spomenuto — izlučuju ili na kliznim površinama kristala ili na kristalnim granicama, sprečavajući time prirodno smicanje materijala duž tih granica.

Mehaničke osobine jednog konstrukcionog čelika, kao što su tvrdoća, čvrstoća, granica raz· vlačenja, rastegljivost i žilavost, uvek su funkcija hemijskog sastava. hemijsko-fizikalne konstitucije, kristalne strukture i stanja unutarnjih napona. Kad ispitujemo čelike na normalnoj sobnoj temperaturi na statički način u laboratorjjumu, čini nam se da je ta funkcionalna zavisnost mehaničkih osobina od unutarnje arhitekture nekog čelika zaista konstanta koja vredi za čitavu šaržu određene Vrste čelika. Ta konstanta se menja od šarže do šarže, iako je smerna analiza legurnih elemenata približno

· ista, jer hemijsko-fizikalna konstitucija ne zavisi samo od sadržaja sumpora i fosfora, koji se može analitički kontrolisati, nego i od oksigena i azota, koji se obično teško utvrđuju normalnim laboratorjjskim metodama, pa i od raznih dosta problematičnih faktora koji se pojavljuju za vreme metalurškog procesa (brzina frišovanja, vrsta i količina dezoksidacionih sredstava, način primarne kristalizacije u vezi sa nastankom kristalizacionih centara itd.) i koji se u starom i ponova pretopljenom železu već malaze od ranije. To bi značilo da ti nepoznati faktori zavise od čitavog istorijata nastanka čelične legure.

Sa druge strane, pak, praksa nam pokazuje da ponašanje čelika u pogledu njegove sposobnosti za plastično deformisanje zavisi i od raznih spoljnih uslova, pod kojima je čelik u nekoj konstrukciji podvrgnut naprezanju. Te spoljne uslove daje način i brzina opterećenja, vanjska temperatura, površina i geometrijski oblik nekog profila, njegova debljina, a pre svega unutarnji naponi ı njihove koncentracije oko raznih zareza, izbušenih rupa i oštrih i neharmoničnih prelaza, zbog kojih je klizanje materijala po translacijskim površinama otežano ili čak potpuno onemogućeno, Iako Je materijal prethodno ispitan laboratorijski po poznatim klasičnim metodama i pri tome je ustanovljeno da pod lakšim uslovima maprezanja taj materijal ima zadovoljavajuće plastične rezerve u sebi, i da nema razloga za nastanak krtog loma. Pod najtežim uslovima, kad mogu nastupiti kombinacije kritičnog stanja unutarnjih napona na izvesnim temperaturama ili kritične temperature pod izvesnim naponima, može čelik izgubiti sposobnost za plastičnu deformaciju te odjednom postati krt. Čelik koji je podesan za izradu nosećih konstrukcija mora biti, dakle, čvrst i plastičan. Za konstruktere sama čvrstoća nije toliko interesantna kao što je granica razvlačenja, jer se noseće konstrukcije ne smeju opterećivati van elastičnog područja. Zato se danas konstrukcioni čelici počinju klasificjrati po minimalnoj granici razvlačenja.

Plastičnost, koja se ispoljava u rastegljivosti, a pre svega u žilavosti čelika sa raznim oblicima zareza ı na raznim temperaturama, mora bjti uvek tako velika, da se čelična konstrukcija i pod najtežim uslovima prakse koji su uopšte mogući nikad ne prelomi krtim lomom bilo iz materijalnih, unutarnjih, bilo iz spoljnih uzroka.