SADRAJ:

STRUKTURA METALA I LEGURA. KRISTALNA REETKA METALA................1

HEMIJSKA SVOJSTVA MATERIJALA............................................................................5

FIZIKA SVOJSTVA MATERIJALA................................................................................6

MEHANIKA SVOJSTVA MATERIJALA.......................................................................7

TEHNOLOKA SVOJSTVA MATERIJALA....................................................................8

LEGURE.................................................................................................................................8

KRISTALIZACIJA METALA............................................................................................11

UGLJENIK...........................................................................................................................13

ELJEZO..............................................................................................................................14

ELICI..................................................................................................................................15

UGLJENINI ELIK..........................................................................................................33

NEHRAJUI ELIK.......................................................................................................33

DIJAGRAM STANJA ( metastabilni).....................................................36

LIVENA GVOA.............................................................................................................43

STRUKTURA METALA I LEGURA. KRISTALNA REETKA METALA.

Sve to nas okruuje je materija, a dio nje pripada materijalima. Materijali se javljaju u tri agregatna stanja: vrstom, tenom i gasovitom. vrsto stanje materije moe da nastane samo ako postoji odreena vrsta veze izmeu atoma, jona i molekula .Ako atomi ili joni u vrstom telu imaju pravilan trodimenzionalni model rasporeda u prostoru oni formiraju vrsto tijelo za koje se kae da ima kristalnu strukturu.Kada se pravilnost rasporeda atoma prostire po cijeloj zapremini, tj. na cijelo vrsto tijelo, onda taj materijal nazivamo monokristal (slika a). Karakteristino za monokristale je anizotropija fizikih i mehanikih svojstava i to to prelaze iz tene u vrstu fazu na konstantnoj temperaturi. Anizotropija (gr.) je osobina nekih tijela da u raznim smjerovima imaju razliita fizika svojstva, npr. elastinost, indeks loma svetlosti, magnetizacija, toplotna provodljivost i dr.U sluaju da se pravilan raspored atoma uspostavi na malom delu prostora materijala, ali se pojavljuje na velikom broju mesta i razliito je orijentisan, kaemo da je materijal polikristalan. Polikristalni materijal sastavljen je od velikog broja sitnih ili krupnih kristala spojenih u jednu celinu

(slika b). Za polikristalne materijale karakteristina je njihova kvazi izotropnost fizikih i mehanikih svojstava, zbog velikog broja kristala razliito orijentisanih u prostoru. Kvaziizotropija je pojava kada se zbog proizvoljne orijentacije kristalnih zrna u prostoru ponitava anizotropija realnih komada metala, iako je svako posebno kristalno zrno anizotropno. Polikristalni materijali prelaze iz vrste u tenu fazu na konstantnoj temperaturi, odnosno imaju tano definisanu taku topljenja.Nasuprot ovih sreenih struktura, vrsto tijelo moe biti potpuno nepravilne grae, bez ponovljenih trodimenzionalno rasporeenih atoma, kao i bez greaka u njihovom rasporedu: takastih, linijskih i povrinskih. Takvu strukturu nazivamo amorfnom (slika c). Amorfni materijali su ureeni u obliku dugih lanastih molekula, izotropni su (fizika i mehanika svojstva su ista u svim pravcima), ovravaju u jednom temperaturnom intervalu. Amorfnu strukturu imaju: staklo, veliki broj plastinih materijala i neki metali koji se u fazi ovravanja hlade ekstremno velikim brzinama.

Metalni materijali su kristalna tijela koja se sastoje od velikog broja kristalnih zrna- kristalita. Njihovi atomi se nalaze u

geometrijski pravilnom prostornom (trodimenzionalnom) rasporedu. Najmanja jedinica trodimenzionalnog rasporeda

atoma koja se dalje sa istim karakteristikama ponavlja u prostoru naziva se jedinina elija (kristalna elija ili kristalna reetka). Mjesta u kristalnoj reetki koja zauzimaju atomi, joni ili molekuli nazivaju se vorovima kristalne reetke, a najkrae rastojanje izmeu dvije susjedne estice na vorovima je parametar reetke.Dakle, kristalna reetka (kristalna elija) je najmanja jedinica trodimenzionalnog rasporeda atoma koja se sa istim karakteristikama ponavlja u prostoru. Prostorna reetka je trodimenzionalni niz koji formiraju kristalne jedinine reetke- elije.

Postoji 14 vrsta jedininih elija grupisanih u 7 kristalnih sistema: kubni, tetragonski, rompski ili ortorompski, romboedarski ili trigonski, , triklinski i heksagonalni. Metalni materijali uglavnom kristaliu u kubnom, tetragonalnom i heksagonalnom sistemu.Osnovne karakteristike kristalne reetke koje opisuju njenu veliinu i oblik su dimenzije stranica i uglovi izmeu njih.

Iako se veina metalnih materijala odlikuje jedinstvenom kristalnom reetkom, postoje i oni koji mogu da imaju vie razliitih kristalnih reetki. Ovo svojstvo je naziva alotropija ili polimorfija, a preobraaj jednog tipa reetke u drugu (alotropski preobraaj) je funkcija temperature.

Npr.U zavisnosti od temperature, eljezo se nalazi u 4 alotropske modifikacije: alfa, beta, gama i delta.Na sobnoj temperaturi eljezo je u -modifikaciji koja je feromagnetina i ima prostorno (zapreminski) centriranu kubnu kristalnu reetku.U temperaturskom intervalu od 770C do 906C eljezo i dalje ima prostorno (zapreminski) centriranu kubnu kristalnu reetku, meutim iznad 770C odlikuje se paramagnetnim svojstvima. Zbog razlike u fizikim karakteristikama, koristi se druga oznaka eljezo.Na temperaturi od 911C -modifikacija se transformie u -modifikaciju sa povrinski centriranom kubnom reetkom.Izmeu 1401C i 1539C eljezo se ponovo odlikuje prostorno (zapreminski) centriranom kubnom kristalnom reetkom i naziva se eljezo. Razlika izmeu i eljeza jeste u parametru kristalne reetke.

GREKE KRISTALNE REETKE (kristali u realnim uslovima)

Tokom upotrebe metala i legura zapaeno je da se kod najveeg broja mehanikih osobina teorija i praksa znatno razlikuju.To je zbog toga to kristalna reetka nije idealno graena i atomi nisu savreno pravilno rasporeeni u prostoru, jer kristalna reetka ima razliite greke- defekte (nesavrenosti).Krstalne reetke mogu imati sledee greke:

-Takaste greke: praznine (vakancije), atomi u intersticijskim poloajima, atomi razliitih prenika i joni razliitih valencija,

-Linijske greke: dislokacije i strani atomi heterogeno izlueni (segregirani) na dislokacijama.

Povrinske greke: granice zrna i blokova, povrine kristala i atomi segregirani na povrinama.

-Zapreminske greke: male oblasti nesreene strukture, poetni stadijumi razlaganja faze, pore ukljuci itd.

Karakteristine takaste greke koje se javljaju u metalnim materijalima su:

-vakancije ili praznine u pojedinim vorovima kristalne reetke,

-supstitucije ili zamjene pojedinih atoma osnovnog metala stranim atomima, i

-intersticije (atomi se nalaze izmeu vorova kristalne reetke).

U okolini svake takaste greke dolazi do slabljenja veza i deformacije kristalne reetke, tako da e ona pruiti vei otpor daljoj deformaciji.

HEMIJSKA SVOJSTVA MATERIJALA

Osobine (svojstva) materijala mogu biti hemijske, fizike, mehanike i tehnoloke.

Hemijska svojstva materijala zavise od njegove strukture, odnosno koliine i vrste hemijskih elemenata koji uestvuju u njegovoj izgradnji.Hemijski element je ista supstanca koja ne moe da se podijeli na sitnije supstance. Hemijski elementi se razlikuju po svojim svojstvima. Od ukupno 118 elemenata koji se nalaze u Periodnom sistemu elemenata u

prirodi moe da se nae oko 90 elemenata.Svi elementi su sastavljeni od atoma, najmanjih neutralnih estica koje su nosioci svojstava svakog pojedinanog elementa.Najjednostavnije predstavljeni, atomi se sastoje od protona (pozitivno naelektrisanih estica) i neutrona (neutralnih estica) koji ine jezgro atoma oko kojega, na razliitim rastojanjima, krue po orbitama (ljuskama, putanjama) elektroni (negativno naelektrisane estice). Broj protona i broj elektrona, odnosno koliina pozitivnog naelektrisanja protona i negativnog naelektrisanja elektrona je ista, tako da je sam atom neutralan.

ematski prikaz atoma

Broj elektronaa u poslednjoj orbiti odreuje kojoj grupi materijala Periodnog sistema pripada odreeni hemijski element- metalima, metaloidima, nemetalima ili inertnim gasovima. Ako se u poslednjoj orbitali nalazi 1-3 elektrona,

hemijski element pripada metalima. Nemetali imaju 5,6 ili 7 elektrona u poslednjoj orbiti. Izmeu njih su metaloidi.

Inertni gasovi imaju poslednju ljusku potpuno popunjenu elektronima, pa imaju stabilnu elektronsku konfiguraciju. Svi

hemijski elementi od I do VII grupe tee da dostignu stabilnu elektronsku konfiguraciju najblieg inertnog gasa, to postiu odavanjem elektrona iz posljednje orbitale (metali), odnosno primanjem elektrona (nemetali).Izmeu atoma istih ili raznorodnih elemenata mogu da se obrazuju etiri razliite vrste veza: metalna, jonska, kovalentna i Van der Valsova. Vrsta veze koja se ostvaruje izmeu atoma direktno utie na svojstva materijala, pa je odatle i proizala podjela na metalne, keramike i polimerne materijale.

Metalna veza je karakteristina za metale, u ijoj poslednjoj ljusci se nalaze nejvie 3 elektrona koji su slabo vezani za pozitivno naelektrisano jezgro, pa relativno lako mogu da se odvoje od njega. Kada se vie atoma metala nae na dovoljno malom rastojanju, onda ti elektroni iz poslednje orbite mogu da se premetaju sa jednog atoma na drugi, uz uslov da istovremeno neki drugi elektroni prelaze sa nekog atoma na njihovo mesto. Na taj nain atom ostaje sve vreme neutralan, jer uvek ima isti broj protona i elektrona. Stalno kretanje elektrona oznaava se kao elektronski oblak ili elektronski gas.Elektrina provodljivost je usmereno kretanje tog elektronskog gasa kada se na krajevima komada metala uspostavi potencijalna razlika.Metali su duktilni (deformiu se bez razaranja) zbog gustine pakovanja atoma i mogunosti klizanja atomskih ravni bez meusobnog prekida veze pod dejstvom spoljanjeg optereenja. Metalna veza je veoma jaka, to znai da metali imaju veliku vrstou.

Jonska veza je karakteristina za keramike materijale. Uspostavlja se izmeu atoma metala koji tei da odaje elektrone i atoma nemetala koji tei da prima elektrone. Atom metala postaje pozitivno naelektrisan ion, a atom nemetala negativno naelektrisan ion.Ova veza je jaka i keramiki materijali imaju veliku vrstou. Nisu duktilni jer pod dejstvom spoljanjeg optereenja, pri pomeranju atomskih ravni, u trenutku kada se istoimeno naelektrisani ioni nau jedan do drugog, javljaju se sile odbijanja i veza se prekida. Ovi materijali u vrstom stanju imaju malu elektrinu provodljivost, a u rastopljenom postaju elektrini provodnici zato to postoje nezavisni ioni koji mogu da se kreu.

Kovalentna veza je karakteristina za keramike materijale i polimere. Obrazuje se tako to dva ili vie atoma daju svoje elektrone u zajednike parove koji istovremeno pripadaju i jednom i drugom atomu, ime oba postiu stabilnu elektronsku konfiguraciju. Ovi materijali imaju zadovoljavajua mehanika svojstva, ali su loi provodnici toplote i elektriciteta.

Van der Valsova veza se javlja izmeu molekula usled nesimetrije naelektrisanja. Pozitivno naelektrisan kraj jednog molekula privlai negativno naelektrisan kraj drugog molekula. Ova veza je slabija od ostalih.

FIZIKA SVOJSTVA MATERIJALA

Fizika svojstva su gustina, temperatura topljenja/ kristalizacije, toplotna svojstva (toplotni kapacitet, koeficijent toplotnog irenja i toplotna provodljivost), optika svojstva (providnost, boja), elektrina i magnetna svojstva.

Gustina (kg/m3) predstavlja kolinik mase nekog komada i njegove zapremine.

Temperatura topljenja/kristalizacije (C, K) je temperatura na kojoj materijal prelazi iz vrstog u teno stanje, odnosno iz tenog u vrsto stanje. U idealnom sluaju (isti metali, veoma mala brzina promene temperature) temperatura topljenja je jednaka temperaturi kristalizacije.

Specifina toplota (J/kgK) je koliina toplote koja je potrebna da se temperatura jedinine mase (1kg) materijala promijeni za 1K. Ovo svojstvo je vano kod procesa termike obrade.

Toplotna provodljivost (W/mK) opisuje sposobnost supstance da provodi toplotu. to je toplotna provodljivost vea, to se vea koliina toplote moe prenijeti kroz isti popreni presek u istom vremenu. Toplotna provodljivost je koliina toplote Q, koja se za vrijeme t sprovede kroz supstancu na rastojanju L, u pravcu normalnom na popreni presjek povrine S, usled temperaturne razlike T .

toplotna provodljivost = koliina provedene toplote rastojanje/ (povrina temperaturna razlika)

Toplotna provodljivost materijala zavisi od njegovog hemijskog sastava, grae, agregatnog stanja, kao i okolne temperature i pritiska. Materijali bolje provode toplotu kada se prosjena okolna temperatura povea. Ovo svojstvo je vano za proces zavarivanja.

Koeficijent toplotnog irenja (K-1) je izduenje tapa jedinine duine, koji je zagrijan za 1K. Ovo svojstvo je vano za proces livenja.

Elektrina provodljivost ((m)-1) je svojstvo materijala da provodi elektrinu struju. Elektrina provodljivost predstavlja recipronu vrednost elektrine otpornosti materijala, koja se definie kao mjera sposobnosti materijala da se suprotstavi proticanju elektrine struje.

Magnetna svojstva materijala potiu od magnetnog momenta njegovih atoma, odnosno molekula. Na osnovu ponaanja materijala u spoljanjem magnetnom polju, razlikuju se etiri vrste materijala: dijamagnetni, paramagnetni, feromagnetni i ferimagnetni materijali.

MEHANIKA SVOJSTVA MATERIJALA

Svojstva koja opisuju nain na koji materijal odgovara na primjenjenu silu, jednim imenom se nazivaju mehanika svojstva.

vrstoa (jaina materijala) je svojstvo materijala da se odupre razaranju pod dejstvom spoljanje sile.

Dinamika vrstoa materijala izraava se udarnom ilavou, odnosno krtou i odreuje se izlaganjem uzorka materijala dinamikom (udarnom) naprezanju.

Tvrdoa predstavlja otpor materijala prema prodiranju drugog (tvreg) materijala u njega. Tvrdoa se odreuje na razliite naine u zavisnosti od materijala koji se ispituje i samog naina ispitivanja.

Elastinost je osobina materijala da povrati prvobitni oblik poslije prestanka dejstva spoljanje sile koja je izazvala deformaciju. Ovo je mogue samo onda ako naprezanjem kojim je izazvana promena oblika nije prekoraena granica elastinosti.

Granica elastinosti je granini napon do kojeg ne nastaju nikakve trajne deformacije u materijalu.

Plastinost je osobina materijala da se moe deformisati pod dejstvom spoljanje sile u toplom ili hladnom stanju, a da pri tome zadri oblik posle prestanka dejstva sile.

ilavost- Veliki broj dijelova maina i konstrukcija izloen je u toku rada udarnim-dinamikim optereenjima. Takva optereenja materijali daleko tee podnose od mirnih-statikih optereenja.

ilavost je osobina materijala da moe podnijeti razaranje tek poslije vee plastine deformacije. Ova osobina materijala dolazi do izraaja kad je materijal izloen naglom i uestalom dejstvu spoljanje sile.

Zamor materijala- Usljed dugotrajnog dejstva periodino promjenljivih optereenja nastaje postepeno razaranje materijala. Ta pojava naziva se zamor materijala, a tako izazvan prelom prelom usljed zamora.

Za pojavu loma nije od odluujueg znaaja samo visina optereenja, ve i uestalost njegovog ponavljanja. Pri uestalom ponavljanju nekog optereenja mnogi mainski dijelovi se lome, iako je to optereenje znatno manje od statikog optereenja potrebnog za lom.

TEHNOLOKA SVOJSTVA MATERIJALA

Tehnoloke osobine materijala se odnose na karakteristine sposobnosti materijala da se moe obraivati razliitim tehnolokim postupcima, kao i da se moe suprostaviti tetnim uticajima pod specijalnim radnim uslovima. U tehnoloke osobine spadaju: obradivost, trajnost materijala, specifine tehnoloke osobine pogonskih materijala i dr.

Obradivost materijala je sposobnost konstrukcionih materijala da se mogu obraivati raznim procesim obrade u preraivakoj industriji.

Pod obradivou podrazumeva se vie tehnikih karakteristika materijala koje se uglavnom svode na sljedee osobine:

Plastinost je sposobnost pojedinih materijala da se trajno deformiu pod uticajem spoljanjih sila.

Kovnost je sposobnost iskljuivo metala i legura da se mogu plastino oblikovati u hladnom i zagrejanom stanju, pod dinamikim dejstvom sile ili pritiskom. Plastini materijali su obino i kovni.

Livkost je osobina pojedinih materijala da u tenom stanju mogu ispuniti livaki kalup i ovrsnuti u njemu (rastopljen metal, svjea betonska masa itd.).

Rezivost je osobina veine materijala da se mogu obraditi rezanjem pomou odgovarajuih alatnih maina: struganjem, glodanjem, rendisanjem, bruenjem itd.

Zavarljivost je osobina metala i pojedinih nemetala da se mogu spojiti na odgovarajuoj temperaturi korienjem metalnih ipki-elektroda. Elektrode su od istog ili priblinog materijala kao i predmeti koji se zavaruju.

Termika obradljivost je sposobnost da kod materijala, pri ciklusu kontrolisanog zagrijavanja i hlaenja, dolazi do promjene njihove strukture i time do promjene osobina.

Trajnost ili postojanost je jedna od vanijih osobina kako konstrukcionih tako i pogonskih materijala, kojom se oznaava otpor materijala prema raznim uticajima, koji utiu na skraenje veka trajanja materijala, a samim tim i konstrukcije.

Trajnost materijala je u funkciji fiziko-mehanikih, hemijskih i drugih tetnih uticaja. Razaranje materijala pod hemijskim i elektrohemijskim uticajima poznato je pod optim nazivom korozija, dok se razaranje pod isto mehanikim uticajima naziva habanje-abrazija.

Otpornost na habanje je sposobnost materijala da se opiru habanju, oteenju povrine ili promjeni dimenzija pod dejstvom sila trenja.

Usljed ovih tetnih uticaja konstrukcioni materijali izloeni su intezivnom propadanju zbog njihove loe ili nikakve zatite.

LEGURE

isti metali nemaju zadovoljavajue mehanike i tehnoloke osobine, i stoga se rijetko upotrebljavaju kao takvi. Za izradu mainskih elemenata, konstrukcija i alata uglavnom se primenjuju legure.Legure su supstance sastavljene od najmanje dvije komponente kod kojih je osnovna komponenta metal, dok druge komponente mogu biti metali, ali i

nemetali. Hemijski elementi koji ulaze u sastav legure nazivaju se komponente.Legure mogu da budu dvokomponentne,

trokomponentne i viekomponentne. Element koji je procentualno najvie zastupljen, a to je metal, naziva se osnovna komponenta ili osnovni metal. Svi ostali hemijski elementi- komponente nazivaju se legirajui elementi.Legure se obino dobijaju postupkom livenja, mada se koriste i drugi postupci, kao to su sinterovanje i elektroliza.U veini sluajeva atomi hemijskih elemenata koji ulaze u sastav neke legure se u tenom stanju mijeaju; meusobno su rastvorljivi bez razdvajanja (raslojavanja) i obrazuju teni rastvor koji se naziva rastop. Procesom kristalizacije legura prelazi iz tenog u vrsto stanje, i to na stvarnoj temperaturi kristalizacije ili u odreenom temperaturnom intervalu. U vrstom stanju atomi hemijskih elemenata mogu meusobno da reaguju obrazujuu vrste rastvore, hemijska jedinjenja i mehanike smjese.

vrstim rastvorom dva (ili vie) elementa naziva se homogena vrsta faza koja ima odreen tip kristalne reetke. Mikrostruktura vrstog rastvora je polikristalna, po izgledu veoma slina mikrostrukturi osnovnog metala, a kristaliti su homogeni. vrsti rastvor ima istu kristalnu reetku kao osnovni metal, a atomi legirajueg elementa se rastvaraju (smetaju, zauzimaju odreene poloaje) u njoj. Rastvaranje moe da bude dvojako. Atomi legirajueg elementa mogu da zauzimaju regularna mjesta atoma osnovnog metala u kristalnoj reetki ili da se smjetaju izmeu atoma osnovnog metala u meuprostore koji postoje u kristalnoj reetki. U zavisnosti od toga kako nastaju, vrsti rastvori se dijele na vrste rastvore tipa zamjene- supstitucijske vrste rastvore, i vrste rastvore tipa popune- intersticijske vrste rastvore.

Rastvorljivost u vrstom stanju moe da bude neograniena, ograniena ili da u potpunosti otsustvuje. Neograniena rastvorljivost u vrstom stanju znai da se atomi komponenata mijeaju na svim temperaturama, od temperature kristalizacije do sobne temperature, u bilo kom koliinskom odnosu. Dva osnovna uslova koji treba da budu ispunjeni da bi se javila neograniena rastvorljivost u vrstom stanju jesu da se veliine atoma osnovnog i legirajueg elementa razlikuju najvie 8% i da imaju isti tip kristalne reetke. Ako vrsti rastvor moe da se dobije samo pri odreenom koliinskom odnosu, onda je rastvorljivost elemenata ograniena, a vrsti rastvor koji nastaje je sa ogranienom rastvorljivou. Razlika u veliini atoma osnovnog i legirajueg elementa u sluaju ograniene rastvorljivosti je od 8-15%. Stepen rastvorljivosti u sluaju obrazovanja vrstog rastvora sa ogranienom rastvorljivou raste sa porastom temperature, jer se poveava rastojanje izmeu atoma. Ukoliko je razlika izmeu atoma osnovnog i legirajueg elementa vea od 15%, legirajui elementi vie ne mogu da se rastvaraju u kristalnoj reetki osnovnog metala na bilo kojoj temperaturi vrstog stanja. Poto rastvorljivost potpuno odsustvuje, u takvim uslovima ne mogu da se obrazuju vrsti rastvori.

Usvojeno je da se vrsti rastvori oznaavaju slovima grkog alfabeta- , , , . Kriva hlaenja vrstog rastvora je specifina i razlikuje se od krive hlaenja zato to se proces kristalizacije odvija i u temperaturnom i u vremenskom intervalu.

Hemijska jedinjenja- Za razliku od uobiajenih hemijskih jedinjenja koja nastaju hemijskom reakcijom u tanom stehiometrijskom odnosu, metalna hemijska jedinjenja mogu da nastanu i kada taj odnos nije zadovoljen, ali obavezno

uz obrazovanje kristalne reetke., koja se najee razlikuje od kristalne reetke pojedinanih elemenata. Osobine nastalog jedinjenja se potpuno razlikuju od osobina pojedinanih komponenti. Kriva hlaenja veine hemijskih jedinjenja je po obliku ista kao i kriva hlaenja istih metala, to znai da se kristalizacija odvija na konstantnoj temperaturi u odreenom vremenskom intervalu. Neka hemijska jedinjenja su nestabilna na povienim temperaturama tako da, pre nego to preu u teno stanje, dolazi do njihovog razlaganja. U tim sluajevima ne moe tano da se odredi temperatura kristalizacije/ topljenja. Hemijska jedinjenja se odlikuju velikom tvrdoom i krtou.

Mehanike smjee- Ako se elementi koji ulaze u sastav legure ne rastvaraju u vrstom stanju, to znai da ne obrazuju vrsti rastvor i ne stupaju u hemijsku reakciju praenu obrazovanjem jedinjenja, onda oni obrazuju mehaniku smjeu. Atomi svakog elementa pojedinano kristaliu obrazujui sopstvenu kristalnu reetku. Za mehanike smjee je karakteristino da osobine nastale legure predstavljaju kombinaciju osobina pojedinanih elemenata. Mehanike smjee mogu da se obrazuju ne samo u kombinaciji dva ista elementa ve i izmeu dva vrsta rastvora sa ogranienom rastvorljivou u vrstom stanju ili izmeu vrstog rastvora sa ogranienom rastvorljivou i hemijskog jedinjenja. Mehanika smjea je poznata i pod imenom eutektikum. Eutektikum se obino oznaava slovom E, a u zagradama iza slova E mogu da se upiu faze od kojih je eutektikum sastavljen. Kriva hlaenja mehanike smjee je po obliku ista kao i kriva hlaenja istog metala.

Pri izuavanju pojmova koji se odvijaju u metalima i legurama pri njihovom preobraaju (transformaciji), kao i za opisivanje strukture koriste se sledei pojmovi:

Sistem- sveukupnost faza koje se nalaze u ravnotei pri odreenim spoljanjim uslovima (temperaturi i pritisku). Sistem moe da bude prost ako se sastoji iz jedne komponente, i sloen ako ga ini nekoliko komponenata.

Faza- dio sistema, homogen po hemijskom sastavu, osobinama i kristalnoj strukturi, odvojen od ostalih dijelova sistema

graninom povrinom. Faze su, na primjer, isti metali, teni i vrsti rastvori, hemijska jedinjenja. Jednofazni sistem je homogeni rastop, a dvofazni, na primjer, mehanika smjea dvije vrste kristala.

Komponenta- materijali koji uestvuju u obrazovanju sistema. Komponente mogu da budu hemijski elementi ili stabilna hemijska jedinjenja.

KRISTALIZACIJA METALA

Prelaz metala iz tenog u vrsto (kristalno) stanje naziva se kristalizacija ili ovravanje. Tokom kristalizacije raspored atoma prelazi u potpuno ureeno stanje karakteristino za kristalnu strukturu.Do kristalizacije dolazi usljed tenje materijala da zbog snienja temperature pree u energetski povoljnije stanje. Proces kristalizacije se moe prikazati krivom u koordinatnom sistemu temperatura- vreme, poznatom kao kriva hlaenja.

Temperatura kristalizacije je temperatura do koje treba da se ohladi tena faza da bi dolo do kristalizacije., Tkr. Kada je u pitanju obrnut proces, prelazak vrstog stanja u teno, ova temperatura je oznaena kao temperatura topljenja, Tt, a kriva koja pokazuje proces zagrijavanja naziva se kriva zagrijavanja.U idealnom sluaju temperatura kristalizacije i temperatura topljenja su jednake Tkr=Tt. U realnim uslovima postoji izvesna razlika izmeu ove dvije temperature, to je posljedica uslova hlaenja, odnosno zagrijavanja.

U realnim uslovima proces kristalizacije se odvija samo onda kada postoji razlika u slobodnoj energiji vrste i tene faze, tako da slobodna energija vrste faze postane nia od slobodne energije tene faze. To moe da se postigne onda kada je tenost ohlaena ispod ravnotene temperature Tkr. Temperaturna razlika izmeu ravnotene temperature kristalizacije Tkr i temperature na kojoj se obrazuju prve klice vrste faze (stvarna temperatura kristalizacije Ts ) koja dalje mogu da rastu, naziva se stepen pothlaenja (T)Proces kristalizacije pri kome se obrazuju kristalna zrna odvija se u dva stadijuma:

U prvom stadijumu dolazi do nukleacije, odnosno obrazovanja klica (centara kristalizacije) vrste faze. U drugom stadijumu- stadijumu rasta kristalnih zrna ove klice rastu na raun taloenja atoma iz tene faze sve dok tena faza ne nestane. Klice mogu da se obrazuju na dva naina: spontanim procesom pri veim stepenima pothlaenja ili na esticama primjesa koje se nalaze u tenoj fazi pri neznatnom pothlaenju.

Kristalna zrna rastu tako to se za klicu vezuju stalno novi atomi tenog metala. U poetku kristaliti rastu slobodno zadravajui pravilan geometrijski oblik dok se ne sretnu. Na mjestu kontakta dva kristalita koji rastu dolazi do poremeaja u pravilnom rasporeivanju atoma. Oblast sa poremeenim rasporedom atoma, zajednika za dva kristalna zrna koja su srasla, naziva se granica zrna. Za metal koji se sastoji od velikog broja kristalita meusobno povezanih granicama zrna i smetenih pod meusobno razliitim uglovima, kae se da ima polikristalnu strukturu. Veliina zrna zavisi od broja centara kristalizacije (N) i brzine rasta kristala (V).

to se vei broj centara za kristalizaciju obrazuje, to e u posmatranoj zapremini biti vei broj sitnih zrna i obrnuto. Ako se inicijalno stvori mali broj centara za kristalizaciju, broj zrna po zavretku kristalizacije bie mali ali e zrna biti krupna.Na broj centara kristalizacije koji e se obrazovati utie uz ostale inioce i stepen pothlaenja. to je stepen pothlaenja vei, stvorie se vei broj centara kristalizacije, odnosno dobie se sitnije kristalno zrno. Stepen pothlaenja zavisi od brzine hlaenja: to je ona vea, vee je i pothlaenje. Da bi se dobilo sitno zrno, u procesu kristalizacije se koriste i tzv. modifikatori-veoma sitne estice teko topljivih materijala koje slue kao dopunski centri kristalizacije. Stepen pothlaenja ne utie samo na broj centara kristalizacije i veliinu nastalih zrna, ve i na njihov oblik.

Kada je stepen pothlaenja veoma mali, obrazuju se kristali pravilnih geometrijskih oblika- poligonalna zrna. Meutim, kada je stepen pothlaenja veliki, obrazuju se kristali drugaijih oblika, a jedan od njih je i dendritni oblik. Za nastanak dendritnog oblika kristalnog zrna karakteristino je da se rast klica odvija neravnomernom brzinom u razliitim pravcima.Veliina i oblik zrna utiu na mehanike osobine metalnih materijala. vrstoa i ilavost materijala se poveavaju sa smanjenjem veliine zrna. Igliasti oblik kristala utie na poveanje krtosti.

UGLJENIK

Ugljenik se nalazi u IV grupi Periodnog sistema elemenata. Redni broj mu je 6, atomska masa 12, temperatura topljenja

3500 oC, a gustina 2,58 g/cm

3. Ugljenik u strukturi elika i gvoa moe da bude:

vezan sa eljezom u vidu hemijskog jedinjenja karbida eljeza, Fe3C, koji se naziva cementit;

u slobodnom obliku kao grafit;

intersticijski rastvoren u -Fe i -Fe obrazujui vrste rastvore.

CEMENTIT ima sloenu rombinu kristalnu reetku, koja se obrazuje pri sadraju ugljenika od 6,67% C (ostatak do 100% je eljezo).Veze izmeu atoma eljeza i ugljenika su prevashodno metalnog karaktera, zbog ega se cementit odlikuje i metalnim svojstvima, kao to su elektrina provodljivost i metalni sjaj. Mehanika svojstva su mu posledica kristalne strukture i metalne veze, zbog ega je veoma tvrd (800 HV) i krt. Temperatura topljenja cementita nije

definitivno utvrena (smatra se da je 1250 C) zato to se cementit razlae prije nego to doe do njegovog topljenja, na osnovne komponente, elezo i ugljenik, prema hemijskoj jednaini Pojedini atomi eljeza u reetki cementita mogu da budu zamijenjeni atomima nekih drugih metala (Mn, Cr, Mo, W), pri emu nastaje legirani cementit, npr. (FeMn)3 ili (FeMnMo)3C, koji ima veu tvrdou od obinog cementita (do 1000 HV - tvrdoa po Vikersu). GRAFIT je jedna od alotropskih modifikacija ugljenika i ima prostu heksagonalnu reetku, vidi sl.b, koja se odlikuje slojevitim rasporedom atoma. Zbog razliitih parametara reetke (0,142 i 0,342 nm), vidi sl. , i slojevitog rasporeda atoma ugljenika, grafit ima malu tvrdou i malu ilavost.

VRSTI RASTVORI. Poto su atomi ugljenika dovoljno mali, oni mogu intersticijski da se smjeste u meuprostore -Fe i -Fe i na taj nain obrazuju sljedee vrste rastvore:

FERIT, koji predstavlja intersticijski vrsti rastvor ugljenika u -Fe i obeleava se sa . Rastvorljivost ugljenika u -Fe zavisi od temperature: najmanja je na sobnoj temperaturi i iznosi 0,006 %C, a najvea na sobnoj na 727 C i iznosi 0,025 %C. Na osobine ferita presudno utie sadraj C. Ako su u feritu, pored C, rastvoreni i atomi drugih legirajuih elemenata, onda se takav ferit naziva legirani ferit. Ferit je mehak i plastian (tvrdoa 80 HB, zatezna vrstoa Rm=250 MPa, izduenje A=50%). Dobar je provodnik toplote i elektrine struje. Magnetian je do priblino 770 C. Mikrostruktura ferita je prikazana na sl.a.

AUSTENIT, koji predstavlja intersticijski vrsti rastvor ugljenika u -eljezu, obiljeava se sa i postojan je na temperaturama iznad 727

oC. Najmanja rastvorljivost ugljenika u povrinski centriranoj kubnoj reetki eljeza iznosi

0,8% na 727 oC a najvea 2,0% C na 1148 oC. Austenit je plastian, ima veu zateznu vrstou i tvrdou od ferita (170

200 HB, zavisno od sadraja C). Kada se na mjestu atoma eljeza u povrinski centriranoj kubnoj reetki austenita nalaze atomi drugih legirajuih elemenata (npr. Cr, Ni) onda se takav austenit naziva legirani austenit. Oblast stabilnosti legiranog austenita je razliita od oblasti stabilnosti obinog austenita, pa on moe da postoji i na temperaturama niim od 727 oC. Mikrostruktura austenita je prikazana na prethodnoj sl.b.

ELJEZO

eljezo je hemijski element oznake Fe. U Periodnom sistemu elemenata pripada grupi prelaznih metala. Njegov atomski (redni) broj je 26, atomska masa 56, temperatura topljenja 1539 C, a gustina 7,8 g/cm3. Prema istoi se razlikuje:

- Hemijski isto eljezo (99,999% Fe) koje se dobija u laboratorijskim uslovima i nema praktinu primenu.

- Tehniki isto eljezo (99,8 99,9% Fe) koje pored eljeza Fe sadri i primjese: C, Mn, Si, S i P.

eljezo ima svojstvo polimorfije (alotropije) u vrstom stanju se javlja u dve alotropske modifikacije: prostorno (, ) i povrinski () centrirane kubne reetke.

- modifikacija eleza (-Fe) je stabilna od sobne temperature do 906 C. U ovom temperaturnom intervalu se

mijenjaju samo fizike osobine: feromagnetno -Fe postaje na temperaturi 770 C paramagnetno oznaeno kao -Fe. Poto pri tome ne dolazi do promjene vrste kristalne reetke eljeza, dalje e se za prostorno centriranu kubnu reetku u navedenom intervalu koristiti samo oznaka (-Fe se ne razmatra kao posebna modifikacija).

-modifikacija eleza (-Fe) sa povrinski centriranom kubnom reetkom postojana je u temperaturnom intervalu 906 1401 C.

Od 1401 C pa do temperature topljenja eljeza (1539 C) ponovo je stabilna prostorno centrirana kubna reetka oznaena kao -Fe, koja nema veliki tehniki znaaj, pa stoga nee biti posebno razmatrana.

Opisani magnetni (-Fe -Fe) i strukturni (-Fe -Fe i -Fe -Fe) preobraaji, koji se odvijaju na konstantnoj temperaturi, su prikazani na krivama zagrijavanja, odnosno hlaenja istog eljeza odgovarajuim temperaturnim zastojima. Ovi preobraaji imaju internacionalno usvojenu oznaku A, kojoj se u indeksu dodaje slovo r pri hlaenju, odnosno c pri zagrijavanju. S obzirom na to da postoji vie kritinih taaka, da bi se znalo o kojem preobraaju se radi, stavlja se i broj uz navedeni indeks. Na primjer, preobraaj -Fe -Fe se oznaava sa Ar4, a obrnuto -Fe -Fe sa Ac4 i tako redom.

Razlika izmeu temperatura zagrijavanja i hlaenja za isti preobraaj (npr. preobraaj Ar3 se odvija na 906 oC, a

preobraaj Ac3 na 912 oC) se zove histerezis.

(, .= , , )

Sve take transformacija kristalnih modifikacija nazivaju se kritine take.Legirajui elementi mogu znatno izmijeniti poloaj preobraajnih taaka.

ELICI

elici su legure eljeza sa ugljenikom i drugim elementima. elici predstavljaju najee korienu grupu mainskih materijala. U novije vrijeme poznato je nekoliko hiljada raznih vrsta elika, koje se koriste u gotovo svim oblastima mainske tehnike.

DOBIJANJE ELIKA

Dobijanje elika se svodi na rafinaciju gvoa dobijenog u visokoj pei i dodavanju ferolegura. Gvoe za preradu u elik sadri do 4% C, 1,4% Si, 1,5% Mn, 0,25% P i 0,12% S. Stoga se u procesu dobijanje elika sadraji ovih elemenata svode na zahtijevane vrijednosti. Rastopljeno gvoe prerauje se u elike u:

u Simens-Martenovoj pei (plameni postupak);

u elektropei (pretapanjem) i

u Besemerovom ili Tomasovom konvertoru.

Bitna razlika izmeu Simens-Martenovog postupka i pretapanja u elektropeima, konvertorskog postupka ogleda se u nainu dobijanja toplote potrebne za dobijanje elika. Dok se u prvom sluaju radi o spoljanjim izvorima toplote (sagorevanje gasa u Simens-Martenovom postupku ili elektrini luk kao najea varijanta elektropei), dotle se za konvertorski postupak potrebna koliina toplote obezbeuje hemijskim reakcijama kojima se elik preiava, prvenstveno oksidacijom pomou kiseonika pod pritiskom.

Izbor postupka za dobijanje elika zavisi od vie faktora, a najvaniji su kvalitet i cijena dobijenog elika, kao i hemijski sastav gvoa, tj. njegova istoa. Na primer, za Simens-Martenov postupak i za pretapanje u elektropeima gvoe, kao polazna sirovina, treba da ima to manje primesa, tj. da je to vee istoe. Pri tome se dobija elik boljeg kvaliteta, ali skuplji od konvertorskog elika. Za primjenu konvertorskih postupaka koriste se gvoa sa veim sadrajem silicijuma (Besemerov postupak), odnosno sa veim sadrajem fosfora (Tomasov postupak), koji pri preiavanju gvoa daju dodatnu koliinu toplote.

Oksidacija u procesu dobijanja elika bie objanjena na primjeru konvertorskog postupka. Kod konvertorskog postupka gvoe (sa elinim otpacima i do 30%) se ubacuje u konvertor bavastog oblika, koji je iznutra obloen odgovarajuom vatrostalnom oblogom, sl. a,b. Neposredno prije poetka reakcije sa kiseonikom dodaje se topitelj, koji pomae izdvajanje troske na povrini rastopljenog elika, sl. c. U konvertor se sputa cev sa kiseonikom (vazduhom), koja je oznaena strelicom na sl. d.

ist kiseonik reaguje sa eljezom iz gvoa:

2Fe + O2 = 2FeO,

Oksid FeO reaguje sa ugljenikom i primesama:

FeO + C = Fe + CO

2FeO + Si = SiO2 + Fe

FeO + Mn = MnO + Fe

5FeO + 2P = P2O5 +Fe.

Ove reakcije prati oslobaanje toplote, koja je dovoljna da elik ostane u tenom stanju, a produkti oksidacije (CO, SiO2, MnO, P2O5) odlaze u trosku ili u vazduh. Na taj nain se sadraj C, Si, Mn i P dovodi na potrebnu mjeru, dok se za smanjenje sadraja sumpora koristi kalcijum iz topitelja koji gradi hemijsko jedinjenje CaS, koje takoe odlazi u trosku. Smanjenje sadraja ugljenika, sumpora, fosfora, mangana i silicijuma tokom opisanih procesa u konvertoru je prikazano na sljedeoj slici. Na primjer, ako se sadraj ugljenika od 4% smanji na 2%, to odgovara maksimalnoj rastvorljivosti ugljenika u eliku, znai da je u procesu oksidacije dolo do sagorijevanja ugljenika.

Pred izlivanje, elicima se dodaju mangan, silicijum i aluminijum kao dezoksidatori. Dezoksidacija se odvija prema sledeim hemijskim jednainama:

FeO + Mn MnO + Fe

2FeO + Si SiO2 + 2Fe

3FeO + 2Al Al2O3 + 3Fe.

Nastala hemijska jedinjenja se odstranjuju u vidu troske.

Naredna faza u dobijanju elika je oblikovanje prilikom prelaza iz tenog u vrsto stanje. Teni elik se lije u metalne kalupe kokile, gde ovrava u tzv. ingote. Oni se zatim zagrijavaju na priblino 1200C i valjaju u poluproizvode razliitih dimenzija (blumove, slabove i gredice). Naknadnim hladnim ili toplim valjanjem dobijaju se deblji ili tanji limovi, ice i slini poluproizvodi.Tradicionalni nain livenja ingota sve vie se zamjenjuje kontinualnim livenjem. Rastopljeni elik se izliva u pomonu posudu, gde se sa povrine uklanjaju neistoe, a zatim se ravnomerno i neprekidno proputa kroz bakarni kristalizator u kome poinje ovravanje i komoru za hlaenje, gde se ovravanje zavrava. Odlivak se izvlai, savija i ispravlja, da bi uao u ureaj za seenje brzinom jednakom brzini ulivanja u pomonu posudu. Za izvlaenje odlivka koristi se elina ipka, tzv. starter. Sam postupak ima niz prednosti u odnosu na livenje ingota, jer se dobija homogenija i sitnozrnija struktura elika usled vee brzine hlaenja, a postupak je i ekonominiji.U procesu dobijanja i izlivanja elik veoma lako rastvara gasove (O2, N2, H2, CO2 i CO) koji izazivaju poroznost i nehomogenost strukture, to se loe odraava prije svega na mehanike osobine. Prema koliini zaostalih gasova u toku ovravanja elici se dijele na neumirene, poluumirene i umirene.

Neumireni elici sadre do 0,3% C i oko 0,02% Si, i nepotpuno su dez-oksidisani sa Mn i Al (dezoksidatori). Odlikuju se prisustvom gasnih pora du spoljanje strane ingota, sl. a, to obezbeuje meki povrinski sloj, a time i laku obradu

deformacijom na hladno. Koriste se za izradu limova i ipki. Pore prisutne u neumirenim elicima utiu na smanjenje ilavosti, dinamike vrstoe i sposobnosti za zavarivanje.

Umireni elici sadre vie od 0,3% C i od 0,15-0,6% Si. Oksidi se dezoksidacijom ne udaljavaju, ve stvaraju suspenziju u rastopu i ostaju u ovrslom eliku. U umirenim elicima nema gasnih mehurova, ali se na vrhu ingota formira lunker-upljina, sl.b, koja se otklanja odsecanjem. Umireni elici imaju homogenu strukturu bez upljina i pogodni su za rad na niskim temperaturama.

Poluumireni elici sadre od 0,3-0,9% C i oko 0,15% Si, a dezoksidisani su u veoj mjeri nego neumireni. Osim Mn i Al, kao dezoksidator deluje i Si. Pore su koncentrisane na gornjem delu odlivka sl.c. Primjenjuju se za izradu profila i

debljih limova. Dobijanje im je ekonomino.

PODJELA ELIKA

elici mogu da se podjele prema:

hemijskom sastavu,

namjeni,

strukturi,

nainu dobijanja,

kvalitetu,

obliku i stanju poluproizvoda.

Prema hemijskom sastavu elici se dijele na:

ugljenine elike,

legirane elike.

Prema namjeni elici se dijele na:

konstrukcione elike,

alatne elike,

elike sa posebnim svojstvima.

Prema strukturi elici mogu da budu feritni, podeutektoidni, eutektoidni, nadeutektoidni, ledeburitni, austenitni i martenzitni (martenzit je struktura koja se dobija termikom obradom kaljenjem, koja se odlikuje visokom tvrdoom).

Prema nainu dobijanja razlikuju se Tomasov, Besemerov, Simens-Martenov i elektro-elik.

Prema kvalitetu, tj. sadraju sumpora i fosfora, elici se dijele na:

elike obinog kvaliteta (ugljenine) sa sadrajem sumpora do 0,06% i fosfora do 0,07%,

kvalitetne elike (ugljenini i legirani) sa sadrajem sumpora 0,035-0,04% i fosfora 0,035-0,04%,

visoko kvalitetne elike (legirani) sa sadrajem sumpora do 0,025% i fosfora do 0,025%,

plemenite elike (legirani) sa sadrajem sumpora do 0,015% i fosfora do 0,015%.

Prema obliku i stanju poluproizvoda elici se dijele na: valjane, vuene, kovane, livene, bruene, presovane i ljutene.

UGLJENINI ELICI

Ugljenini elici su legure eljeza i ugljenika (sa sadrajem C do 2,0%), u kojima su prisutne primjese. Na ugljenine elike otpada 90% svetske proizvodnje elika, pa oni predstavljaju osnovni materijal u mainskoj industriji. Ugljenik je osnovni i najuticajniji element od kojeg zavise struktura i osobine elika.

Prema sadraju ugljenika, ovi elici se dijele na:

niskougljenine do 0,25% C,

srednjeugljenine od 0,25% do 0,6% C,

viskokougljenine preko 0,6% C.

Prema namjeni, ugljenini elici se dijele na:

konstrukcione, do 0,6% C i

alatne, preko 0,6% C.

Uticaj ugljenika na strukturu i svojstva ugljeninih elika

Prema metastabilnom dijagramu stanja, sa porastom sadraja ugljenika, struktura elika se menja od feritne, feritno-perlitne, perlitne, do perlitno-cementitne. Prema tome, mehanika svojstva ugljeninih elika zavise od sadraja ugljenika.

Sadraj od 0,1% C poveava zateznu vrstou elika za oko 90 MPa, a napon teenja za oko 45 MPa. Poreenja radi, za slian porast zatezne vrstoe potrebno je 1% Mn, Si, ili Cr. Znai, ugljenik utie na osobine eljeza oko deset puta vie nego navedeni legirajui elementi.

Imajui u vidu svojstva pojedinih struktura elika, jasno je da sa porastom sadraja ugljenika kod podeutektoidnih elika znaajno raste zatezna vrstoa, Rm, u manjoj meri napon teenja, ReH, i tvrdoa, a smanjuje se izduenje, A, i kontrakcija, Z.

Kod nadeutektoidnih elika sa porastom sadraja ugljenika i dalje rastu napon teenja i tvrdoa. Zatezna vrstoa raste do priblino 1,2% C, kada dostie maksimum, a potom opada. Ovo moe da se objasni poveanjem koliine sekundarnog cementita koji se izdvaja na granicama perlitnih zrna, pri porastu sadraja ugljenika. To dovodi do smanjenja zatezne vrstoe, a nema uticaja na tvrdou i napon teenja.

Osim ugljenika, u sastav elika ulaze i drugi elementi koji se smatraju prateim, skrivenim ili sluajnim primjesama, to je ematski prikazano. Pratee primjese, Si, Mn, Al, S i P u eliku posledica su procesa dobijanja gvoa i elika.

Skrivene primjese u elicima (N2, O2, H2) potiu iz vazduha s kojim rastopljeni elik dolazi u kontakt u toku izlivanja.

Sluajne primjese su svi elementi koji ne spadaju u pratee ili skrivene primjese, a ima ih u eliku u sadraju manjem od minimalno propisanog.

Sadraj primjesa u elicima treba da se svede na najmanju meru, s obzirom na to da oni grade nepoeljna jedinjenja kao to su sulfidi, oksidi i fosfidi.

Sumpor je tetna primjesa. Rastvorljivost sumpora u elezu je toliko mala da i najmanji sadraj sumpora dovodi do obrazovanja sulfida eljeza FeS. Izmeu FeS i eljeza obrazuje se eutektoid koji se izdvaja na granicama zrna i topi na 985C. Sumpor je esto uzrok pojave krtog loma, poznatog pod nazivom crveni lom. tetan uticaj FeS se smanjuje ako se doda mangan (FeS + Mn Fe + MnS). Nastalo hemijsko jednjenje MnS topi se na ~ 1620C, pa se time otklanja opasnost od crvenog loma. Meutim, pri hladnoj i toploj deformaciji MnS se deformie, izazivajui trakavost, odnosno raslojavanje ferita i perlita. Ipak, ova pojava nije tako tetna kao crveni lom, jer trakavost moe da se otkloni naknadnim arenjem, tj. normalizacijom.

Sumpor u elicima za automate moe da bude koristan jer pomae stvaranje krte i lomljive strugotine, ime se ubrzava obrada rezanjem. Kod ovih elika dozvoljen sadraj sumpora je do 0,3%.

Fosfor je takoe tetan jer sa eljezom gradi fosfide koji utiu na smanjenje sposobnosti deformacije u hladnom stanju i izazivaju tzv. plavi lom.

Mangan i silicijum poveavaju vrstou elika, ali smanjuju njegovu plastinost i ilavost. Aluminijum popravlja svojstva elika usitnjavajui metalno zrno, osim u obliku oksida Al2O3, kada je tetna primesa.

Kiseonik se u eliku nalazi u vidu raznih oksida, koji nepovoljno utiu na svojstva elika.

Azot obrazuje nitride koji poveavaju tvrdou, ali smanjuju ilavost elika, pa se smatra tetnom primesom.

Vodonik je u elicima tetna primjesa jer stvara pore, koje posle valjanja ili kovanja prelaze u prsline, to smanjuje ilavost.

LEGIRANI ELICI

Legirani elici osim ugljenika (i primjesa) sadre i druge legirajue elemente, koji se dodaju radi poboljanja zahtijevanih svojstava. Legirani elici se dijele prema broju, sadraju i vrsti legirajuih elemenata.

Prema broju legirajuih elemenata, elici se dijele na jednostruko i viestruko legirane.

Prema ukupnom sadraju legirajuih elemenata, elici se dijele na:

nisko legirane do 5% legirajuih elemenata i

visoko legirane vie od 5% legirajuih elemenata.

Nisko legirani elici imaju istu strukturu i sline osobine kao ugljenini (nelegirani) elici. Neke njihove osobine poboljavaju legirajui elementi u zavisnosti od vrste i koliine. Glavne prednosti nisko legiranih elika u odnosu na ugljenine su vea ilavost pri istoj vrstoi, vii napon teenja, vea vrstoa na povienim temperaturama i manja sklonost ka stvaranju prslina.

Visoko legirani elici imaju, po pravilu, specijalna svojstva koja nemaju ugljenini i nisko legirani elici, kao to su vatrootpornost, otpornost prema habanju, sposobnost rezanja pri crvenom usijanju i koroziona postojanost. Osim toga,

neki visoko legirani elici imaju specifine elektrine i magnetne osobine ili mali koeficijent linearnog irenja.

Prema vrsti legirajuih elemenata, razlikuje se vie grupa elika, koji se nazivaju prema legirajuim elementima: Cr-Ni elici, Cr elici, Ni elici, Mo elici, Cr-Mo-V elici, Mn elici, V elici, Si elici.

Uticaj legirajuih elemenata na strukturu i svojstva elika

Za svaki element odreena je gornja granica do koje se on smatra primjesom, odnosno legirajuim elementom preko te granice, tab.1.

Kao to je prikazano u tab.2, legirajui elementi u eliku mogu da:

se rastvaraju u i -elezu, gradei vrste rastvore;

stvaraju sopstvene karbide ili se rastvaraju u cementitu;

stvaraju intermetalna jedinjenja ili jedinjenja sa nemetalima i

budu u elementarnom obliku.

Uticaji pojedinih legirajuih elemenata na mehanika i ostala svojstva moe da se opie na sljedei nain:

Sa poveanjem sadraja mangana poveavaju se zatezna vrstoa i tvrdoa, u manjoj meri i napon teenja, dok se ilavost smanjuje.

Sa poveanjem sadraja silicijuma poveavaju se napon teenja i zatezna vrstoa, a smanjuje sposobnost deformisanja i ilavost.

Do sadraja od 5 6% Cr poveavaju se zatezna vrstoa, napon teenja i sposobnost deformisanja, a iznad tog sadraja ova svojstva opadaju. Sadraj Cr iznad 1% smanjuje ilavost. Poveanjem sadraja Cr poveavaju se otpornost prema oksidaciji na povienim temperaturama i otpornost prema koroziji.

Do sadraja od 10% Ni poveavaju se napon teenja i zatezna vrstoa, a neznatno se smanjuje sposobnost deformisanja. Naroito povoljan uticaj Ni ima na ilavost na niskim temperaturama.

Molibden, vanadijum i volfram imaju slian uticaj koji se ogleda u poveanju napon teenja, zatezne vrstoe i tvrdoe, uz smanjenje ilavosti. Osim toga, ovi elementi popravljaju mehanike osobine na povienim temperaturama, kao i otpornost prema koroziji.

Mala koliina Al u eliku poveava zateznu vrstou, ali smanjuje plastinost i ilavost. Sa Cr i Si, Al poveava otpornost prema oksidaciji na povienim temperaturama.

Sa poveanjem sadraja bakra poveavaju se zatezna vrstoa i napon teenja, kao i otpornost prema atmosferskoj koroziji i koroziji u morskoj vodi, ali se bitno smanjuje ilavost.

Niobijum i titan poveavaju zateznu vrstou, ali smanjuju ilavost. Koriste se i kao stabilizirajui elementi kod elika otpornih prema koroziji u agresivnim sredinama.

Olovo poveava krtost strugotine, pa se koristi kod elika za automate.

OZNAAVANJE ELIKA

Prema standardu JUS C.B0.0022 elici se oznaavaju nizom slovnih i brojanih simbola. Opta oznaka elika moe da se predstavi na sledei nain:

Prema standardu elici su svrstani u dve grupe:

elici sa utvrenim mehanikim svojstvima i

elici sa utvrenim hemijskim sastavom i mehanikim svojstvima.

elici sa utvrenim mehanikim svojstvima u osnovnoj oznaci imaju:

na prvom mestu broj 0;

na drugom mestu broj koji oznaava nazivnu, odnosno minimalnu vrednost zatezne vrstoe koja je utvrena za elike u toplo oblikova-nom ili normalizovanom stanju. Znaenje simbola dato je u tab.3;

na treem, etvrtom i petom mestu broj koji oznaava pripadnost elika podgrupi, tab.4.

Primer oznake elika sa utvrenim mehanikim svojstvima je: 0545, kod kojeg 0 oznaava pripadnost navedenoj grupi, 5 oznaava zateznu vrstou (480 580 MPa), a 45 oznaava da je sadraj S i P ogranien.

Ugljenini i legirani elici sa utvrenim hemijskim sastavom i mehanikim svojstvima u osnovnoj oznaci imaju:

za ugljenine elike na prvom mestu cifru 1;

za legirane elike na prvom mestu brojani simbol najuticajnijeg legirajueg elementa, tab.5. Najuticajnijim legirajuim elementom se smatra onaj element koji ima najvei proizvod sadraja i faktora uticajnosti, datog u tab.6;

za ugljenine elike na drugom mestu je desetostruka vrednost maksimalnog sadraja ugljenika zaokruenog na desetine;

za legirane elike na drugom mestu je brojani simbol elementa drugog po uticaju. Kod jednostruko legiranih elika simbol na drugom mestu je 1;

na treem, etvrtom i petom mestu je brojani simbol koji oznaava podgrupu elika po nameni, tab.7.

Primeri oznake elika sa utvrenim hemijskim sastavom i mehanikim svojstvima su:

1840, kod kojeg 1 oznaava da se radi o ugljeninom eliku, 8 oznaava sadraj ugljenika (priblino 0,8%), a 40 oznaava da se radi o alatnom eliku;

4570, kod kojeg 4 oznaava da je Cr najuticajniji legirajui element, 5 oznaava da je Ni drugi legirajui element po uticajnosti, a 70 oznaava da se radi o hemijski postojanom i vatrootpornom eliku.Dopunske oznake za namjenu, odnosno stanje osnovnih proizvoda od elika su date u tab.8.

OZNAAVANJE ELIKA PO EVROPSKIM NORMAMA

KONSTRUKCIONI ELICI

Od konstrukcionih elika se zahteva da imaju dobra mehanika svojstva, da se dobro obrauju rezanjem, deformisanjem (kovanje, valjanje, izvlaenje, presovanje), da imaju dobru zavarljivost i nisku cenu.Prema vrstoi (naponu teenja), ovi elici se razvrstavaju u etiri grupe:

1. elici niske vrstoe, Re < 250 MPa,

2. elici srednje vrstoe, 250 MPa < Re < 750 MPa,

3. elici visoke vrstoe, 750 MPa < Re < 1550 MPa,

4. elici ultravisoke vrstoe, Re > 1550 MPa.

Ugljenini konstrukcioni elici pripadaju prvoj grupi, a legirani elici drugoj, treoj ili etvrtoj.Konstrukcioni elici se koriste za eline konstrukcije ili konstrukcione elemente u mainogradnji, mostogradnji, brodogradnji, kotlogradnji, izradi cevovoda i slinih konstrukcija.U ovoj grupi elika e biti opisani i ugljenini i legirani konstrukcioni elici, koji obuhvataju i neke elike sa specijalnim svojstvima. Postoji vie grupa konstrukcionih elika.

Opti konstrukcioni elici

U ovu grupu elika spadaju ugljenini i niskolegirani elici sa utvrenim mehanikim svojstvima JUS C.B0.500. Opti konstrukcioni elici se primjenjuju za izradu zavarenih konstrukcija i cevovoda, konstrukcija spojenih vijcima i zakovicama, u visokogradnji, mostogradnji, hidrogradnji i mainogradnji ili za dalju preradu hladnim presovanjem, vuenjem i vruim kovanjem ili valjanjem.

Opti konstrukcioni elici svrstani su u est grupa kvaliteta i to:

grupi O pripada elik ija je oznaka 0000 koji se koristi za neodgovorne dijelove;

grupi A pripadaju elici ija se osnovna oznaka zavrava brojem 0; koriste se za statiki optereene zavarene konstrukcije koje nisu izloene veim temperaturnim promjenama, niti temperaturama niim od 10C (0270, 0370, 0460);

grupi B pripadaju elici ija se osnovna oznaka zavrava brojem 1; koriste se za odgovorne zavarene konstrukcije kod kojih ne postoji opasnost od krtog loma. Mogu da budu izloeni radu na temperaturi do 10C (0361, 0371, 0461 i 0561);

grupi C pripadaju elici ija se osnovna oznaka zavrava brojem 2; koriste se za odgovorne zavarene konstrukcije izloene statikim ili dinami-kim optereenjima, ali ne i niskim temperaturama (0362, 0562);

grupi D pripadaju elici ija se osnovna oznaka zavrava brojem 3; koriste se za odgovorne zavarene konstrukcije izloene dinamikim optereenjima i niskim temperaturama, do 30C (0363, 0463, 0563);

grupi M pripadaju elici ija se osnovna oznaka zavrava brojem 5; koriste se za odgovorne mainske delove kao to su osovine, vratila, zupanici, klinovi (0545, 0645, 0745).

Finozrni konstrukcioni elici

Finozrni konstrukcioni elici su potpuno umireni JUS C.B0.502. Elementi kao to su vanadijum, niobijum, titan, koji se vezuju u nitride, ili nitride i karbide, daju elik sa finim (sitnim) zrnom. Finozrni konstrukcioni elici se koriste za izradu cjevovoda za visoke pritiske, posude pod pritiskom, elemenata drumskih vozila, eljeznikih vagona, cisterni za prevoz gasa, mostova, industrijskih hala, razliitih zavarenih konstrukcija i posebne namjene. Ova grupa elika obuhvata:

osnovne elike,

elike za poviene temperature i

elike za niske temperature.

Finozrni konstrukcioni elici se oznaavaju na specifian nain, razliito od JUS C.B0.002.

elici za cementaciju

elici za cementaciju su konstrukcioni elici sa malim sadrajem ugljenika (0,1 0,25%), JUS C.B9.020, koji se koriste za delove kod kojih se povrinski sloj cementira ili karbonitrira (Cementacija je termohemijski proces obogaivanja povrinskog sloja ugljenikom. Karbonitriranje je termohemijski proces obogaivanja povrinskog sloja ugljenikom i azotom istovremeno.).

Posle cementiranja ili karbonitriranja i odgovarajue termike obrade postie se visoka tvrdoa, otpornost prema habanju i koroziji povrinskog sloja, dok jezgro zadrava dobru ilavost. Prema hemijskom sastavu elici za cementaciju mogu da budu ugljenini i legirani.

Ugljenini elici za cementaciju. Ovi elici su niskougljenini sa sadrajem ugljenika do 0,2% (1120, 1121, 1220, 1221, 1281). Upotrebljavaju se za izradu dijelova malih dimenzija i jednostavnih oblika, izloenih habanju i malim optereenjima, gde se ne zahtijeva visoka vrstoa jezgra (ruice, poluge, rukavci, zglobovi).

Legirani elici za cementaciju. Ovi elici su niskolegirani sa hromom, manganom, niklom, molibdenom, sa sadrajem ugljenika 0,18 0,24% (4120, 4721, 5420, 7420). Koriste se za izradu dijelova veih dimenzija, jae optereenih i odgovornih, kod kojih se zahtijeva visoka tvrdoa povrinskog sloja i dovoljno visoka vrstoa i ilavost jezgra.

elici za poboljanje

elici za poboljanje (Poboljanje je termika obrada koja se sastoji od kaljenja i visokog otputanja. Poslije nje se dobija optimalna kombinacija vrstoe i ilavosti.)

JUS C.B9.021, poslije termike obrade imaju visoku vrijednost napona teenja i zatezne vrstoe, dobru plastinost, malu osjetljivost na koncentraciju napona, visoku vrijednost dinamike vrstoe i dovoljnu ilavost. Prema hemijskom sastavu elici za poboljanje se dijele na ugljenine i legirane.

Ugljenini elici za poboljanje su elici sa sadrajem ugljenika 0,3 0,5%. Ovi elici se upotrebljavaju za izradu dijelova presjeka do 100 mm, imaju malu sklonost ka obrazovanju prslina, ali su osjetljivi na zareze. Za izradu

konstrukcionih dijelova koji su manje optereeni upotrebljavaju se elici 1330, 1430, a za optereenije delove 1530, 1531, 1580, 16301, 16302, 16303, 1630, 1631, 1680, 1730, 1731, 1780 (koljenasta vratila, bregaste osovine, osovinice klipova, zavrtnji, zupanici).

Legirani elici za poboljanje. Za izradu dijelova veeg poprenog preseka do 250 mm, upotrebljavaju se elici legirani sa hromom, niklom, molibdenom i vanadijumom. Hrom-elici 41301, 41302, 4132 i 41321 su pogodni za izradu dijelova relativno malih dimenzija (osovina, manjih vratila, klinova, poluga i navrtki), elici 41331, 4130, 4180 imaju povienu vrstou i upotrebljavaju se za odgovornije dijelove (koljenasta vratila, osovine, zupanike, zavrtnje), a elici 4131, 4181, 4134, 4184 se koriste za dijelove izloene habanju, ali bez veih udarnih optereenja (veliki zupanici i vratila). Hrom-nikl-molibden elici (5430, 5431 i 5432) imaju visoku vrijednost zatezne vrstoe i napona teenja, dobru ilavost i visoku vrijednost dinamike vrstoe, pa se koriste za izradu delova koji su jako optereeni naizmjenino promjenljivim optereenjima.

elici za opruge

elici za opruge moraju da imaju to vei napon teenja, visoku vrijednost granice elastinosti, dobru dinamiku vrstou i zadovoljavajuu ilavost - JUS C.B0.551. Ove uslove mogu da zadovolje ugljenini i legirani elici sa Si, Mn, Cr, V, W. elici za opruge legirani sa silicijumom i manganom (2130, 2135, 2330, 2331) koriste se za izradu elastinih podloki, tanjirastih, lisnatih, prstenastih i punih opruga, kao i lisnatih opruga za inska vozila. Ako su legirani sa Cr i V (4830), koriste se za opruge velikih prenika, najvie optereenih opruga drumskih vozila i zavojnih opruga.

elici za automate

elici za automate su hemijskim sastavom i strukturom podeeni za obradljivost rezanjem na automatima JUS C.B0.505. Karakteristino svojstvo elika za automate je da se pri obradi rezanjem obrazuje kratka i krta strugotina, koja se lomi na malom rastojanju ispred sjeiva alata za rezanje. Obrazovanje ovakve strugotine obezbjeuje bolje odvoenje toplote sa obraivane povrine, to omoguava vee brzine rezanja, veu postojanost alata, kao i dobijanje iste i glatke povrine obraivanih dijelova. Ovo znaajno svojstvo se postie poveanjem sadraja sumpora i fosfora. elici za automate se legiraju i sa manjom koliinom olova. Zbog poveanog sadraja sumpora, fosfora i olova, plastinost i ilavost ovih elika je smanjena. Stoga se koriste za masovnu proizvodnju malo odgovornih dijelova od kojih se ne zahtijevaju visoka mehanika svojstva (zavrtnji, navrtke, podmetai, rascepke). U elike ove grupe spadaju 3990, 3190, 1590.

elici otporni prema habanju

Za dijelove izloene habanju u uslovima visokih pritisaka i udara (lanci gusjeninih platna, dijelovi drobilica i mlinova, zubi kofice rotornog bagera, zubi kaike bagera, noevi buldoerskih daski, skretnice eleznikih i tramvajskih ina) upotrebljava se visokolegirani manganski elik 3160 (1,2% C, 12,5% Mn). Niskolegirani elik 3134 (0,5% C, 1,8% Mn) upo-trebljava se kada je primjena visokolegiranih manganskih elika otpornih prema habanju necjelishodna iz ekonomskih razloga ili zbog teke obrade.

Vatrootporni elici

Vatrootporni elici su otporni prema hemijskom razaranju povrina u atmosferi vazduha ili gasova na temperaturama viim od 550C, kada su malo optereeni ili neoptereeni. Pri visokim temperaturama u sredini zagrejanog vazduha ili produkata sagorevanja goriva, dolazi do oksidacije elika (gasna korozija). Ugljenini elici nisu pogodni za ovakve radne uslove, poto njihova povrina intenzivno oksidie i razara se ve na tem-peraturama oko 300C. Visoku vatrootpornost imaju visokolegirani elici sa hromom (13 25%), silicijumom i aluminijumom. Radi popravljanja mehanikih svojstava i otpornosti prema oksidaciji, vatrootpornim elicima se dodaje i nikl (20 35%). Temperatura do koje se mogu upotreblja-vati vatrootporni elici zavisi od sadraja legirajuih elemenata i radne atmosfere (oksidaciona ili redukciona).

Vatrootporni elici, legirani hromom, niklom i aluminijumom (4970, 4971, 4973, 4578 i 4579) upotrebljavaju se za izradu pregrejaa vazduha, ventilatora, armatura pei, gorionika, kada za termiku i termo-hemijsku obradu, izduvnih sistema gasnih turbina i motora SUS i drugih delova termoenergetskih postrojenja.

elici za rad na povienim temperaturama

elici za rad na povienim temperaturama upotrebljavaju se za izradu delova koji su u eksploataciji izloeni visokim optereenjima i povienim temperaturama u toku dueg vremenskog perioda (lopatice, diskovi, rotori i tela gasnih parnih turbina; cevi pregrejaa pare, parovodi i armature parnih kotlova; ventili i drugi delovi motora SUS). Pored dobre vrstoe pri dugotrajnom optereenju na povienim temperaturama od ovih elika se zahteva i da budu vatrootporni. elici za rad na povienim temperaturama mogu da se razvrstaju prema radnoj temperaturi:

do 350C upotrebljavaju se opti konstrukcioni, ugljenini i niskolegi-rani elici u poboljanom stanju (1431, 1531),

od 400 do 550C upotrebljavaju se niskolegirani elici, koji sadre Cr, Mo i V. Hrom-molibdenski elici upotrebljavaju se u energetskim pos-trojenjima za cevi pregrejaa pare, parovode, kolektore, za armaturu parnih kotlova i parovoda (7400 i 7431). Za odgovornije delove parnih i gasnih turbina (lopatice, osovine, diskove, prirubnice, zavrtnji i navrtke) i za delove parnih kotlova (kotlovske cevi, cevi pregrejaa pare, parovode), koristi se Cr-Mo-V elik 7432.

od 500 do 600C upotrebljavaju se visokolegirani elici, koji osim 10 13% Cr sadre i Mo, V, W, Ti, Nb. Ovi elici se koriste za lopatice, diskove i rotore turbina, kao i ventile automobilskih i avionskih motora.

Nehrajui elici

Nehrajui elici se odlikuju visokom otpornou prema koroziji, koja se postie obrazovanjem tankog, tvrdog i kompaktnog povrinskog sloja, koji titi metal od dalje korozije. Osim visoke otpornosti prema koroziji, ovi elici su i vatrootporni, pa se koriste za rad na temperaturama preko 550C, umesto niskolegiranih elika. Ovi elici su definisani po JUS C.B0.600.

Nerajui elici su visokolegirani, a pored najmanje 12,5% hroma sadre i nikl, molibden, bakar, titan, silicijum, mangan i niobijum.

Nerajui elici se koriste za izradu pribora za jelo, elemenata opreme u kuhinjama i restoranima, hirurkih instrumenata, dekorativnih delova karoserija automobila. Osim toga, ovi elici se koriste za kotrljajne leaje, ventile, opruge, merne instrumente, dijelove pei i razmjenjivaa toplote u hemijskoj, petrohemijskoj i termoenergetskoj industriji. Primjeri standardnih oznaka nekih elika iz ove grupe su 4171, 4172, 4173, 4174, 45707, 4571, 4572, 4573 i 4574. Komercijalno najpoznatiji nerajui elik je Cr-Ni elik 18/8, sa 18% Cr i 8% Ni.

ALATNI ELICI

Alatnim elicima nazivaju se ugljenini i legirani elici, koji imaju visoku tvrdou i otpornost prema habanju, a upotrebljavaju se za izradu razliitog alata za obradu metala i drugih materijala. Pored dobrih mehanikih svojstava elici za alate moraju da imaju i druga vana svojstva, kao to su:

dobra toplotna stabilnost, da ne bi dolo do promene strukture i meha-nikih svojstava pri zagrevanju alata u toku procesa rada;

otpornost prema razugljenienju povrinskog sloja i oksidaciji, jer ove pojave smanjuju vrstou, tvrdou i otpornost prema habanju;

odgovarajua toplotna provodljivost, da bi se spreilo pregrevanje, a time i smanjenje tvrdoe u povrinskom sloju, to je naroito vano kod alata za obradu deformacijom u toplom stanju;

mali koeficijent linearnog irenja na temperaturama kojima je alat izloen u toku rada, tj. dimenziona postojanost;

dobra obrada bruenjem, to je naroito vano pri izradi alata za merne instrumente. Najvanije grupe alatnih eliku su:

(1) ugljenini alatni elici,

(2) legirani alatni elici za rad u hladnom stanju,

(3) legirani alatni elici za rad u toplom stanju i

(4) visokolegirani brzorezni alatni elici.

Ugljenini alatni elici

Ugljenini alatni elici sadre 0,6 1,4% C. Karakteristina su im sledea svojstva:

visoka tvrdoa (60 64 HRC),

dobra otpornost prema habanju, koja se zadrava samo do 150C. Zbog toga se od ugljeninih alatnih elika ne izrauje rezni alat za vee brzine rezanja,

alat od ugljeninih alatnih elika ima relativno dobru ilavost, pa je podoban za izradu alata izloenog jaim udarnim optereenjima.

Od ugljeninih alatnih elika moe se izraivati alat jednostavnog oblika i manjih dimenzija. Ugljenini alatni elici se dele na grupe:

I kvalitetna grupa,

II kvalitetna grupa,

III kvalitetna grupa,

elici za turpije i

elici za kose.

U I kvalitetnu grupu ugljeninih alatni elika spadaju 1941 i 1944, koji se upotrebljavaju za izradu alata gde je potrebna tvrda povrina i poveana ilavost (klipovi za pneumatske ekie).

U II kvalitetnu grupu ugljeninih alatnih elika spadaju 1740, 1840, 1940 i 1943, koji su namenjeni za izradu ekia i alata za kovanje, reznog alata i turpija za drvo, probijaa za papir, noeva poljoprivrednih maina, alata za seenje, buenje i obradu mekog i srednje tvrdog kamena.

U III kvalitetnu grupu ugljeninih alatnih elika spada elik 1540 koji se zbog loijih svojstava koristi za izradu sitnog alata: srpova, sjekira, ekia, noeva, burgija za drvo i drugog runog alata.

elici za turpije koriste se za izradu turpija srednjih i malih dimenzija (1741, 1946 i 1948).

elici za kose su ugljenini alatni elici visoke tvrdoe. U ovu grupu spada elik 1841 namijenjen sa izradu svih vrsta kosa.

Legirani alatni elici za rad u hladnom stanju

U legirane alatne elici za rad u hladnom stanju ubrajaju se elici namenjeni za oblikovanje i mehaniku obradu do 200C. Osnovni legirajui element kod ove vrste elika je Cr, a po potrebi se dodaju Mo, W i V. Ovi elici se primenjuju za alate za procesanje i probijanje, udarne alate, alate za presovanje i vuenje, delove drobilica, mlinova i bagera, alate za poljo-privredu i merne alate. Primeri legiranih alatnih elika za rad u hladnom stanju su 6441, 4755, 8140, 4843 i 7440.

Legirani alatni elici za rad u toplom stanju

U legirane alatne elike za rad u toplom stanju ubrajaju se elici name-njeni za izradu alata za kovanje i presovanje ipki i cevi, alata za livenje pod pritiskom, alata za izradu valjaka, matica, zakovica i epova.

Osnovni legirajui elementi kod ove vrste elika su Cr, Mo i V, a esto se dodaje i W. Legirani alatni elici za rad u toplom stanju su 4751, 7450 i 6450.

Brzorezni alatni elici

Brzorezni alatni elici su toplotno postojani, tj. zadravaju visoku tvrdou i otpornost prema habanju na povienim temperaturama (620 650C), koje se pojavljuju na povrinama alata pri rezanju velikim brzina-ma. Ovi elici dozvoljavaju 24 puta vee brzine rezanja, a postojanost je 1030 puta vea od postojanosti alata izraenih od ugljeninih elika.

Brzorezni alatni elici spadaju u visokolegirane elike, a osnovni legirajui elementi su W i Mo, koji obezbeuju toplotnu postojanost. Dodavanjem Co i V poveava se toplotna postojanost brzoreznih alatnih elika, to im obezbeuje visoku tvrdou na povienim temperaturama.

Prema stepenu uticaja legirajuih elemenata brzorezni elici se dele na molibdenske, volframske i kobaltne. Molibdenski i kobaltni brzorezni elici (7680, 7880 i 9780) se odlikuju visokom otpornou prema habanju i relativno dobrom ilavou. Koriste se za izradu alata izloenih udarima u toku rada (noevi i glodai za grubu obradu, spiralne burgije). Volframski brzorezni elici (6880 i 6980) se koriste za visoko optereene alate pri velikim brzinama rezanja i za grubu obradu pod najteim uslovima.

ELINI LIV

elini liv (L) je legura eleza i ugljenika od koje se izrauju odlivci za rad u uslovima dinamikog optereenja, kada se ne preporuuje upotreba livenih gvoa. Podela L prema nameni je analogna podeli elika, tako da se L do 0,6% C smatraju konstrukcionim, a preko 0,6% C alatnim.

elini liv objedinjuje dobra svojstva elika i livenog gvoa, jer ima dobra mehanika svojstva i moe da se lije. Meutim, u poreenju sa livenim gvoima, elini liv ima loija svojstva livenja jer se vie skuplja (do 2% u odnosu sa

1%) i zahteva viu temperaturu ulivanja (preko 1600C, u poreenju sa 1300C). Svojstva livenja se popravljaju sa poveanjem sadraja ugljenika, ali se istovremeno smanjuje ilavost L.

Zavisno od sastava konstrukcioni elini livovi se dele na niskougljenine (0,1 0,25% C), srednjeugljenine (0,25 0,4% C), visokougljenine (0,4 0,6% C) i legirane. Niskougljenini L koriste se za izradu malo optereenih odlivaka (kuita elektromotora, delova vagona, putnikih vozila i brodova). Srednjeugljenini L se koristi za izradu veoma

optereenih odlivaka (tokovi elektrolokomotiva, inobusa i dizalica, postolja maina i kuita parnih turbina, kuita i radna kola hidro-turbina, ramovi kovakih presa). Visokougljenini L koristi se za izradu optereenih odlivaka izloenih habanju (npr. veliki zupanici u cementarama i valjaonicama).

Legirani elini livovi se dele na manganske, hromne i viestruko legi-rane (Cr-Mn, Cr-Mo, Cr-Mo-V, Cr-Ni). Osnovni razlozi za legiranje su poveanje otpornosti prema habanju, otpornosti prema koroziji i vatro-otpornosti.

UGLJENINI ELIK

Ugljini elik je metalna legura, kombinacija dva elementa, eljeza (Fe) i ugljika (C), gdje su ostali elementi prisutni u tolikim omjerima da ne utiu na osobine legure. Od legirajuih elementa, u ugljinom eliku jedino su dozvoljeni: magnezijum (maksimalno 1,65%), silicij (maksimalno 0,60%) i bakar (maksimalno 0,60%). elik sa niskim sadrajem ugljika ima iste osobine kao eljezo. Kako se sadraj ugljika poveava, metal postaje tvri i vrstiji, ali manje duktilan i tei za zavarivanje. Visok sadraj ugljika sniava taku topljenja elika, kao i, generalno, njegovu temperaturu otpornosti.

Vrste ugljinog elika

Tipini sadraji ugljika su:

Niskougljini elik: otprilike 0,05 do 0,29% sadraja ugljika (npr. elik AISI 1018). Niskougljini elici imaju relativnu nisku vrijednost zatezne vrstoe, ali su jeftini i kovljivi; povrinska vrstoa se moe poveati putem karburizacije.

elik sa srednjim sadrajem ugljika: otprilike 0,30 do 0.59% sadraja ugljika (npr. elik AISI 1040). Posjeduje dobru i duktilnost i vrstou, te je jako otporan na habanje; koristi se za velike dijelove.

Visokougljini elici: otprilike 0,6 do 0,99% sadraja ugljika. Vrlo vrst, te se koristi za opruge i ice visoke vrstoe.

Ultra visokougljini elik: otprilike 1,0 do 2,0% sadraja ugljika. Ovi elici se termalno obrauju do veoma visoko vrstoe. Koriste se u posebne svrhe: za noeve, osovine i builice. Veina elika sa preko 1,2% sadraja ugljika se prave metodama prakaste metalurgije, te obino spadaju u kategoriju visoko legiranih ugljinih elika.

elik se moe termalno obraivati, to omoguava da se dijelovi proizvode dok su jo u mehkom stanju. Ako je prisutno dovoljno ugljika, legura moe ovrsnuti, te se tako poveava jaina, otpornost za habanje, kao i otpornost na udar. elici se obrauju i metodom hladnog valjanja, tj. oblikovanje metala putem deformacija na niskoj metastabilnoj temperaturi.

Metalurgija

Niskougljini elik je najei oblik elika, jer je njegova cijena relativno niska, a materijalu daje osobine koje su prihvatljive za mnoge primjene. Niskougljini elik ima niski sadraj ugljika (do 0,3% C), te zbog toga nije ekstremno ni krhak niti duktilan. Kovljiv postaje kada se zagrije. Koristi se kada su potrebne velike koliine elika, npr. kao konstrukcioni elik. Gustoa ovog metala je 7.861,093 kg/m3 (0,284 lb/in3), zatezna vrstoa je maksimalno 500 MPa (72.500 psi), a Youngov modul elastinosti mu iznosi 210 GPa.

Ugljini elici, koji dobro podnose termalnu obradu, imaju saraj ugljika u rasponu od 0,30 do 1,70%, u zavisnosti od teine. Tagovi raznih drugih elemenata moe imati znaajan efekt na kvalitet rezultirajueg elika. Tragovi sumpora smatraju se neistoom u eliku. Niskolegirani ugljini elik, kao to je A36, sadri okot 0,05% sumpora, a topi se na oko 1426 do 1538 C (26002800 F). Magnezijum se esto dodaje kako bi se poboljala vrstoa niskolegiranih ugljinih elika. Ovi dodaci ine materijal niskolegiranim elikom po nekim definicijama, ali AISI-jeva definicija ugljinih elika dozvoljava do 1,65% mangezija, u zavisnosti od teine.

Ovrsnuti elik se obino odnosi na naglo hlaeni elik (naglim hlaenjem poboljavaju se osobine vrstoe).

NEHRAJUI ELIK

Nehrajui elik ili korozijski postojani elik je legura eljeza i najmanje 12 % kroma (moderni nehrajui elici sadre i do 30% kroma), za razliku od obinog elika koji brzo oksidira na zraku (oksid je crvene boje) ako nije na neki zatien od korozije. Osim legiranja s najmanje 10,5% kroma, da bi elik bio korozijski postojan (pasivan), mora biti

ispunjen jo jedan uvjet, a to je postojanje homogene monofazne feritne, austenitne ili martenzitne mikrostrukture, radi izbjegavanja opasnosti od nastanka podruja s razliitim elektropotencijalom od potencijala osnovne mase.

Pored kroma postojanost prema koroziji poveava se dodatkom nikla. Kombinacijom legiranja kromom i niklom razvijeni su elici tipa 18/8 (18% Cr i 8% Ni), s austenitnom mikrostrukturom koji su otporni na djelovanje kiselina. Legiranje molibdenom omoguava lake pasiviziranje, te poboljava korozijsku postojanost i otpornost na jamiastu koroziju Cr-Ni elika. Legiranjem jakim karbidotvorcima (npr. titanij, niobij) omoguava se izbjegavanje pojave interkristalne korozije. Openito vrijedi da skupina korozijski postojanih elika mora sadravati:

feritotvorce: krom, silicij, aluminij, molibden, niobij, titanij, vanadij;

austenitotvorce: nikal, mangan, bakar, (kobalt), duik.

Istorijski razvoj

Nehrajui su elici razvijeni izmeu 1904. i 1915.godine. Od istraivaa koji su sudjelovali u ovom otkriu treba izdvojiti Leona Guilleta, Philipa Monartza, Benno Straussa, Eduarda Maurera, Harry Brearleya i Elwooda Haynesa.

Rani su trini nazivi za nehrajue elike Staybrite steel, Allegheny metal i Nirosta steel. Prvi njemaki patent javlja se 1912., dok se prvi ameriki patent javlja 1915.

Korozija

Korozija predstavlja razaranje metala ili legura zbog njihovog djelovanja s vanjskim medijem. Uvjeti meudjelovanja i svojstva medija odreuju vrstu korozije, pa tako postoji plinska, atmosferska, podvodna, bioloka korozija itd. Prema nainu razaranja metala postoje slijedei oblici korozije: opa (jednolino odnoenje povrine), jamiasta (tokasta, rupiasta, pitting), interkristalna, napetosna itd. Korozijska postojanost predstavlja sposobnost materijala da se suprotstavi negativnom djelovanju korozijskog medija pomou usporavanja njegovog djelovanja.

Vrste nehrajuih elika

Prokrom (isto to i inoks) sinonimi su i trgovaki nazivi za nehrajui elik, a odnose se uglavnom na relativno mekane nemagnetine, austenitne elike koji sadre nikal.

Korozijski postojani elici dijele se prema nastaloj mikrostrukturi na: feritne, austenitne, austenitno-feritne (dupleks), martenzitne, te precipitacijski ovrsnute elike koji pripadaju posebnoj skupini visokovrstih elika.

Feritni nehrajui elici

Feritni nehrajui elici sadre 13 - 17% kroma i manje od 0,1% ugljika, te imaju feritnu mikrostrukturu bez sposobnosti fazne transformacije i usitnjenja kristalnog zrna. Usitnjenje zrna moglo bi se postii u nekim sluajevima pomou hladne deformacije (stupanj deformacije 30 - 50%), te rekistalizacijskim arenjem (npr. 615 C/15 minuta; hlaenje na zraku ili vodi).

Feritni nehrajui elici su visoko korozijski otporni na djelovanje duine kiseline i njenih vodenih otopina, amonijevoj salitri, te smjesi duine, fosforne i solne kiseline. Nasuprot tome, nisu otporni na djelovanje rastaljenih metala (aluminij, antimon, olovo), amonijevog biflourida, barijevog klorida, broma, octene kiseline itd.

Ostala svojstva feritnih nehrajuih elika su: relativno su mekani, magnetini, slabo zavarljivi zbog sklonosti pogrubljenju kristalnog zrna (> 900 C), skloni pojavi krhkosti 475 pri izloenosti temperaturi 350 - 520 C, skloni stvaranju krhke sigma faze (520 - 850 C), slaba deformabilnost, dobra obradljivost odvajanjem estica (bolja od austenitnih), loa postojanost u kloridnim otopinama (npr. morska voda), nisu osjetljivi na pojavu napetosne korozije, dodatkom molibdena poveava im se otpornost na jamiastu koroziju, ekonomski prihvatljiviji od ostalih nehrajuih elika, skloni lomu pri niskim temperaturama.

Uklanjanje ili smanjenje navedenih nedostataka moe se postii povienjem udjela kroma, snienjem udjela ugljika, te legiranjem s molibdenom i niklom (eventualno titanom i niobijem). Znatna poboljanja svojstava postiu se porastom istoe feritnih elika, tj. dobivanjem vrlo niskih udjela neistoa i primjesa pomou suvremenih metoda rafinacije (npr. indukcijska vakuumska pe, elektronski mlaz i sl.). Zbog niskih udjela dodataka takvi elici se nazivaju ELA elici (eng. Extra Low Additions).

Neki primjeri feritnih nehrajuih elika:

. 4174 (X6 Cr 17), vlane vrstoe 450 - 600 N/mm2, granice razvlaenja 270 N/mm2, istezljivosti do 20%, primjene kao korozijski postojani pribor za jelo (osim otrice noa), dijelovi kuanskih aparata, dijelovi ureaja u proizvodnji duine kiseline i sapuna, te u petrokemijskoj industriji;

X6 CrMo 17 (1,1% molibdena), vlane vrstoe 450 - 600 N/mm2, granice razvlaenja 270 N/mm2, istezljivosti do 20%, primjene kao posebno otporan na slanu vodu i organske kiseline, za auto-dijelove, okvire

prozora, prevlake hladnjaka, ruke na vratima, okvire ogledala na automobilima.

Austenitni nehrajui elici

Austenitni nehrajui elici uglavnom sadre 0,02 - 0,15% ugljika, 15 - 20% kroma, 7 - 20% nikla, uz mogue dodavanje odreene koliine molibdena, titanija, niobija, tantala, duika. Svi dodaci, osim duika, dovode do pojave ferita u mikrostrukturi. Glavna prednost ove skupine elika je otpornost na interkristalnu koroziju, a glavni nedostatak austenitnih elika predstavlja snienje granice razvlaenja zbog manjeg udjela ugljika.

Glavna svojstva austenitnih nehrajuih elika su: nema mogunosti usitnjavanja zrna, nemagnetini su, vee su napetosti i deformacije tijekom zavarivanja nego kod feritnih elika, odlina plastinost, legiranjem s molibdenom, volframom i vanadijem postie se dobra otpornost prema puzanju pri temperaturama iznad 600 C, visoka ilavost, oksidacijska i korozijska otpornost, visok odnos vrstoa/masa, dobra svojstva pri niskim temperaturama, postojana austenitna struktura od solidus temperature do ispod sobne temperature, kubino plono centrirana kristalna reetka koja osigurava visoku deformabilnost, nisu skloni poveanju kristalnog zrna u zoni utjecaja topline tijekom zavarivanja.

Primjeri austenitnih nehrajuih elika:

X12 CrNi 18 8, vlane vrstoe 700 N/mm2, granice razvlaenja 215 N/mm2, istezljivosti do 50%, tvrdoa 180 HB, primjene kao standardni tip elika za predmete u kuanstvu, aparate i ureaje u prehrambenoj industriji, u mljekarama, u pivovarama, ortopediji. Primjenjiv je do 300 C.

Najee primjenjivani elici s niskim sadrajem ugljika su: AISI 304L, AISI 316L, AISI 316LC.

Austenitno-feritni (dupleks) nehrajui elici

Dupleks elici posjeduju dvofaznu austenitno-feritnu mikrostrukturu s 40 - 60% ferita. elik s 22 - 24% kroma i 6 - 8% nikla pri temperaturi 20 C, tj. zagrijan do 1000 C sastojati e se od ferita i austenita. Ukoliko su prisutni ostali legirajui elementi tada vrijedi da dodatak molibdena, silicija, titanija i niobija djeluje slino kao porast sadraja kroma, a mangana, bakra, duika i ugljika kao povienje sadraja nikla. Povienjem temperature iznad 1000 C poraste udio ferita, a smanjuje se udio austenita tako da elik s 22% kroma i 8% nikla pri 1350C posjeduje jednofaznu feritnu mikrostrukturu.

Jedan od glavnih ciljeva legiranja dupleks elika je odravanje dovoljno visokog udjela austenita, to je posebice vano tijekom zavarivanja (u zoni taljenja zavarenog spoja). Previsoki udio ferita moe uzrokovati snienje korozijske postojanosti, te pojavu krhkosti. Primjena dupleks elika pri povienim temperaturama je mogua, ali zbog ogranienja primjene na maksimalno 250 - 350 C primjena je znatno suena.

Dupleks elici se najee primjenjuju u industriji nafte i plina (crpke, desulfurizatori, destilatori, desalinizatori, ventili, cjevovodi, pumpe), petrokemijskoj industriji (alati za ekstruziju PVC filma, apsorberi, separatori, izmjenjivai topline), kemijsko-procesnoj industriji (u proizvodnji kiselina, rad s otopinama HF u HNO3, ureaji za H2SO4, sapnice), brodogradnji (osovine brodskog vijka, kormila, crpke, grijai, leajevi), industriji papira (ventili, cijevi regeneracijskih pei, osovine mjeaa, proiavanje vode), prijevozu (cisterne).

Martenzitni nehrajui elici

Martenzitni nehrajui elici imaju povieni udio ugljika (0,2 - 1,0%), iznad 13% kroma (do 18%), te mogu sadravati i do 1,3% molibdena i 2,5% nikla. Optimalna mehanika svojstva i korozijska postojanost ove skupine elika postie se kaljenjem na zraku ili u ulju i naknadnim poputanjem. Martenzitni nehrajui elici mogu se podijeliti u dvije podskupine: konstrukcijski (sadre do 0,25% C, poboljavaju se) i alatni elici (> 0,3% C, nakon kaljenja se nisko poputaju). Kod konstrukcijskih elika posebna panja se usmjerava prema korozijskoj postojanosti, a kod alatnih postoji dodatni zahtjev prema otpornosti na abrazijsko troenje. Radi toga alatni elici imaju dvofaznu mikrostrukturu (martenzit + karbidi) ija je korozijska postojanost nia od jednofazne martenzitne mikrostrukture.

Primjeri martenzitnih nehrajuih elika:

. 4172 (X20 Cr 13), posebno postojan na vodu i vodenu paru, na organske kiseline: octenu, mlijenu, vonu; primjene kao kirurki instrumenti (klijeta, pincete), pribor za jelo: vilice, lice; strojni dijelovi: osovine, stapajice, ventilni stoci, sapnike igle, turbinske lopatice, holandski noevi (za papir).

X90 CrMoV 18, istovremeno vrlo otporan na troenje i koroziju; primjene kao noevi za meso, skalpeli, korozijski postojani kotrljajui leajevi, sapnice, pribor za jelo otporan na abrazijske prake za ienje, britve, ileti. [4]

Mekomartenzitni nehrajui elici

Ukoliko se sadraj ugljika smanji ispod 0,1%, tada nastaju mekomartenzitni nehrajui elici, koji spadaju u visokovrste elike (granica razvlaenja do 1000 N/mm2). Snienje mehanikih svojstava (vrstoa, granica razvlaenja) u tom sluaju nadomjeta se legiranjem s kromom (13 - 18%), niklom (1 - 6%) i molibdenom (< 3%).

Mekomartenzitni elici s 0,03 - 0,05% ugljika postiu zadovoljavajua mehanika, fizikalna i kemijska svojstva austenitizacijom, gaenjem i poputanjem pri 450 - 700 C. Preostale tri skupine elika (PH-martenzitni, maraging i PH-austenitni) pored visokog udjela kroma, nikla i molibdena mogu sadravati i bakar, niobij, aluminij, titanij, cirkonij koji meusobno ili s drugim elementima stvaraju intermetalne spojeve. Intermetalni spojevi nastaju u prethodno stvorenom martenzitu, pa se ovrsnue takvih elika pripisuje precipitacijskom djelovanju. Stoga se takvi elici oznaavaju kao PH-elici (engl. Preciptation Hardened) i pripadaju skupini ultravrstih elika. Mekomartenzitni elici uglavnom se primjenjuju za izradu dijelova strojeva i aparata izloenih djelovanju neistog zraka (iznimno djelovanju morske vode), izradu lopatica Peltonovih i Kaplanovih turbina, za valjke u proizvodnji papira, izradu dijelova pumpi

(rotori, osovine, lopatice, klizne plohe) itd.

DIJAGRAM STANJA Fe-Fe3C ( metastabilni )

Dijagrami stanja predstavljaju grafiki prikaz faznog stanja legure u zavisnosti od temperature i sastava u ravnotenim uslovima. Npr. da bi se konstruisao dvokomponentni dijagram stanja, neophodno je prethodno odrediti krive hlaenja itavog niza legura koje sadre razliiti procentualni udio legirajue komponente, kao i krive hlaenja istih metala, odnosno hemijskih elemenata koji ulaze u sastav legure.Dijagrami stanja omoguavaju da se za konkretnu leguru odrede preobraaji pri zagrijavanju i hlaenju, da se odredi temperatura poetka i zavretka topljenja (interval kristalizacije) legure, da se utvrdi da li je legura homogena i da li je sklona poroznosti. Strukturni preobraaji u vrstom stanju, njihov karakter i strukture koje se dobijaju, kao i temperaturni intervali u kojima zapoinju i zavravaju se, neophodni su podaci za odreivanje parametara procesa termike i termomehanike obrade, zavarivanja, plastine deformacije na hladno i na toplo, i za izbor legure za razliite namene.

Ugljenik je najvaniji legirajui element eljeza. Ve su i relativno male koliine ugljenika dovoljne da umnogome izmijene karakter i osobine eleza. elici koji su kovni bez dopunske obrade sadre 0 do 2,06%C. elici sa manje od 0,35%C nisu praktino kaljivi, dok elici sa veim sadrajem ugljenika postaju kaljenjem tvrdi kao staklo. Legure sa vie od 2,06%C obino nisu kovne, ve su krte, pa se koriste u livenom stanju. Takve legure sa visokim sadrajem ugljenika nazivaju se liveno gvoe.

Poto ugljenik moe da se nae u vezanom obliku sa eljezom kao cementit i u slobodnom obliku kao grafit, postoje dva dijagrama stanja:

metastabilni dijagram stanja sistema eljezo cementit (Fe-Fe3C), i

stabilni dijagram stanja sistema eljezo ugljenik (izluen u vidu grafita) (Fe-CGr).

Metastabilni dijagram stanja je znaajan za izuavanje elika i livenih gvoa kod kojih je ugljenik izdvojen u vidu cementita, dok je stabilni dijagram stanja bitan za livena gvoa kod kojih je ugljenik izdvojen u vidu grafita.

Dijagram stanja elezo cementit prikazan je na slici u koordinatnom sistemu temperatura sadraj ugljenika do 6,67%, odnosno 100% cementita. Legure koje sadre do 2,0% C se nazivaju elici, a legure sa vie od 2,0% C livena gvoa.

Isprekidanim linijama oznaen je stabilni dijagram stanja.

Na dijagramu stanja eljezo-ugljenik, isto eljezo predstavlja lijevu, a karbid eljeza Fe3C desnu granicu dijagrama stanja. Karbid eljeza Fe3C sadri 6,67%C i metalografski se oznaava kao cementit. Legure sa sadrajem ugljenika iznad 6,67% nemaju tehnikog znaaja.Sloenost dijagrama na strani eljeza prouzrokovana je razliitim alotropskim modifikacijama eljeza i njihovom razliitom sposobnou za rastvaranje ugljenika. U legurama eljeza i ugljenika javljaju se sljedei vrsti rastvori:

Oznaka Maksimalni sadraj C Metalografska oznaka

-vrsti rastvor -vrsti rastvor

-vrsti rastvor

1493C: 0,10% 1147C: 2,06%

723C: 0,02%

-ferit austenit

ferit

Od homogenih vrsta kristala (faza) koje se javljaju u legurama eljeza i ugljenika, treba razlikovati mikrokonstituente koji imaju sloenu (heterogenu) prirodu. To su:

Oznaka Sastavljen iz Oblast postojanosti

Perlit

Ledeburit I

Ledeburit II

Ferit+cementit

Austenit+cementit

Perlit+cementit

T723C 0,02 do 6,67%C T1147 do 723C

2,06 do 6,67%C

T723C 2,06 do 6,67%C

Cementit se javlja kao samostalni mikrokonstituent u tri razliita oblika istog hemijskog sastava:

Oznaka Nastaje putem

Primarni cementitSekundarni

cementit

Tercijarni cementit

primarne kristalizacije iz rastopa (linija CD)izdvajanja

iz austenita (linija ES)

izdvajanja iz ferita (linija PQ)

Slovni simboli kojima se oznaavaju karakteristine take, linije i faze u dijagramu, internacionalno su usvojeni i olakavaju mnoga tumaenja i dogovore. Oznake karakteristinih taaka dijagrama stanja su date u tabeli.. Navedeni podaci o temperaturama i sadraju ugljenika nisu definitivno odreeni, pa se u literaturi mogu da nau razliite vrednosti.

Tabela- Karakteristine take dijagrama stanja Fe-Fe3C

Karakteristine linije na dijagramu stanja Fe-Fe3C

Linija koja nastaje spajanjem taaka A, B, C i D se naziva likvidus linija (oznaava se sa A5), iznad koje su sve legure ovog sistema u tenom stanju rastopu, oznaenom R.

Linija koja se dobija spajanjem taaka A, H, J, E, C i F se naziva solidus linija (oznaava se sa A4) i predstavlja zavretak procesa kristalizacije. Ispod nje sve legure ovog sistema su u vrstom stanju.

Izmeu likvidus i solidus linije legure se sastoje iz rastopa i vrste faze koja se izdvaja. Koliina vrste faze se poveava sa snienjem temperatur