Konstrukcija i gradnja jedrilice/Metali/Slitine čelika

Čelik

Čelik je u osnovi legura željeza i ugljika. Osim ugljika, željezo u čeliku uvijek prate silicij, mangan, fosfor i sumpor. Pored navedenih elemenata, u svojstvu legirajućih metala mogu se dodati: krom, nikal, molibden, vanadij, volfram, aluminij, a u cilju dobivanja osobina čelika potrebnih za primjenu na mjestima koja prirodom opterećenja zahtijevaju neke specifične osobine, kao npr. povećanu otpornost na habanje, povećanu čvrstoću na lom, povećanu tvrdoću, žilavost itd.

Kao materijal čelik je najsigurniji i najpouzdaniji, jer posjeduje najkvalitetnije mehaničke osobine. Mogućnost autogenog zavarivanja (osim nekih vrsta) i mogućnost primjene termičkih procesa obrada (kaljenje, nitriranje, cementiranje itd.), doprinose velikom korištenju čelika na mjestima najvećih opterećenja, kao npr. glavni okovi krila, okovi repnih površina, okovi stajnog trapa itd. Najveći nedostatak čelika je njegova specifična težina (γ je oko 7,8 kp/dm³). U zavisnosti od elemenata koji su sadržani u čeliku, mogu se podijeliti na:

• ugljične čelike,

• obično legirane čelike,

• višestruko legirane čelike i

• čelični lijev.

Ugljični čelici

Ugljični čelici sadrže ugljik (do 4%), silicij (do 0,5%), mangan (do 0,6%) i minimalni postotak sumpora i fosfora (manje od 0,09%). Koriste se za izradu manje opterećenih elemenata kao i na mjestima gdje legirani čelici nisu neophodni. Osim toga, iz ovog čelika izrađuju se čelična užad kao i opruge. Kod ovih elemenata specijalnim vučenjem i termičkom obradom postiže se čvrstoća na lom od 160 do 250 kp/mm². Inače, normalna čvrstoća na lom ove grupe čelika kreće se od 40 kp/mm² do 60 kp/mm². Vijci, osovinice, svornjaci matice, podmetači, razni vareni dijelovi, zakivci cijevi itd. su elementi koji se izrađuju iz ugljičnog čelika.

Obični legirani čelici

Obični legirani čelici u svom sastavu mogu imati, pored navedenih pratećih elemenata, željezo, krom ili nikal, mangan, silicij ili vanadij u različitim postocima. Dodavanjem ovih elemenata postižu se različiti efekti, a u zavisnosti od postotka njihovog učešća. Ovi su čelici pogodni za zavarivanje, termičku obradu, pored toga imaju povećanu tvrdoću, kao i visoku nosivost. Mogu se primijeniti u najrazličitije svrhe, a naročito na mjestima koja su pod visokim opterećenjima. Od obično legiranih čelika izrađuju se kuglični ležaji, opruge, vijci, osovine itd. Poslije termičke obrade mogu imati vrlo visoku čvrstoću na lom (do 160 kp/mm²).

Višestruko legirani čelici

Višestruko legirani čelici su obično poboljšani s više komponenata legirajućih metala. Krom – nikal, krom – molibden, krom – molibden – vanadij, krom – mangan – vanadij, krom – molibden – aluminij, itd., samo su neke od mogućih kombinacija ove grupe čelika. Čak i u pojedinim grupama moguće su razne varijante, a u zavisnosti od postotnih odnosa pojedinih elemenata. Uglavnom, ovi čelici imaju osobine velike žilavosti, visoke otpornosti na lom, velike tvrdoće, dobre osobine zavarivanja i termičkog oplemenjivanja, otpornost na koroziju i visoku temperaturu. Primjenjuju se za izradu osovina, upornica cijevi, okova itd.

Ova grupa čelika danas predstavlja jedan od primarnih konstruktivnih materijala u zrakoplovstvu. Čvrstoća na lom termički obrađenih elemenata izrađenih od čelika ove grupe dostiže veličinu i preko 160 kp/mm².

Čelični lijev

Čelični lijev je našao veliku primjenu u gradnji tek posljednjih godina jer sa svojim odličnim mehaničkim osobinama zamjenjuje normalni visokolegirani čelik uz mogućnost da se pored ostalih osobina može i lijevati. Koristi se za izradu okova koji trpe velika naprezanja.

Čelični lijev se obično legira manganom, vanadijem, molibdenom i kromom, te prema učešću pojedinih elemenata dobiva osobine dobre termičke obradivosti i mogućnosti zavarivanja. Pojedine grupe čeličnog lijeva poslije termičkih obrada mogu postići čvrstoću na lom 110 do 130 kp/mm².