Jeklo: Razlika med redakcijama

odstranjenih 129 zlogov ,  pred 2 letoma
m/dp
m (m/dp/pnp)
(m/dp)
 
== Zgodovina ==
 
Načrtovana in nenaključna proizvodnja jekla poteka iz predhodno pridobljenega železa. Ker je jeklo zlitina železa in ogljika, pri zgodovini jekla dejansko obravnavamo železo. Danes večino železa pretvorijo v jeklo.
 
Dosedanja odkritja damascenskega (s kovanjem vzorčasto okrašenega) jekla iz 20. stol. pr. n. št. izhajajo iz območja nekdanje Anatolije. Civilizaciji [[Hetiti|Hetitov]] iz Anatolije pripisujejo najstarejšo proizvodnjo jekla. Železo so mehanično ločili od ostalih snovi v železovi rudi in kovali vroče železo pri 800 °C, s čimer so dodatno izločili nečistoče v obliki tekoče žlindre. Tako so dobili kovano železo. Hetiti so iz jekla izdelovali orožje ali pa ga uporabljali kot menjalno sredstvo za srebro z [[Asirci]].
 
Egipčani so svoje železne premete vrednotili zadosti, da so jih pokopavali v [[grobnica|grobnice]]. Egipčanski vladar [[Tutankamon]], ki je umrl leta [[1323 pr. n. št.]] je bil pokopan z železnim bodalom.
 
[[Staristari Grki|Starim Grkom]] in [[Rimljani|Rimljanom]] je bil proces pridelave jekla tako zanimiv, da so ga opisovali celo pisatelji. [[Homer]]jeve pesnitve (ccaokoli [[880 let pr. n. št.]]), [[Herodot]]ova »Zgodovina« ([[446 let pr. n. št.]]), [[Aristotel]] ([[350 let pr. n. št.]]) in [[Plinij]]eva »Zgodovina narave« (leta [[77]]) opisujejo procese pridelave jekla. Grki in Rimljani so jeklo uporabljali predvsem za [[meč]]e. Kljub visoki natezni trdnosti ga niso uporabljali v konstrukcijske namene. Čeprav bi lahko izdelovali dolge [[traverza|traverze]], je vse kar najdemo, nekaj majhnih nosilcev v [[kopališče|kopališčih]] iz kovanega železa.
 
[[Indijci]] so za damasciranje uporabljali jeklo imenovano [[Wootz]]. To jeklo so pričeli proizvajati okoli [[3. stoletje pr. n. št.|3. stoletja pr. n. št.]] na jugu [[Indija|Indije]] in je vsebovalo veliko ogljika. Wootz so dobili tako, da so železovo rudo karbonizirali, da so jo lahko stalili, zatem pa še dekarbonizirali, do stopnje vsebovanega ogljika od 1 % do 1,6 %. Jeklo so nato v obliki materiala in končnih izdelkov izvažali v [[Evropa|Evropo]], [[Ljudska republika Kitajska|Kitajsko]], Arabski svet in [[Bližnji vzhod]], kljub temu pa je postopek izdelave zelo kvalitetnega jekla Wootz ostal skrivnost vse do prenehanja njegove proizvodnje v [[17. stoletje|17. stoletju n. št.]]
 
[[Kitajci]], ki so železo in jeklo pričeli uporabljati približno 1000 let kasneje kot Hetiti, so močno razširili uporabo te kovine. Uporabljali so jo za orodje, orožje, posodo, kuhinjske pripomočke in tudi v konstrukcijske namene. Prvi železni [[viseči most]] so konstruirali in izvedli Kitajci. Njihovo prečiščevanje staljenega surovega železa in kovaško obdelovanje, je bilo okoli [[500 let pr. n. št.]] zelo razvito, saj so enako tehnologijo Evropejci pričeli uporabljati šele 2000 let kasneje.
 
=== Od 15 stol. n. št. do 19 stol. n. št. ===
V Evropi lito železo do [[14. stol.]]stoletja ni bilo cenjeno. S pričetkom uporabe jekla za [[top]]ove pa se je zanimanje za železovo rudo povečalo. Pomemben pobudnik razvoja je bila tudi [[železnica]] s svojimi potrebami. Železničarji so potrebovali kvalitetnejši material za [[tirnice]], ki so jih sicer morali menjavati vsakih 6 mesecev in so bile vzrok za številne nesreče.
 
Povečana pridelava jekla je terjala porabo velikih količin [[oglje|oglja]], kar je pomenilo ogromno krčenje [[gozd]]ov, zato je v 17. stol. prišlo do zamenjave oglja s [[premog]]om, vendar je premog vseboval žveplo, kar je naredilo jeklo krhko. Rešitev so našli pivovarji, ki jim je pri uporabi premoga za varjenje piva nezaželeno žveplo dajalo smrdljiv priokus pivu. Žvepla so se znebili tako, da so premog pekli, tako da je ostal čisti ogljik.
[[Švedi|Švedski]] [[kemik]] [[Torbern Olof Bergman]] je leta [[1781]] v svoji znanstveni razpravi ''Disseratatio Chemica de Analysi Ferri'' razkril pomembno vlogo ogljika v železni zlitini in determiniral kompozicijo litega železa, jekla in surovega železa. Odslej je bila razlika med železom in jeklom jasno določena.
 
[[Britanci|Britanski]] izumitelj [[Henry Bessemer]] je izumil tehniko masovne proizvodnje jekla in jo leta [[1855]] patentiral. Bessemer je med projektiranjem topovskih izstrelkov za Britansko vojsko prišel na idejo, da bi iz poceni železne zlitine odstranjevali ogljik, namesto da so ga dodajali dragemu nizko karbonskemu surovemu jeklu. [[Bessemerjev postopek]] je zajemal vpihovanje zraka pod velikim pritiskom (s pomočjo parnega stroja) v staljeno surovo železo, kar je imelo dvojni učinek: kisik je nase vezal ogljik in se izločil kot ogljikov dioksid, hkrati pa je oksidacija dobavljala toploto, ki je bila potreba za ohranjanje taline, saj se je z zniževanjem ravni ogljika poviševala talilna temperatura. Odkritje je pomenilo pričetek poceni industrijske proizvodnje jekla.
 
[[Nemci|Nemški]] inženir [[Carl Wilhelm Siemens]] je leta [[1856]] predstavil izboljšavo talilne peči. Iznašel je regeneracijski postopek, na osnovi katerega sta [[Francoz]]aFrancoza [[Emile in Pierre Martin]] leta [[1864]] konstruirala in patentirala peč. Ta je dobila ime Siemens-Martinova peč. Pri teh pečeh se uporablja postopek regeneracije toplote tako, da se v plamenih peči temperatura bistveno zviša s predogrevanjem zraka in generatorskega plina, ki služi kot gorivo. S konvektorskim postopkom se proizvajajo kisla in bazična jekla glede na vrsto obloge v konvektorjih, kjer se poleg grodlja tali tudi staro železo. Možnost uporabe starega železa pri proizvodnji novega je pomenila pomemben korak naprej v jeklarski industriji.
 
Angleža [[Percy Carlyle Gilchrist]] in [[Sidney Gilchrist Thomas]] sta leta [[1878]] modificirala Bessemerjev proces. Z dodajanjem apnenca ali dolomita sta iz taline odstranila fosfor in žveplo. Možnost odstranjevanja nečistoč je pomenil novo prelomnico, saj sta postali angleška in nemška železova ruda, ki sta vsebovali veliko fosforja, prav tako uporabni za pridelavo kvalitetnega jekla, kot je bila prej švedska ruda. Proces je po izumitelju poimenovan Thomasov proces.
 
Po številnih poizkusih izumiteljev v 19 stol.stoletju je elektropeči leta [[1900]] razvil Francoz [[Paul L.T. Heroult]]. V elektropečeh se je s pomočjo oglenih elektrod tik nad surovinami ustvaril električni oblok, ki je talil surovine ter zgoreval ogljik. Pri tem postopku ni bilo potrebno dovajati zraka, zato se v talini niso ustvarjali dodatni zračni mehurčki. Elektroobločni postopek je omogočil izdelavo visokokakovostnih in posebnih vrst jekel, ki so jih uporabljali za orodja in vzmetnice. Osnovna pomanjkljivost električnih peči je visoka količina porabljene energije.
 
=== Od 20. stol. n. št. do danes ===
V začetku 20. stol.stoletja je bila zaradi njegove neenotne kompozicije ukinjena uporaba litega in surovega železa v konstrukcijske namene. V skladu s tedanjimi predpisi je bilo pri gradnji dovoljeno uporabljati le jeklo. Konstrukcijsko jeklo je bilo material specifičnih oblik, zanesljive kemične sestave in točno določene trdote, kar pa je zagotavljalo primerno stopnjo varnosti konstrukcije.
 
Jeklo je material, ki je prisoten pri vsej arhitekturi 20. stoletja: v ploščah, vezivih, vijakih, žebljih, v obliki palic in mrež kot armatura v betonu. Konstrukcijsko jeklo je omogočilo razvoj hitro postavljivih poslovnih objektov, strehe velikih razponov brez vmesnih nosilcev in gradnjo nebotičnikov.
 
Pomemben napredek v jeklarski industriji je bilo odkritje nerjavečega jekla. Anglež [[Harry Brearley]] ga je prvič proizvedel z dodajanjem kroma železu v električni peči leta [[1913]]. Po njegovem odhodu iz laboratorijev Brown Firth je z raziskavami nadaljeval [[dr. William H. Hatfield]], ki je leta [[1924]] izumil še danes najbolj razširjeno vrsto nerjavečega jekla, t. i. jeklo »18/8«, katerega 18 % teže predstavlja krom in 8 % teže je niklja.
 
Danes se večina konstrukcijskega jekla proizvaja s procesom imenovanim osnovni oksidacijski postopek (BOS – ang. Basic oxygen steelmaking), ki je izboljšana metoda Bessemerjevega procesa v t. i. [[LD–konverter]]ju, ki je poimenovan po dveh Avstrijskih krajih – Linz in Donawitz. Postopek je razvilo in prvič predstavilo Avstrijsko podjetje Voestalpine AG leta [[1952]]. Z vpihovanjem čistega kisika na surovo železo se temperatura dvigne do 1700 °C, zniža se raven ogljika in pridobivamo nizko karbonsko jeklo. Bistvena izboljšava od Bessemerjevega postopka je uporaba kisika namesto zraka, ki skupaj z modernim prečiščevalnim procesom zagotavlja dobro zrnavost in dobro varljiv material z enakomerno trdnostjo in žilavostjo.
 
Leta [[1952]] je bila ustanovljena [[Evropska skupnost za premog in jeklo]], z namenom zagotoviti rekonstrukcijo ključnih industrij po drugi svetovni vojni. Proces je bil za obe panogi zelo zahteven, vendar se je le tako oblikovala vitka, fit in moderna jeklarska industrija. Jeklo je postalo moderen material z obetajočo prihodnostjo. Danes je jeklo najpogosteje recikliran material na svetu. Ocenjujemo, da je od novo proizvedenega jekla približno 42,3 % recikliranega materiala. Vse jeklo, ki je na razpolago se reciklira. Dolga življenjska doba in uporaba v konstrukcijske namene pomeni zaloge za recikliranje v prihodnosti, toda da bi zapolnili današnje potrebe je potrebno proizvajati tudi jeklo iz železove rude.
Danes je jeklo najpogosteje recikliran material na svetu. Ocenjujemo, da je od novo proizvedenega jekla približno 42,3 % recikliranega materiala. Vse jeklo, ki je na razpolago se reciklira. Dolga življenjska doba in uporaba v konstrukcijske namene pomeni zaloge za recikliranje v prihodnosti, toda da bi zapolnili današnje potrebe je potrebno proizvajati tudi jeklo iz železove rude.
 
== Sistematika jekel ==
 
Jeklo je elastično, [[prožnostni modul|modul elastičnosti]] ''E'' znaša od 2,0 do 2,2×10<sup>5</sup> N/mm².
Čisto železo ima [[trdota|trdoto]] le 60 [[trdota po Vickersu|HV]]. S postopki [[toplota|toplotne]] obdelave dosegamo v jeklu trdote tudi do 800 HV, s postopki toplotno kemične obdelave pa tudi vrednosti 2000 HV. [[Natezna trdnost]] čistega železa znaša približno 200 N/mm², jekla pa tudi do 4000 N/mm².
== Razdelitev jekel ==
=== glede na kemično sestavo ===
 
* nelegirano jeklo
** navadno [[ogljikovo jeklo]]
 
=== glede na vrsto uporabe ===
 
* [[orodno jeklo]] primeri oznak TC140, 210CrW12
** npr. [[HSS jeklo]] primeri oznak HS12-1-5-5
 
== Neporušitvene preiskave ==
 
S temi preiskavami odkrivamo napake v materialu, ne da bi ga poškodovali ali celo uničili in ga kasneje lahko vgradimo v kakšno napravo. Najbolj sta razširjeni dve metodi: [[preiskava z ultrazvokom]] in [[radiografija|preiskava z rentgenskimi žarki]]
 
== Največji proizvajalci jekla ==
 
Vir: Svetovna jeklarska organizacija ([[World Steel Association]])
{| class="wikitable sortable" border="1"
 
== Glej tudi ==
 
* [[Jeklenajeklena litina]]
* [[Seznamseznam držav po proizvodnji jekla]]
* [[Nitridiranje]]
* [[Kaljenje jekelnitridiranje]]
* [[kaljenje jekel]]
* [https://de.wikipedia.org/wiki/Stahl/Tabellen_und_Grafiken Jeklo / tabele in grafike (v nemščini.)]
 
== Zunanje povezave ==
{{Wikislovar|jeklo|Jeklo}}
 
{{normativna kontrola}}
 
[[Kategorija:Metalurgija]]
[[Kategorija:Strojništvo]]
[[Kategorija:Zlitine]]
[[Kategorija:Jeklo|* ]]
{{normativna kontrola}}