1.0. PODELA MATERUALA I NJIHVA SVOJSTVASve sto nas okruzuje naziva se materijom. Materijali su deo materijeAko se kamen stavi u funkciji koriscenja, odnosno, prerade kao beton postacematerijal.Materijali su deo materije koju ljudska bica upotrebljavaju ilije preraduju.Da bi materijali mogli uspesno da se koriste, moraju da se odiikuju nizom osobina u koje spadaju: hemijska svojstva (osobine), fizicka svojstva, mehanicka svojstva i nukleama svojstva.Da bi materijali mogli da se koriste u odredjenom obliku moraju daprodu proces obrade. U zavisnosti od toga, materijali su podeljeni u cetiri osnovne grupe:• metaini materijali,• keramicki materijali,• polimemi materijali i• kompozitni materijali.1. METALNI MATERIJALIMetaini materijali obuhvataju ciste metale kao sto su:1. zeiezo,2. aluminijuin (Al),3.baka(Cu) I njihove legure kao sto su:1. gvozde(Fe),2. bronza,3. mesing.Metaini materijali odiikuju se sledecim opstim svojstvima: dobrom toplotnom i elektricnom provodljivoscu; relativno velikom cvrstocom i krutoscu; dobrom duktilnoscu ( zilavost i plasticna svojstva ); obradljivoscu i otpomoscu prema udaru.Ovi materijali koriste se za izradu konstrukcija i visoko opterecenih delova masma (tehnickih sistema). Za visoko opterecene delove masina pogodne su iegure, kod kojih se tacnom kombinacijom hemijskih elemenata i odabranim postupcima prerade mogu poboijsati njihova svojstva. Metaini materijali se mogu podeliti prema boji, pa razlikujemo: Crne metalne materijale u koje spadaju:1. celici (legure zeieza );2. gvozda(Fe);3. fero legure. Na obojene materijale, u koje spadaju svi metaini materijali koji nisu cmi. Prema tezini, metaini materijali se dele na: Lake metalne materijale ( gustina manja od 5g/cm3) u koje spadaju:aluminijum (Al), magnezijum (Mg) , titan (Ti). Teske metalne materijale u koje spadaju: bakar (Cu), cink (Za), niki (N1). Plemenite materijale u koje spadaju: zlato (Au), srebro (Ag), platina (Pt) Retke metale u koje spadaju: cirkonijum, niobijum (Nb)Podela masmskih matenjala moze se izvrsiti i jos prema temperaturi topljenja na: Metale sa niskom temperaturom topljenja u koje spadaju:kalaj (Sn), olovo (pB), karbid (Cd), aluminijum (Al), mangan (Mn), cink (Zn). Metale sa visokom temperaturom topljenja u koje spadaju: baker (Cu), nikl (Ni), gvozdje (Fe), vanadijum (W), volfvram (V), molibden (Mo).1.2. KERAMICKI MATERIJALIRazlika izmedju metalnih i keramickih materijala je u tome sto keramicki materijali imaju losu toplotnu i elektricnu provodljivost. Ovi materijali imaju veoma veliku cvrstocu i tvrdocu , ali zato njihova duktilnost obradljivost i otpomost prema udaru su niske. Iz ovih razloga ovi materijali se ne koriste za izradu konstrukcija ili visoko opterecenih delova elemenata. Pojedini keramicki materijali su izvanredno postojani na visokim temperaturama, imaju dobru korozionu postojanost u razlicitim agresivnim sredinama, imaju dobrte izolacione i toplotne mogucnosti kao i dobre opticke mogucnosti pa iz ovih razloga njihova primenaje mnogobrojna.1.3. POLIMERIU polimeme materijale spadaju: guma; plasticni materjali i mnogobrojne vrste lepkova.Polimemi materjali imaju losu toplotnu i elektricnu provodljivost, malu cvrstocu pa je njihova upotrba ogranicena na povisenim temperaturama (nisu pogodni za upoterbu).Termo plasticni materjali imaju izvanrednu duktilnost, sposobnost za oblikovanje i otpomost prema udaru.1.4. KOMPOZITNI MATERIJALIOvi materijali se dobijaju kombinacijom dva ili vise materijala da bi se dobile osobine koje se razlikuju od osobina ucesnika u kombinaciji. Kompozitm materijali se odiikuju malom specificnom tezinom, dobrom cvrstocom, a pojedini kompozitni materijali se odiikuju i dobrom otpomoscu prema udaru , dobroj duktilnosti, dobrom postojanju na povisenim temperaturama kao i otpomoscu prema dejstvu agresivnih radnih sredina.2.0- HEMIJSKA SVOJSTVA MATERIJALAHemijska svqjstva materijala zavise od njegove stmkture, odnosno od vrste i kolicine hemijskih elemenata koji uticu i ucestvuju u njihovoj izgradnji. Da bi shvatili strukturu materije neophodno je znati:• koji ga atomi, molekuli i joni ga cine;• kako su oni medusobno povezani;• na koji nacin su uredeni u prostoru?Vrsta hemijskih elemenata tj. njegova pripadnost grupi metala, nemetala ili inertnih gasova odreduje se prema periodnom sistemu elemenata (periodicni sistem Mendeljeva).2.1. STRUKTURA HEMIJSKOG ELEMENTAHemijski element je cista supstanca koja ne moze da se podeli (mje moguce razdvojiti je, usitniti i sl.) na jednostavnije supstance bilo kojim postupkom prerade. U periodnom, (Mendeljevom) sistemu elemenntn (Tabela 2.) postoji 112 elemenata, a u prirodi je moguce naci 88 hemijskih element Svi hemijski element!' sastoje se iz atoma kao najmanjih neutralnih cesticn i oni su nosioci svojstva svakog pojedinacnog elementa.Atom se sastoji od jezgra i omotaca. Jezgro atoma je sastavljeno od protona (cestice koja je nosioc pozitivnog naelektrisanja) i neutrona (neutralne cestice), a oko jezgra na razlicitim rastojanjima kruze po putanjama (ljuskama) elektroni (cestice koje su nosioci negativnog naelektrisanja). Broj protona i neutrona je uvek isti (slika 2.).Svaki hemijski elemenat ima svoj atomski broj koji mu omogucujetacno mesto u periodnom sistemu elemenata i koji istovremeno pokazuje koliko se protona nalazi ujezgru.Elektronska konfiguracija atoma definisana je sa cetiri kvantna broja koji su oznaceni kao : glavni; spinski; magnetni;

orbitalni;Pomocu njih se mogu objasniti fizicke i mehanicke osobine materijala. Vrste veza, koje se ostvaruju izmedju atoma direktno uticu na svojstva materijala paje iz ovoga nastala i osnovna podela materijala na metalne materijale, polimere i keramicke materijale.Izmedu atoma istih i razlicitih elemenata mogu se obrazovati cetiri razlicitevrste veza i to: metalna veza; jonska veza; kovalentna veza; Van der Valsova veza.2.2. METALNA VEZAMetalna veza je karakteristicna za metalne materijale u cijoj se posledjoj putanji (ljusci) nalazi najvise tri elektrona. Ovi elektroni su relativno slabo vezani za pozitivno jezgro atoma, pa iz toga relativno lako mogu da se oslobode od njega. Kada se vecoj broj atoma metala nade na dovoljno malom medusobnom rastojanju i sa dovoljnom gustinom pakovanja, onda ti elektroni iz poslednje putanje mogu da se premestaju na dmgi atom, uz usiov da njihovo mesto zauzmu drugi elektroni sa drugog atoma (slijka 3.).Metalna veza je veomajaka veza, pa iz tog razloga metaini materjali se odiikuju velikom cvrstocom.2.3. JONSKA VEZAOva veza je karakteristicna za keramicke materijale, a uspostavlja se izmedju atoma metala koji teze da odaju svoje elektrone, i atoma nemetala koji teze da prime elektrone.Ovakav primer jonske veze je karakteristican izmedu atoma natrijuma i atoma hlora. Veza nastaje kada atom metala natrijum (Na), tezi da otpusti svoje elektrone i atom nemetala hlora (Cl), koji tezi da primi elektrone, koje je otpustio atom natrijuma.Posto atom metala ostaje bez elektrona, on postaje pozitivno "aelektnsani jon. Istovremeno, atom nemetala koji prima oslobodene elektrone 0 atoma metala postaje negativno naelektrisan jon. Sile privlacenja, koje se javljaju izmedju pozitivnog i negativnog naelektrisanja odgovome su za jacinu jonske veze. Materijali sa jakom jonskom vezom nisu duktiini, pa su takvi materijali krti. Materijali sa jonskom vezom imaju u cvrstom stanju veoma malu elektricnu provodljivost,2.4. KOVALENTNA VEZAJedan broj keramickih materjala i svi polimeri odiikuju se kovalentnom vezom tese obrazuje tako sto dva ili vise atoma da)u svoJe elektrone u Sicke parove koji istovremeno pripadaju i Jednom i dmgom a om^ pa se na tajnacin postize stabilna konfiguracija ijednog i drugog atoma (shka 5.).Materijah sa ovom vrstom veze imaju zadovoljavajuca mehanicka svojstva, ali su veoma losi provodnici toplote i temperatura.2.5. VAN - DERVALSOVA VEZAOva veza se javlja izmedju molekula usied nesimetrije naelektrisanja. Pozitivno naelektrisan kraj jednog molekula privlaci negativno naelektrisan kraj dmgog molekula, cime je ova veza mnogo slabija u odnosu na medju atomske veze, pa materjali sa ovom vezom imaju malu cvrstocu a veliku defomnabilnost. Ovakva veza, najcesce se javlja kod polimera.3.1. FIZICKA SVOJSTVA MATERTJALAU fizicka svojstva materijala spadaju: gustina; temperatura topljenja/kristalizacije; toplotna svojstva: specificna toplota, toplotna provodljivost, koeficijent toplotnog sirenja; opticka provodljivost ( opticke boje ); elektricna svojstva i magnetna svojstva.Gustina (kg/m3g/cm3)Gustina predstavlja odnos kolicine mase nekog komada i njegove zapremine. lako je materijal isti, masa tela moze biti razlicita u zavisnosti od pritiska i temperature.Temperatura topljenja / kristalizacije (°C ili K)Ovo je temperatura na kojoj materijal prelazi iz cvrstog u tecno stanje ( temperatura topljenja ) odnosno, iz tecnog u cvrsto ( proces kristalizacije materijala ). Neki materijali za razliku od cistih metala ( kod kojih se proces topljenja i kristalizacije odvija pri konstantnoj temperafuri ) prelaze iz jedno u drugo agregatno stanje u odredenom temperatumom intervalu. Kod cistih metala, veomaje mala brzina promene temperature pa iz tog razloga sledi daje temperature topljenja i kristalizacije jednaka.Specificna toplota (J / kgK)Specificna toplota je kolicina toplote ujedinici vremena kojaje potrebna da se masa materjala promeni za 1 K ( za 1 Kelvin). Ovo svojstvo materijala je narocito znacajno kod obrade materijala termickom obradom. Narocito se odnosi na metalne materijale , a sam proces termicke obrade najcesce obuhvata : odpustanje materijala od naponskih stanja; normalizaciju materijala; poboijsanje materijala ( kaljenje ); cementaciju i ostale vidove termicke obrade.Toplotna provodljivost (W/mK) Toplotna provodljivost je kolicina toplote koja je potrebna u jedinici vremena po jedinici povrsine kroz koju se toplota provodi pod nslovom da je gradijent temperature, kojije nonnalan na datupovrsinujednakjednom Kelvinu U 1K.). Ovo svojstvo materijala izuzetno je znacajno kod zavarivanja, i kojedirektno utice na brzinu hiadenja. Materijali ko]i imaju dobru toplotnu Provodljivost imaju i dobru elektricnu provedljivost. U ove materJale spadaju: bakar (Cu), zlato (Ag), aluniinijum (AI)...Koeficijent toplotnog sirenja(l/K)Koeficijent toplotnog sirenja predstavlja izduzenje stapa jedinicne duzine kojije zagrej-an za 1K. Koeficijent toplotnog sirenjaje izuzetno znacajan za proces livenja i zavarivanja, jer narocito utice na vrednosti zaostalih napona i defonnacija u materijalu.Elektricna provodlJivost (I/m)Ovo svojstvo dato je kroz sposobnost materijala da provodi elektricnu struju. Metaini materijali su dobri provodnici struje. Elektricna provodljivost predstavlja reciprocnu vrednost elektricne otpomosti materijala koji se definise kao mera sposobnosti materijala da se suprostavi proticanju struje kroz provodnik.Magnetna svojstvaOva svojstva materijala na makroskopskom nivou poticu od magnetnog momenta njegovih atoma i molekula. Razliciti materijali, razlikuju se po nacinu ponasanja kada se unesu u magnetno kolo. Na osnovu ovakvog ponasanja, unosom u spoljasnje magnetno kolo razlikujemo: dijamagnetne materijalie paramagnetne materijale; feromagnetne materijale i ferimagnetne materijale.3.2. MEHANICKA SVOJSTVA MATERIJALASvojstva koja opisuju nacin na koji materijal odgovara na opterecenje ( silu )

nazivaju se mehanicka svojstva. Ona pokazuju najvazniji parameter pokazanosti pn izboru materijala, pri dimenzionisanju masinskih elemenata i konstrukcija. Osnovna mehanicka svojstva su : cvrstoca; tvrdoca; elasticnost; plasticnost i zilavost.Cvrstoca je sposobnost materijala da pruza otpor razaranju i po)avi zaostalih napona u materijalu pod dejstvom spoljasnjih sila.Tvrdoca Je sposobnost materijala da pruza otpor pojavi deformacije u povrsinskom sloju matenjala pri kontaktnom opterecenju.Elasticnost je sposobnost materijala da se vrati u prvobitno stanje po prestanku dejstva spoljasnjih opterecenja.Plasticnost je sposobnost materijala da moze da se obraduje i oblik obrade: kovanjem , izvlacenjem , valjanjem i sl.) bez prekida medu: veza.Zilavostje sposobnost materijala da apsorbuje mehanicku energiju_udara i da pntom pojavi neka znacajna defonnacija preloma.3.3. TEHNOLOSKA SVOJSTVA MATERIJALAOva svojstva pokazuju ponasanje materijala prilikom odgovarajuce obrade u toplom ili hiadnom stanju.U tehnoloska svojstva ubrajaju se: obradljivost livenjem; obradljivost plasticnim deformisanjem; termicka obradljivost; obradljvost zavarivanjem i obradljivost skidanjem strugotine.3.3.1 Obradljivost livenjemPod procesom livenja podrazumeva se punjenje prostora odredenog °blika tecnim metalom tako da se po za\ rsetku procesa kristalizacije dobija metal koji ima oblik kalupa. Ocvrsnuti metal naziva se odli\ kom, a prostor koji se

Puni kalupom. Postoje vise vrsta kalupa i to: pescani, metaini, skoljkasti. U ZAVisnosti od vrste kaiupa postoje vise vrsta livenja: livenje u pescanim kalupima; kokilno livenje (livenje u metalne kalupe): gravtaciono livenje; mesovito livenje; centrifugaino livenje; sifonsko livenje i livenje pod pritiskom.Sastav i struktura materijala treba da budu takvi da odlivak ima trazene fizicke . mehanicke i hemijske osobine. Iz ovoga razloga materijali koji se koriste pri livenju mora,u da se odiikiiiu dobrom Iivkoscu.Livkost je kompleksno svojstvo koje pokazuie njegovu pogodnost za dobijanje kvalitemog odlivka.Pod poimom tecljivos podrazumeva se sposobnost rastopljenog mateniala da u potpunosti odslika njegove unurrasnje osobine.Likvaciia je hemijska struktura nehomogenost legure u razlicitim delovimi odiivka. Postoje dva uzorka za nastanak likvaciie i to: nedovoljno vreme za izjednacavanje hemiiskog sastava pri krisTalizacii. raslojavanje legiire u tecnoj fazi zbog razlicite gustine komponenti. 3-3.2. Obradljivost plasticnim deformisanjemZa materijale koji mogii pod dejstvom spoljasnjih sila da menjaju svoj oblik. a da se pri torn ne narusi njihov integriieT, kazemo da su plasticno defomiabilni.Sposobnost materijala da se plasricno deformise, je vazno svojstvo koje je u direkmoj vezi sa njihovom kristainom gradjom i strukturom. Pri procesii obrade platicnom deformiacijom, materijal menja oblik i dimenzije dok zapreniina osTaje nepromenjena. Plasricnim defonnisanjem maTerijala povecava se cvrstoca i tvrdoca: more da se ukloni koroznost zaosiala iz procesa livenia, moze da se poveca homogenost sfnikrure. da se usitni kristalno zrno. kao i da se ustedi na materijalu jer nema otpada kao kod obrade srruganjem i td. Glavni nedostak ovog postiipka se ogleda u ogranicenom stepemi tacnosti u masovnoj proizvodnji.U zavisnosti od temperature na kojoJ se izvodi, razlikUje se topla i hiadna plasticna detormacija. Granicna tempemtura za ovu podelu .ie temperatura rekristalizacije koja se odreduje obrascem: Tr ~0,42*Tt3 3.3- Termicka obradljivostOsobine materijala direktno zavise od njihove structure, sto u praksi znaci da se sa promenom strukture materijala menjaju i osobine materijala. Struktura inaterijala menja se u zavisnosti: od dejstva spoljasnjih sila, promene telTiperature u ciklusu zagrevanja i hiadenja ili njihovom kombinacijom.Tennicka obrada materijala jeste cikfus kontrolisanog zagrevanja i hiadenja matenJa, a sposobnost materijala da pritom menja osobine naziva se termicka obradljivos.Termicka obradljivost u prvom redu zavisi od vrste materijala infihovog hemijskog sastava. Danas se u praksi vise od 90% postupaka termicke obrade primenjuje na celike. Osnovne grupe termicke obradejesu:1. zarenje,2. kaljenje i3. otpustanje.3-3.4.1. Obradljivost zavarivanjemPostqje dva osnovna postupka zavarivanja i to:1. postupak zavarivanja topljenjem i2. postupak zavarivanja pritiskom.Procesom zavarivanja inoze se spajati metal sa metalom. metal sa nemetalom i nemetal i nemetal. Zavarivanie je jedan od najzn.icajniJih Postupaka i jedan od najprimenjenih postiipaka spajanja materijala. Pod zavarivanjem podrazumeva se konstrukciona celina koju cine osnovni metal (deo za zavarivanje) i shav tj. metal shava.Shav se obrazuje ocvrscavanjern istopljenog dodatnog materijala I delova osnovnog materjala,3.3.4.2 Obradljivost lemljenjemLemljenje je proces spajanja materijala u nerazdvojivu vezu pomocu dodatnog materjala tj.lema. Lemljivost Jeste sposohnost materijala da se spaja postupkom leinljenja a da bi se to ostvahio potrchno je obezbediti posebne uslove 1. da je materijal pogodan za lemljeilJe,2. daje moguca primena jednog ill vise postupaka lemljcnja i3. da se postignu zahtevane osobine Iemijenog spoja.4.0. STRUKTURA MRTALA 1 LEGURA4.1. KRISTALNE RESETKE METALANezavisno od nacina dobijanja, metali i njihove leguic u cvrstom stanju imaju kristainu struktum. Kristaino stanje karakterise raspored atoma u prostoru, pa se pOJavljuJe model kristalne strkture. Kristalna stniktura ie pravilan trodimcnzionaini model rasporeda atoma u prostoru i predstavlja idealan raspored atoma ili jona u idealnom kristalu. Kristalne stmkture u cvrstom stanju su opisane idealizovanim modelom rasporeda atoma i nazivajn se krislnlnini resetkama. Metalni materijali su kristalna tela koja se sastoje od velikog broja kristalnih zrna (kristala), ciji se atomi nalaze u trodimenzionalnom pravilnom geometrijskom prostoru. Najmanja jedinica trodimerizionalnog rasporeda atonima se naziva jeinicna celija ili kristalna

resetka I ona se ponavlja u prostoru sa istim karakteristikama. Metalni materijali uglavnom kristalisu po kubnom tetragonalnom I heksagonalnom sistemu. Osnovne karakteristike kristalne celije su dimenzije stranica I uglovi izmedju njih.4.1.2. Kubna ResetkaU zavisnosti od rasporeda atoma postoje dve vrste kubne resetke: Prostorno centrirana i Povrsinski centriranaKod prostorno centrirane resetke atomi su rasporedjeni po rogljevima resetke I jedan atom se nalazi na mestu preseka dijagonala kuba.Po ovom tipu kristalne resetke kristalisu sledeci metali: Fe, V,W, Mo idr.Kod Povrsinski centrirane kubne resetke atomi su rasporedjeni po rogljevima resetke I po jedan u presecima dijagonala stranica.Po ovom tipu resetke kristalise veliki broj metala kao sto su: Fey, Al, Cu, Pb, idr.4.1.3 Heksagonalna resetkaKod ovog tipa kristalne resetke atomi su rasporedjeni po rogljevima I u preseku dijagonala sestougaone baze prizme, kao I u sredisnjoj ravni paralelnoj baznim ravnima, rasporedjenim u temenima upisanog trougla.U grupu materijala koju karakterise ovaj tip kristalne resetke spadaju: Mg, Be, Ti, Co, itd.4.1.4 Tetragonalna resetkaOvaj tip kristalne resetke predstavlja pravilnu cetvorostranu prizmu sa valicnom odnosa: Visina prizme(h) / Duzina ivice osnove (a) >1Atomi kod ovog tipa kristalne resetke rasporedjeni su na rogljevima resetke I jedan atom se nalazi u preseku visina prizme. Ovaj tip resetke ima martenzit.4.2POLIMORFIJAPostoji odredjeni br. materijala koji imaju dve kristalne resetke koje su sastavljene pri razlicitim vrednostima temperaturnog pritiska. Polimorfija je sposobnost materijala da moze da menja kristalnu resetku.Metalna zrnaRazni materijali sastoje se iz velikog broja razlicitih kristala pa se nazivaju polukristalni materijali. Oni su nepravilnog oblika pa se nazivaju zrna ili kristali. Kvaziotropija je kada zbog slucajnog rasporeda velikog broja kristala metali imaju ista svojstva u svim pravcima.4.3 KRISTALIZACIJA METALA Svaki metalni material kao I njihove legure mogu da se nalaze u sva tri agregatna stanja:tecnom, cvrstom I gasovitom. Prelazak metala iz jednog agregatnog stanja u drugo odvija se pri konstantnoj temperature. Prelazak Iz cvrstog u tecno stanje odvija se pri temperature topljenja, dok se prelazak iz tecnog stanja u gasovito odvija pri temperature kljucanja.. ove temperature su razlicite za razlicite metale, sto zavisi I od velicine pritiska.Cvrsto stanje metala i legura karakterise pravilan raspored atoma u prostoru, tj. pravilna grada u zavisnosti od tipa kristalne resetke. Dovodenjem energije kao spoljnjeg elementa (putem zagrevanja), atomi koji nisu cvrsto vezarii u kristalnoj resetci, pocinju da vrse oscilovanje oko svog ravnoteznog poloza|a sa amplitudom oscilovanja koja je jednaka velicini parametara kristalne resetke. Kada je dovedena energija toliko velika da amplitude oscilovanja atoma premasuju velicinu parametara resetke, tada dolazi do razaranja kristalne resetke tj. dolazi do procesa topljenja metala. Ovakav vid promene agregatnog stanja metala je prelazak iz cvrstog u tecno stanje. Tecno stanje metala karakterise haotican raspored atoma u prostoru.Proces suprotan procesu prelaska iz cvrstog u tecno stanje je proces kristalizaci|e (ocvrscavanja) tj. prelazak iz tecnog u cvrsto agregatno stanje. Tokom procesa kristalizacije raspored atoma u prostoru se menja, i iz priblizno uredenog stanja prelazi u potpuno uredeno stanje koje odgovara kristalnoj resetci tog metala. Do procesa kristalizacije dojazi iz teznje materijala da usied sniza\ anja temperature prede u energetski povoljnije stanje.Proces kristalizacije moze se odvijati iz: rastvora; rastopa i sublimaciiom.Krstalizacija iz rastvora se sprovodi snizavanjem temperature ili putem isparenja dela rastvaraca.KrisTalLzacija iz rastopa (rastopjjenog stanja metala) moze se iskljucivo odvijati smanjeniem temperature. Sublimacijom nastaje proces kristalizaciie iz gasne faze snizavanjem temperarure.5.0. STVARANJE LEGURA - GRADA LEGURACisti metali imaju relativno malu upotrebu u masinogradnji, jer ne zadovoljavaju odredene zahtevane karakteristike. Zato se kao gradivni maternal uglavnom u masinogradnji koriste legure.Leguraje u osnovi slozen materijal koji se dobija slivanjem dva ili vise elementa i njihovim ocvrscavanjem u J'edinstven materijal, poboijsanih svojstava u odnosu na svojstva svake komponente ucesnika u sjedinjavanju.Svojstva legura zavise pre svega od vrste elemenata koji je obrazuju (cine) kao i od njihovog procentualnog ucesca, pri cemu ona mogu biti potpuno nova i nezavi'sna od svojstva samih sastavnih elemenata. Poznavajuci zakone uticaja legirajucih elemenata, koji ucestvuju u fonniranju legure, kao i njihov procentuaini ucinak, stvara se mogucnost da se sama svojstva legure mogu prognozirati.Procesi za dobijanje legura su: slivanjem elemenata (proces livenja); iz prahova sinterovanjem (proces metalurgijom praha); iz pamog stanja (procesom sublimacije) ili izduvavanjem-talozenjem iz vodenih rastvora (procesom elektrolize). Od

nabrojanih metoda, najrasprostranjeniji postupak dobijanja legura je dobijanje procesom livenja.

Legure koje se dobijaju iz metalnih materijala zadrzavaju metalna svojstva komponenata koji je cine i nazivaju se metaJnim Jegurama. U zavisnosti od broja komponenata koji je obrazuju (cine) razlikujemo sledece legure: dvojne, trojne i slozene (naziv legure poprimaju od elemenata koji jenajvise zastupljen).Element! koji ucestvuju u fonniranju legure - metali i nemetah, nazivaju se komponentama legure. U zavisnosti od uzajamnog povezivanja komponenata koji ulaze u sastav legure, legura posle procesa kristalizacije (ocvrscavanja) moze biti sastavljena od sledecih kristala: mehanicke smese; hemijskih jedinjenja; cvrstih rastvora i kombinacije navedenih vrsta kristalaMehanicke smese se obrazuju u slucajevima kada ne postoji rastvorlJivost komponenata u cvrstom stanju. Strukturaovih legura sastoji &e iz cvrs mesavine raznorodnih kristala, pa njena svojstva zavise od svojstvazastupljenosti komponenata koje je obrazuju.Hemijska jedinjenja se obrazuju u procesu kada komponente koje grade leguru reaguju hemijski medusobno (npr. NaCI). Hemijska jedinjenja su jednorodna cvrsta tela, i ona kristalisu u novom tipu kristalne resetke, koja se razlikuju od kristalnih resetki komponenata koje grade jedinjenje. Hemijska jedinjenja su karakteristicna po tome sto imaju tacno propisanu temperaturu topljenja kao svojstava koja se menjaju sa promenom hemijskog sastava. Struktura hemijskog fedinjanja takvih legura, sastoji se iz zma hemijskih

jedinjanja i zma cistogmetala.Cvrsti rastvori nastaju kada se komponente koje sacinjavaju leguru rastvaraju jedna u drugoj u cvrstom stanju. Cvrsti rastvori zadrzavaju kristainu resetku osnovne komponente u koju ulaze ( resetku u koju se ugraduju atomi legirajuceg elementa). Ovi rastvori se karakterisu: nizom temperaturom topljenja, vecom cvrstocom i vecom tvrdocom od kristala osnovnog elementa.Treba jos istaci, da komponente koje ulaze u sastav legure medusobno se razlikuju po sledecim karakteristikama: temperaturi topljenja, specificnoj toploti i masi. Nabrojane karakteristike su od velikog znacaja u stvaranju legura, jer za njihovo stvaranje neophodno je znati na kojoj temperaturi i kojim redosledom se dodaju njene komponente, kao i na koji nacin se vrsi hiadenje legure.Kao sto je objasnjeno, za pracenje procesa dobijanja legura neophodno je poznavanje krivih hiadenja i krivih topljenja metala i legura.Proces kristalizacije moze da se prikaze krivom u Dekartovom koordinatnom sistemu temperatura - vreme, gde je na apcisi naneseno vreme odvijanja procesa kristalizacije a na ordinati temperatura procesa kristalizacije. Temperatura do koje treba da se ohiadi tecna faza naziva se temperatura kristalizacije (Tkr), dok temperatura koja je potrebna za prelazak iz cvrstog u tecno stanje, naziva se temperatura topljenja (Tt).Knva koja pokazuje proces zagrevanja naziva se krivom zagrevanja i ona ima isti oblik kao i kriva temperature kristalizacije ( kriva hiadenja).Izmedu temperature hiadenja i temperature topljenja postoji razlika Oedmo kod idealnog slucaja njihove velicine bi bile jednake tj. Tkr=Tt), iz razloga posledice hiadenja odnosno, zagrevanja.Na osnovu krive ocvrscavanja, odnosno topljenja moze se zakljuciti da cist metal ocvrscava odnosno topi se na konstantnoj temperature.6.0. ZELEZO I NJEGOVE LEGURENajvecu primenn od svih legura u masinstvu imaju legure na bazi zeieza (Fe)., i moze se reci da su one osnovni gradivni materijal.Zeiezo se n prirodi nalazi u obliku sulfida ili oksida. Danas prerada sulfidne rude za dobijanje gvozda je redja, pa se obicno ono dobija iz oksidnih ruda koJe su najcesce sastavljene iz vise vrsta oksida ili hidroksida zeieza uz dodatak silikata ili karbonata zeieza (Fe3O4, FeCO3 i dr.).Pri dobijanju zeieza, procenat zeieza u rudi trebao bi da sadrzi oko 50% zeieza (najcesce 48-52% zeieza), medutim, usled smanjenja nalazista ruda bogatih zeiezorn, danas se vrsi prerada i nesto siromasnijih ruda aii ne ispod 30% sadrzaja zeieza.Zeiezo je hemijski element oznake (Fe), a u periodicnom sistemu elemenata pripada grupi prelaznih metala (njegov atomski broi je 26, atomska masa 56, reinperatura topljenja 1539 °C, agustina mu je 7,8 (g/cm3).Prema cistoci sastava razlikujemo sledece vrste zeieza: Hemijski cisto zeiezo (99,999% Fe), koje se dobija samo u labaratorijskim

usiovima te sroga neina prakticnu primenu, Tehnicki cisto zeiezo (99,8-99,9% Fe) koje pored zeieza kao osnovne

komponente sadrzi i odredene primese; uglenik (C), mangan (Mn), silicijiun (Si) i fosfor (P).

Zelezo ima svojstvo polimorfije (alotropije). U cvrstom stanju se javljau dve alotropske modifikacije: prostomo (α, b) i povrsinski (y) centriranekubne resetke. α modifikacija zeieza (α-Fe) je stabilana od normalne temperature okoline

(sobne temperature 18°C) pa do temperature 906 °C. U naznacenom temperatumom inten'alu dolazi do promena samo fizickih osobina: feromagnetno (α-Fe) postaje na pribliznoj temperaturi oko 770 "C, pararnagnetno (B - Fe). Posto se pri ovom procesu ne menja vrsta kristalne resetke zeieza, u daljem tekstu ce se za prostomo centriranu kubnu resetku u navedenom intervalu

koristiti oznaka (α), dok modifikacija (B- Fe) nece se razmatrati kao posebna.

Y- modifikacija (y - Fe) sa povrsinski centriranom kubnom resetkom postojana je u temperatumoj oblasti od 906- 1401 °C.

Od temperature 1401 °C pa do temperature topljenja zeieza (1539°C) ponovo je stabilna prostomo centrirana kubna resetka koja u analizi neina veliki znacaj.

Trcba nnpomennti, da iako (α - Fe) i (b - Fe) imaju istu kristainu resetkn i to prostorno - centriranu kubnu, pa ipak nisu oznaceni istim simbolima iz razloga: Sto se razlikuju paiametri njihovih resetki, kao i razlika u postojanosti na razlicitim temperaturama.Opisani magnetni preobrazaji (α – Fe -- B - Fe) i strukturni preobrazaji(α - Fe->y - Fe i y - Fe->B - Fe) koji se odvijaju na konstantnoj temperaturi, prikazani su na krivama hiadenja odnosno zagrevanja cistog zeieza (prikaz na slici.) odgovarajucim temperaturnim zastojima.6.1.LEGURE ZELEZAKako cisto zeiezo, ima skroinana mehanicka, hemijska i druga svojstva, potrebno je njegova svojstva bitno poboijsati a to se postize dodavanjem razlicitih hemijskih elemenata. Proces dodavanja zefezu razlicitih heinyskih elemenata se naziva legiranjem. Ovim postupkom dobijaju se legure zeieza koje zadovoljavaju neophodna svijstva, kako bi se one koristile u razlicitim granama tehnike.Legure zeieza se obicno dele na:1. celike.2. livena gvozda i3. ferolegure - ferometale (gvozde, kobalt nikl imangan).Hemijski elementi koji ucestvuju u procesu legiranja- tj. koji se nalaze u legurama zeieza mogu biti:

prateci i dodatni (legirajuci).

Prateci elementi : C, Si, Mn- P, S, 02. N2 i H2 su zavisno od kolicine (koncentracije sastava legure gvozda} prisutni u manjoj ili vecoj kolicini, a poticu iz sirovina koje sluze za dobijanje legura zeieza ili iz procesa proizvodnje (gorivo. atmosfera itd.).Dodatni elementi (legirajuci elementi): C, Cr, Ni, AL Cu- Si, Mn, Mo. W, V, Ti, dodaju se zeiezu sa ciljem dobijanja odredenih s\'ojsta\'a koja se zahtevaju za odredenu \ rsm legure. 0. im doda\ anjem zeiezo se legira-Legiraiuci elementi u dobijanju zeieza sa odredenim karakteristikama mogu da se dodaju pojedinacno ili isto\remeno u cilju postizanja boljih mehanickih-antikorozionih, vatrootpomih i drugih s\'ojstava, koje legura u radium usiovima treba da poseduje (sadrzi).Osnovni legirajuci element zeieza je ugljenik (C), jer njega sadrze sve legure zeieza-Pri dodavanju legirajucih elemenata zeiezu (legiranju). legirajuci elementi se ponasaju razlicito tako da:Mangan (Mn). Hrom (Cr). Silicijum (Si) i Molibden (Mo), ograniceno se rast\ araju se u resetci zeieza gradeci c\ rste rasn ore.Sumpor (S). i Kiseonik (02) grade sa zeiezom hemijskajedinjenja (FeS i FeO).Neki tipovi hemijskih elemenata se delimicno rasnaraju u zeiezu- a dehmicno grade hemijskajedinjenja- kako sa zeiezom tako I sa drugim prisutnim legirajucim elementima (CrC, Fe3C, Fe3Mo2. Fe3W3C).6.2. UGLJENIKUgljenik je elment koji se nalazi u TV grupi elemenata periodicnog

sistema, pod rednim brojem 6. atomske mase 12- tenperature topl.ienia 3500 'C i gustine 2,58 (gr/cm3).U strukturi celika i gvozda, ugljenik moze da se nalazi u sledecim oblicima: kao hemijsko jedinjenje u sastavTJ zeieza, pa se naziva cementitom

odnosno. gaibidom zeieza (Fe3C); u slobodnom obliku kao grafit; intersticijski rastvoren u (α- Fe) i (y- Fe) obrazujuci cvrste rastvore.Cementit ima slozenu rombicnu kristainu resetku koja se obrazuie ori sadrzaju ugljenika od 6,67% (C) a ostatak od 93,33% je zeiezo (Fe) Veze atoma ugljenika i zeieza su metalne veze, pa se cementit odiikuje metalnim svojstvima tj. dobrom elektncnom provodljivoscu a izgled muje metaino siaian Takode, zbog karaktera kristalne stmkture i metalne veze, cementit je veoma tvrd (800 HV) i dosta krt. Smatra se da je temperatura topljenja cementita oko I250°C. Relativno niska temperatura topljenja u odnosu na temperaturu topljenja zeieza je iz razloga sto se cementit razlaze pre topljenja na osnovne komponente ugljenik i zeiezo. Osnovna jednacina razlaganja cementita pre topljenja je:Fe3C -> 3Fe + C (grafit).Pojedini atomi zeieza u resetki cementita mogu da budu zamenjeni atomima nekih drugih legirajucih elemenata (metala) kao sto su: MN, Cr, Mo, W; pri cemu nastaje legirani cementit koji ima vecu tvrdocu od obicnog cementita (do 1000 HV). Kao primer nastajanja legiianog cementita su legure (FeMn)3 ili (FeMnMo)3.Grafit se odiikuje prostom heksagonalnom resetkom i on je alotropska modifikacija ugljenika. Resetka grafita je heksagonalna resetka sa slojevitim raspoiedom atoma. Zbog razlicitih parametara resetke (0,142 i 0,342 nm) i slojevitog rasporeda atoma ugljenika, grafit ima malu duktilnost (malu tvrdocu i malu zilavost).Cvrsti rastvori nastaju na nacin: posto su atomi ugljenika prilicno (dovoljno) mall, oni mogu da se interacijski smeste u meduprostore cvrstih rastvora α- Fe i y- Fe, pa na taj nacin obrazuju sledece cvrste rastvore: ferit i austenit.Ferit (a) je interacijski cvrsti rastvor ugljenika u a- Fe cvrstom rastvoru. Na osobine ferita presudno utice kolicina (sadrzaj) ugljenika.Rastvorijivost ugljenika u a- Fe zavisi pre svega od temperature;rastvorljivostje najmanja pri sobnoj temperaturi i iznosi 0,006%C, a na)ve}a na temperaturi 727 °C i iznosi 0,025%C. Ferit je mek i plastican cvrst rastvor (tvrdoce 80 HB, zatezna cvrstoce Rm=250 (MPa) i izduzenja AL=50%). Dobar je provodnik toplote i elektricne energije. Magnetican je do temperature od 770 °C.Austenit (y) je interakcijski cvrst rastvor, a dobija se interakcijom ugljanika u y-zelezu. Postojanje na temperaturi iznad 727°C. Najmanja rastvorljivost ugljenika u zelezu iznosi 0,85% na temperaturi od 727 °C, a najveca 2,0% na temperature od 1148 °C. U odnosu na karakteristike ferita, austenit ima bolju plasticnost, vecu zateznu cvrstocu i tvrdocu (170-200 HB, tvrdoca austenita zavisi od sadrza)a ugljenika). Pored klasicne (obicnc) strukture austenita, postoji i legirani austenit, koji nastaje kada se na mestu atoma zeicza u povrsinski centriranof kubnoj resetki austenita, nalaze atomi dmgih legirajucih clemcnata, obicno, atomi nikia ili hroma. Struktura legiranog austenita je drugojacija od stnikture obicnog austenita sto ukazuje na razlicitu oblast stabilnosti jednog i drugog clementa cvrstog rastvora.Stabilnost legiranog austenita je postojana i na tcmpcraturama nizim od 727 "C, sto nije slucaj kod obicnog austenita, kakoje vec objasnjcno na pocetku ovog naslova.7.0. CELICILegure zeieza sa ugljenikom i drLigim prisutnim elementima u struktun, predstavljaju najcesce primenjeni materija] u praksi, a nazivaju se celicima i livenim gvozdima.Pod celikom podrazumevamo leguru zeieza i ugljenika koji je zastupljen najvise do 2,1%, i drugim elementima (primesama). Zavisno od starzaja drugih elementa (primesa) u celika, razlikujemo ugljenicne i legirane celika.Uglljenicni celici pored ugljenika kao osnovnog eJementa u nJ'ihovom sastavu, imaju druge primese koje zaostaju iz procesa dobijanja cejika a najcesce su: Mangan (Mn), silicijum (Si), aluminijum (Al), Fosfor (P) i siimpor (S). Najznacajniji element je ugljenik i od velicine njegovog procentualnog ucesca u ceiiku zavise mahenicka i druga svoJsfva celika.Sadrzaj ugljenika u ugljenicnim celicima zavisi od same primene celika. Kod konstruktivnih celika on iznosi od 0,05-0,8%, a kod alatnih celika nestoje povisen i iznosi do 1,35%. Sadrzaj ostalih elemenata fprimesa) ne prelazi standaJdompredvide.ne vrdnosti, a zavisi od cistoce cejika-Legirani celici u svom sastavu pored ugljenika i drugih elemenata (primesa), sadrzi i namemo dodate legirajuce elemente u cilju poboijsanja zeijenih svojstava celika.Sadrzaj legiranih elemenata kod legiranih celika jepropisan standardom i krece se u granicama koje su date u tabeli.Pri upotrebi legirajucih celika sadrzaj legirajucih elemenata mora biti veci od minimalnog sadrzaja kojije prikazan tabelom 5.Hemijski elementi koji se javljaju u ceiiku, svrstavaju se u: pratece elemente (primese); skrivene elemente (primese); slucajne elemente (primese) i legirajuce elemente (primese)Pratece primese u celiku vode poreklo iz rude zeieza i od dezoksidatora (Mn i Si). Kolicina pratecih elemenata zavisi od polazne sirovine (mde), topiteija i goriva, kao i od samog postupka prerade celika tj. njegovog dobijanja.'Skrivene primese u celiku dolaze iz atmosfere sa kojom rastopljeni celik dolazi u dodir u procesu dezoksidacije. Kontrola sadrzaja ovih primesa je jako slozen process, te se ona u prakticnim usiovima gotovo nevrsi.Slucajne primese u celiku poticu iz same sirovine za dobijanje celika tj. iz rude zeieza, a njihov procentuaini sadrzaj je u direktnoj vezi sa karakterom same polazne rude tj. njene vrste.Legirajuci elementi se dodaju namemo u celiku, sa ciljem da se promem hemijski sastav i struktura celika, cime se dolazi do zeijenih svojstava celika.7.1. PODELA CELIKAPodela celika moze se izvrsiti prema:1. Hemijskom sastavu (Ugljeni I legirani celici);2. Nameni (Konstruktivni, alatni I celici za posebne namene);3. Strukturi (Feritni, podeutektoidni, eutektoidni, nadeutektoidni, ledeburitni,

austenitni, martenzitni);4. Nacinu dobijanja (U Besimerovom konvektoru, u Tomasovom konvektoru,

u Simens Martinovoj peci, Elektro celik);5. Kv alitetu (Celike obicnog kvaliteta, Kvalitetne celike, Visoko kvalitetne

celike, Plemenite celike) i6. Obliku i stanju proizvoda (Valjane, Vucene, Kovane, Livene, Brusene,

Presovane, Ljustene).7.2. UGLJENICNI CELICIU proizvodnji celika oko 90% ukupne svetske proizvodnje otpada na ugljei-iicne celike. Ova vrsta celika je osnovni gradivni materijal u masinskoj jndustriji.Ugljenicni celici su legure zeieza i ugljenika ciji sadrzaj ne prelazi 2,1%, u

kojima su prisutne odredene primese. Kod ugljenicnih celika, iiglienik je najuticajniji element od koga zavisi struktura i osobine celika.Podela prema sadrzaju ugljenika u uglJenicniin celicimaje: niskougljenicne, kod kojih se sadrzaj ugljenika krece u garanicama do

0,25%; srednjeugljenicne, kod kojih se sadrzaj ugljenika krece u garnicnmn od

0,25-0,6%; visokougljenicne, kod kojih se sadrzaj ugljenika krece preko 0,6% Prema nameni ugljenicni celici se dele na: Konstnikcione, kod kojih se sadrzaj ugljenika krece u granicanu do 0,6%; alatne, sa sadrzajem ugljenika preko 0,6%.Kako je receno, kod ugljenicnih celika pored ugljenika kao osnovnog legirajuceg elementa, postoje i primese tj. odredene kolicine drugih hemijskih elemenata koje se nalaze u njihovom sastavu. Osnovne primese kod ovih celika su:1. Normaini pratioci (pratece primese): Mn, Si, P, S, cijeje poreklo iz rude gvozda;2. Slucajni pratioci (slucajne primese): Al, Cr, W, Mo, Ti, i dr., cije je poreklo iz rude starog gvozda ili iz dezoksidatora;3. Skriveni pratioci (skrivene primese): 02, N2, H2, cije je poreklo iz procesa prerade gvozda.Prisutni hemijski elementi (primese) su standardizovani prema svom sadrzaju za ugljenicke celike.Obicni ugljenicni celici sadrze 8-10 elemenata, kod Icojih se primecuje da sa porastom sadrzaja ugljenika raste njihova tvrdoca i cvrstoca, a smanjuje se "Jihova dualnost (plasticnost i zilavost).7.2.1. Uticaj ugljenika i ostalih pratioca (osnovnih primesa) na svoistva celika Normaini pratioci (pratece primese): Mn, Si, P, S.Mangan kao prateci element u celiku krece se u sadrzaju od 0,2-0,8% a potice iz rude gvozda ili dezoksidatora-fermangana koji se dodaje pred iziivanje celika Ima veoma pozitivan uticaj na smanjenje stetnog dejstva sumpora i veoma je dobar dezoksidator.Mangan za sebe vezuje sumpor, stvarajuci hemijsko jedinjenje MnS, koje se u najvecoj meri odstanjuje iz celika u vidu sljake, koja pliva po povrsim rastopljenog celika.Silicijum se u celiku krece u granicama od 0,2-0,3% , i ima veoma slican uticaj na proces dobijanja celika kao i mangan, a potice iz mde gvozda ili iz dezoksidatora-ferosilicijuma. Reakcijom oksida gvozda i silicijuma dobija se jedinjenje silicijum oksida, i ono se najvecim delom odstranjuje iz celika kroz sljaku, a zaostali udeo u strukturi celika je u obliku silikata. Udeo sadrzaja silicijuma koji ne ucestvuje u pomenutoj reakciji, rastvara se u feritu graded cvrst rastvor siliko ferit koji veoma povoljno utice na elasticna svojstva celika i povecava svojstva cvrstoce celika.Fosfor je primesa koja je nepozeljna u celiku, pa njegov sadrzaj treba biti sveden na najmanju mogucu metu tj. ispod 0,06%. Povecanje sadrzaja fosfora u celiku izaziva pojavu krtosti u hiadnom stanju koja se odrzava na povecanju zatezne cvrstoce, granice tecenja i tvrdoce ali i na nagli pad udame zilavosti. ^ Kod celika za automate sadrzaj fosfora se povecava i do 0,15%, cime se postize povecanje obradljivosti tj. obradom se dobija vrlo glatka povrsina. Sumpor kao prateci element u celiku potice iz rude gvozda I produkta sagorevanJa (SiO2) i krece se u sadrzaju do 0,06%. Sumpor je nepozeljan u celiku, Jer sa zelezom grade veoma stetno hemijsko jedinjenje zeleza (FeS) koJe se u struktun celika Javlja na granicama zrna. Na temp. od 1000 °C, dolazi do topljenja FeS, sto izaziva crveni lom tJ. dolazi do vidnog smanjenja udarne zilavosti. Iz ovog razloga celici sa vecim sadrzajem sumpora ne mogu se obradivati toplom deformacijom.Slucajni pratioci (slucajne primese): Al, Cr, W, Mo, Ti.Najcesci slucajni pratioc kod ugljenicnih celika je aluminijum, pa cemo ga iztog razloga posebno analizirati.Aluminijum se kao slucajni pratioc u celiku krece u granicama 0,1-0,2%, aredovno se dodaje zbod dezoksidacije celika. S obzirom na povecanu krtosti smanjenja prokaljivosti celika predstavlja nepozeljnu primesu.Skriveni pratioci (skrivene primese): O2, N2, H2,Najcesci skriveni pratioci kod ugljenicnih celika su: Azot (N2) i Vodonik (H2), pa iz tog razloga cemo ih detaljnije analizitari.Azot je element koji se javlja kod celika i predstavlja nepozeljnog pratioca(nepozeljnu primesu). Krece se u granicama 0,01-0,03%, u zavisnosti odpostupaka dobijanja celika. Prisustvo N2 u celiku izaziva procese starenja koji se pospesuju hiadnom deformacijom, a to se ogleda u povecanju svojsrva cvrstoce, dok udarna zilavost slabi.Vodonik je veoma stetan pratioc, koji se u celiku javlja posredno (izferosilicijuma ili kreca). Greske koje izaziva vodonik u celiku nazivaju se"belim pegama", a predstavljaju pukotine usled naprezanja. Ova pojava nastaje pri hiadenju celika posle kovanja ili valjanja na temperaturi oko 200 °C. "Bele pege" u prelomu se vide kao polja svelte mat boje. Prisustvo vodonika u celiku se ne moze izbeci, i ono utice na smanjenje udame zilavosti i neznatnog povecanja cvrstoce. Njegov uticaj se moze smanjiti merama predostroznosti u procesu proizvodnje.7.2.2. Konstruktivni ugljanicni celiciKonstruktivni ugljenicni celici sadrze ugljenik do 0,6%. Ovi celici su podeutekticki cija se struktura sastoji od ferita i perlita.Prema sadrzaju ugljenika, ugljenicne celike delimo na: niskougljenicne celike, ciji se sadrzaj ugljenika krece u granicama od 0,06

-0,25%; srednjeugljenicne celike, ciji se sadrzaj ugljenika krece u granicama od

0,25 - 0,60%; visokougljenicne celike, ciji se sadrzaj ugljenika krece u granicama od

0,6%-2,1%.Niskougljeiiicni celici se upotrebljavaju za opstu namenu, najcesce u gradevinarstvu i kod manje odgovomih konstrukcija u masinogradnji. Ogledaju se malom cvrstocom i tvrdocom. Ne mogu se termicki obradivati kaljenjem, zbog malog sadrzaj a ugljenika, ali im se tvrdoca i otpomost na habanje povecava termohemijskim obradama (cementacijom ili nitriranjem). Koriste se u valjanom ili kovanom stanju kao i pri preradi plasticnim deformisanjem u hiadnom stanju. Od ovih celika se izraduju metaini delovi opste namene: razne cevi. nosaci, ekseri i sl.Srednjegljenicni celici odiikuju se vecom cvrstocom all man)im plasticnim svojs^ima od niskougljenicnih celika. Mogu se termicki obradivati. Nacesci vid termicke obrade je poboijsanje.Koriste se za izradu: sina, osovina, nosaca i sl. Isporucuju se u kovanom ili normalizovanom stanju. Visokougijenicni cliici imaju zateznu cvstocu Rm > 700 MPa i sadrze vise od 0,6% ugljenika. Ove vrste celika koriste se kod izrade delova od kojih se zahteva \ elika tvrdoca i cvrstoca, ali na racun istezanja. Ovi celici koriste se u normalizovanom ili otpustenom stanju. Koriste se za izradu osovina za lokomotive, raznih zica, gamitura za busenje kamena, probijaca i sl.Konstruktivni ugljenicni celici izraduju se u sva tri stanja: neiunereni, poluumereni i umereni. U zavisnosti od stepena prociscenosti konstruknvm cclici dele se na: obicne ugljenicne konstruktivne celike i

kvniitetne ugljenicne konstniktivne celike.10.3. LEGIRANI CELICILegirani celici u svome sastavu osim ugljenika i primesa sadrze i drugelegirajuce elemente, koji se dodaju radi poboijsanja zahtevanih svojstava. Osnovna podela legirajucih celika se vrsi prema broju, sadrzaju i vrsti legirajucih elemenata. Prema broju legirajucih elemenata, celici se dele na jednostruko legirane I visestruko legirane.Prema ukupnom sadrzaju legirajucih elemenata, celici se dele na: nisko legirane, kod kojih je procentuaino ucesce legirajucih elemenata do

5% i visoko legirane kod kojih je ovo ucesce vece od 5%.Nisko legirani celici imaju slicne osobine i gotovo istu strukturu kao ugljenicni(nelegirani) celici. Glavne prednosti ovih celika u odnosu na nelegirane su vecazilavost pri istoj cvrstoci, visi napon tecenja, veca cvrstoca na povisenim temperaturama i manja sklonost ka stvaranju poroznosti.Visoko legirani celici odiikuju se specijalnim svojstvima u odnosu na ugljenicnei nisko legirane celike. Specijalna svojstva ovih celika se ogledaju u zahtevima inameni za koju se oni primenjuju i to: vatrootpomost, otpomost prema habanju,sposobnost obrade rezanjem pri crvenom usijanju, koroziona postojanost, elektroprovodijivost, magnetna provodljivost i mail koeficijent linearnog sirenja.Prema vrsti legirajucih elemenata, imamo vise vrsta celika i svaki od njih vodi naziv prema najuticajnijem legirajucem elementu u svom sastavu: Cr-Ni celici, Cr celici, Ni celici, Mo celici, Cr-Mo-V celici, Mn celici, V celici, Si celici.7.4. UTICAJ LEGIRAJUCIH ELEMENATA NA STRUKTURU I SVOKSTVA CELIKAZa svaki element u hemijskom sastavu celika, propisanaje gornja granica sadrzaja, pa iz tog razloga za pojedine elemente koji su u manjoj meri ili na samoj granici smatramo ih primesama, a ako je vrednost elementa veca od propisane granice onda se smatra da je taj element legirajuci.Legirajuci elementi u celiku imaju zadatak da: se rastvaraju u a i y zeiezu, gradeci cvrste rastvore; stvaraju sopstvene karbide ili se rastvaraju u cementitu; srvaraju intermetalna jedinjenja ili jedinjenja sa nemetalima i budu u elemntarnom oblikaUticaj legirajucih elemenata na mehanicka i ostala svojstva je sledeci: Do sadrzaja od 10% nikia (Ni) povecava se napon tecenja i zatezna

cvrstoca, a neznatno se smanjuje sposobnost deformisanja. Narocito povoljan uticaj nikia u celiku se odrazava na niskim temperaturama

Sa povecanjem sadrzaja silicijuma povecava se napon tecenja i zatezna cvrstoca, a smanjuje se sposobnosti dualnosti;

Sa povecanjem sadrzaja mangana u sastavu celika, povecava se zatezna cvrstoca i tvrdoca, u manjoj meri i napon tecenja, dok se zilavost celika smanjuje.

Do sadrzaja od 5-6% hroma (Cr) povecava se zatezna cvrstoca, napon tecenja i sposobnost deformisanja, a iznad sadrzaja od 6% hroma ove karakteristike celika opadaju. Pri sadrzaju hroma iznad 1% smanjuje se zilavost. Poveeanjem sadrzaja hroma, povecava se otpomost prema oksidaciji na povisenim temperaturama i otpomost prema koroziji.

Molibden (Mo), vanadijum (W) i volfram (V), imaju slican uticaj na celik, koji se ogleda u povecanju napona tecenja, zatezna cvrstoce i tvrdoce, uz smanjenje zilavosti. Narocito je znacajno da ovi elementi popravljaju mehanicke osobine na povisenim temperaturama, kao i otpomost prema koroziji.

Niobijum (Nb) i titan (Ti) povecavaju zateznu cvrstocu, all smanjuju zilavost- Korste se kao stabilizirajuci elementi kod celika koji su otpomi prema oksidaciji i agresivnim sredinama.

Mala kolicina aluminijuma (Al) u ceiiku povecava zateznu cvrstocu, ali smanjuje dualnost (zilavost i plasticnost). Sa hromom i silicijumom, aluminijum povecava otpomost prema oksidaciji na povisenim temperaturama.

Sa povecanjem sadrzaja bakra (Cu) povecava se zatezna cvrstoca i napon tecenja u celiku, kao i otpomost prema atmosferskoj koroziji i koroziji u morskoj vodi, ali se bitno smanjuje zilavost.

Olovo (Pb) povecava krtost strugotine, pa se koristi kod celika za automate.

7.5. OZNACAVANJE CELIKAPrema standardu JUS C.B.0.002, oznacavanje celika se vrsi nizom slovnih i brojcanih simbola. Standardno oznacavanje celika prema ovom standardu se vrsi na sledeci nacin: slovnom oznakom (za celik C) ili (za celicni liv CL), i sa cetiri do sest brojcana simbola: C I II III IV V VI. C (ili (SL)je slovni simbol za celik (ili za celicni liv); I, II, III, IV, V su osnovne oznake kojima se oznacava vrsta celika; IV dopunska oznaka koja se sastoji od jednog, dva ili vise brojcanih l

slovnih simbola ili njihove kombinacije kojima se oznacava namena, odnosno stanje proizvoda.

Prema JUS-u, celici su svrstani u dve grupe i to: ugljenicni konstruktivni celici sa garantovanim (utvrdjenim) mehanickim

osobinama (svojstvima) i ugljenicni i legirani celici sa garantovanim hemijskim sastavom i

garantovanim mehanickim osobinama.A) Oznacavanje ugljenicmh konstruktivnih celika sa garantovanim mehanickim osobinamaObelezavanje ovih celika je propisano standardom JUS. C. BO. 500. na sledeci nacin: na I mestu kod ovih celika je brojcana oznaka "0" koja oznacava, da je rec

o grupi celika sa garantovanim mehanickim osobinama; na II mestu kod ovih celika jejedan od brojeva "0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8,9",

koji oznacava nazivnu odnosno, minimainu vrednost zatezne cvrstoce koja je utvrdena za celike u topio oblikovanom ili normalizovanom stanju.

Na III, IV I (V) mestu kod ovih celika je broj koji oznacava pripadnost celika podgrupi.

Na V I VI mestu stoje brojcani simboli od 0-9 koji oznacavaju stanje celika (zareno, kaljano, hladno Ideformisano idr.)

B) Oznacavanje ugljenicnih i legiranih celika sa garantovanim heniijskim sastavom i garantovanim mehanickim osobinamaU osnovi ovi celici se oznacavaju na sledeci nacin: na I mestu kod ugljenicnih celika stoji cifra "1" dok kod legiranili stoji jedan od brojeva "1, 2, 3,4,5,6, 7,8, 9" Sto zavisi od najuticajnijeg Iegirajuceg lementa u celiku. Na II mestu kod ugljenicnih celika stoji desetostruka vrednost maksimalnog sadrzaja ugljenika u celiku zaokruzena na desetine. Na III, IV, i V mestu je brojcani symbol koji oznacava podgrupu po nameni.