METALI I LEGUREPODELA METALA I LEGURA

Sl. 6. Podela metala prema periodnom sistemu elemenata

Crni metali: fero metali, teško topljivi metali, uranovi metali, retki (zemni) metali.Obojeni metali: laki metali, plemeniti metali, lako topljivi metali, alkalni metali.

KRIVE HLAĐENJA METALA I LEGURA

Sl. 8. Krive hljađenja

a) čist metal; b) podhlađen čist metal; c) legura

Temperatura (tk) na kojoj počinje i završava se proces kristalizacije naziva se stvarnom-kritičnom temperaturom kristalizacije.

Stvarna temperatura kristalizacije (tk) je nešto niža od temperature topljenja (tt) što ukazuje na pojavu podhlađivanja metala. Razlika ovih dveju temperatura (tt-tk) naziva se stepen podhlađivanja.

Antimon Sb

DIJAGRAMI STANJA DVOJNIH LEGURA

Razlikuju se tri tipa dijagrama stanja dvojnih legura i to: a) Dijagram stanja dvojnih legura sa potpunom nerastvorljivošću

komponenata u čvrstom stanju (npr. Pb - Sb; Sn - Zn; Ag - Pb i dr.). b) Dijagrami stanja dvojnih legura sa potpunom rastvorljivošću

komponenata u čvrstom stanju (npr. Cu - Ni; Co - Ni; Fe - Ni i dr.). c) Dijagrami stanja dvojnih legura sa delimičnom rastvorljivošću

komponenata u čvrstom stanju (npr. Pb - Sn; Al - Si; Cu - Cd i dr.).

Sl. 9. Dijagram stanja legure Pb-Sb

U tački C (legura sastava 13% Sb i 87% Pb) na temperaturi 2450C iz rastopa se istovremeno izdvajaju kristali obe komponente, pa tako nastaje fina mehanička mešavina kristala olova i antimona, koja se naziva eutektika (eutektika=Pb+Sb).

a) DIJAGRAM STANJA DVOJNIH LEGURA SA POTPUNOMNERASTVORLJIVOŠĆU KOMPONENATA U ČVRSTOM STANJU

Čvrsti rasvori ovih legura poznati kao mešani kristali. Legure ovog sistema nastaju dvojako i to: a) zamenom (supstitucijom) atoma jednog legirajućeg elementa

atomima drugog legirajućeg elementa, pri čemu zamena može biti bez reda i sa određenim redom,

b) međuprostornim ubacivanjem (intersticijom) atoma jednog legirajućeg elementa, najčešće nemetala, u međuprostore kristalne rešetke drugog legirajućeg elementa, metala.

Sl. 10. Nastanak čvrstih rasvora (mešanih kristala)

a) supstitucijom atoma bez reda; b) supstitucijom atoma određenim redom; c) intersticijom atoma

Sl. 11. Dijagram mešanih kristala legure Cu-Ni

Postanak čvrstih rastvora međuprostornim ubacivanjem (intersticijom) atoma jednog elementa u međuprostore drugog osnovnog elementa, dešava se samo kad su atomi elementa koji se ubacuje vrlo mali u poređenju sa atomima osnovnog elementa.

b) DIJAGRAM STANJA DVOJNIH LEGURA SA POTPUNOMRASTVORLJIVOŠĆU KOMPONENATA U ČVRSTOM STANJU

(C u kristalnu rešetku Fe)

ŽELEZO I NJEGOVE LEGURE

Najveću primenu od svih tehničkih legura imaju legure na bazi železa (Fe), koje se dele na čelike, gvožđa i fero-legure.

Osnovni elementi u svim vrstama čelika i gvožđa su železo (osnovna komponenta) i ugljenik (legirajuća komponenta).

ŽELEZO

Železo je hemijski element oznake Fe. Temperatura topljenja mu je 1539°C, a gustina 7,8g/cm3. Prema čistoći se razlikuju:

- hemijski čisto železo (99,999%Fe), koje se dobija u laboratorijskim uslovima i nema praktičnu primenu zbog svoje male tvrdoće i čvrstoće; i

- tehnički čisto železo (99,8-99,9%Fe), koje pored železa sadrži i primese: C, Mn, Si, S i P, a takođe može sadržati i dodatne sastojke (hrom, nikl, molibden, volfram i dr.) u naročite svrhe.

Železo ima svojstvo polimorfije (alotropije). U čvrstom stanju se

javlja u dve alotropske modifikacije: prostorno (, ) i površinski () centrirane kubne rešetke.

UGLJENIK

Ugljenik u strukturi čelika i gvožđa može da bude: - vezan sa železom u vidu hemijskog jedinjenja - karbida železa,

Fe3C, koji se naziva cementit; - u slobodnom obliku kao grafit; - intersticijski rastvoren u -Fe i -Fe obrazujući čvrste rastvore.

Čvrsti rastvori. - Pošto su atomi ugljenika dovoljno mali, oni mogu intersticijski da se smeste u međuprostore -Fe i -Fe i na taj način obrazuju sledeće čvrste rastvore:

ferit, i austenit

Cementit se pre topljenja razlaže na osnovne komponente železo i ugljenik, prema jednačini:

Fe3C 3Fe + C (grafit)

(prostorno centrisana kubna rešetka)

(površinski centrisana kubna rešetka)

DIJAGRAM STANJA Fe-Fe3C

Pošto ugljenik može da se nađe u vezanom obliku sa železom kao cementit i u slobodnom obliku kao grafit, postoje dva dijagrama stanja:

- metastabilni dijagram stanja sistema železo-cementit (Fe - Fe3C); i

- stabilni dijagram stanja sistema železo-grafit (Fe – CGr).

Slika II-1. Metastabilni dijagram stanja Fe-Fe3C

Jednačina peritektičke transformacije je: KRISTALI + R = MEŠANI KRISTALI

Eutektička transformacija prestavljena je jednačinom: R MK + Fe3C ' = Ledeburit (L)

Eutektoidna transformacija data je jednačinom: MK MK + Fe3C ''= perlit

Kod legura železo-ugljenik odigravaju se u procesu očvršćavanja tri izotermalne transformacije i to: peritektička, eutektoidna i eutektička.

METASTABILNI DIJAGRAM Fe-Fe3C

Strukturni sastojci legura železo-ugljenik grade: ferit, cementit, austenit, perlit, ledeburit i grafit, što se jasno vidi na dijagramu stanja Fe - Fe3C (v. sl. II-6). Svaka strukturna faza odlikuju se određenim fizičko-mehaničkim osobinama, koje su date u tabeli (II-1).

Tabela II-1. Strukturni sastojci legura železo-ugljenik Naziv Sastav Osobine

1. Ferit Skoro čisto -železo (-mešani kristali).

Mek, rastegljiv, HV=80MPa, Rm=250MPa. Magnetičan.

2. Cementit Karbid železa, Fe3C. Vrlo tvrd i krt. HV=700800MPa. Nemagnetičan preko 210°C. Zagrevanjem prelazi u ferit i amorfni C.

3. Austenit Čvrst rastvor C u -železu (-mešani kristali).

Znatne čvrstoće i rastegljivosti, umereno tvrd. HV=170220MPa, Rm=1000MPa, =50%. Brzim hlađenjem prelazi u martensit, trustit i sorbit (vidi 9.4. Termička obrada).

4. Perlit Eutektoidna mešavina ferita i cementita.

Karakterističnog bisernog sjaja, umereno tvrd, HV200MPa, Rm=850MPa, =10%.

5. Ledeburit Eutektična mešavina cementita i austenita.

Umereno krt, ulazi u sastav samo sirovog i livenog gvožđa.

6. Grafit Kristalisani C. Vrlo mek, ulazi u sastav samo sivog livenog

gvožđa.

STRUKTURNI SASTOJCI LEGURA ŽELEZO-UGLJENIK

DOBIJANJE SIROVOG GVOŽĐA U VISOKIM PEĆIMA

Gvožđe se dobija iz svojih ruda: magnetit (Fe3O4), hematit (Fe2O3), limonit (2Fe2O3 . 3H2O) i siderit (FeCO3).

Sirovo gvožđe se dobija u visokim pećima u kojima se oksidna gvozdena ruda prerađuje redukcijom. Redukcija se može obaviti direktno pomoću ugljenika iz koksa upotrebljenog kao gorivo ili indirektno pomoću ugljen monoksida nastalog sagorevanjem koksa.

Sl. 15. Postrojenje visoke peći

700-1000°

POSTROJENJE VISOKE PEĆI

Kao gorivo u visokoj peći koristi se metalurški koks dobre čvrstoće sa što manje sumpora max. do 1,25%S i pepela max. 10%.

Rudi se dodaju topitelji, čija je dužnost da teško topljive i štetne sastojke rude kao i pepeo pretvore u lako topljive. Topitelji mogu biti kiseli i bazični. Kiseli topitelji (glinasti škriljci itd.) dodaju se onim rudama koje imaju bazične primese, a bazični topitelji (kreč, dolomit itd.) dodaju se rudama koje sadrže kisele primese (SiO2-kvarc, Al2O3-glina).

U cilju povećanja kapaciteta visoke peći i smanjenje potrošnje koksa kod savremenih peći vrši se predgrejavanje vazduha do 12000C i povećava njegov pritisak tako da na ždrelu iznosi do 2 bara. U istom smislu deluje obogaćenje vazduha kiseonikom, kao i dodavanje vazduhu ugljene prašine, mazuta, gasnog goriva i vodene pare.

ŠARŽIRANJE VISOKE PEĆI

Šarža za visoku peć sastoji se iz mešavine rude, topitelja i koksa. Odnos ovih komponenata u šarži zavisi od sastava rude i to prvenstveno od sadržaja gvožđa u njoj.

Redukcija je proces oduzimanja kiseonika, koja može biti u visokoj peći dvojaka:

- Indirektna redukcija oksidne rude pomoću ugljen monoksida nastalog sagorevanjem koksa, i

- Direktna redukcija ugljenikom pri dodiru sa užarenim metalurškim koksom.

C + O2 = CO2 CO2 + C = 2CO

u slučaju hematita hemijska reakcija je prestavljena jednačinom: Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2

Na još višoj temperaturi (zona topljenja, 1200-18000C) gvožđe se topi i istovremeno dolazi do delovanja topitelja. Najpre kreč, koji je nastao od krečnjačkog topitelja, spaja se sa kvarcnim primesama iz rude i obrazuje zguru (trosku), a zatim deo silicijuma, mangana, fosfora i sumpora iz rude i koksa pređe u gvožđe.

U visokoj peći imamo tri osnovna hemijska procesa: a) redukcija; b) ugljenisanje; c) hemijske reakcije u vezi sa topiteljem.

700-1000°

ili

zona ugljenisanja, 1000-12000C 3Fe + 2CO = Fe3C + CO2

direktno čistim ugljenikom iz koksa, po sledećoj hemijskoj reakciji:

Fe2O3 + 3C = 2Fe + 3CO [ II-1 ]

TOPLJENJE RUDE U VISOKOJ PEĆI

Tab. 5. Materijalni bilans procesa u visokoj peći po 1t sirovog gvožđa Ulaz u peć Izlaz iz peći

ruda 2,0 t sirovo gvožđe 1,0 t krečnjak 0,4 t troska-zgura 0,6 t koks 0,9 t prašina iz gasa 0,1 t vazduh 3,5 t=2700m3 gas 5,1 t=4000m3

Sl. 17. Shema električna peć za dobijanje sirovog gvožđa:

1) ognjište; 2) jama; 3) elektrode

1/3 koksa potrebnog za redukciju

ELEKTRIČNE PEĆI ZA DOBIJANJE SIROVOG GVOŽĐA

MATERIJALNI BILANS U VISOKOJ PEĆI

VRSTE SIROVOG GVOŽĐA

Zavisno od sastava sirovine, temperature u peći i brzine hlađenja ispuštenog sirovog gvožđa iz visoke peći može se dobiti belo sirovo

Posebne vrste sirovog gvožđa su ferosilicijum sa povećanim sadržajem silicijuma (8-10%Si), sjajno sirovo gvožđe sa povećanim sadržajem mangana (6-22%Mn) i feromangan sa znatnim sadržajem mangana (60-80%Mn).

gvožđe (u sirovini dovoljno Mn) i sivo sirovo gvožđe (u sirovini 2-3%Si).

Belo liveno gvožđe: Ugljenik je u vezan u jedinjenje Fe3C + drugi karbidi, mogu biti legirana i nelegirana, vrlo su tvrda, teško se obrađuju.Sivo liveno gvožđe: Ugljenik je u elementarnom stanju u vidu ljuspica, rozeta i nodula. Po kvalitetu razlikuju se: obični SL, SL srtednje čvrstoće, visoko kvalitetni SL i nodularni SL. Dobijaju se od sivog sirovog gvožđa uz dodatak starog liva. Nije kovno ali se lako lije.Legirana livena gvožđa: Sadrže manje količine legirajućih elemenata: Cr, Ni, Ni-Cr, Ti, Mo, Cu, Al.Modificirana siva livena gvožđa sadrže manje količine modifikatora koji se dodaju pred izlivanje (fero silicijum ili silikokalcijum). Koriste se za kolenasta vtarila, valjaonička vratila itd.Temper livena gvožđa dobijaju se od belog livenog gvožđa dugotrajnim žarenjem (60-100 časova) na poviženim temperaturama (900-1000°) radi razlaganja cementita. Razlikujemo: crni i beli temper liv.

Kod belog temper liva procesom temperovanja ugljenik je najvećim delom ostranjen iz perifernog dela odlivka do izvesne dubine. Zato izgled preseka belog temper liva perlitne osnove i oksidiranog ugljenika ima svetliju boju usled manje količine grafita.

Kod crnog temper liva višak ugljenika, nastao raspadanjem cementita, ostaje u perifernoj zoni u obliku zrnaca amorfnog ugljenika. Presek odlivka crnog temper liva ima tamnu boju, jer na feritnoj osnovi imamo veliku količinu uključaka temper ugljenika.

Sl. 19. Shematski prikaz strukture temperovanog liva:

a) crni temer liv; b) beli temper liv; f-ferit; C-ugljenik; p-perlit

LIVENA GVOŽĐARazlikujemo više vrsta livenih gvožđa i to:- bela livena gvožđa,- siva livena gvožđa, modificirana siva livena gvožđa,- legirana livena gvožđa,- temper livena gvožđa.

p

PREDAVANJE II

DOBIJANJE ČELIKA

Čelik se dobija iz belog sirovog gvožđa oksidacijom suvišnih primesa: C, Si, Mn, P, S, koje se izdvajaju u obliku zgure i gasova. Oksidacija primesa iz belog sirovog gvožđa vrši se indirektno prekooksida gvožđa FeO, koji se najpre obrazuje, a zatim posreduje oksidaciji Si, Mn, C, P i S.

C + FeO = CO + Fe Si + 2FeO = SiO + 2Fe Mn + FeO = MnO + Fe 2P + 5FeO = P2O5 + 5Fe S + 2FeO = SO2 + 2Fe (delimično), i FeS + Mn = MnS + Fe (većinom).

U savremenoj metalurgiji najrašireniji postupci dobijanja čelika su: Konvertorski (Besemerov i Tomasov) postupak; Simens-Martenov postupak; i Dobijanje čelika u elektropećima.

Konvertorski postupak dobijanja čelika sastoji se u tome da se kroz rastopljeno belo sirovo gvožđe uduvava vazduh ili čist kiseonik, pod nad pritiskom od 1,5 do 2,5bara. Kiseonik služi za oksidaciju, tj. sagorevanje primesa Si, P, Mn i C usled čega se razvija određena toplota, potrebna za obavljanje procesa konvertovanja.

Sl. 21. Konvertori za čelik: a) normalna konstrukcija,

1) vatrostalna obloga; 2) rešetkasto dno; 3) dovod vazduha za produvavanje; 4) hidraulični mehanizam za naginjanje suda;

b) konstrukcija sa duvaljkom; 1) obloga; 2) duvaljka za kiseonik sa vodenim hlađenjem; 3) voda; 4) kiseonik; 5) kanal za gasove

Besemerov (Besemer) postupak za belo sirovo gvožđe sa velikim sadržajem silicijuma (do 2,4% Si) i malim sadržajem fosfora (ispod 1%P). Konvertor Besemera je obložen vatrostalnom kiselom oblogom - kvarcne opeke.

Tomasov (Thomas) postupak za belo sirovo gvožđe sa velikim sadržajem fosfora (do 2,5%) i malim sadržajem silicijuma (ispod 0,5%). Obloga Tomasovog konvertora je bazična (dolomit).

Proces oksidacije, tj. sagorevanja Si, Mn, P i C teče vrlo burno i ne traje više od 20 minuta. Na kraju procesa konvertovanja rastopljenom čeliku dodaje se feromangan, ferosilicijum ili aluminijum u cilju dezoksidacije, degazifikacije i regulisanja sadržaja ugljenika u čeliku.

KONVERTORSKI POSTUPAK

do 30% starog gvožđa

SIMENS-MARTENOVA PEĆSimens-Martenov postupak proizvodnje čelika ima naročitog

značaja, jer se njime mogu preraditi znatne količine starog gvožđa, tj. čeličnog otpada i do 80%.

Sl. 22. Simens-Martenova peć: 1) ognjište; 2) rekuperatori;

3) vrata za sirovinu; 4) uređaj za dostavljanje sirovine; 5) otvor za ispuštanje čelika; 6) predgrejani

generatorski gas; 7) predgrejani vazduh

Proces prečišćavanja u Simens-Martenovim pećima sastoji se u sagorevanju: P, Mn, C i Si kiseonikom iz plamena generatorskog gasa koji liže preko rastopine.

Kod baznog (Simensovog) postupka obloga peći je magnezitska i služi za prečišćavanje belog sirovog gvožđa, uklanjanjem uglavnom fosfora (P). Za bazni proces kao sirovina pored sirovog gvožđa dodaje se 10 do 15% čeličnog otpada uz dodatak hematita 20 do 30%.

Kod kiselog (Martenovog) postupka obloga je od kvarcnih opeka radi sigurnijeg uklanjanja silicujuma (Si) iz sirovine. Sirovina za kiseli postupak je pored belog sirovog gvožđa (20-40%) i staro gvožđe (čelični i gvozdeni lom) 60 do 80%.

Proces dobijanja čelika, zajedno sa sagorevanjem primesa u sirovom gvožđu, dezoksidacijom proizvoda pomoću feromangana i regulisanjem sadržaja ugljenika u zavisnosti od vrste čelika traje 4 do 6 sati.

Korišćenjem otpadne toplote gasova sagorevanja moguće je postići predgrevanje generatorskog gasa i vazduha na 1000 do 12000C. Time se omogućava povećanje temperature u prostoru za topljenje na oko 17000C, koja je potrebnu za postupak u ovoj peći.

ELEKTRIČNE PEĆI

Za proizvodnju čelika imamo dve vrste električnih peći i to: - elektro lučne peći, i - indukcione peći. Elektro lučne peći se rade u dve varijante i to: Električni luk se stvara između dveju elektroda i metalne

mase; Električni luk se stvara između jedne elektrode, a kao druga

elektroda služi metalno dno peći.

Sl. 23. Elektro lučna peć za čelik: 1) obloga; 2) krov; 3)elektrode; 4) hidraulični cilindar; 5) dovod struje;

6)šema rada peći

Sl. 24. Indukciona električna peć za čelik: 1) lonac;

2) namotaji; 3) rukavac; 4) kanal za izlivanje; 5) dovod struje

Za alatne čelike

2500º

Za pretapanjerastopljenog čelika

Tab. 7. Upoređenje čelika po načinu proizvodnje Način Sadržaj u %, Odstranjuje se u toku Poredak proizvodnje (ne više) procesa Po kval- Po S P S P O itetu ceni S.Martenov baz. 0,06 0,05 delimično da ne 3 2 S.Matrenov kis. 0,07 0,05 ne ne da 2 3 Besemerov 0,09 0,09 ne ne ne 4 1 Elektropećima 0,03 0,03 da da ne 1 4

UPOREĐENJE ČELIKA PO NAČINU PROIZVODNJE

UMIRENI I NEUMIRENI ČELICI

Smanjenje sadržaja gasova (O2, N2, H i dr.) u metalu postiže se ubacivanje dezoksidatora u rastop pre izlivanja, a sam proces naziva se dezoksidacija. Kao dezoksidatori kod čelika upotrebljavaju se Mn, Si i Al.

U procesu dobijanja i izlivanja čelik veoma lako rastvara gasoveo (O2, N2, H2, CO2 i CO) koji izazivaju poroznost i nehomogenost strukture, što se loše odražava pre svega na mehaničke osobine. Prema količini zaostalih gasova u toku očvršćavanja, čelici se dele na neumirene, poluumirene i umirene.

i

Slika II-14. Poprečni presek ingota: a) neumireni; b) umireni; c) poluumireni čelik

PODELA ČELIKAPrema hemijskom sastavu čelike delimo na: 1) Ugljenične čelike; i 2) Legirane čelike. Podela čelika prema sposobnostima za deformaciju (u toplom i

hladnom stanju), mogućnostima termičke obrade, prema čistoći i kvalitetu površine, vrši se na:

- obične ili trgovačke čelike; - kvalitetne čelike; i - plemenite čelike.

Tabela II-4. Podela čelika prema hemijskom sastavu i nameni

- nelegirani alatni čelik; - legirani za hladnu obradu; i - legirani za toplu obradu.

Alatni

- čelik za opšte svrhe; - čelik za noseće konstrukcije; - čelik za cementaciju; - čelik za poboljšanje; - čelik za automate; - čelik za opruge; - čelik za ležaje; - čelik za zavrtnje; - nerđajući i kiselootporni čelik;- vatrootporni čelik, itd.

Konstrukcioni

Podela čelika prema nameni

- niskolegirani (do 5% legirajućih elemenata) - visokolegirani (sa preko 5% legirajućih elemenata)

Legirani

- niskougljenični (do 0,25%C)- srednjeugljenični (od 0,250,6%C)- visokougljenični (sa preko 0,6%C)

UgljeničniPodela čelika prema hemijskom sastavu

- nelegirani alatni čelik; - legirani za hladnu obradu; i - legirani za toplu obradu.

Alatni

- čelik za opšte svrhe; - čelik za noseće konstrukcije; - čelik za cementaciju; - čelik za poboljšanje; - čelik za automate; - čelik za opruge; - čelik za ležaje; - čelik za zavrtnje; - nerđajući i kiselootporni čelik;- vatrootporni čelik, itd.

Konstrukcioni

Podela čelika prema nameni

- niskolegirani (do 5% legirajućih elemenata) - visokolegirani (sa preko 5% legirajućih elemenata)

Legirani

- niskougljenični (do 0,25%C)- srednjeugljenični (od 0,250,6%C)- visokougljenični (sa preko 0,6%C)

UgljeničniPodela čelika prema hemijskom sastavu

UGLJENIČNI ČELICI

Ugljenični konstrukcioni čelici se dele na: 1. Obične i kvalitetne; 2. Niskougljenične i visokougljenične; 3. Meke čelike (sa 0,15-0,25%C); polumeke (sa 0,25-0,4%C);

polutvrde (sa 0,4-0,6%C); i tvrde čelike (sa preko 0,6-1,7%C);

Ugljenični alatni čelici koriste se za izradu alata, kojima se mogu obrađivati drugi čelici ili drugi metali. U svom sastavu ovi čelici sadrže od 0,6-1,7%C, uz dodatak do 0,35%Mn. Sadržaj silicijuma se kreće do 0,35%Si. Kaljenjem ovih čelika može se postići velika tvrdoća, ali uz znatno smanjenje žilavosti. Ugljenični alatni čelici su proizvod Simens-Martenovih ili električnih peći.

LEGIRANI ČELICILegirani čelici u svom sastavu imaju specijalno dodate legirajuće

elemente (Cr, Ni, Mn, Si, V, Mo, W, Co, Ti, Al, Cu i dr.), koji im daju poboljšana mehanička, fizička i hemijska svojstva.

Prema procentu legirajućih elemenata legirane čelike delimo na: niskolegirane čelike (do 5% legirajućih elemenata), srednjelegirane čelike (sa 5-10% legirajućih elemenata) i visokolegirane čelike (sa preko 10% legirajućih elemenata).

Prema nameni legirani čelici se dele na: konstrukcione legirane i alatne legirane čelike.

Konstrukcioni legirani čelici nose naziv prema legirajućem elementu ili grupi legirajućih elemenata (npr. Cr, Ni, Cr-Ni, Mo, Ni-Mo, Cr-Mo, Cr-Ni-Mo, Mg, Si, Va, W i dr.).

Legirane čelike pre upotrebe treba obavezno termički obraditi. Legirani alatni čelici imaju veću tvrdoću, čvrstoću, prokaljivost,

radnu temperaturu, žilavost i otpornost na habanje u odnosu na uglje-nične alatne čelike. Dele se na:

alatne čelike za kovanje, presovanje i merne alate; niskolegirane alatne čelike za rezanje; i brzorezne čelike.

Specijalni čelici obuhvataju uglavnom veoma legirane vrste koje se odlikuju specifičnim fizičkim i hemijskim osobinama, podešenim u naro-čite svrhe. Od specijalnih čelika u praksi se koriste: nerđajući i kiselo-otporni čelici, čelici sa posebnim magnetskim osobinama i čelici otporni na visoke temperature (vatrootporni čelici). Ovi čelici u rudarstvu imaju neznatnu primenu.