pliẽnas, geležies ir anglies (iki 2,14 %) lydinys.
Sudėtis ir gavyba
Turi dar priemaišų (paprastai mangano, silicio, šiek tiek fosforo ir sieros, t. p. įsiterpusių deguonies, azoto, vandenilio dujų). Gaunamas iš ketaus arba geležies rūdos marteniniu (Martino krosnis), konverteriniu (konverteris) ir elektroterminiu (lydkrosnė) būdu. Daugiausia plieno išlydoma deguoniniame konverteryje (pigiausias būdas), brangiau lydoma marteniniu, o pats brangiausias (kokybiškiausias plienas) lydymo būdas – lydymas elektroninėse, indukcinėse, plazminėse lydkrosnėse. Dažnai kombinuojami keli plieno gamybos būdai. Iš skysto plieno liejami pusgaminiai (luitai, bliumai, sliabai), iš kurių gaminamos plieno juostos, lakštai, strypai, vamzdžiai ir kita. Neblogai liejamas ir deformuojamas, užgrūdintas yra kietas, stiprus, atsparus dilimui. Yra pagrindinė konstrukcinė medžiaga mašinoms, statybinėms konstrukcijoms, karo ir kitai technikai gaminti.
vamzdžiai iš plieno
Rūšys
Plienas, kurio sudėtyje be geležies ir anglies yra tik neišvengiamų gamybos priemaišų, vadinamas angliniu plienu. Į išlydytą plieną pridėjus chromo, nikelio ar kitokių legiravimo elementų gaunamas legiruotasis plienas. Pagal anglies (C) kiekį plienas būna neanglintasis (iki 0,06 % C; vadinama techninė geležis, dažniausiai naudojama minkštamagnetė medžiaga – Armko geležis), mažaanglis (iki 0,25 % C; plastiškas, lengvai deformuojamas, gerai suvirinamas, tačiau palyginti nestiprus, beveik neužsigrūdina), vidutiniaanglis (0,3–0,6 % C; stipresnis, plastiškas, pasižymi dideliu smūginiu tąsumu) ir anglingasis (daugiau kaip 0,6 % C; pasižymi didele tamprumo riba, atsparumu nuovargiui, be to, po grūdinimo ir atleidimo jis būna kietesnis). Anglinio plieno trūkumas – didelis kritinis aušinimo greitis grūdinant ir mažas įgrūdinamumas. Legiruotasis plienas būna mažai legiruotas (iki 2,5 % legiravimo elementų), vidutiniškai legiruotas (2,5–10 %) ir gausiai legiruotas (daugiau kaip 10 %). Legiruotasis plienas dažnai vadinamas pagal vyraujančio vieno arba kelių legiravimo priedų pavadinimą, pvz., volframinis, chrominis, chromnikelinis plienas. Pagal paskirtį plienas būna konstrukcinis, įrankinis ir specialusis (nerūdijantysis plienas, elektrotechninis, magnetinis, kaitrai, rūgštims, oksidacijai, dilimui atsparus plienas; paprastai mažaanglis ir gausiai legiruotas). Kuo mažiau pliene sieros (mažina plieno smūginį tąsumą, atsparumą nuovargiui ir korozijai, blogina suvirinamumą, daro jį trapų apdirbant spaudimu aukštoje temperatūroje) ir fosforo (mažina smūginį tąsumą, plastiškumą, daro jį trapų žemose temperatūrose), tuo geresnė jo kokybė; pagal tai skiriamas paprastasis, kokybiškasis, geros ir labai geros kokybės plienas. Pagal lydinio stingimą plienas būna ramaus (jame mažiausiai deguonies, bet brangiausias), pusiau ramaus ir verdančiojo stingimo (plastiškiausias ir pigiausias, bet jame daugiausia deguonies ir blogiau suvirinamas, ilgainiui senėja, tampa trapesnis). Plienui, kaip ir geležiai, būdingas polimorfizmas (kristalinės gardelės gebėjimas kisti auštant ir kylant temperatūrai). Anglis ir pliene esančios priemaišos keičia jo kritinių taškų temperatūrą (joje viena atmaina virsta kita), kuri lemia termiškai neapdoroto plieno struktūrą ir savybes. Kambario temperatūroje atkaitinto plieno struktūrą sudaro dvi fazės (geležies-anglies lydiniai) – feritas (nestiprus, minkštas, bet plienui suteikia plastiškumo ir atsparumo smūgiams), cementitas (kietas ir stiprus, tačiau trapus) ir jų mechaninis mišinys – perlitas (vidutiniškai stiprus, plastiškas). Didėjant anglies kiekiui pliene susidaro kieta ir trapi cementito fazė, kuri didina jo kietumą, mažina plastiškumą ir smūginį tąsumą; be to, tokį plieną sunkiau apdirbti spaudimu, jis blogiau suvirinamas. Plieno stiprumo riba didžiausia, kai jame yra 0,9 % anglies; geriausiai pjaunamas, kai jame anglies yra iki 0,5 %. Plieno struktūrą ir savybes labai keičia legiravimo elementai (legiravimas), terminis apdorojimas, termocheminis apdorojimas, termomechaninis apdirbimas.
Istorija
Senovėje plienas buvo gaunamas kaitinant žaizdre geležies rūdą medžio anglimi. Pramoniniu būdu plieną gaminti pradėta 19 a. pabaigoje, kai buvo praktiškai pritaikytas konverteris (H. Bessemeris, S. G. Thomas), Martino krosnis (P. É. Martinas) ir lankinė bei indukcinė lydkrosnė.
1403