Stål er blevet en vigtig råvare med tusindvis af forskellige variationer baseret på dets anvendelsesformål, så lad os undersøge de mest anvendte forskellige typer stål, deres karakteristiske egenskaber og deres anvendelsesformål.

Jern er det mest rigeligt tilgængelige mineral, der er spredt i hele jordens kerne og kappe, selvom det er ekstremt blødt i sin rene form og skal oxideres til jernoxid. Den ringe styrke og holdbarhed i denne form hindrer i høj grad brugen af jern. For at forbedre disse egenskaber tilsættes op til 2 % kulstof til rent jern, hvilket giver et meget holdbart og hårdt stof, der kaldes stål.

Da stål har en høj trækstyrke og soliditet, bruges det til at fremstille alt fra synåle til olietankere samt det værktøj, der er nødvendigt for at fremstille dem. Dog tilsættes der ofte andre metaltyper til stål for at inkorporere forskellige kvaliteter afhængigt af den tilsigtede anvendelse.

Disse metalliske tilføjelser har indtil nu resulteret i 3.500 forskellige variationer af stål, som hver især har forskellige strukturelle, kemiske og fysiske egenskaber og karakteristika. Endnu mere overraskende er det, at mere end 75 % af disse variationer blev indført i de sidste to årtier for at imødekomme den hastigt voksende industrielle efterspørgsel.

Lad os undersøge de hyppigst anvendte ståltyper, deres karakteristiske egenskaber og anvendelsesmuligheder:

Kulstofstål

De fleste ståltyper rundt om i verden er en eller anden form for kulstofstål. Det består af jern, kulstof og varierende specifikke mængder af andre legeringselementer. Som det vigtigste legeringselement i kulstofstål tegner kulstof sig for omkring 90 % af al stålproduktion.

Det er med til at skabe et stærkere og meget mere stift metal. Dette skyldes, at de atomer, der er til stede i kulstof, gør det muligt for det at bevæge sig gennem jernets krystalgitter, idet det forvrænger gitteret en smule og udfylder hullerne mellem metalatomerne.

Givet denne egenskab er de resulterende kulstofstålprodukter ekstremt hårde. Det, der bestemmer denne styrke, er mængden af tilstedeværende kulstof, hvilket yderligere klassificerer det i tre kategorier:

Læs alt om kulstofstålbladet her.

Højt kulstofstål

Højt kulstofstål indeholder typisk omkring 0,61% til 1,5% kulstofindhold, hvilket resulterer i stærkt, sprødt og hårdt stål. For at forbedre dets slidstyrke tages det gennem en passende varmebehandling. Ud over at blive brugt til højstyrkegarn og fjedre er det et nyttigt materiale til fremstilling af stødabsorberende maskiner.

Medium kulstofstål

Denne variation indeholder et kulstofindhold på 0,31 % til 0,6 %, hvilket resulterer i et mildt duktilt stål med større trækstyrke end lavt kulstofstål. For at hærde det behandles det ofte med hærdning, en form for varmebehandling. Da det er meget formbart og kan støbes i en række forskellige former og størrelser, er denne type den mest anvendte af de tre typer. Fra skyskrabere til hegn, til broer og huse, du vil se det brugt overalt.

Lav kulstofstål

Lav kulstofstål indeholder op til 0,3 % kulstof. Selv om det giver høj formbarhed og duktilitet, er kulstoffattigt stål kendetegnet ved lav trækstyrke, som bestemt kan forbedres gennem koldvalsningsprocessen. Dette indebærer, at stålet valses mellem to polerede valser under højtryksforhold. Blandt de mest almindelige anvendelser er fremstilling af metalplader, kasser, rør, kæder, ledninger, kasser, nitter, køretøjsrammer osv.

Kilde: Techpedia

Legeret stål

Legeret stål er sammensat af varierende mængder af forskellige metaller ud over jern. Disse tilsætninger hjælper med at manipulere stålets egenskaber til at tjene specifikke anvendelser. Metaller som aluminium, nikkel, silicium, chrom, mangan, titan og kobber anvendes i en vis udstrækning. Brugen af disse metaller resulterer i egenskaber, der ikke findes i kulstofstål. De ønskede ændringer sker i stålets styrke, formbarhed, korrosionsbestandighed, duktilitet og hærdbarhed.

Legeret stål er generelt mere modtageligt over for forskellige former for behandlinger og anvendes i mere specialiserede industrier som f.eks. apparater, skibsbygning og bilindustrien. Det kan findes i stærkere eller mere taktile former, i former med høj modstandsdygtighed over for rust eller i former, der er mere velegnede til svejsning.

Legeret stål anvendes ofte til fremstilling af rørledninger, bildele, elgeneratorer, transformatorer og elmotorer.

Afhængigt af kombinationen af legeringselementer omfatter legeret stål mange forskellige variationer. Vi har samlet de mest udbredte typer:

Vungstenstål

Vungsten, også kendt som wolfram, er grundlæggende et mat sølvmetal, der kan prale af det højeste smeltepunkt blandt alle metaltyper i deres reneste form. Det, der får det til at skille sig ud fra andre metaltyper, er dets styrke og evne til at modstå høje temperaturer. På grund af disse egenskaber gør forskellige stållegeringer brug af dette metal for at øge modstandsdygtigheden over for korrosion og slid.

Og derudover gør raketmotorers dyser brug af wolframstål for at opnå høj varmebestandighed. Hvis wolframstål kombineres med kobolt, nikkel og jern, kan wolframstål anvendes til at fremstille turbineskærme til mange typer flyvemaskiner. Desuden er der mange andre maskiner og værktøjer, der kræver høj varmebestandighed, og som derfor anvender wolframstål.

Kilde:

Vis meget mere om wolframstål her.

Nikkelstål

Nikkelstållegering er blandt de mest almindeligt anvendte stållegeringer rundt om i verden. Udover et højt nikkelindhold på omkring 3,5 % består den af ca. 0,35 % kulstofindhold. Dens særlige kendetegn er, at tilsætning af nikkel styrker konstruktionsstål uden et forholdsmæssigt fald i duktilitet. Denne stigning i sejhed hjælper med at modstå brud, der kan forårsages af høje slag, stød og belastninger.

Dertil kommer, at nikkel på tidspunktet for nedkøling mindsker værdien af forvrængning i stål. Nikkelstål giver en utrolig lydhørhed over for varmebehandling, da tilføjelsen af nikkel sænker stålets temperatur, hvilket gør det ideelt til varmebehandling.

Kilde: Bright hub engineering

Manganstål

Manganstål er et arbejdshærdende stål, der består af et indhold af 11 til 14 % mangan. På grund af dets fremragende arbejdshærdningsegenskaber og slidstyrke anvendes manganstål til fremstilling af komplekse jernbanespor. Andre nutidige anvendelser omfatter skovlspande, haglblæsningskabinetter, skrabere, sikkerhedsplader mod boringer osv.

Kilde:

Opdag mere om manganstål her.

Vanadiumstål

Vanadiumstål er kendt for sine korrosionsbestandige egenskaber samt evnen til at absorbere stød. Udover at blive brugt til kemikalierør og rør, bruges vanadiumstål i form af et tyndt lag til at binde titanium til stål til rumfartsapplikationer. Så lidt som 1 % vanadium og krom er tilstrækkeligt til at opnå stød- og vibrationsmodstand, hvilket gør det ideelt til bilapplikationer.

Kilde: minedrift.com

Kromstål

Tilføjelsen af krom sænker den kritiske afkølingshastighed og øger stålets skælbestandighed, slidbestandighed og styrke ved høje temperaturer. Det bruges primært til at øge korrosionsbestandigheden. Chromstål har en høj elasticitet og trækstyrke og anvendes ofte til fremstilling af maskin- og bildele, stenknusere og pengeskabe.

Kilde: Kilde: Borinox

Krom-vanadiumstål

Krom-vanadiumstål gør brug af både krom og vanadium og kombinerer egenskaberne fra hver af dem. Stålet har en ekstremt høj trækstyrke og kan let skæres, men er ikke skørt. Almindelige anvendelser omfatter gear, aksler, forbindelsesstænger, køretøjsrammer osv.

Siliciumstål

Når det kommer til magnetisk kraft, er siliciumstål det mest betydningsfulde materiale, der anvendes i dag. Mens der anvendes små mængder siliciumstål i pulstransformatorer og små relæer, anvender applikationer som store motorer og generatorer tonsvis af siliciumstål. Blandt dets egenskaber er mætningsreduktion, resistivitet, magnetostriktion og magnetokrystallinsk anisotropi meget eftertragtede. Med en tilføjelse af silicium på blot 1 til 2 % anvendes stålet mest til fremstilling af permanente magneter.

Læs alt om siliciumstål her.

Molybdænstål

Som et værdifuldt legeringsmiddel til stål er molybdæn med til at forbedre stålets sejhed, svejsbarhed samt dets korrosionsbestandighed. Dette gør det ideelt til brug i konstruktionsstål, og derfor anvendes de i vid udstrækning i marine miljøapplikationer. Olie- og gasrørledninger og kuglelejer gør også brug af molybdænstål.

Kilde: Metalpedia

Koboltstål

Koboltlegeringer tilbyder en enorm korrosionsbestandighed, slidstyrke, styrke ved høje temperaturer og magnetiske egenskaber. Nogle af de mere hårdføre anvendelser af kobolt omfatter bl.a. skovle og skovle til gasturbiner. Alligevel anvendes denne type stål mere almindeligt til fremstilling af skærende værktøjer.

Kilde: Science direct

Aluminiumstål

Tilføjelsen af aluminium hjælper med at inkorporere evnen til at reflektere varme. Da det består af en massefylde på omkring en tredjedel af stålets, anvendes det i applikationer, hvor lav vægt og høj styrke er afgørende. Aluminiumsstål anvendes således i vid udstrækning til fremstilling af udstødningssystemer til motorcykler og biler. Ud over bilindustrien anvendes aluminiumsstål på forskellig vis inden for energiproduktion, arkitektur, madtilberedning, emballering, elektriske transmissionsapplikationer osv.

Kilde: Aalco

Værktøjsstål

Værktøjsstål er den type stål, der anvendes til fremstilling af forskellige former for værktøj, der anvendes til en lang række formål, herunder slagværktøj, skærende værktøj som f.eks. værktøj til knivfremstilling og andre. De består af metallegeringer som wolfram, kobolt, molybdæn og vanadium i varierende mængder. De er ikke kun hårde og holdbare, men også meget modstandsdygtige over for varme.

Afhængigt af den type værktøj, der skal fremstilles, varierer kvaliteten af værktøjsstål, hvilket resulterer i mange varianter inden for kategorien værktøjsstål:

Shock Resistant Tool Steel

Som navnet antyder, er denne værktøjsstålvariant designet til at yde høj modstandsdygtighed over for stød ved varierende temperaturniveauer. Det består af et lavt indhold af kulstof, silicium og molybdæn og er slidstærkt og moderat hårdt. Dette stål bruges mest til fremstilling af værktøj som skruetrækkere, stempler, mejsler og værktøj til nittearbejde.

Special-Purpose Tool Steel

Dette værktøjsstål er specielt designet til at opnå moderat sejhed og formbarhed ved hjælp af en lav legeringsklasse af stål. De anvendes ofte til fremstilling af skruenøgler, dorne og gevindskruer.

Hot-Work Tool Steel

Hot-Work Tool Steel anvendes til fremstilling af værktøjer, der kræver høj modstandsdygtighed over for varme i længere tidsperioder, f.eks. værktøjer, der anvendes til smedning, ekstrudering, stansning, støbning og hot-shearing-blade.

Vandhærdende værktøjsstål

Som den billigste type er vandhærdende værktøjsstål det mest anvendte værktøjsstål til fremstilling af værktøj. For at inkorporere hårdhed i genstande eller værktøjer er dette stål vandhærdet. Med høj modstandsdygtighed over for overfladeslitage anvendes dette stål ofte til fremstilling af filer, fræsere, hammere, knive og lignende genstande.

Højhastighedsværktøjsstål

Højhastighedsværktøjsstål er sammensat af wolfram-, molybdæn- og vanadiumstållegeringer. Disse komponenter er hårde og bevarer deres hårdhed, når de udsættes for høje temperaturer, hvilket bidrager til at fremstille stål, der er perfekt til højhastighedsmaskiner såsom boremaskiner, remmere, save, stempler, gevindskære osv.

Cold-Work Tool Steel

Denne værktøjsstålvariant indeholder et højt kromindhold for at opnå en lav forvrængningsegenskab under hærdning, som kan foregå ved hjælp af luft eller olie. Denne egenskab betyder, at de fremstillede værktøjer ikke let knækker. Som meget robust stål er koldt værktøjsstål ideelt til fremstilling af knivblade, stempelstempler, møntværktøjer osv.

Moldstål

Moldstål gør brug af kulstofstål til fremstilling af sprøjtestål og kompressionsforme til plast. Plus, en anden almindelig anvendelse er zinkstøbning.

Kilde: Science struck

Rustfrit stål

Selv om rustfrit stål består af flere metallegeringer, fungerer krom som det primære element og udgør 10 til 20 % af den samlede stålsammensætning. Tidligere kendt som “rustfrit” stål, er rustfrit stål meget populært på grund af sit udseende og sin høje modstandsdygtighed over for rust. Helt præcist er det ca. 200 gange mere modstandsdygtigt over for rust end andre ståltyper, især når mængden af krom er mere end 11 %.

Da rustfrit stål har en høj korrosionsbestandighed, er det den dyreste ståltype. Som en meget holdbar type er rustfrit stål i stand til at modstå slitage, der uvægerligt vil ske som følge af daglig brug. For yderligere at øge dets modstandsdygtighed over for ridser og korrosion tjener det usynlige kromlag til at forhindre oxidation. Andre metalkomponenter, der indgår i rustfrit stål, omfatter molybdæn og nikkel.

Baseret på anvendelsen kan størrelserne og kvaliteterne af rustfrit stål være forskellige, og de kan komme i form af plader, stænger, rør, plader og tråde. Baseret på den krystallinske struktur og de mekaniske egenskaber af rustfrit stål kan det yderligere kategoriseres i forskellige typer:

Ferritisk rustfrit stål

Ferritisk rustfrit stål indeholder ca. 12-17 % krom, op til 0,1 % kulstof, spor af nikkel og andre legeringsmetaller i små mængder såsom aluminium, molybdæn og titan. Mens ferritiske ståltyper er hårde, stærke og magnetiske, kan de forstærkes yderligere ved koldbearbejdning. De reagerer dog ikke på varmebehandling, hvilket betyder, at de ikke kan hærdes ved hjælp af denne teknik.

Austenitisk rustfrit stål

Austenitisk stål har et meget højere indhold af krom end dets modstykker i rustfrit stål. Chromindholdet i denne type stål kan være så højt som 18 %, mens andre elementer omfatter nikkel, der udgør 8 %, og kulstof på 0,8 %. Selv om austenitisk stål ikke reagerer på varmebehandlinger, er det populært på grund af dets ikke-magnetiske egenskaber, hvilket gør dette stål til et af de mest anvendte ståltyper på verdensplan. Nogle almindelige anvendelser omfatter fremstilling af rør, udstyr til fødevareforarbejdning og køkkenredskaber.

Martensitisk rustfrit stål

Martensitisk stål består af 11 til 17 % krom og indeholder ca. 1,2 % kulstof og mindre end 0,4 % nikkel. Martensitisk stål reagerer ikke kun på varmebehandlinger, men har også magnetiske egenskaber. Tandlæge- og kirurgiske instrumenter, knive, klinger og andre skærende værktøjer gør brug af martensitisk rustfrit stål.

Duplex rustfrit stål

Duplex stål er simpelthen en kombination af ferritisk og austenitisk stål, hvilket resulterer i stål, der er meget stærkere end begge individuelt. Det er ikke kun svejsbart, men også korrosionsbestandigt. Dog er det ikke magnetisk stærkt.

Udfældningshærdende rustfrit stål

Dette stål består af 17 % krom og 4 % nikkel, hvilket fører til en hærdet stålsort. Derudover er der også tilsat nogle andre metaller i varierende mængder, herunder aluminium, kobber og niobium. Denne type kan støbes i forskellige former, hvilket gør dem ideelle til brug i motorkomponenter og beholdere til nukleart affald. Den giver også en moderat korrosionsbestandighed.