Stal stała się pierwszorzędnym towarem z tysiącami różnych odmian opartych na jej przeznaczeniu, więc poznajmy najczęściej używane różne rodzaje stali, ich charakterystyczne właściwości, jak również ich zastosowania.
Żelazo jest najbardziej obficie dostępnym minerałem rozprzestrzenionym w jądrze i płaszczu Ziemi, chociaż jest niezwykle miękkie w czystej postaci i musi być utlenione do tlenku żelaza. Słaba wytrzymałość i trwałość tej formy znacznie utrudnia wykorzystanie żelaza. Aby wzmocnić te właściwości, do czystego żelaza dodaje się do 2% węgla, uzyskując bardzo wytrzymałą i twardą substancję zwaną stalą.
Dzięki wysokiej wytrzymałości na rozciąganie i solidności, stal jest używana do produkcji wszystkiego, od igieł do szycia po tankowce, a także narzędzia wymagane do ich produkcji. Jednak inne rodzaje metali są często dodawane do stali w celu uzyskania różnych właściwości w zależności od zamierzonego zastosowania.
Te metaliczne dodatki wytworzyły 3500 różnych odmian stali do chwili obecnej, z których każda posiada inne cechy i właściwości strukturalne, chemiczne i fizyczne. Jeszcze bardziej zaskakujący jest fakt, że ponad 75% tych odmian wprowadzono w ciągu ostatnich dwóch dekad, aby zaspokoić gwałtownie rozwijające się potrzeby przemysłu.
Poznajmy najczęściej używane rodzaje stali, ich charakterystyczne właściwości i zastosowania:
Stali węglowej
Większość stali na całym świecie jest jakąś formą stali węglowej. Składa się ona z żelaza, węgla i różnych konkretnych ilości innych pierwiastków stopowych. Jako główny pierwiastek stopowy stali węglowych, węgiel stanowi około 90% całej produkcji stali.
Pomaga on w tworzeniu mocniejszego i dużo bardziej sztywnego metalu. Dzieje się tak dlatego, że atomy obecne w węglu pozwalają mu przemieszczać się przez sieć krystaliczną żelaza, lekko zniekształcając sieć i wypełniając luki pomiędzy atomami metalu.
Dzięki tej właściwości, produkty ze stali węglowej są niezwykle twarde. To, co decyduje o tej wytrzymałości, to ilość obecnego węgla, która dzieli je na trzy kategorie:
Dowiedz się wszystkiego o ostrzach ze stali węglowej tutaj.
Stale wysokowęglowe
Stale wysokowęglowe zawierają zazwyczaj od 0,61% do 1,5% węgla, co daje mocną, kruchą i twardą stal. Aby poprawić jej odporność na ścieranie, jest ona poddawana odpowiedniej obróbce cieplnej. Oprócz tego, że jest używana do produkcji drutów i sprężyn o wysokiej wytrzymałości, jest użytecznym materiałem do produkcji maszyn pochłaniających wstrząsy.
Średnia stal węglowa
Ta odmiana zawiera zawartość węgla od 0,31% do 0,6%, co skutkuje łagodnie ciągliwą stalą o większej wytrzymałości na rozciąganie niż stal niskowęglowa. Aby ją utwardzić, często poddaje się ją odpuszczaniu, czyli obróbce cieplnej. Ponieważ jest bardzo plastyczna i może być formowana w różne kształty i rozmiary, ten rodzaj stali jest najczęściej stosowany spośród wszystkich trzech. Od drapaczy chmur do ogrodzeń, mostów i domów, zobaczysz ją wszędzie.
Stali niskowęglowej
Stali niskowęglowej zawiera do 0,3% węgla. Podczas gdy oferuje wysoką ciągliwość i plastyczność, stal niskowęglowa charakteryzuje się niską wytrzymałością na rozciąganie, którą z pewnością można poprawić poprzez proces walcowania na zimno. Polega to na walcowaniu stali pomiędzy dwoma polerowanymi walcami w warunkach wysokiego ciśnienia. Do jej najczęstszych zastosowań należy produkcja blach, skrzynek, rur, łańcuchów, drutów, skrzynek, nitów, ram pojazdów itp.
Źródło: Techpedia
Stale stopowe
Stale stopowe składają się z różnych ilości różnych metali oprócz żelaza. Te dodatki pomagają manipulować właściwościami stali, aby służyć konkretnym zastosowaniom. Metale takie jak aluminium, nikiel, krzem, chrom, mangan, tytan i miedź są wykorzystywane w pewnym stopniu. Zastosowanie tych metali skutkuje uzyskaniem właściwości, których nie posiada stal węglowa. Pożądane zmiany zachodzą w wytrzymałości stali, formowalności, odporności na korozję, plastyczności i hartowności.
Ogólnie bardziej wrażliwa na różnego rodzaju zabiegi, stal stopowa jest używana w bardziej wyspecjalizowanych branżach, takich jak urządzenia, przemysł stoczniowy i motoryzacyjny. Może występować w mocniejszych lub bardziej dotykowych formach, tych z wysoką odpornością na rdzę lub tych, które są bardziej odpowiednie do spawania.
Stale stopowe są często używane do produkcji rurociągów, części samochodowych, generatorów prądu, transformatorów i silników elektrycznych.
W zależności od kombinacji pierwiastków stopowych, stale stopowe obejmują wiele różnych odmian. Mamy umieścić razem najbardziej powszechnie stosowane typy:
Stali wolframowej
Wolfram, znany również jako wolfram, jest w zasadzie matowy srebrny metal, który szczyci się najwyższą temperaturą topnienia wśród wszystkich rodzajów metali w ich najczystszej postaci. Co sprawia, że wyróżniają się od innych rodzajów metali jest jego siła i zdolność do wytrzymywania wysokich temperatur. Ze względu na te cechy, różne stopy stali korzystać z tego metalu w celu zwiększenia odporności na korozję i wear.
Poza tym, dysze silników rakietowych korzystać z wolframu stali do osiągnięcia wysokiej odporności cieplnej. Jeśli w połączeniu z kobaltu, niklu i żelaza, stal wolframowa może być używany do produkcji łopatek turbin dla wielu rodzajów samolotów. Poza tym, wiele innych maszyn i narzędzi wymagają wysokiej odporności na ciepło, a więc korzystać z wolframu steel.
Source: The balance
Poznaj znacznie więcej o stali wolframowej tutaj.
Stala niklowa
Stop stali niklowej należy do najczęściej używanych stopów stali na całym świecie. Oprócz wysokiej zawartości niklu wynoszącej około 3,5%, zawiera około 0,35% węgla. Jego specjalnością jest to, że dodanie niklu wzmacnia stal konstrukcyjną bez proporcjonalnego spadku plastyczności. Ten wzrost ciągliwości pomaga oprzeć się pęknięciom, które mogą być spowodowane przez duże uderzenia, wstrząsy i obciążenia.
Co więcej, w czasie hartowania, nikiel zmniejsza wartość odkształceń w stali. Stal niklowa oferuje niesamowitą reaktywność na obróbkę cieplną, ponieważ dodatek niklu obniża temperaturę stali, co czyni ją idealną do obróbki cieplnej.
Źródło: Bright hub engineering
Stal manganowa
Stal manganowa jest stalą do hartowania przy pracy, która składa się z 11 do 14% zawartości manganu. Ze względu na doskonałe właściwości utwardzania roboczego i odporność na zużycie, stal manganowa jest używana do produkcji złożonych torów kolejowych. Inne współczesne zastosowania obejmują łyżki do łopat, komory śrutownicze, zgarniacze, płyty zabezpieczające przed wierceniem itp.
Źródło: West Yorkshire Steel
Odkryj więcej o stali manganowej tutaj.
Stal wanadowa
Stal wanadowa jest znana ze swoich właściwości odpornych na korozję, a także zdolności do absorbowania wstrząsów. Oprócz tego, że jest używana do rur i przewodów przewodzących substancje chemiczne, stal wanadowa jest używana w postaci cienkiej warstwy do łączenia tytanu ze stalą w zastosowaniach lotniczych i kosmicznych. Już 1% wanadu i chromu wystarcza do osiągnięcia odporności na wstrząsy i wibracje, co czyni ją idealną do zastosowań motoryzacyjnych.
Źródło: mining.com
Stal chromowa
Dodatek chromu obniża krytyczną szybkość chłodzenia i zwiększa odporność na zgorzelinę, odporność na zużycie i wytrzymałość stali w wysokich temperaturach. Jest on stosowany głównie w celu zwiększenia odporności na korozję. Cechując się wysoką elastycznością i wytrzymałością na rozciąganie, stal chromowa jest często wykorzystywana do produkcji części maszyn i samochodów, kruszarek i sejfów.
Źródło: Borinox
Stale chromowo-wanadowe
Stale chromowo-wanadowe wykorzystują zarówno chrom, jak i wanad, łącząc cechy każdego z nich. Charakteryzująca się bardzo wysoką wytrzymałością na rozciąganie, stal ta może być łatwo cięta, ale nie jest krucha. Powszechne zastosowania obejmują koła zębate, osie, korbowody, ramy pojazdów i tak dalej.
Stal krzemowa
Jeśli chodzi o siłę magnetyczną, stal krzemowa jest najbardziej znaczącym materiałem używanym obecnie. Podczas gdy małe ilości stali krzemowej są używane w transformatorach impulsowych i małych przekaźnikach, zastosowania takie jak duże silniki i generatory wykorzystują tony stali krzemowej. Wśród jej właściwości, redukcja nasycenia, rezystywność, magnetostrykcja i anizotropia magneto-krystaliczna są bardzo poszukiwane. Z zaledwie 1 do 2% dodatkiem krzemu, stal ta jest najczęściej używana do produkcji magnesów stałych.
Dowiedz się wszystkiego o stali krzemowej tutaj.
Stali molibdenowej
Jako cenny środek stopowy dla stali, molibden pomaga poprawić ciągliwość stali, spawalność, jak również jej odporność na korozję. To czyni go idealnym do stosowania w stali konstrukcyjnych, a zatem, są one szeroko stosowane w aplikacjach morskich środowiska. Rurociągi naftowe i gazowe i łożyska kulkowe również korzystać z molibdenu steel.
Źródło: Metalpedia
Stale kobaltowe
Stopy kobaltu oferują ogromną odporność na korozję, odporność na zużycie, wytrzymałość w wysokich temperaturach i właściwości magnetyczne. Niektóre trudniejsze zastosowania kobaltu obejmują łopatki turbin gazowych i łopatki. Jednak ten rodzaj stali jest bardziej powszechnie stosowany do narzędzi tnących.
Source: Science direct
Aluminium Stal
Dodanie aluminium pomaga włączyć zdolność do odbijania ciepła. Składający się z gęstości około jednej trzeciej gęstości stali, jest on używany w zastosowaniach, w których niska waga i wysoka wytrzymałość są niezbędne. Stale aluminiowe są więc szeroko stosowane do produkcji układów wydechowych motocykli i samochodów. Oprócz przemysłu motoryzacyjnego, stal aluminiowa jest szeroko stosowana w produkcji energii, architekturze, przygotowywaniu żywności, pakowaniu, transmisji elektrycznej itp.
Źródło: Aalco
Stale narzędziowe
Stale narzędziowe to rodzaj stali wykorzystywanych do produkcji różnego rodzaju narzędzi używanych do wielu celów, w tym narzędzi udarowych, narzędzi tnących, takich jak narzędzia do wyrobu noży i innych. Są one wykonane z stopów metali, takich jak wolfram, kobalt, molibden i wanad w różnych ilościach. Są one nie tylko twarde i wytrzymałe, ale również bardzo odporne na ciepło.
Zależnie od rodzaju narzędzia, które ma być wyprodukowane, jakość stali narzędziowej różni się, co skutkuje licznymi wariantami w kategorii stali narzędziowej:
Stal narzędziowa odporna na wstrząsy
Jak sama nazwa wskazuje, ten wariant stali narzędziowej został zaprojektowany w celu zapewnienia wysokiej odporności na wstrząsy przy różnych poziomach temperatury. Składa się z niskiej zawartości węgla, krzemu i molibdenu, jest ścierna i umiarkowanie wytrzymała. Stal ta jest głównie używana do produkcji narzędzi takich jak śrubokręty, przebijaki, dłuta i narzędzia używane w nitowaniu.
Special-Purpose Tool Steel
Ta stal narzędziowa jest specjalnie zaprojektowana w celu osiągnięcia umiarkowanej ciągliwości i kowalności, przy użyciu niskostopowej klasy stali. Są one często wykorzystywane do produkcji kluczy, trzpieni i gwintowników.
Stal narzędziowa do pracy na gorąco
Stal narzędziowa do pracy na gorąco jest wykorzystywana do produkcji narzędzi, które wymagają wysokiej odporności na ciepło przez dłuższy czas, takich jak te wykorzystywane w kuciu, wytłaczaniu, wykrawaniu, odlewaniu i ostrzach do cięcia na gorąco.
Stali narzędziowej utwardzanej wodą
Jako najtańszy typ, stal narzędziowa utwardzana wodą jest najczęściej używaną stalą narzędziową w produkcji narzędzi. Aby nadać twardość przedmiotom lub narzędziom, stal ta jest hartowana w wodzie. Posiadając wysoką odporność na zużycie powierzchniowe, stal ta jest często używana do produkcji pilników, frezów, młotków, ostrzy i podobnych elementów.
Szybkoobrotowa stal narzędziowa
Szybkoobrotowa stal narzędziowa składa się ze stopów stali wolframu, molibdenu i wanadu. Składniki te są twarde i zachowują swoją twardość pod wpływem wysokich temperatur, pomagając w produkcji stali, która jest idealna do szybkich maszyn, takich jak wiertarki, rozwiertaki, piły, przebijaki, gwintowniki, itp.
Stal narzędziowa do pracy na zimno
Ten wariant stali narzędziowej zawiera wysoką zawartość chromu w celu osiągnięcia niskiej podatności na odkształcenia podczas hartowania, które może odbywać się w powietrzu lub oleju. Ta cecha sprawia, że produkowane narzędzia nie pękają łatwo. Jako bardzo wytrzymała stal, stal narzędziowa do pracy na zimno jest idealna do produkcji ostrzy noży, matryc do tłoczenia, narzędzi do wytłaczania, itp.
Stale formowe
Stale formowe wykorzystują stale węglowe do produkcji form wtryskowych i tłocznych do tworzyw sztucznych. Ponadto, innym powszechnym zastosowaniem jest odlewanie ciśnieniowe cynku.
Źródło: Science struck
Stainless Steel
Choć stal nierdzewna jest wykonana z kilku stopów metali, chrom służy jako podstawowy element, stanowiąc od 10 do 20% całkowitego składu stali. Wcześniej znany jako „Rustless” stali, stal nierdzewna jest bardzo popularny ze względu na jego wygląd i jego wysoką odporność na rdzę. Dokładnie rzecz biorąc, jest ona około 200 razy bardziej odporna na rdzewienie niż inne rodzaje stali, zwłaszcza gdy ilość chromu jest większa niż 11%.
Owing to its ability of high corrosion resistance, stainless steel is the most expensive type of steel. Jako bardzo trwały typ, stali nierdzewnej są w stanie wytrzymać zużycie, które jest zobowiązane do zdarzyć się w wyniku codziennego użytkowania. Aby jeszcze bardziej zwiększyć jej odporność na zarysowania i korozję, niewidoczna warstwa chromu służy do zapobiegania utlenianiu. Inne składniki metalowe, które składają się na stali nierdzewnej obejmują molibden i nickel.
W oparciu o zastosowanie, rozmiary i gatunki stali nierdzewnej mogą być różne, a mogą one być w postaci arkuszy, prętów, rur, płyt i drutów. W oparciu o strukturę krystaliczną i właściwości mechaniczne stali nierdzewnej, może być dalej kategoryzowane do różnych typów:
Ferrytyczna stal nierdzewna
Ferrytyczna stal nierdzewna zawiera około 12-17% chromu, do 0,1% węgla, śladowe ilości niklu i innych metali stopowych w małych ilościach, takich jak aluminium, molibden i tytan. Podczas gdy stale ferrytyczne są twarde, mocne i magnetyczne, można je dodatkowo wzmocnić poprzez obróbkę na zimno. Jednakże, nie reagują one na obróbkę cieplną, co oznacza, że nie mogą być utwardzone przez tę technikę.
Austenityczna stal nierdzewna
Austenityczna stal jest znacznie wyższa w zawartości chromu niż jej odpowiedniki ze stali nierdzewnej. Zawartość chromu w tego typu stali może być tak wysoka, jak 18%, podczas gdy inne elementy obejmują nikiel, stanowiący 8%, i węgiel na 0,8%. Nawet jeśli stal austenityczna jest niereagująca na obróbkę cieplną, jest popularna ze względu na swoje właściwości niemagnetyczne, co czyni tę stal jedną z najczęściej używanych stali na całym świecie. Niektóre wspólne zastosowania obejmują produkcję rur, urządzeń do przetwarzania żywności i przyborów kuchennych.
Martenzytyczna stal nierdzewna
Składająca się z 11 do 17% chromu, stal martenzytyczna zawiera około 1,2% węgla i mniej niż 0,4% niklu. Stale martenzytyczne są nie tylko wrażliwe na obróbkę cieplną, ale również posiadają właściwości magnetyczne. Narzędzia dentystyczne i chirurgiczne, noże, ostrza i inne narzędzia tnące korzystają z martenzytycznej stali nierdzewnej.
Duplex Stainless Steel
Stale Duplex jest po prostu połączenie ferrytycznych i austenitycznych stali, w wyniku czego stal, która jest znacznie silniejsza niż oba indywidualnie. Jest ona nie tylko spawalna, ale również odporna na korozję. Jednak nie jest silna magnetycznie.
Stali nierdzewnej utwardzanej przez strącanie
Ta stal składa się z 17% chromu i 4% niklu, co prowadzi do odmiany stali utwardzanej. Dodatkowo, niektóre inne metale są również dodawane w różnych ilościach, w tym aluminium, miedzi i niobu. Ten typ może być formowane w różnych kształtach, co czyni je idealnym do stosowania w elementach silnika i jądrowych pojemników na odpady. Oferuje on również umiarkowaną odporność na korozję.
.