Stål har blivit en viktig råvara med tusentals olika varianter beroende på användningsområde, så låt oss utforska de mest frekvent använda olika typerna av stål, deras utmärkande egenskaper och användningsområden.

Järn är det mest rikligt förekommande mineralet som är utspritt i jordens kärna och mantel, även om det är extremt mjukt i sin rena form och måste oxideras till järnoxid. Den dåliga styrkan och hållbarheten hos denna form hindrar i hög grad användningen av järn. För att förbättra dessa egenskaper tillsätts upp till 2 % kol till rent järn, vilket ger ett mycket hållbart och hårt ämne som kallas stål.

D tack vare sin höga draghållfasthet och soliditet används stål för att tillverka allt från synålar till oljetankers, liksom de verktyg som krävs för att tillverka dem. Andra metalltyper tillsätts dock ofta till stål för att få olika egenskaper beroende på användningsområdet.

Dessa metalltillsatser har hittills gett upphov till 3 500 olika varianter av stål, som alla har olika strukturella, kemiska och fysikaliska egenskaper. Ännu mer häpnadsväckande är det faktum att mer än 75 % av dessa varianter har introducerats under de senaste två decennierna för att tillgodose de snabbt växande industriella behoven.

Låt oss utforska de vanligaste typerna av stål, deras utmärkande egenskaper och användningsområden:

Kolstål

De flesta av de stål som finns runt om i världen är någon form av kolstål. Det består av järn, kol och varierande specifika mängder av andra legeringselement. Som det viktigaste legeringselementet i kolstål står kolet för cirka 90 % av all stålproduktion.

Det bidrar till att skapa en starkare och mycket styvare metall. Detta beror på att de atomer som finns i kolet gör det möjligt för det att färdas genom järnets kristallgitter, vilket gör att gittret förvrängs något och att luckorna mellan metallatomerna fylls ut.

Med tanke på denna egenskap är de resulterande kolstålsprodukterna extremt hårda. Det som avgör denna styrka är mängden kol som finns närvarande, vilket ytterligare klassificerar det i tre kategorier:

Lär dig allt om kolstålsbladet här.

Högkolstål

Högkolstål innehåller vanligtvis omkring 0,61 % till 1,5 % kolhalt, vilket resulterar i starkt, sprött och hårt stål. För att förbättra dess slitstyrka tas det genom lämplig värmebehandling. Förutom att det används för höghållfasta trådar och fjädrar är det ett användbart material för tillverkning av stötdämpande maskiner.

Medium Carbon Steel

Denna variant innehåller kolinnehåll på 0,31 % till 0,6 %, vilket resulterar i milt duktilt stål med högre draghållfasthet än lågkolstål. För att härda det behandlas det ofta med anlöpning, en form av värmebehandling. Eftersom det är mycket formbart och kan gjutas till en mängd olika former och storlekar är denna typ den mest använda av de tre. Från skyskrapor till staket, till broar och hem, du ser det användas överallt.

Lågkolstål

Lågkolstål innehåller upp till 0,3 % kol. Samtidigt som det erbjuder hög formbarhet och duktilitet kännetecknas stål med låg kolhalt av låg draghållfasthet, som förvisso kan förbättras genom kallvalsning. Detta innebär att stålet valsas mellan två polerade valsar under högtrycksförhållanden. Bland dess vanligaste användningsområden kan nämnas tillverkning av plåt, lådor, rör, kedjor, trådar, lådor, nitar, fordonsramar etc.

Källa: Techpedia

Legerat stål

Legerat stål består av varierande mängder av olika metaller förutom järn. Dessa tillsatser bidrar till att manipulera stålets egenskaper för att tjäna specifika tillämpningar. Metaller som aluminium, nickel, kisel, krom, mangan, titan och koppar används i någon form. Användningen av dessa metaller resulterar i egenskaper som inte finns i kolstål. Önskade förändringar sker i stålets hållfasthet, formbarhet, korrosionsbeständighet, duktilitet och härdbarhet.

Generellt sett är legerat stål mer mottagligt för olika typer av behandlingar och används i mer specialiserade branscher som apparater, skeppsbyggeri och bilindustrin. Det kan finnas i starkare eller mer taktila former, sådana med hög motståndskraft mot rost eller sådana som är mer lämpade för svetsning.

Legerat stål används ofta för att tillverka rörledningar, bildelar, kraftgeneratorer, transformatorer och elmotorer.

Avhängigt av kombinationen av legeringselement omfattar legerat stål många olika varianter. Vi har sammanställt de mest använda typerna:

Vungstenstål

Vungsten, även känt som wolfram, är i princip en matt silvermetall som i sin renaste form har den högsta smältpunkten bland alla metalltyper. Det som gör att den sticker ut från andra metalltyper är dess styrka och förmåga att motstå höga temperaturer. På grund av dessa egenskaper använder sig olika stållegeringar av denna metall för att öka motståndskraften mot korrosion och slitage.

För övrigt använder sig raketmotorers munstycken av volframstål för att uppnå hög värmebeständighet. Om det kombineras med kobolt, nickel och järn kan volframstål användas för att tillverka turbinblad för många typer av flygplan. Många andra maskiner och verktyg kräver dessutom hög värmebeständighet och använder därför volframstål.

Källa: Känner du till mycket mer om volframstål här.

Nickelstål

Nickelstållegering är en av de mest använda stållegeringarna runt om i världen. Förutom en hög nickelhalt på cirka 3,5 % innehåller den cirka 0,35 % kolhalt. Dess specialitet är att tillsats av nickel stärker konstruktionsstål utan en proportionell minskning av duktiliteten. Denna ökning av segheten hjälper till att motstå brott som kan orsakas av höga slag, stötar och belastningar.

För övrigt minskar nickel vid släckningstillfället värdet av distorsion i stålet. Nickelstål erbjuder en otrolig lyhördhet för värmebehandling eftersom tillsatsen av nickel sänker stålets temperatur, vilket gör det idealiskt för värmebehandling.

Källa: Källa: Bright hub engineering

Manganstål

Manganstål är ett arbetshärdande stål som består av 11 till 14 % manganhalt. På grund av dess utmärkta arbetshärdningsegenskaper och slitstyrka används manganstål vid tillverkning av komplexa järnvägsspår. Andra samtida tillämpningar är bland annat skopor för spadar, skåp för kulstrålning, skrapor, säkerhetsplattor mot borrning etc.

Källa: Upptäck mer om manganstål här.

Vanadiumstål

Vanadiumstål är känt för sina korrosionsbeständiga egenskaper samt för sin förmåga att absorbera stötar. Förutom att användas för kemiskt bärande rör används vanadinstål i form av ett tunt skikt för att binda titan till stål för flyg- och rymdtillämpningar. Så lite som 1 % vanadin och krom räcker för att uppnå stöt- och vibrationsbeständighet, vilket gör det idealiskt för biltillämpningar.

Källa: gruvdrift.com

Kromstål

Tillskottet av krom sänker den kritiska kylningshastigheten och ökar stålets skalbeständighet, slitstyrka och hållfasthet vid höga temperaturer. Det används främst för att öka korrosionsbeständigheten. Med hög elasticitet och draghållfasthet används kromstål ofta för att tillverka maskin- och bildelar, bergkrossar och kassaskåp.

Källa: Krom-vanadiumstål

Krom-vanadiumstål använder både krom och vanadin och kombinerar egenskaperna hos båda. Stålet har extremt hög draghållfasthet och kan lätt skäras men är inte sprött. Vanliga användningsområden är kugghjul, axlar, kopplingsstänger, fordonsramar och så vidare.

Silikonstål

När det gäller magnetisk kraft är kiselstål det mest betydelsefulla materialet som används idag. Medan små mängder kiselstål används i pulstransformatorer och små reläer, använder tillämpningar som stora motorer och generatorer tonvis med kiselstål. Bland dess egenskaper är mättnadsreduktion, resistivitet, magnetostriktion och magnetokristallin anisotropi mycket eftertraktade. Med endast 1 till 2 % tillsats av kisel används stålet mest för att tillverka permanentmagneter.

Lär dig allt om kiselstål här.

Molybdenstål

Som ett värdefullt legeringsämne för stål bidrar molybden till att förbättra stålets seghet, svetsbarhet samt dess korrosionsbeständighet. Detta gör det idealiskt för användning i konstruktionsstål, och därför används de ofta i marina miljötillämpningar. Olje- och gasledningar och kullager använder också molybdenstål.

Källa:

Koboltstål

Koboltlegeringar erbjuder en enorm korrosionsbeständighet, slitstyrka, hållfasthet vid höga temperaturer och magnetiska egenskaper. Några tuffare kobolttillämpningar är bl.a. skovlar och skopor för gasturbiner. Denna typ av stål används dock oftare för att tillverka skärverktyg.

Källa: Science direct

Aluminiumstål

Tillskottet av aluminium hjälper till att införliva förmågan att reflektera värme. Det består av en densitet som är ungefär en tredjedel av stålets och används i tillämpningar där låg vikt och hög hållfasthet är avgörande. Aluminiumstål används därför ofta för att tillverka avgassystem för motorcyklar och bilar. Förutom inom bilindustrin används aluminiumstål på olika sätt inom energiproduktion, arkitektur, matberedning, förpackningar, elektriska överföringstillämpningar osv.

Källa: Källa: Aalco

Verktygsstål

Verktygsstål är den typ av stål som används för att tillverka olika typer av verktyg som används för ett brett spektrum av ändamål, inklusive slagverktyg, skärande verktyg som verktyg för knivtillverkning och andra. De består av metallegeringar som volfram, kobolt, molybden och vanadin i varierande mängder. De är inte bara hårda och hållbara, utan också mycket värmebeständiga.

Beroende på vilken typ av verktyg som ska tillverkas skiljer sig kvaliteten på verktygsstål, vilket resulterar i många varianter inom kategorin verktygsstål:

Stötbeständigt verktygsstål

Som namnet antyder är denna verktygsstålsvariant utformad för att erbjuda hög motståndskraft mot stötar vid varierande temperaturnivåer. Det består av låga halter av kol, kisel och molybden och är slipbart och måttligt segt. Detta stål används främst för att tillverka verktyg som skruvmejslar, stansar, mejslar och verktyg som används vid nitning.

Special-Purpose Tool Steel

Detta verktygsstål är särskilt utformat för att uppnå måttlig seghet och formbarhet, med hjälp av en stålklass med låg legering. De används ofta för att tillverka skiftnycklar, hållare och kranar.

Hot-Work Tool Steel

Hot-Work Tool Steel används för att tillverka verktyg som kräver hög värmebeständighet under längre tidsperioder, t.ex. de som används vid smidning, extrudering, stansning, gjutning och varmklippning av knivar.

Vattenhärdande verktygsstål

Som den billigaste typen är vattenhärdande verktygsstål det mest använda verktygsstålet vid tillverkning av verktyg. För att införliva hårdhet i föremålen eller verktygen vattenhärdas detta stål. Med hög motståndskraft mot ytslitage används detta stål ofta för att tillverka filer, fräsar, hammare, blad och liknande föremål.

Höghastighetsverktygsstål

Höghastighetsverktygsstål består av stållegeringar av volfram, molybden och vanadin. Dessa komponenter är hårda och behåller sin hårdhet när de utsätts för höga temperaturer, vilket bidrar till att producera stål som är perfekt för höghastighetsmaskiner som borrar, brotschar, sågar, stansar, kranar etc.

Cold-Work Tool Steel

Denna verktygsstålsvariant innehåller en hög kromhalt för att uppnå en låg förvrängningsegenskap under härdningen, som kan ske genom luft eller olja. Denna egenskap innebär att de tillverkade verktygen inte spricker lätt. Som ett mycket robust stål är kallt verktygsstål idealiskt för tillverkning av knivblad, stämpelverktyg, myntverktyg etc.

Mold Steel

Mold Steel använder sig av kolstål för att tillverka injektions- och kompressionsformar för plaster. Dessutom är en annan vanlig tillämpning zinkformgjutning.

Källa: Science struck

Röstfritt stål

Ett rostfritt stål består av flera olika metallegeringar, men krom fungerar som det primära grundämnet, och utgör 10 till 20 % av den totala stålsammansättningen. Rostfritt stål, som tidigare var känt som ”rostfritt” stål, är mycket populärt på grund av sitt utseende och sin höga motståndskraft mot rost. Det är ungefär 200 gånger mer motståndskraftigt mot rost än andra ståltyper, särskilt när mängden krom är mer än 11 %.

Efter sin förmåga till hög korrosionsbeständighet är rostfritt stål den dyraste ståltypen. Som en mycket hållbar typ klarar rostfritt stål av att stå emot det slitage som oundvikligen uppstår vid daglig användning. För att ytterligare öka dess motståndskraft mot repor och korrosion tjänar det osynliga kromskiktet till att förhindra oxidation. Andra metallkomponenter som ingår i rostfritt stål är molybden och nickel.

Baserat på applikationen kan storlekarna och kvaliteterna av rostfritt stål vara olika, och de kan komma i form av plåt, stänger, rör, plattor och trådar. Baserat på den kristallina strukturen och de mekaniska egenskaperna hos rostfritt stål kan det vidare kategoriseras i olika typer:

Ferritiskt rostfritt stål

Ferritiskt rostfritt stål innehåller cirka 12-17 % krom, upp till 0,1 % kol, spårmängder av nickel och andra legeringsmetaller i små mängder, såsom aluminium, molybden och titan. Medan ferritiska stål är sega, starka och magnetiska kan de förstärkas ytterligare genom kallbearbetning. De reagerar dock inte på värmebehandling, vilket innebär att de inte kan härdas genom denna teknik.

Austenitiskt rostfritt stål

Austenitiskt stål har ett mycket högre krominnehåll än sina motsvarigheter i rostfritt stål. Kromhalten i denna typ av stål kan vara så hög som 18 %, medan andra element inkluderar nickel, som utgör 8 %, och kol på 0,8 %. Även om austenitiskt stål inte reagerar på värmebehandlingar är det populärt för sina icke-magnetiska egenskaper, vilket gör detta stål till ett av de mest använda stålen i världen. Några vanliga användningsområden är tillverkning av rör, livsmedelsutrustning och köksredskap.

Martensitiskt rostfritt stål

Med 11 till 17 % krom innehåller martensitiskt stål cirka 1,2 % kol och mindre än 0,4 % nickel. Martensitiska stål är inte bara känsliga för värmebehandlingar utan omfattar även magnetiska egenskaper. Tandläkar- och kirurgiska instrument, knivar, blad och andra skärande verktyg använder sig av martensitiskt rostfritt stål.

Duplex rostfritt stål

Duplexstål är helt enkelt en kombination av ferritiskt och austenitiskt stål, vilket resulterar i ett stål som är mycket starkare än båda individuellt. Det är inte bara svetsbart utan också korrosionsbeständigt. Dock är det inte starkt magnetiskt.

Precipitation Hardening Stainless Steel

Detta stål består av 17 % krom och 4 % nickel, vilket leder till en härdad stålsort. Dessutom tillsätts även några andra metaller i varierande mängder, bland annat aluminium, koppar och niobium. Denna typ kan gjutas i olika former, vilket gör dem idealiska för användning i motorkomponenter och kärnavfallsbehållare. Den erbjuder också måttlig korrosionsbeständighet.