Rodzaje stali, oznaczenia, klasyfikacja i normy

Informacje na temat rodzajów stopu stali, stosowanych norm oraz składu chemicznego. Jednym z częściej spotykanych stopów na rynkach europejskich jest stal C45,C43 i Ck15, z których wykonywane są między innymi śruby trapezowe i koła modułowe.

Stal to materiał, z którym mamy styczność na co dzień. Mimo tego wiele osób nie ma pojęcia, czym jest stal, z czego się składa czy jakie ma właściwości. Jeśli interesują Cię odpowiedzi na te pytania, zapraszamy do lektury!

Co to jest stal?

Stal jest to stop żelaza oraz węgla, którego zawartość wynosi maksymalnie 2%. Tworzywo to jest wykorzystywane od zarania dziejów. Od lat uznaje się je za jeden z najlepszych stopów o szerokim zastosowaniu. Stal występuje w różnych odmianach, a każda z nich może zostać użyta do innych celów. Jedne sprawdzą się jako materiał na karoserię auta, inne zaś będą idealnym materiałem do konstruowania mebli. Stop żelaza i węgla wykorzystywany jest także w medycynie do tworzenia części do protez, a także narzędzi chirurgicznych.

Stal to bardzo popularny surowiec, wykorzystywany w przemyśle i budownictwie. Jest ona obrabianym cieplnie stopem żelaza z węglem, z dodatkiem innych pierwiastków. Ilość węgla w stali wynosi maksymalnie 2.10%. Jest to jednocześnie graniczna wartość rozpuszczalności węgla w żelazie. Rozróżnia się różne gatunki stali, których podział i nazewnictwo są zależne od składu chemicznego. Dokładny podział stali określa Polska Norma PN-EN 10020:2003. Jakie właściwości posiada wszechstronnie wykorzystywana stal? O tym poniższy artykuł.

Warto mieć na uwadze fakt, że w składzie stali oprócz żelaza i węgla znajdują się także inne pierwiastki. Niektóre z nich są dodane celowo, by dzięki nim stal zyskała dodatkowe właściwości. Część z nich może jednak pochodzić z rudy i nie wszystkie udaje się usunąć, dlatego przy takich odmianach stali mówi się o dodatkach stopowych czy zanieczyszczeniach.

Pierwiastki stopowe w stali

1. Aluminium to pierwiastek, który zapobiega rozrostowi ziaren austenitu i ma działanie odtleniające.

2. Chrom zapewnia stali jeszcze lepszą wytrzymałość i większą twardość, a oprócz tego podwyższa również udarność. W przypadku stali nierdzewnej odpowiada za odporność na korozję, a w stali narzędziowej zwiększa poziom hartowności.

3. Krzem jest pierwiastkiem, który ma działanie odtleniające, a do tego poprawia wytrzymałość i zwiększa twardość stali.

4. Mangan podwyższa granicę sprężystości i zwiększa odporność na ścieranie. Dodatkowo poprawia wytrzymałość oraz twardość, ale kosztem plastyczności stali.

5. Molibden obniża poziom kruchości stali oraz zwiększa jej hartowność.

6. Nikiel odpowiada za zwiększenie twardości i wytrzymałości stali oraz zmniejszenie temperatury progu kruchości. Dodatkowo poprawia hartowność stali.

Rodzaje i klasyfikacja stali

Stal można podzielić na wiele różnych rodzajów. Każdy z nich różni się od siebie w znacznym stopniu, a główne czynniki, które mają na to wpływ, to: struktura, zawartość węgla, dodatki stopowe oraz obróbka cieplna.

Jeśli chodzi o podstawowe klasyfikacje, możemy podzielić stal następująco:

– typy stali ze względu na obecność dodatków stopowych:

• stal stopowa – by polepszyć jej właściwości dodaje się np. nikiel czy chrom,
• stal węglowa – ma bardzo niewiele dodatków.

– klasyfikacja stali ze względu na zastosowanie:

• stal konstrukcyjna – wykorzystywana przy tworzeniu konstrukcji, jak również części maszyn oraz urządzeń.
• stal narzędziowa – stosowana do produkcji narzędzi i przyrządów.
• stal specjalna – w tej kategorii zawiera się wiele gatunków stali, które mają różnorodne właściwości, np. żaroodporne, kwasoodporne czy nierdzewne.

– rodzaje stali ze względu na strukturę:

• stale austenityczne,
• stale martenzytyczne,
• stale ferrytyczne,
• stale ferrytyczno-perlityczne.

• Nazwy/Normy stali
• Skład chemiczny stali

Właściwości stali

Stal posiada kilka głównych właściwości, którymi są podatność na obróbkę cieplną, twardość, sprężystość oraz wytrzymałość na rozciąganie. Surowiec ten potrafi również przewodzić ciepło, a także elektryczność. Stal posiada też wysoką temperaturę topnienia, a poddana obróbce cieplnej jest bardzo plastyczna. Wśród parametrów stali należy wyróżnić:
– jej gęstość wynoszącą 7,86 g/cm3,
– rezystywność, określona dla stali o zawartości węgla 0,37%-0,42% w temp. 20oC wynosi 171•10-9 Ω•m,
– liczba Poissona v 0,3,
– współczynnik rozszerzalności liniowej α 12•10-6/K i przewodzenia cieplnego k 58 W/(m•K).

Właściwości stali są zależne od procentowej zawartości węgla, obróbki cieplnej oraz składników stopowych. W przemyśle najczęściej stosowane są stale posiadające niską zawartość węgla. Są one znacznie bardziej podatne na obróbkę cieplną i w efekcie bardzo plastyczne. Dla stali niskowęglowych charakterystyczna jest wysoka twardość oraz wytrzymałość, a także bardzo mała kruchość. Zawartość węgla w stali odgrywa bardzo dużą rolę. Wpływa ona na cechy stali takie jak plastyczność, twardość, spawalność, udarność, ciągliwość, odporność na rozciąganie i ściskanie oraz sprężystość.

Jedyną wadą stali jest jej podatność na korozję w wyniku działania wody i substancji chemicznych. Wada ta jest jednak niwelowana poprzez odpowiednie procesy galwanizowania, czyli pokrywania stali powłoką metalową. Inną metodą ochrony stali jest też ocynkowanie, a także dodawanie pierwiastków chemicznych do stopu. Dzięki temu otrzymuje się stal nierdzewną, odporną na korozję wodną i działanie substancji chemicznych.

Zastosowanie stali

Stal posiada szeroki wachlarz zastosowań, ze względu na swoje właściwości fizyczne. Jej wysoka wytrzymałość i odporność sprawia, że jest ona wykorzystywana w wielu dziedzinach przemysłu. Wykorzystanie stali obejmuje między innymi:
– produkcję elementów wzmacniających struktury budowlane, tj. kształtowniki podtrzymujące i wzmacniające, profile konstrukcyjne,
– wykonywanie obudów,
– produkcję części maszyn i urządzeń,
– wytwarzanie kadłubów,
– produkcję elementów i urządzeń użytku codziennego.

Zapraszamy do przeczytania artykułu o Stali 316l

Wyżarzanie stali – co to jest, rodzaje

Udostępnij