Rodzaje i gatunki stali

Jak podaje World Steel Association obecnie istnieje ponad 3500 różnych gatunków stali charakteryzujących się unikalnymi właściwościami chemicznymi, środowiskowymi i fizycznymi.

Naturalnie pisanie o wszystkich mija się z celem, skupimy się na gatunkach stali nierdzewnej, konstrukcyjnej, zbrojeniowej, stali do spawania i węglowej. Ponadto przedstawimy dokładną tabelę z oznaczeniami poszczególnych rodzajów stali.

Czym jest stal

Zanim przejdziemy do konkretów, należy odpowiedzieć na pytanie czym tak właściwie jest stal. Stal to nic innego jak stop żelaza i węgla, a czasem innych pierwiastków np. chromu. Produkcja stali jest relatywnie tania, a w zamian otrzymujemy materiał obdarzony wysoką wytrzymałość na rozciąganie stosowany w infrastrukturze, budownictwie, transporcie czy urządzeniach.

Proces produkcyjny stali opiera się na redukcji węgla zawartego w rudzie żelaza. Węgiel stanowi w typowych stopach stali do 2,14% ich masy. Zwykłe stopy węgla i żelaza o zawartości węgla wykraczającej poza 2,1% określa się mianem żeliwa.

Cechą charakterystyczną żeliwa jest to, że nie jest ciągliwe, ale ma niższą temperaturę topnienia niż stal i dobre właściwości odlewnicze.

Produkcja stali

rodzaje stali Nowoczesne zakłady produkcyjne są w stanie wytworzyć produkt początkowy bliski końcowej kompozycji. Szacuje się, że 96% stali odlewane jest w sposób ciągły a 4% wytwarza się z wlewki.

Popyt na stal jest jednym z wskaźników na bazie którego można odczytać postęp gospodarczy danego kraju, bowiem ten materiał odgrywa kluczową rolę w budowie infrastruktury. Pomimo tego liczba hutników diametralnie spadała do roku 2000, tendencja odwróciła się w latach 2000-2005, gdy Chiny włączyły 5 piąty bieg, zapotrzebowanie na stal wzrosło o około 6%. Rok 2008 nie był dobry dla wielu branż, w tym hut, które musiały poczynić wiele cięć.

Obecnie liderem produkcji wszelkich rodzajów stali są Chiny, Polska plasuje się na około 20 miejscu. Stal stał się jednym z najpopularniejszych materiałów wytwarzanych przez człowiek, produkuje się jej ponad 1,5 miliarda ton rocznie.

Formowanie stali

Stopiona stal sama w sobie jest niewiele warta, należ ją uformować do ostatecznego kształtu a następnie zabezpieczyć przed procesami korozji metali. Zazwyczaj stal odlewa się w gotowe formy.

Odlane kształty poddaje się walcowaniu, które może przebiegać na zimno i ciepło w zależności od przeznaczenia materiału i jego struktury.

Formowanie na zimno

Mniej rozbudowanym rodzajem jest formowanie na zimno polegające na walcowaniu stali poniżej temperatury rekrystalizacji. Nacisk wytworzony przez wałki prowadzi do zmiany mikrostruktury materiału.

Im więcej takich zmian tym stal staje się twardsza i bardziej odporna na odkształcenia. Formowanie na zimno skutkuje tym, że stal jest krucha co można poprawić przez obróbkę cieplną.

Gdy walcowanie dobiegnie końca stalowe elementy poddaje się wykończeniu przy użyciu technik wtórnego przetwarzania w celu wspomnianej walki z korozją i poprawie niektórych właściwości mechanicznych.

Obróbka cieplna

Stal jest wdzięcznym materiałem do obróbki, jest podatnika na chłodzenie i ogrzewanie. W wyniku kontrolowanych procesów można modyfikować mikrostruktury materiału w celu uzyskania pożądanych właściwości mechanicznych.

Obróbka cieplna odbywa się zasadniczo w 3 punktach transformacji:

Normalizująca temperatura – Obróbka cieplna zazwyczaj rozpoczyna się od podgrzania stali do jednolitej fazy austenitycznej o temperaturze 815 – 982 °C.

Górna temperatura krytyczna – Poniżej temperatury 722 – 910 °C (zależnie od zawartości węgla) zaczyna tworzyć się cementyt lub ferryt.

Niższa temperatura krytyczna – Jest to punkt przemiany austenitu w perlit. Austenit nie może istnieć poniżej 815°C.

Obróbka cieplna składa się z wielu procesów, do których zaliczamy:

Sferoidyzację – Proces sferoidyzacji zachodzi, gdy stal węglowa jest podgrzewana do 698°C przez 30 godzin. Warstwy cementytu w mikrostrukturze perlitu są przekształcane w sferoidę, w wyniku czego powstaje najdelikatniejsza i najbardziej ciągliwa forma stali.

Pełne wyżarzanie – W tym wypadku stal węglowa jest wyżarzana przez podgrzanie do temperatury nieco wyższej od górnej temperatury przez godzinę, a następnie chłodzona. Efektem jest gruba struktura perlityczna, ciągliwa i bez naprężeń wewnętrznych.

Wyżarzanie procesowe – Tyczy się stali niskowęglowej poniżej 0,3%. Podgrzewa się stal do 690 stopni na godzinę.

Wyżarzanie izotermiczne – Stal wysokowęglowa jest podgrzewana powyżej górnej temperatury krytycznej. Następnie się ją schładza do niższej temperatury krytycznej aż do temperatury pokojowej.

Normalizowanie – Podgrzewa się stal węglową przez godzinę do temperatury normalizującej. Następnie chodzi się ją powietrzem w wyniku czego tworzy się wytrzymałą i twardą perlityczną strukturę.

Gaszenie – Tyczy się stali o średniej bądź dużej zawartości węgla. Podgrzewa się do temperatury normalizującej i hartuje.

Hartowanie – Jest to bardzo przewidywalna obróbka, którą stosuje się w największej ilości przypadków. Stal hartowana podgrzewana jest poniżej dolnego punktu krytycznego i w dalszym etapie chłodzona. Temperatura użyta w procesie hartowania zależna jest od efektu jaki chcemy osiągnąć.

Hartowanie przywraca wytrzymałość kruchej stali umożliwiając tworzenie sferoidytu.

Właściwości mechaniczne

Wspomniane 3500 rodzajów stali musi się czymś różnić i są to właśnie właściwości mechaniczne, charakteryzujące przydatność konkretnego gatunku stali dla poszczególnych gałęzi gospodarki.

Właściwości mechaniczne mierzy się zgodnie z standardami ASTM lub SAE.

Twardość

Im twardsza stal tym bardziej będzie odporna na ścieranie. Twardością można manipulować poprzez zwiększenie zawartości węgla i hartowanie stali, co prowadzi do wytworzenia się martenzytu.

Twardość można również odbierać jako odporność na działanie sił punktowych, czego efektem może być wspomniane ścieranie oraz odkształcenia i zgniecenia.

Siła

Ta właściwość jest niejako pochodną twardości i również określa odporność stali na odkształcenia.

Plastyczność

Plastyczność jest zdolnością materiału do zachowania odkształceń wytworzonych na skutek działania siły a następnie zaprzestania obciążania stali. Powstałe w ten sposób odkształcenia są trwałe, powstają w efekcie przekroczenia granicy plastyczności.

Ciągliwość

Określa jak materiał zachowuje się podczas obróbki polegającej na tłoczeniu, zginaniu lub prostowaniu.

Wytrzymałość

Właściwość opisująca zdolność stali do wytrzymania stresu bez zerwania. Stal można wzmacniać przez zastosowanie procesu hartowania, podczas którego dodaje się sferoidy do mikrostruktury.

Spawalność

Spawalność jest zdolnością stali do jej spawania bez wad. Właściwość jest zależna od składu chemicznego stali i obróbki cieplnej. Na spawalność mają wpływ temperatura topnienia, przewodność elektryczna i cieplna.

Gatunki i oznaczenia stali

Pora omówić najpopularniejsze rodzaje stali, aby to zrobić należy zdać sobie sprawę, że są one klasyfikowane przez wiele organizacji normalizacyjnych co wpływa na różne nazewnictwo norm.

Odnośnie stopów ogólnie w tym stali obowiązują zunifikowany system numeracji (UNS) ASTM International, American Iron & Steel Institute (AISI) i Society of Automotive Engineers (SAE).
AISI oraz SAE opierają się na czterocyfrowych numerach kodowych do identyfikacji stali węglowej i stopowej.
Przykłady:
• Gatunki stali w Rosji: standard GOST
• Gatunki stali w Hiszpanii: standard UNE
• Gatunki stali we Francji: standard AFNOR
• Gatunki stali we Włoszech: standard UNI

Stal dzieli się ze względu na skład chemiczny, zawartość węgla, stopień czystości, zastosowanie i historię. Poniżej prezentujemy nieco dokładniejszy opis kilku rodzajów stali.

Podział ze względu na skład chemiczny

Ten podział sprowadza się do rozróżnienia dwóch rodzajów stali, a mianowicie stali węglowej, czyli niestopowej oraz stali stopowej. Każdy z tych gatunków stali dzieli się na 3 pomniejsze.

Stal węglowa

stal węglowaStal węglowa jest to stal o zawartości węgla do 2,1% masy całkowitej. Nie ma określonej zawartości chromu, kobaltu niklu, tytanu czy innych pierwiastków w celu uzyskania pożądanego efektu stopowania. Wyjątkiem jest miedź, której minimalna zawartość nie może przekraczać 0,4 procent. W przypadku maksymalnej wartości są to mangan 1,65%, krzem 0,6% oraz miedź 0,6%.

Istotną właściwością stali węglowej jest możliwość wytwarzanie jej ze stali pochodzącej z recyklingu oraz stali pierwotnej.

Stal węglową poddaje się obróbce cieplnej w celu zmiany jej właściwości mechanicznych, plastyczności oraz twardości. Żelazo posiada wyższą rozpuszczalność węgla w austenicie czyli roztworze żelaza z pierwiastkiem stopowym.

Stal następnie się hartuje powodując dyfundowanie węgla z austenitu tworząc węglik żelaza (cementyt)

Stal wysokowęglowa

Pierwszym rodzajem stali węglowej jest stal o wysokiej zawartości węgla. Stal wysokowęglowa zawiera około 0,6 do 1% węgla w strukturze. Stal wysokowęglowa znajduje zastosowanie w produkcji sprężyn, ostrych narzędzi np. noży i bardzo wytrzymałych drutów. Zastosowanie pod postacią produkcji narzędzi wpłynęło na nadanie alternatywnej nazwy jaką jest stal narzędziowa.

W przypadku narzędzi liczy się szczególnie wysoka wytrzymałość ostrych krawędzi, dzięki czemu stal wysokowęglowa występuje również w gwoździach murarskich i frezarkach.

W porównaniu do stali średniowęglowej i niskowęglowej jest zdecydowanie mocniejsza i twardsza, ale mniej plastyczna.

Ten typ stali jest niestopowy, ale wyróżnia się jeszcze stal o większych zawartościach węgla od 1,25 do 2%.

Wpływ na jakość stali ma zanieczyszczenie wywołane przez inne pierwiastki. Pierwiastkiem najbardziej niepożądanym jest siarka wywołująca większość kruchość stali.

Stal średniowęglowa

Jest to stal bardzo podobna do stali niskowęglowej, różnica polega na zawartości węgla która jest mierzona w przedziale 0,3 – 0,6 % i mangan od 0,6 do 1,65%.

Zwiększona ilość węgla w stali średniowęglowej pozwala na lepszą obróbkę cieplną w określonych odcinkach. Aby poprawić te właściwości dodaje się pierwiastki stopowe pod postacią chromu czy niklu.

Stal średniowęglowa jest używana w głównej mierze do produkcji wałów, osi, kół zębatych i sprzęgieł.

Stal z zawartością węgla 0,4 – 0,6% wykorzystywana jest do produkcji szyn kolejowych.

Dobra charakterystyka obróbki jest głównym powodem wykorzystywania stali oznaczonej jako AISI 1045. AISI 1045.

Stal niskowęglowa

Stal niskowęglowa to ostatni z rodzajów stali węglowej o których trzeba powiedzieć parę słów. Zwana również stalą miękką, zwykłą albo niskoemisyjną zawiera niewielki procent węgla od 0,05% do 0,25%, jest mocna i twarda, ale ciężko się ją hartuje.

To co jest warte szczególnego podkreślenia to fakt, że stal niskowęglowa jest najpopularniejszym gatunkiem stali stosowanym obecnie. Zawdzięcza to głównie niskiej cenie i olbrzymiej ilość zastosowań.

Niska zawartość węgla sprawia, że stal jest plastyczna i ciągliwa. Coś co jest zazwyczaj wadą czyli niska wytrzymałość na rozciąganie, pozwoliło odnaleźć jej zastosowanie w elementach, które muszą być łatwo formowane. Kolejną zaletą jest łatwość formowania na zimno.

Stal niskowęglowa to najlepsze rozwiązanie dla stali konstrukcyjnej i stali wymagającej dużej odporności na korozję.

W celu poprawienia hartowności stali niskowęglowych dodaje się mangan.

Stal niskowęglowa jest obecna w większości naszych domów pod postacią sztućców, które są odporne na działanie wody i nie rdzewieją.

Rodzaj stali Zawartosć węgla Mikrostruktura Właściwości Oznaczenie
Stal niskowęglowa <0,25% Ferryt, perlit Niska twardość i koszt. Wysoka plastyczność, wytrzymałość, skrawalność i spawalność AISI 304 , ASTM A815 , AISI 316L
Stal średniowęglowa 0,25 – 0,60% Martenzyt Niska hartowność, średnia wytrzymałość, plastyczność i wytrzymałość AISI 409 , ASTM A29 , SCM435
Stal wysokowęglowa 0,60 – 1,25% Perlit Wysoka twardość, wytrzymałość, niska plastyczność AISI 440C , EN 10088-3

Stal stopowa

stal stopowaStal stopowa to stal, która powstaje w skutek stapiana z różnimy pierwiastkami w masie całkowitej od 1% do 50% w celu poprawy właściwości stali. Zasadniczo stal stopowa dzieli się na niskostopową oraz wysokostopową, choć polska Wikipedia podaje również stal średniostopową.

Prawdę powiedziawszy nie spotkałem się z tym ostatnim nazewnictwem w żadnym wiarygodnym źródle. Zastosowanie tej terminologii nie miałoby również większego sensu, gdyż na wspomnianej

Wikipedii stal średniostopowa to taka która zawiera w swojej masie 5-10% pierwiastków stopowych.

Problem w tym, że te liczby pokrywają się z rozróżnieniem stali niskostopowej do 8% oraz wysokostopowej powyżej 8%. Pojęcie stali stopowej najczęściej wykorzystuje się w odniesieniu do stali niskostopowych.

Uściślając, każda stal jest stopem przynajmniej dwóch składników żelaza i węgla, ale określenie stal stopowa pasuje bardzo dobrze do określonego gatunku stali i terminologia przyjęła się w odniesieniu do stali z innymi pierwiastkami stopowymi.

Pierwiastkami stopowymi, które biorą najczęściej udział w procesie wytwarzania stali są:

Mangan – poprawiający twardość stali, odporność na obciążenia, uderzenia i wstrząsy.

Chrom – zwiększający twardość, wytrzymałość i odporność na zużycie. W większym udziale procentowym wpływa pozytywnie na zapobieganie korozji (4-18%)

Wandan – już niewielkie ilości tego pierwiastka poprawiają wytrzymałość stali i jej odporność na ciepło. Zmieszanie Wandanu i Chromu skutkuje wytworzeniem zdecydowanie trwalszej stali zachowującej właściwości plastyczne.

Nikiel – duży procent niklu ma bardzo dobry wpływ na zapobieganie korozji, natomiast w mniejszych ilościach do 5% głównie poprawia wytrzymałość stali

Wolfram – zwiększa głównie odporność na ciepło, co ma przełożenie na temperaturę topnienia, poprwafia strukturę ziarna.

Do rzadziej stosowanych stopów zaliczają się aluminium , kobalt ,miedź , cer , niob , tytan , wolfram , cyna , cynk , ołów i cyrkon.

Stale stopowe charakteryzują się większą wytrzymałością, twardością oraz odpornością na zużycie i korozję od stali węglowych.

Stale stopowe często używane są w niekonwencjonalnych produktach np. łopatkach turbin silników odrzutowych, czy reaktorach jądrowych. Z bardziej przyziemnych zastosowań należy wymienić silniki elektryczne i transformatory.

Popularne gatunki stali stopowej:
• Gatunek 4140 – Stal chromowo molibdenowa
• Gatunek 4340 – stal niklowo-chromowo-molibdenowa
• Gatunek 6150 – Stal chromowo-wanadowa
• Gatunek 8620 – HSLA-stal niklowo-chromowo-molibdenowa

Stal niskostopowa

stal niskostopowaStal niskostopowa to przede wszystkim lepsze właściwości mechaniczne od stali węglowej. Główną różnicą w postrzeganiu stali niskostopowej jest to, że wytwarza się ją bez chęci otrzymania konkretnego składu chemicznego, a specyficznych właściwości mechanicznych.

Stal niskostopowa zawiera małe ilości węgla do 0,2% pozostałe pierwiastki stopowe mieszczą się w przedziale 4-8%. Choć ta kwestia jest dość ruchoma, to czy stalą niskostopową należy nazywać stal o zawartości czynników stopowych na poziomie poniżej 4% czy 8% jest dyskusyjne i występują dwie metody klasyfikacji.

Jakby tego było mało, można spotkać się z opracowaniami mówiącymi o zawartości maganu do 2% i innych pierwiastków w niewielkim stopniu (głównie w stali wysokowytrzymałej HSLA), albo pierwiastków stopowych nawet do 12%.

Skoro stal niskostopowa jest w wielu aspektach lepsza od stali węglowej, dlaczego to ona nie jest najpopularniejsza na świecie? Jak nie wiadomo o co chodzi to chodzi o pieniądze, stal tego typu wymaga 25-30% więcej energii w procesie produkcji w porównaniu do stali węglowych.

Zastosowanie stali niskostopowej jest widoczne w samochodach, dźwigach, mostach czy innych konstrukcjach mających radzić sobie z dużymi obciążeniami.

Stal Hsla (wysokowytrzymała) jest o 20-30% lżejsza od stali węglowej o tej samej wytrzymałości.

Stal niskostopowa podlega osobnej klasyfikacji ze względu na rodzaj.

Stal atmosferyczna – posiada lepszą odporność na korozję.

Stal ferrytowa – główną cechą charakterystyczną jest bardzo cienka iglasta struktura ferrytowa, niska zawartość węgla i dobra hartowność.

Stal dwufazowa – to stal o wysokiej wytrzymałości, która ma ferrytyczno – martenzytyczne mikrostruktury, co wpływa na niską granicę plastyczności oraz wysoki stopień twardnienia podczas pracy i dobrą odkształcalność.

Stal mikrostopowa – zawiera małe dodatki niobu, wanadu i/lub tytanu dla uzyskania rozdrobnionego ziarna.

Wszystkie stale niskostopowe są spawalne, ale niektóre wymagają obróbki cieplne w celu uniknięcia pękania stref spawalniczych. Z racji, że niektóre stale niskostopowe poddawane są więcej niż jednej obróbce cieplnej ich klasyfikacje nachodzą na siebie.

Popularnymi rodzajami stali niskostopowej są HY 80, HY 90 oraz HY 100. Wymienione gatunki wykorzystywane są w produkcji kadłubów statków, mostów i pojazdów terenowych.

Stal średniostopowa

Tak jak wspomnieliśmy ciężko, znaleźć taką frazę w anglojęzycznych opracowania. Z godnie z informacjami polskojęzycznymi jest to stal, w której zawartość dodatków stopowych z wyłączeniem węgla mieści się w przedziale 5-10%.

Jak nietrudno się domyślić ta liczba ma zawierać się w przedziale pomiędzy stalą niskostopową i wysokostopową.

Stal średniostopowa wykorzystywana jest do produkcji dysz wtryskiwaczy paliwa.

Stal wysokostopowa

stal wysokostopowaCzęsto można spotkać się z określeniem stali nierdzewnej w odniesieniu do stali wysokostopowej, nie są to synonimy i raczej należy mówić, że stal nierdzewna należy do rodziny stali wysokostopowej.

Wiemy już, że stal wysokostopowa jest liczona od 8% innych związków stopowych niż węgiel. Chociaż znów mamy te nieszczęsne 4%, a znajdą się również informacje o 5%.

Najpopularniejszym przekazem jest ten mówiący, że stal wysokostopowa zawiera co najmniej 12% chromu.

Stale wysokostopowe podobnie jak niskostopowe można podzielić na kilka rodzajów:

Stal nierdzewna – ostali nierdzewnej mówimy, gdy chrom jest obecny w ponad 12%, dzięki temu stal jest bardzo odporna na korozję.

Stal narzędziowa – jest to stal o dużej zawartości wolframu i chromu, nadająca się do wykorzystania w większości stalowych narzędzi.

Podział ze względu na zawartość węgla i strukturę wewnętrzną

W przypadku gdy zawartość procentowa każdego składnika jest odpowiednia tworzy on pojedynczą ciągłą strukturę po ochłodzeniu (eutektoidę). Jednak, gdy procenty substancji rozpuszczonych są różne od mieszaniny eutektoidów, tworzą się minimum dwie różne struktury.

Procentowa zawartość węgla wpływa na twardość stali o ile zostanie poddana obróbce cieplnej, równocześnie przy większej zawartości węgla stal traci na plastyczności. Stal węglowa jest również nazywana stalą niestopową, ze względu na to, że większą zawartość węgla zmniejsza jej spawalność. Podwyższona ilość węgla wpływa na obniżenie temperatury topnienia.

Stal eutektoidalna

Cechą charakterystyczną stopu stali eutektoidalnej jest pojedyncza temperatura topnienia. Ta temperatura topnienia jest niższa niż w którymkolwiek ze składników, a żadna zmiana w mieszaninie nie obniży jej jeszcze bardziej. Gdy stopiony stop eutektyczny jest chłodzony, wszystkie składniki krystalizują w odpowiednich fazach w tej samej temperaturze.

Stal eutektoidalna zawiera 0,77% węgla . Po powolnym chłodzeniu roztwór żelaza i węgla (pojedyncza faza zwana austenitem ) rozdzieli się na płytki faz ferryt i cementyt . Tworzy to mikrostrukturę warstwową zwaną perlitem .

Ponieważ perlit jest twardszy niż żelazo, osiągalny stopień miękkości jest zwykle ograniczony do tego wytwarzanego przez perlit. Podobnie, hartowność jest ograniczona ciągłą mikrostrukturą martenzytyczną powstającą przy bardzo szybkim schłodzeniu.

Stal podeutektoidalna

Stop stali posiada dwa oddzielne punkty topnienia. Oba znajdują się powyżej eutektycznej temperatury topnienia. Stal podeutektoidalna zawiera mniej niż 0,77% węgla. Po schłodzeniu stali podeutektoidalnej od temperatury przemiany austenitu powstają małe wyspy ferrytu projutektoidalnego. Będą one nadal rosły, a węgiel będzie się zmniejszał, aż do osiągnięcia stężenia eutektoidu w pozostałej części stali.

Ta mieszanina eutektoidów skrystalizuje się następnie jako mikrostruktura perlitu. Ponieważ ferryt jest bardziej miękki niż perlit, dwie mikrostruktury łączą się, aby zwiększyć plastyczność stopu. W konsekwencji hartowność stopu jest obniżona.

Stal nadeutektoidalna

Stop stali nadeutektoidalnej również posiada dwie temperatury topnienia. W momencie chłodzenia stali z górnej temperatury transformacji, nadmiar substancji rozpuszczonych krystalizuje się tworząc prouetektoid. Dzieje się tak do momentu, w którym stężenie w pozostałym stopie stanie się eutektoidą, która dalej będzie krystalizować do osobnej mikrostruktury.

Żeby mówić o stali nadeutektoidalnej musi ona zawierać ponad 0,77% węgla. Gdy następuje chłodzenie stali cementyt się krystalizuje. Pozostał stal przekształca się w eutektoid i krystalizuje się w perlit. W efekcie tego działania stal nadeutektoidalna ma większą hartowność kosztem plastyczności.

Podział ze względu na zastosowanie

Zastosowanie stali jest ogromne, ale to gdzie zostanie użyta zależy od konkretnych cech danego stopu. Na zakończenie pozostaje nam powiedzieć słów kilka o podziale stali ze względu na zastosowanie.

Stal maraging

Stal maraging znana jest z doskonałej wytrzymałości i twardości bez utraty ciągliwości. Stal tego typu poddawana jest starzeniu, które polega na przedłużonym procesie obróbki cieplnej.

Wytrzymałość stali maraging nie jest zasługą węgla, a wytrąconych związków międzymetalicznych.

Głównym pierwiastkiem stopowym jest nikiel, którego wartość w stali maraging sięga 25%, przy minimalnej ilości 15% całkowitej masy. Do otrzymania wspomnianych związków międzymetalicznych wykorzystuje się kobalt, molibden i tytan.

Chrom odpowiada za dużą wytrzymałość na korozję oraz zwiększa hartowność, ponieważ stal wymaga mniej niklu, a stale wysokochromowe nie mogą przekształcać się w martenzyt.

Niska zawartość węgla pozwala dość swobodnie obrabiać stale maraging. Zanim zostaną poddane procesowi starzenia nadają się do walcowania na zimno bez pękania. Kolejną zaletą stali maraging jest dobra spawalność. Wadą tego rodzaju stali jest niewielka odporność na korozję, chociaż tą można zwiększać przez powlekanie kadmem lub fosforowanie.

Gatunek maraging opisuje się klasami liczbowymi 200,250,300 i 350 przybliżających nominalną wytrzymałość na rozciąganie w tysiącach funtów na cal kwadratowy.

Maraging nie ma może tak szerokiego zastosowania jak niektóre z omawianych typów stali, ale znajduje miejsce w elementach silnika (wały korbowe), sworzniach broni automatycznej czy broni używanej przez szermierzy w zawodach.

Z bardziej przyziemnych wykorzystań należy wymienić produkcję ram rowerowych, głowic w kijach golfowych i strzykawkach.

Produkcja stali maraging jest w niektórych krajach ściśle kontrolowana, gdyż nadaje się do produkowania wirówek gazowych do wzbogacania uranu.

Stal kwasoodporna

O stali kwasoodpornej nie można mówić bez krótkiego omówienia stali nierdzewnej. Stal kwasoodporna powinna być rozpatrywana jako gatunek stali nierdzewnej.

Właściwości kwasoodporne i przeciw rdzewne stal uzyskuje przez dodanie co najmniej 11% chromu. Taka dawka wystarczająco chroni nie tylko przed korozją, ale zapewnia również lepsze właściwości żaroodporne.

Zasada odporności na korozję jest dość prosta im więcej chromu tym ta jest większa. Chrom tworzy pasywny film chroniący leżące poniżej żelazo przed utlenianiem. Zwiększenie odporności na korozję jest możliwe również przez dodanie 8% lub więcej niklu, albo dodanie molibdenu.

Ogólnie kwasy dzielimy na kwasy redukujące takie jak rozcieńczony kwas siarkowy oraz kwasy utleniające jak kwas azotowy i stężony kwas siarkowy.

Chcąc uzyskać stal kwasoodporną należy zwiększyć ilość chromu i molbidenu które chronią przed kwasami redukcyjnymi oraz zwiększyć ilość chromu i krzemu w celu ochrony przed kwasami utleniającymi.

Różne typy stali, różnie reagują na zetknięcie z kwasem siarkowym w temperaturze pokojowej, przykładowo typ 304 jest odporny tylko na roztwór 3%, typ 316 na 20% a typ 904L SS posiada jeszcze wyższą odporność.

Żadna stal kwasoodporna nie uchroni się przed kwasem solnym.

Stal austenityczna – Stal zaworowa

Austenityczna stal nierdzewna podlega podziałowi na cztery typy: austenityczny , ferrytyczny , martenzytyczny i dupleks

Stal austenityczna zwana również zaworową, głównie z powodu zastosowania w zaworach, posiadają austenit będący podstawową strukturą krystaliczną. W celu uzyskania takiej struktury miesza się nikiel, mangan i azot.

Stosuje się w elektrowniach konwencjonalnych oraz jądrowych, głównie ze względu na niemal perfekcyjną odporność na korozję i właściwości mechaniczne w podwyższonych temperaturach.

Omawianie gatunków stali ze względu na stopień czystości oraz historycznej odpuścimy. W tym pierwszym wypadku stal dzieli się na zwykłej jakości, wysokiej i najwyższej, a w drugim na stal damasceńską i stal toledańską.

Taka standaryzacja oznaczeń pozwala na lepszym komunikacie między projektantami i inżynierami w celu zapewnienia, że dana konstrukcja zostanie wykonana z materiału o pożądanych właściwościach.

Mam nadzieję, że ten wpis wyczerpuje temat rodzajów stali, różnic pomiędzy stalą węglową i stopową oraz wielu innych pytań, gdyby jednak jakieś się pojawiły, zachęcamy do komentarza, postaramy się udzielić satysfakcjonującej odpowiedzi.

 

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *