Stål er overalt. Tag et kig på nogle genstande i det rum, du sidder i lige nu, og stål vil med garanti være til stede i flere af genstandene omkring dig. Det er svært at forestille sig en verden uden stål.
Vi har tænkt, at det er værd at hjælpe folk med at lære lidt mere om stål: hvor det kommer fra, hvordan det er lavet, de forskellige typer stålmuligheder og selvfølgelig alle de forskellige anvendelser af stål. Uanset om det er stålrør, stålstang eller stålplade, stoler vi på, at producenterne giver os et næsten umuligt stærkt produkt.
Hvad er stål?
Jern er det mest rigelige tilgængelige mineral i jordens kerne og kappe, selvom det er ekstremt blødt i sin rene form og skal oxideres til jernoxid. Den dårlige styrke og holdbarhed af denne form gør brugen af jern ekstremt vanskelig. For at forbedre disse egenskaber tilsættes op til 2 procent kulstof til rent jern, hvilket producerer et meget holdbart og hårdt stof kaldet stål.
På grund af dets høje trækstyrke og styrke, bruges stål til at lave alt fra synåle til olietankere, samt det nødvendige værktøj til at producere dem. Imidlertid tilsættes andre typer metaller ofte til stål for at inkorporere forskellige kvaliteter afhængigt af den påtænkte anvendelse.
Disse metalliske tilføjelser har indtil videre produceret 3.500 forskellige varianter af stål, hver med forskellige strukturelle, kemiske og fysiske egenskaber og egenskaber. Endnu mere overraskende er det faktum, at mere end 75 procent af disse variationer blev introduceret i de sidste to årtier for at imødekomme hurtigt skiftende industriel efterspørgsel.
forskellige typer stål
Lad os undersøge de mest almindeligt anvendte ståltyper, deres karakteristiske egenskaber og deres anvendelser. Der er 14 hovedtyper af stål, med forskellige underkategorier inden for kategorierne.
1. Kulstofstål
Det meste af verdens stål er en form for kulstofstål. Det er sammensat af jern, kulstof og specifikke mængder af andre legeringselementer. Som det vigtigste legeringselement i kulstofstål udgør kulstof omkring 90 procent af al stålproduktion.
Det hjælper med at skabe et stærkere og meget mere stift metal. Dette skyldes, at atomerne, der er til stede i kulstof, tillader det at krydse krystalgitteret af jern, hvilket forvrænger gitteret lidt og udfylder hullerne mellem metalatomerne.
I betragtning af denne egenskab er de resulterende kulstofstålprodukter ekstremt hårde. Det, der bestemmer denne modstand, er mængden af tilstedeværende kulstof, og klassificerer det yderligere i tre kategorier:
A) Højt kulstofstål
Stål med højt kulstofindhold indeholder typisk mellem 0,61 procent og 1,5 procent kulstof, hvilket resulterer i stærkt, skørt og hårdt stål. For at forbedre slidstyrken udsættes den for en passende varmebehandling. Ud over at blive brugt til højstyrke ledninger og fjedre, er det et nyttigt materiale til fremstilling af stødabsorberende maskiner.
B) Mellem kulstofstål
Denne variant inkorporerer et kulstofindhold på {{0}},31 procent til 0,6 procent, hvilket resulterer i et let duktilt stål med højere trækstyrke end stål med lavt kulstofindhold. For at hærde det behandles det normalt med temperering, som er en form for varmebehandling.
Da den er meget formbar og kan støbes i en lang række forskellige former og størrelser, er denne type den mest udbredte af de tre. Fra skyskrabere til reklametavler til broer til huse, du vil se det brugt overalt.
C) Lavt kulstofstål
Kulstoffattigt stål (eller blødt stål) indeholder op til 0,3 procent kulstof. Selvom det tilbyder stor formbarhed og duktilitet, er lavkulstofstål karakteriseret ved dets lave trækstyrke, som kan forbedres ved koldvalsningsprocessen.
Dette består i at rulle stålet mellem to polerede ruller under højtryksforhold. Blandt dets mest almindelige anvendelser er produktion af plader, kasser, rør, kæder, ledninger, kasser, nitter, køretøjsrammer osv.
2. Legeret stål
Legeret stål består af varierende mængder af forskellige metaller ud over jern. Disse tilføjelser hjælper med at manipulere stålets egenskaber til at tjene specifikke applikationer. Metaller som aluminium, nikkel, silicium, krom, mangan, titanium og kobber bruges til en vis grad.
Brugen af disse metaller giver anledning til egenskaber, der ikke findes i kulstofstål. Ønskede ændringer forekommer i stålstyrke, formbarhed, korrosionsbestandighed, duktilitet og hærdbarhed. Legeret stål bruges ofte til at fremstille rør, bildele, strømgeneratorer, transformere og elektriske motorer.
Legeret stål reagerer generelt bedre på forskellige typer behandling og bruges i mere specialiserede industrier såsom husholdningsapparater, skibsbygning og bilindustrien. Det kan komme i stærkere eller mere taktile former, dem, der har en høj modstandsdygtighed over for oxidation, eller dem, der er mere egnede til svejsning.
A) Lavlegeret stål
Lavlegeret stål er en gruppe af jernholdige metaller, der er indarbejdet for at forbedre de overordnede mekaniske egenskaber af et materiale, ofte meget stærkere end almindeligt kulstofstål.
Grundstoffer som molybdæn, nikkel og krom tilsættes for at forbedre duktiliteten og hårdheden af materialet, som ellers ville være meget svagere og blødere. Lavlegeret stål bruges ofte til metalplader, autodele og strukturelle former.
B) Højlegeret stål
Højlegeret stål består af forskellige jernholdige metaller, der kombineres til legeringselementer for at skabe bestemte faser og stabilisere dem. Rustfri stållegeringer er højlegerede stål.
Takket være elementer som nikkel og molybdæn har højlegeret stål evnen til at være upåklageligt stærkt og meget modstandsdygtigt over for korrosion.
Afhængigt af kombinationen af legeringselementer omfatter legeret stål mange forskellige variationer. Vi har samlet de mest brugte typer:
3. Wolfram stål
Tungsten, også kendt som wolfram, er dybest set et mat sølvmetal, der kan prale af det højeste smeltepunkt af ethvert metal i sin reneste form. Det, der gør, at det skiller sig ud fra andre typer metal, er dets styrke og dets evne til at modstå høje temperaturer. På grund af disse egenskaber bruger forskellige stållegeringer dette metal til at forbedre modstanden mod korrosion og slid.
Også raketmotordyser bruger wolframstål til høj varmebestandighed. Når det kombineres med kobolt, nikkel og jern, kan wolframstål bruges til at lave turbineblade til mange typer fly. Også mange andre maskiner og værktøjer kræver høj varmebestandighed, så de bruger wolframstål.
4. Nikkelstål
Nikkellegeret stål er en af de mest udbredte stållegeringer i verden. Ud over et højt nikkelindhold, omkring 3,5 procent, omfatter det cirka 0,35 procent kulstof. Dens specialitet er, at tilsætning af nikkel styrker konstruktionsstål uden et proportionalt fald i duktilitet. Denne øgede sejhed hjælper med at modstå brud, der kan være forårsaget af stød, stød og høje belastninger.
På tidspunktet for afkøling reducerer nikkel også stålets forvrængningsværdi. Nikkelstål giver en utrolig følsomhed over for varmebehandling, da tilsætning af nikkel sænker stålets temperatur, hvilket gør det ideelt til varmebehandling.
5. Manganstål
Manganstål er et arbejdshærdende stål, der har et manganindhold på 11 procent til 14 procent. På grund af dets fremragende hærdnings- og slidstyrkeegenskaber bruges manganstål til fremstilling af komplekse jernbanespor. Andre aktuelle anvendelser er skovlskovle, sprængningsskabe, skrabere, anti-bore sikkerhedsplader mv.
6. Vanadiumstål
Vanadiumstål er kendt for dets korrosionsbestandige egenskaber samt dets evne til at absorbere stød. Ud over at blive brugt til rør og rør, der bærer kemikalier, bruges vanadiumstål i tyndfilmform til at binde titanium til stål i rumfartsapplikationer.
Så lidt som 1 procent af vanadium og krom er nok til at opnå stød- og vibrationsbestandighed, hvilket gør den ideel til bilindustrien.
7. Kromstål
Tilsætningen af krom sænker den kritiske afkølingshastighed og øger stålets skaleringsmodstand, slidstyrke og højtemperaturbestandighed. Det bruges hovedsageligt til at øge korrosionsbestandigheden. Chromstål, med dets høje elasticitet og trækstyrke, bruges ofte til fremstilling af maskiner og bildele, stenknusere og pengeskabe.
8. Kromvanadiumstål
Krom-vanadium stål bruger både krom og vanadium, der kombinerer hver deres egenskaber. Med ekstrem høj trækstyrke kan stålet let skæres, men er ikke skørt. Dens mest almindelige anvendelser er gear, aksler, plejlstænger, køretøjsrammer osv.
9. Silicium stål
Når det kommer til magnetisk kraft, er siliciumstål det vigtigste materiale, der bruges i dag. Mens små mængder siliciumstål bruges i pulstransformatorer og små relæer, bruger applikationer som store motorer og generatorer tonsvis af siliciumstål.
Blandt dets egenskaber er mætningsreduktion, resistivitet, magnetostriktion og magnetokrystallinsk anisotropi højt værdsat. Med en siliciumtilsætning på kun 1 til 2 procent er dette stål det mest brugte til at producere permanente magneter.
10. Molybdænstål
Som et værdifuldt legeringsmiddel til stål hjælper molybdæn med at forbedre stålets sejhed, svejsbarhed og korrosionsbestandighed. Dette gør den ideel til brug i konstruktionsstål og er derfor meget udbredt i applikationer i havmiljøet. Olie- og gasrørledninger og kuglelejer bruger også molybdænstål.
11. Koboltstål
Koboltlegeringer tilbyder en enorm modstandsdygtighed over for korrosion, slid, høje temperaturer og magnetiske egenskaber. Nogle af de hårdeste anvendelser for kobolt er gasturbineblade og øser. Denne type stål er dog mere almindeligt brugt til at lave skærende værktøjer.
12. Aluminiumsstål
Tilsætningen af aluminium hjælper med at inkorporere evnen til at reflektere varme. Med en densitet omkring en tredjedel af aluminiumsstål bruges den i applikationer, hvor lav vægt og høj styrke er afgørende.
Således er aluminiumsstål meget brugt til at fremstille motorcykel- og biludstødningssystemer. Bortset fra bilindustrien bruges aluminiumsstål forskelligt i kraftproduktion, arkitektur, madlavning, emballering, kraftoverførselsapplikationer osv.
13. Værktøjsstål
Værktøjsstål er den type stål, der bruges til at fremstille forskellige typer værktøjer, der bruges til en lang række formål, herunder slagværktøjer, skærende værktøjer såsom knivfremstillingsværktøjer og andre. De består af legeringer af metaller som wolfram, kobolt, molybdæn og vanadium i varierende mængder. De er ikke kun hårde og holdbare, men også meget varmebestandige.
Afhængigt af den type værktøj, der skal fremstilles, er kvaliteten af værktøjsstål forskellig, hvilket resulterer i adskillige varianter inden for kategorien værktøjsstål:
A) Stødsikkert værktøjsstål
Som navnet antyder, er denne variant af værktøjsstål designet til at tilbyde høj stødmodstand ved forskellige temperaturniveauer. Med et lavt indhold af kulstof, silicium og molybdæn er den slibende og moderat modstandsdygtig. Dette stål bruges hovedsageligt til at fremstille værktøjer som skruetrækkere, stanser, mejsler og værktøjer, der bruges til nitning.
B) Specialværktøjsstål
Dette værktøjsstål er specielt designet til at opnå moderat hårdhed og formbarhed ved at bruge en lavlegeret stålkvalitet. De bruges ofte til at lave nøgler, bolte og haner.
C) Varmt værktøjsstål
Varmt værktøjsstål bruges til at fremstille værktøj, der kræver høj varmebestandighed over lange perioder, såsom dem, der anvendes til varmsmedning, ekstrudering, stansning, støbning og skæreklinger.
D) Vandhærdende værktøjsstål
Da det er den billigste type, er vandhærdende værktøjsstål mest almindeligt anvendt i værktøjsproduktion. For at tilføje hårdhed til genstande eller værktøjer, er dette stål bratkølet med vand. Dette stål er meget modstandsdygtigt over for overfladeslid og bruges ofte til at fremstille filer, skæremaskiner, hamre, klinger og lignende genstande.
E) Højhastighedsværktøjsstål
Højhastighedsværktøjsstål består af legeringer af wolfram, molybdæn og vanadiumstål. Disse komponenter er hårde og bevarer deres hårdhed, når de udsættes for høje temperaturer, hvilket hjælper med at producere et perfekt stål til højhastighedsmaskiner såsom boremaskiner, rivere, save, stanser, haner osv.
F) Koldt værktøjsstål
Denne variant af værktøjsstål inkorporerer et højt chromindhold for en lav forvrængningsegenskab under hærdning, hvilket kan udføres med luft eller olie. Denne funktion gør, at de producerede værktøjer ikke er nemme at knække. Da det er et meget stærkt stål, er koldt værktøjsstål ideelt til fremstilling af knivblade, stansematricer, møntværktøj osv.
G) Stål til forme
Formstål bruger kulstofstål til at lave sprøjte- og kompressionsstøbeforme til plast. Også en anden almindelig anvendelse er zinkstøbning.
14. Rustfrit stål
Selvom rustfrit stål består af forskellige metallegeringer, er krom hovedelementet og udgør mellem 10 og 20 procent af stålets samlede sammensætning. Tidligere kendt som "Rustless" stål, rustfrit stål er populært for sit udseende og høje modstandsdygtighed over for rust. Helt præcist er det cirka 200 gange mere modstandsdygtigt over for oxidation end andre typer stål, især når mængden af krom er større end 11 procent.
På grund af dets høje korrosionsbestandighed er rustfrit stål den dyreste ståltype. Da det er en meget holdbar type, er rustfrit stål i stand til at modstå det slid, der opstår ved daglig brug. For yderligere at forbedre modstandsdygtigheden over for ridser og korrosion tjener det usynlige kromlag til at forhindre rust. Andre metalliske komponenter i rustfrit stål er molybdæn og nikkel.
Afhængigt af anvendelsen kan størrelserne og kvaliteterne af rustfrit stål være forskellige og kan komme i form af plader, stænger, rør, plader og ledninger. Afhængigt af den krystallinske struktur og de mekaniske egenskaber af rustfrit stål kan det klassificeres i flere typer:
A) Ferritisk rustfrit stål
Ferritisk stål indeholder omkring {{0}} procent chrom, op til 0,1 procent kulstof, spor af nikkel og andre legeringsmetaller i små mængder såsom aluminium, molybdæn og titanium. Ferritisk stål er sejt, stærkt og magnetisk, og kan forstærkes yderligere ved koldbearbejdning. De reagerer dog ikke på varmebehandling, hvilket betyder, at de ikke kan hærdes ved hjælp af denne teknik.
B) Austenitisk rustfrit stål
Austenitiske stål har et meget højere kromindhold end deres rustfrie modstykker. Chromindholdet i denne type stål kan nå op på 18 procent, mens andre grundstoffer er nikkel, som udgør 8 procent, og kulstof med 0,8 procent. Selvom austenitisk stål ikke reagerer på varmebehandlinger, er det populært for dets ikke-magnetiske egenskaber, hvilket gør det til et af de mest udbredte stål i verden. Nogle almindelige anvendelser er fremstilling af rør, fødevareforarbejdningsudstyr og køkkenredskaber.
C) Martensitisk rustfrit stål
Martensitisk stål består af mellem 11 og 17 procent chrom og indeholder cirka 1,2 procent kulstof og mindre end 0,4 procent nikkel. Martensitiske stål reagerer ikke kun på varmebehandlinger, men har også magnetiske egenskaber. Dentale og kirurgiske instrumenter, knive, klinger og andre skæreværktøjer bruger martensitisk rustfrit stål.
D) Duplex rustfrit stål
Dupleksstål er simpelthen en kombination af ferritiske og austenitiske stål, hvilket resulterer i et meget stærkere stål end dem alene. Det er ikke kun svejsbart, men også korrosionsbestandigt. Den er dog ikke magnetisk stærk.
E) Udfældningshærdende rustfrit stål
Dette stål består af 17 procent chrom og 4 procent nikkel, hvilket resulterer i en række hærdet stål. Derudover tilsættes andre metaller i varierende mængder, såsom aluminium, kobber og niobium. Denne type kan støbes i forskellige former, hvilket gør den ideel til brug i motorkomponenter og beholdere til nukleart affald. Det giver også moderat modstand mod korrosion.
