stål anvendes på tværs af en lang række industrier og betragtes som rygraden i nutidens infrastruktur. Evnen til at tilføje andre elementer og dermed manipulere stålets egenskaber er det, der gør det til en så udbredt ressource. Denne artikel vil se på de mest almindelige elementer, der omfatter den brede vifte af stålkvaliteter og vil undersøge deres indvirkning på materialegenskaber.

jern alene er ikke nok

i sin reneste form er jern hverken usædvanligt stærkt eller hårdt – faktisk kunne en blok rent jern skæres med en kniv. Tilsætningen af kulstof og fjernelse af ilt er det, der giver jernbaseret stål sin utrolige styrke.

en legering er ethvert metal fremstillet ved at kombinere to eller flere metalliske elementer. Tilsætningen af mere metalliske og ikke-metalliske elementer til jern og kulstof gør det muligt at manipulere egenskaberne, så de passer til et specifikt behov eller anvendelse.

selv ændring af mængden af kulstof kombineret med jern kan påvirke materialegenskaberne. Stål med højt kulstofindhold indeholder mellem 0,60% og 0,95% kulstof (i procent af vægten) og er utroligt stærkt og hårdt, men er mindre duktilt og vanskeligere at bearbejde og svejse. Da kulstofindholdet reduceres, bliver materialet mere som rent jern og så blødere og mere duktilt.

det maksimale kulstofindhold i stål er 2,1%, da noget mere end det ikke rigtig er klassificeret som stål. Da kulstofindholdet reduceres, falder materialet i en af fire kategorier:

meget højt kulstofstål (0,96% -2,1% kulstof)

højt kulstofstål er ekstremt stærkt og i stand til at modstå lokal deformation under høj spænding. Det produceres via en specialiseret proces. Som et resultat er bearbejdning, svejsning eller bøjning af dette materiale næsten umuligt.

højt kulstofstål (0,55% -0,95% kulstof)

højt kulstofstål er ret stærkt og tilbyder mere duktilitet end meget højt kulstofstål og blev indtil for nylig brugt i jernbanesporapplikationer. Andre anvendelser omfatter mejsel-og skæreværktøjer.

Medium kulstofstål (0,30% -0.54% kulstof)

Medium kulstofstål afbalancerer styrke og hårdhed med duktilitet og bruges primært i maskindele, dvs.Gear, bolte og aksler.

lavt kulstofstål (0,05% -0,25%)

lavt kulstofstål giver utrolig styrke i forhold til en lavere vægt sammenlignet med andre kategorier af stål. Tilsætning af legeringer kan give stål med lavt kulstofindhold forskellige egenskaber uden massivt at påvirke vægten.

selvom alle kategorier af stål kan bruge legeringer og ikke-metalliske elementer til at ændre deres egenskaber, vil denne artikel fokusere på, hvordan visse elementer ændrer egenskaber med lavt kulstofstål.

elementer, der hærder

før man undersøger elementer, der hærder, er det vigtigt at bemærke forskellen mellem hærdning og styrkelse.

stålhårdhed refererer til det slagniveau, et materiale kan absorbere, før det buler og måles typisk ved en Charpy slagprøve. Hårdhed kan i høj grad påvirkes af temperaturen, fordi materiale generelt kan absorbere mindre påvirkning i koldere temperaturer.

på den anden side fokuserer stålstyrken på flydepunkt og trækstyrke. Et udbyttepunkt er det punkt, hvor et materiale er stresset og deformeres, men ikke går i stykker. Trækstyrke er den mængde spænding, der kræves for at materialet svigter eller går i stykker.

elementer, der hærder stål, Øger mængden af påvirkning, som et materiale kan absorbere. De mest almindelige hærdningselementer er:

• fosfor*
• silicium*
• mangan*
• Nitrogen
• nikkel
• chrom
• bor

disse hærdningselementer er almindelige i hærdede og slukkede kvaliteter (f.eks. ASTM A514 eller ASTM A710) og offshore kvaliteter (f. eks. ASTM A514 eller ASTM A710) A633). Nikkel kan tilsættes til kulstofstållegeringer, men det er mere almindeligt i rustfrit stålkvaliteter.

*fosfor, silicium og mangan er de mest almindelige elementer, der tilsættes til stål. ASTM A752-50 (et højstyrket, lavlegeret stål) og ASTM A36 (et blødt stål) er to af de mest anvendte kvaliteter i Nordamerika og indeholder disse tre elementer.

elementer, der styrker

elementer, der styrker stål, øger belastningen, som materialet kan bære. Derfor er det almindeligt, at disse elementer ses i infrastruktur, såsom veje, broer og bygninger. De mest almindelige styrkende elementer er:

• silicium
• chrom
• vanadium
• fosfor
• Titanium
• Nitrogen & Aluminium combo
• Niobium (Columbium)

elementer, der øger duktiliteten

i projekter, der kræver materialeboring, svejsning, maskiner eller boltning, duktilitet er en vigtig faktor. Almindelige elementer tilføjet til stållegeringer, der forbedrer duktiliteten, inkluderer:

• Niobium (Columbium)
• svovl
• fosfor
• krom

disse blødgøringselementer er almindelige i tempererede og slukkede kvaliteter (f. eks. ASTM A514) og bruges på tværs af snesevis af andre.

elementer, der modstår korrosion

elementer, der fremmer korrosionsbestandighed, er kritiske for stållegeringer til brug i applikationer, der kræver modstand mod atmosfæriske forhold. Fælles elementer, der anvendes omfatter:

• nikkel
• fosfor
• kobber
• chrom

korrosionsbestandighed er vigtig for strukturelle stål anvendes i udendørs applikationer for eksempel broer, og offshore eller marine applikationer.

kraften i kemi

jern og kulstof er de enkle byggesten af stål. Imidlertid kan en bred vifte af metalliske og ikke-metalliske elementer ændre stålets egenskaber og opførsel, hvilket gør det til en levedygtig ressource til adskillige anvendelser.

Leeco Steel har specialiseret sig i at levere kulstofstålplade i USA. En bred vifte af legeret stålkvaliteter er tilgængelige. Når du har bestemt den ideelle stålkvalitet til dit projekt, kan du få den stålplade, du har brug for, når du har brug for det.