stål används inom en mängd olika branscher och anses vara ryggraden i dagens Infrastruktur. Möjligheten att lägga till andra element och därmed manipulera stålets egenskaper är det som gör det till en så allmänt använd resurs. Denna artikel kommer att titta på de vanligaste elementen som utgör det breda utbudet av stålkvaliteter och kommer att undersöka deras inverkan på materialegenskaper.

järn ensam räcker inte

i sin renaste form är järn varken exceptionellt starkt eller hårt – i själva verket kan ett block av rent järn skäras med en kniv. Tillsatsen av kol och avlägsnande av syre är det som ger järnbaserat stål sin otroliga styrka.

en legering är vilken metall som helst som tillverkas genom att kombinera två eller flera metallelement. Tillsatsen av mer metalliska och icke-metalliska element till järn och kol gör att egenskaperna kan manipuleras för att passa ett specifikt behov eller tillämpning.

även om du ändrar mängden kol i kombination med järn kan det påverka materialegenskaperna. Högkolstål innehåller mellan 0,60% och 0,95% kol (i viktprocent) och är otroligt starkt och hårt men är mindre duktilt och svårare att bearbeta och svetsa. Eftersom kolhalten reduceras blir materialet mer som rent järn och så mjukare och mer duktilt.

den maximala kolhalten i stål är 2,1% eftersom något mer än det inte riktigt klassificeras som stål. Eftersom kolhalten reduceras faller materialet i en av fyra kategorier:

mycket kolstål (0,96% -2,1% kol)

högkolstål är extremt starkt och kan motstå lokal deformation under hög spänning. Det produceras via en specialiserad process. Som ett resultat är bearbetning, svetsning eller böjning av detta material nästan omöjligt.

högkolstål (0,55% -0,95% kol)

högkolstål är ganska starkt och erbjuder mer duktilitet än mycket högkolstål och användes tills nyligen i järnvägsspårstillämpningar. Andra applikationer inkluderar mejsel och skärverktyg.

Medium Kolstål (0,30%-0.54% kol)

Medium Kolstål balanserar styrka och hårdhet med duktilitet och används främst i maskindelar, dvs växlar, bultar och axlar.

lågkolstål (0,05% -0,25%)

lågkolstål ger otrolig styrka i förhållande till en lägre vikt jämfört med andra kategorier av stål. Att lägga till legeringar kan ge lågkolstål olika egenskaper utan att massivt påverka vikten.

även om alla kategorier av stål kan använda legeringar och icke-metalliska element för att ändra deras egenskaper, kommer denna artikel att fokusera på hur vissa element förändrar lågkolstål egenskaper.

element som härdar

innan du undersöker element som härdar är det viktigt att notera skillnaden mellan härdning och förstärkning.

stålhårdhet avser den slagnivå som ett material kan absorbera innan det bucklor och mäts vanligtvis med ett Charpy-slagtest. Hårdhet kan påverkas kraftigt av temperaturen, eftersom materialet i allmänhet kan absorbera mindre påverkan vid kallare temperaturer.

å andra sidan fokuserar stålstyrkan på avkastningspunkt och draghållfasthet. En avkastningspunkt är den punkt där ett material är stressat och deformeras men inte går sönder. Draghållfasthet är den mängd stress som krävs för att materialet ska misslyckas eller gå sönder.

element som härdar stål Ökar mängden påverkan som ett material kan absorbera. De vanligaste härdningselementen är:

• fosfor*
• kisel*
• mangan *
• kväve
• Nickel
• krom
• bor

dessa härdningselement är vanliga i tempererade och släckta kvaliteter (t. ex. ASTM A514 eller ASTM A710) och offshore-kvaliteter( t.ex. ASTM A633). Nickel kan tillsättas till kolstållegeringar men det är vanligare i rostfria stålkvaliteter.

*fosfor, kisel och mangan är de vanligaste elementen som läggs till stål. ASTM A752 – 50 (ett höghållfast, låglegerat stål) och ASTM A36 (ett mjukt stål) är två av de mest använda kvaliteterna i Nordamerika och innehåller dessa tre element.

element som stärker

element som stärker stål ökar belastningen som materialet kan bära. Följaktligen är det vanligt att dessa element ses i infrastruktur, såsom vägar, broar och byggnader. De vanligaste förstärkningselementen är:

• kisel
• krom
• vanadin
• fosfor
• Titan
• kväve & Aluminium combo
• niob (Columbium)

element som ökar duktiliteten

i projekt som kräver materialborrning, svetsning, maskiner eller bultning, duktilitet är en viktig faktor. Vanliga element som läggs till stållegeringar som förbättrar duktiliteten inkluderar:

• niob (Columbium)
• svavel
• fosfor
• krom

dessa mjukgörande element är vanliga i tempererade och släckta kvaliteter (t. ex. ASTM A514) och används över dussintals andra.

element som motstår korrosion

element som främjar korrosionsbeständighet är kritiska för stållegeringar för användning i applikationer som kräver motstånd mot atmosfäriska förhållanden. Vanliga element som används är:

• zirkonium
• Nickel
• fosfor
• koppar
• krom

korrosionsbeständighet är viktigt för konstruktionsstål som används i utomhusapplikationer till exempel broar och offshore eller marina applikationer.

kraften i kemi

järn och kol är de enkla byggstenarna i stål. Ett brett spektrum av metalliska och icke-metalliska element kan emellertid förändra stålets egenskaper och beteende vilket gör det till en livskraftig resurs för många applikationer.

Leeco Steel är specialiserat på att leverera kolstålplatta i USA, Kanada och Mexiko. Ett brett utbud av legerade stålkvaliteter finns tillgängliga. När du har bestämt den perfekta stålkvaliteten för ditt projekt kan du få den stålplatta du behöver när du behöver den.