Stal jest stosowana w wielu różnych gałęziach przemysłu i jest uważana za podstawę nowoczesnej infrastruktury. Możliwość dodawania innych elementów i w ten sposób manipulowania właściwościami stali sprawia, że jest ona tak powszechnie stosowanym zasobem. W tym artykule przyjrzymy się najczęstszym elementom składającym się z szerokiej gamy gatunków stali i zbadamy ich wpływ na właściwości materiału.

samo żelazo nie wystarcza

w najczystszej postaci żelazo nie jest ani wyjątkowo mocne, ani twarde – w rzeczywistości blok czystego żelaza można by przeciąć nożem. Dodatek węgla i usuwanie tlenu są tym, co nadaje stali na bazie żelaza jej niesamowitą wytrzymałość.

Stop jest dowolny metal wykonany przez połączenie dwóch lub więcej elementów metalowych. Dodanie elementów metalowych i niemetalowych do żelaza i węgla umożliwia manipulowanie właściwościami w celu dostosowania ich do konkretnych potrzeb lub zastosowań.

nawet zmiana ilości węgla w połączeniu z żelazem może wpływać na właściwości materiału. Stal wysokowęglowa zawiera od 0,60% do 0,95% węgla (jako procent masy) i jest niezwykle mocna i twarda, ale jest mniej ciągliwa i trudniejsza do obróbki i spawania. Wraz ze zmniejszeniem zawartości węgla materiał staje się bardziej jak czyste żelazo i jest bardziej miękki i bardziej plastyczny.

maksymalna zawartość węgla w stali wynosi 2,1% , ponieważ nic więcej niż to nie jest naprawdę klasyfikowane jako stal. Wraz ze zmniejszeniem zawartości węgla materiał należy do jednej z czterech kategorii:

Stal o bardzo wysokiej zawartości węgla (0,96% -2,1% węgla)

Stal o wysokiej zawartości węgla jest niezwykle mocna i odporna na miejscowe odkształcenia pod wysokim napięciem. Jest produkowany w wyspecjalizowanym procesie. W rezultacie obróbka, spawanie lub gięcie tego materiału jest prawie niemożliwe.

Stal wysokowęglowa (0,55% -0,95% węgla)

stal wysokowęglowa jest dość mocna i oferuje większą ciągliwość niż stale o bardzo wysokiej zawartości węgla i do niedawna była stosowana w kolejnictwie. Inne zastosowania obejmują narzędzia do dłutowania i cięcia.

Stal Średniowęglowa (0,30%-0.54% węgla)

Stal Średniowęglowa równoważy wytrzymałość i twardość z ciągliwością i jest stosowana głównie w częściach maszyn, tj. przekładniach, śrubach i osiach.

Stal niskowęglowa (0,05% -0,25%)

Stal niskowęglowa zapewnia niesamowitą wytrzymałość w stosunku do niższej wagi w porównaniu do innych kategorii stali. Dodawanie stopów może nadać stalom niskowęglowym różne właściwości bez znacznego wpływu na wagę.

chociaż wszystkie kategorie stali mogą używać stopów i elementów niemetalicznych do zmiany ich właściwości, ten artykuł skupi się na tym, jak niektóre elementy zmieniają właściwości stali niskowęglowej.

elementy, które twardnieją

przed zbadaniem elementów, które twardnieją, ważne jest, aby zwrócić uwagę na różnicę między utwardzaniem a wzmacnianiem.

twardość stali odnosi się do poziomu uderzenia, który materiał może wchłonąć przed wgnieceniem i jest zwykle mierzona za pomocą testu uderzenia Charpy ’ ego. Twardość może mieć duży wpływ na temperaturę, ponieważ materiał może na ogół absorbować mniejszy wpływ w chłodniejszych temperaturach.

z drugiej strony wytrzymałość stali koncentruje się na granicy plastyczności i wytrzymałości na rozciąganie. Granica plastyczności to punkt, w którym materiał jest naprężony i odkształca się, ale nie pęka. Wytrzymałość na rozciąganie to ilość naprężeń wymaganych do uszkodzenia lub pęknięcia materiału.

Elementy utwardzające stal zwiększają siłę uderzenia, którą materiał może wchłonąć. Do najczęściej stosowanych elementów hartowniczych należą:

• fosfor*
• krzem*
• mangan*
• azot
• Nikiel
• Chrom
• Bor

te elementy hartownicze są powszechne w gatunkach hartowanych i hartowanych (np. A633). Nikiel można dodawać do stopów stali węglowej, ale jest bardziej powszechny w gatunkach stali nierdzewnej.

*fosfor, krzem i mangan są najczęstszymi pierwiastkami dodawanymi do stali. ASTM a752-50 (stal niskostopowa o wysokiej wytrzymałości) i ASTM A36 (stal miękka) są dwoma najczęściej stosowanymi gatunkami w Ameryce Północnej i zawierają te trzy elementy.

elementy wzmacniające

elementy wzmacniające stal zwiększają obciążenie, które może wytrzymać materiał. W związku z tym często te elementy są widoczne w infrastrukturze, takiej jak drogi, mosty i budynki. Najczęstszymi elementami wzmacniającymi są:

• krzem
• Chrom
• wanad
• fosfor
• Tytan
• azot& aluminium combo
• niob (Kolumb)

elementy zwiększające ciągliwość

w projektach wymagających wiercenia materiałowego, spawania, maszyn lub skręcanie, plastyczność jest ważnym czynnikiem. Wspólne elementy dodawane do stopów stali, które poprawiają ciągliwość obejmują:

• niob (Columbium)
• Siarka
• fosfor
• Chrom

te elementy zmiękczające są powszechne w hartowanych i hartowanych gatunkach (np. ASTM A514) i są stosowane w kilkudziesięciu innych.

elementy odporne na korozję

elementy zwiększające odporność na korozję mają kluczowe znaczenie dla stopów stali do zastosowań wymagających odporności na warunki atmosferyczne. Często stosowane elementy to:

• Cyrkon
• Nikiel
• fosfor
• Miedź
• Chrom

odporność na korozję jest ważna dla stali konstrukcyjnej stosowanej w zastosowaniach zewnętrznych, na przykład mostach i na morzu lub w zastosowaniach morskich.

potęga chemii

żelazo i węgiel są prostymi budulcami stali. Jednak szeroka gama elementów metalowych i niemetalowych może zmienić właściwości i zachowanie stali, co sprawia, że jest ona realnym zasobem dla wielu zastosowań.

Leeco Steel specjalizuje się w dostarczaniu płyt ze stali węglowej w Stanach Zjednoczonych, Kanadzie i Meksyku. Dostępna jest szeroka gama gatunków stali stopowych. Po określeniu idealnego gatunku stali dla Twojego projektu możesz uzyskać potrzebną stalową płytę, kiedy jej potrzebujesz.