Jakie są rodzaje stali? Opisujemy główne gatunki
Branża przemysłowa opiera się na stali, a elementy wykonane z tego materiału możemy dostrzec praktycznie w każdym otaczającym nas miejscu. Jakie wyróżniamy rodzaje stali, czym się one charakteryzują i gdzie znajdują zastosowanie?
Interesuje Cię obróbka metali: walcowanie, gięcie blach, spawanie lub może wycinanie laserowe aluminium – jeśli tak
Czym jest stal i jak powstaje?
Stal to plastycznie i cieplnie obrabialny stop żelaza z węglem oraz innymi pierwiastkami stopowymi o zawartości węgla nieprzekraczającej 2,11%. Charakterystyka, właściwości oraz zastosowanie wybranego rodzaju stali są zależne od struktury materiału otrzymanej podczas produkcji stopu. Stal powstaje w wyniku oczyszczenia żelaza z domieszek, a następnie dodania do niego określonej ilości węgla oraz pierwiastków stopowych. Proces odbywa się w bardzo wysokiej temperaturze.
Podstawowe rodzaje stali
Podstawowe rodzaje stali zostały podzielone na podstawie składu chemicznego zgodnie z normą PN-EN 10020:2002U. Oprócz żelaza i węgla stale zawierają pierwiastki stopowe o wartościach granicznych wyrażonych w procentach i ustalonych w normie PN-EN 10020:2003. Przykładami pierwiastków stopowych są między innymi: chrom, kobalt, krzem, mangan, molibden, nikiel, wanad i wolfram.
Stale niestopowe
Stale niestopowe (węglowe) to gatunek stali, w którym stężenie każdego z pierwiastków stopowych jest mniejsze od ustalonych wartości granicznych. Zawartość węgla w przypadku tego rodzaju stali wynosi od 0,3% do 2,11%.
Charakterystyka stali niestopowych:
- wysoka twardość,
- wysoka wytrzymałość na rozciąganie,
- dobra hartowność,
- słaba udarność,
- słaba spawalność.
Stale niestopowe w zależności od składu chemicznego podlegają licznym rodzajom obróbki na zimno takim jak: walcowanie, ciągnienie, gięcie i wyciskanie. W niektórych przypadkach stosuje się także obróbkę na gorąco (na przykład walcowanie na gorąco stali konstrukcyjnych).
Stale niestopowe znajdują zastosowanie w produkcji taśm i blach, zbiorników zbrojeniowych, szyn szerokostopowych, sprężyn czy rur. Stosuje się je także do budowy kadłubów statków oraz reaktorów jądrowych.
Stale stopowe
Stale stopowe to rodzaj stali, w których stężenie co najmniej jednego z pierwiastków stopowych jest równe lub wyższe wartości granicznej. Wprowadzenie pierwiastków stopowych jest działaniem zamierzonym i ma na celu określoną zmianę właściwości materiału, na przykład podwyższenie odporności na korozję, zwiększenie własności wytrzymałościowych czy ułatwienie obróbki cieplnej.
Stale stopowe dzielimy na:
- niskostopowe,
- średniostopowe,
- wysokostopowe.
Specjalnym gatunkiem stali stopowych stanowiącym odrębną klasę są stale nierdzewne, zawierające ≥ 10,5% Cr i ≤ 1,2% C. W jaki sposób dzielimy te typy stali? Istnieją dwa kluczowe kryteria.
Ze względu na zawartość niklu dzielimy stale nierdzewne na:
- zawierające <2,5% Ni,
- zawierające ≥2,5% Ni.
Ze względu na zastosowanie dzielimy stale nierdzewne na:
- odporne na korozję,
- żaroodporne,
- żarowytrzymałe.
Struktura i skład chemiczny sprawiają, że ten rodzaj stali cechuje się dobrą plastycznością oraz odpornością na wysoką temperaturę. Informacje te będą szczególnie przydatne, jeśli zastanawiamy się, czym ciąć stal nierdzewną.
Charakterystyka stali stopowych zależy od rodzaju oraz procentowej ilości zawartości pierwiastków stopowych. Wpływają one na własności materiału takie jak: twardość, wytrzymałość, granica plastyczności, udarność, żarowytrzymałość, skrawalność, podatność na obróbkę plastyczną czy odporność na korozję.
Stale stopowe znajdują powszechne zastosowanie w przemyśle. Wykorzystuje się je do produkcji narzędzi stopowych i szybkotnących, budowy maszyn, łożysk tłocznych czy urządzeń ciśnieniowych.
Czy wiesz, gdzie przetwarza się najwięcej stali? Odpowiedź na to i inne ciekawe pytania znajdziesz w naszym artykule 5 rzeczy, które musisz wiedzieć o stali!
Jakie rodzaje stali nadają się do obróbki plastycznej?
W przemyśle wykorzystuje się różne rodzaje obróbki metali, a ich wybór jest uzależniony od charakterystyki materiału obrabianego. Obróbka plastyczna polega na trwałym odkształceniu materiału bez przekroczenia granicy plastyczności, czyli przy zachowaniu spójności struktury. W tym przypadku istnieją dwie możliwości: obróbka na zimno lub gorąco.
Obróbka plastyczna na zimno jest wykonywana poniżej temperatury rekrystalizacji. Stale niestopowe mogą być obrabiane na zimno między innymi poprzez walcowanie czy gięcie. Tego rodzaju obróbce podlegają także stale stopowe o podwyższonej granicy plastyczności.
Obróbka plastyczna na gorąco jest wykonywana powyżej temperatury rekrystalizacji. Walcowane na gorąco mogą być niektóre stale niestopowe konstrukcyjne (w postaci grubych blach, prętów, kształtowników i taśm) oraz stale niestopowe spawalne, znajdujące zastosowanie w produkcji elementów konstrukcyjnych o dużym obciążeniu. Należy jednak zwrócić uwagę na dokładną strukturę oraz skład materiału, ponieważ wiele typów stali niestopowej nie jest przeznaczonych do obróbki cieplnej. Obróbce plastycznej na zimno może być natomiast poddawana większość stali stopowych.
