Stål finns överallt. Ta en titt på några föremål i rummet du sitter i just nu, så finns det garanterat stål i flera av föremålen runt omkring dig. Det är svårt att föreställa sig en värld utan stål.
Vi har tänkt att det är värt att hjälpa människor att lära sig lite mer om stål: var det kommer ifrån, hur det tillverkas, de olika typerna av stålalternativ och naturligtvis alla olika användningsområden för stål. Oavsett om det är stålrör, stålstång eller stålplåt, litar vi på att tillverkarna förser oss med en nästan omöjligt stark produkt.
Vad är stål?
Järn är det mineral som finns mest tillgängligt i jordens kärna och mantel, även om det är extremt mjukt i sin rena form och behöver oxideras till järnoxid. Den dåliga styrkan och hållbarheten hos denna form gör användningen av järn extremt svår. För att förbättra dessa egenskaper tillsätts upp till 2 procent kol till rent järn, vilket ger ett mycket hållbart och hårt ämne som kallas stål.
På grund av sin höga draghållfasthet och hållfasthet används stål för att tillverka allt från synålar till oljetankfartyg, samt de verktyg som behövs för att tillverka dem. Men andra typer av metaller tillsätts ofta till stål för att införliva olika kvaliteter beroende på avsedd användning.
Dessa metalliska tillsatser har hittills producerat 3 500 olika varianter av stål, var och en med olika strukturella, kemiska och fysikaliska egenskaper och egenskaper. Ännu mer överraskande är det faktum att mer än 75 procent av dessa variationer introducerades under de senaste två decennierna för att möta snabbt föränderlig industriell efterfrågan.
olika typer av stål
Låt oss utforska de vanligaste typerna av stål, deras utmärkande egenskaper och deras användningsområden. Det finns 14 huvudtyper av stål, med olika underkategorier inom kategorierna.
1. Kolstål
Det mesta av världens stål är en form av kolstål. Den är sammansatt av järn, kol och specifika mängder av andra legeringsämnen. Som det huvudsakliga legeringselementet i kolstål står kol för cirka 90 procent av all stålproduktion.
Det hjälper till att skapa en starkare och mycket styvare metall. Detta beror på att atomerna som finns i kolet tillåter det att passera järnets kristallgitter, vilket förvränger gittret något och fyller i luckorna mellan metallatomerna.
Med tanke på denna egenskap är de resulterande kolstålprodukterna extremt hårda. Det som avgör denna resistans är mängden kol som finns närvarande, vilket ytterligare klassificerar det i tre kategorier:
A) Högkolstål
Stål med hög kolhalt innehåller vanligtvis mellan 0,61 procent och 1,5 procent kol, vilket resulterar i starkt, sprött och hårt stål. För att förbättra dess slitstyrka utsätts den för en lämplig värmebehandling. Förutom att användas för höghållfasta trådar och fjädrar är det ett användbart material för att tillverka stötdämpande maskiner.
B) Mellankolstål
Denna variant innehåller en kolhalt på {{0}},31 procent till 0,6 procent, vilket resulterar i ett lätt segt stål med högre draghållfasthet än lågkolstål. För att härda den brukar den behandlas med anlöpning, vilket är en form av värmebehandling.
Eftersom den är mycket formbar och kan formas till en mängd olika former och storlekar, är denna typ den mest använda av de tre. Från skyskrapor till skyltar till broar till hus, du kommer att se den användas överallt.
C) Lågkolhaltigt stål
Lågkolhaltigt stål (eller mjukt stål) innehåller upp till 0,3 procent kol. Även om det erbjuder stor formbarhet och duktilitet, kännetecknas lågkolstål av sin låga draghållfasthet, som kan förbättras genom kallvalsningsprocessen.
Detta består av att rulla stålet mellan två polerade rullar under högt tryck. Bland dess vanligaste användningsområden är tillverkning av plattor, lådor, rör, kedjor, vajer, lådor, nitar, fordonsramar, etc.
2. Legerat stål
Legerat stål består av olika mängder olika metaller förutom järn. Dessa tillägg hjälper till att manipulera stålets egenskaper för att tjäna specifika tillämpningar. Metaller som aluminium, nickel, kisel, krom, mangan, titan och koppar används i viss utsträckning.
Användningen av dessa metaller ger upphov till egenskaper som inte finns i kolstål. Önskade förändringar inträffar i stålstyrka, formbarhet, korrosionsbeständighet, duktilitet och härdbarhet. Legerat stål används ofta för att tillverka rör, bildelar, kraftgeneratorer, transformatorer och elmotorer.
Legerat stål svarar generellt bättre på olika typer av behandling och används i mer specialiserade industrier som hushållsmaskiner, varvsindustrin och fordonsindustrin. Det kan komma i starkare eller mer taktila former, de som har hög motståndskraft mot oxidation, eller de som är mer lämpade för svetsning.
A) Låglegerat stål
Låglegerat stål är en grupp av järnhaltiga metaller som ingår för att förbättra de övergripande mekaniska egenskaperna hos ett material, ofta mycket starkare än vanligt kolstål.
Grundämnen som molybden, nickel och krom tillsätts för att förbättra duktiliteten och hårdheten hos materialet, som annars skulle vara mycket svagare och mjukare. Låglegerat stål används ofta för plåt, bildelar och strukturella former.
B) Höglegerat stål
Höglegerat stål består av olika järnmetaller som kombineras till legerade element för att skapa vissa faser och stabilisera dem. Rostfria legeringar är höglegerade stål.
Tack vare element som nickel och molybden har höglegerat stål förmågan att vara oklanderligt starkt och mycket motståndskraftigt mot korrosion.
Beroende på kombinationen av legeringselement omfattar legerade stål många olika variationer. Vi har samlat de mest använda typerna:
3. Volframstål
Volfram, även känd som volfram, är i grunden en matt silvermetall som har den högsta smältpunkten av någon metall i sin renaste form. Det som gör att den sticker ut från andra typer av metall är dess styrka och dess förmåga att stå emot höga temperaturer. På grund av dessa egenskaper använder olika stållegeringar denna metall för att förbättra motståndet mot korrosion och slitage.
Dessutom använder raketmotormunstycken volframstål för hög värmebeständighet. I kombination med kobolt, nickel och järn kan volframstål användas för att tillverka turbinblad för många typer av flygplan. Dessutom kräver många andra maskiner och verktyg hög värmebeständighet, så de använder volframstål.
4. Nickelstål
Nickellegerat stål är en av de mest använda stållegeringarna i världen. Förutom en hög nickelhalt, cirka 3,5 procent, innehåller den cirka 0,35 procent kol. Dess specialitet är att tillsatsen av nickel stärker konstruktionsstålet utan en proportionell minskning av duktiliteten. Denna ökade seghet hjälper till att motstå frakturer som kan orsakas av stötar, stötar och höga belastningar.
Vid tidpunkten för kylning minskar nickel också stålets distorsionsvärde. Nickelstål erbjuder otrolig känslighet för värmebehandling eftersom tillsatsen av nickel sänker stålets temperatur vilket gör det idealiskt för värmebehandling.
5. Manganstål
Manganstål är ett arbetshärdande stål som har en manganhalt på 11 procent till 14 procent. På grund av dess utmärkta arbetshärdning och slitstyrka, används manganstål vid tillverkning av komplexa järnvägsspår. Andra aktuella applikationer är spadeskopor, blästerskåp, skrapor, anti-borrskyddsplåtar m.m.
6. Vanadinstål
Vanadinstål är känt för sina korrosionsbeständiga egenskaper samt sin förmåga att absorbera stötar. Förutom att användas för rör och rör som bär kemikalier, används vanadinstål i tunnfilmsform för att binda titan till stål i flygtillämpningar.
Så lite som 1 procent av vanadin och krom är tillräckligt för att uppnå stöt- och vibrationsbeständighet, vilket gör den idealisk för fordonstillämpningar.
7. Kromstål
Tillsatsen av krom sänker den kritiska kylningshastigheten och ökar stålets skalningsmotstånd, slitstyrka och högtemperaturbeständighet. Det används främst för att öka korrosionsbeständigheten. Kromstål, med sin höga elasticitet och draghållfasthet, används ofta för att tillverka maskiner och bildelar, stenkrossar och kassaskåp.
8. Kromvanadinstål
Krom-vanadin stål använder både krom och vanadin, kombinerar egenskaperna hos var och en. Med extremt hög draghållfasthet kan stålet lätt skäras men är inte sprött. Dess vanligaste användningsområden är växlar, axlar, vevstakar, fordonsramar, etc.
9. Silikonstål
När det kommer till magnetisk kraft är kiselstål det viktigaste materialet som används idag. Medan små mängder kiselstål används i pulstransformatorer och små reläer, använder applikationer som stora motorer och generatorer massor av kiselstål.
Bland dess egenskaper värderas mättnadsreduktion, resistivitet, magnetostriktion och magnetokristallin anisotropi högt. Med en kiseltillsats på endast 1 till 2 procent är detta stål det mest använda för att producera permanenta magneter.
10. Molybdenstål
Som ett värdefullt legeringsmedel för stål hjälper molybden till att förbättra stålets seghet, svetsbarhet och korrosionsbeständighet. Detta gör den idealisk för användning i konstruktionsstål och används därför i stor utsträckning i applikationer i den marina miljön. Olje- och gasledningar och kullager använder också molybdenstål.
11. Koboltstål
Koboltlegeringar erbjuder en enorm motståndskraft mot korrosion, slitage, höga temperaturer och magnetiska egenskaper. Några av de tuffaste applikationerna för kobolt är gasturbinblad och skänkar. Men denna typ av stål används oftare för att göra skärverktyg.
12. Aluminiumstål
Tillsatsen av aluminium hjälper till att införliva förmågan att reflektera värme. Med en densitet ungefär en tredjedel av aluminiumstål används den i applikationer där låg vikt och hög hållfasthet är avgörande.
Således används aluminiumstål i stor utsträckning för att tillverka motorcykel- och bilavgassystem. Bortsett från bilindustrin används aluminiumstål på olika sätt i kraftgenerering, arkitektur, matlagning, förpackning, kraftöverföringsapplikationer etc.
13. Verktygsstål
Verktygsstål är den typ av stål som används för att tillverka olika typer av verktyg som används för en mängd olika ändamål, inklusive slagverktyg, skärverktyg som knivtillverkningsverktyg och andra. De är uppbyggda av legeringar av metaller som volfram, kobolt, molybden och vanadin i varierande mängder. De är inte bara hårda och hållbara, utan också mycket värmebeständiga.
Beroende på vilken typ av verktyg som ska tillverkas skiljer sig kvaliteten på verktygsstål, vilket resulterar i många varianter inom kategorin verktygsstål:
A) Stöttåligt verktygsstål
Som namnet antyder är denna variant av verktygsstål designad för att erbjuda hög stöttålighet vid olika temperaturnivåer. Med en låg halt av kol, kisel och molybden är den nötande och måttligt beständig. Detta stål används främst för att tillverka verktyg som skruvmejslar, stansar, mejslar och verktyg som används vid nitning.
B) Specialverktygsstål
Detta verktygsstål är speciellt utformat för att uppnå måttlig hårdhet och formbarhet, med hjälp av en låglegerad stålkvalitet. De används ofta för att tillverka nycklar, bultar och kranar.
C) Hett verktygsstål
Heta arbetsverktygsstål används för att tillverka verktyg som kräver hög värmebeständighet under långa tidsperioder, såsom de som används vid varmsmidning, extrudering, stansning, gjutning och skärblad.
D) Vattenhärdande verktygsstål
Eftersom det är den billigaste typen används vattenhärdande verktygsstål oftast i verktygstillverkning. För att tillföra hårdhet till föremål eller verktyg kyls detta stål med vatten. Detta stål är mycket motståndskraftigt mot ytslitage och används ofta för att tillverka filar, fräsar, hammare, blad och liknande föremål.
E) Höghastighetsverktygsstål
Höghastighetsverktygsstål består av legeringar av volfram, molybden och vanadinstål. Dessa komponenter är hårda och behåller sin hårdhet när de utsätts för höga temperaturer, vilket bidrar till att producera ett perfekt stål för höghastighetsmaskiner såsom borrar, brotschar, sågar, stansar, kranar, etc.
F) Kallt verktygsstål
Denna variant av verktygsstål innehåller en hög kromhalt för en låg distorsionsegenskap under härdning, vilket kan göras med luft eller olja. Denna funktion gör att de producerade verktygen inte är lätta att knäcka. Eftersom det är ett mycket starkt stål, är kallt verktygsstål idealiskt för tillverkning av knivblad, stansverktyg, myntverktyg etc.
G) Stål för formar
Formstål använder kolstål för att tillverka formsprutnings- och kompressionsformar för plast. En annan vanlig tillämpning är också zinkpressgjutning.
14. Rostfritt stål
Även om rostfritt stål består av olika metallegeringar, är krom huvudelementet och utgör mellan 10 och 20 procent av stålets totala sammansättning. Tidigare känt som "Rostfritt" stål, är rostfritt stål populärt för sitt utseende och höga motståndskraft mot rost. Precis, det är ungefär 200 gånger mer motståndskraftigt mot oxidation än andra typer av stål, särskilt när mängden krom är större än 11 procent.
På grund av sin höga korrosionsbeständighet är rostfritt stål den dyraste typen av stål. Eftersom det är en mycket hållbar typ, kan rostfria stål motstå det slitage som uppstår vid daglig användning. För att ytterligare förbättra dess motståndskraft mot repor och korrosion, tjänar det osynliga lagret av krom till att förhindra rost. Andra metalliska komponenter i rostfritt stål är molybden och nickel.
Beroende på applikationen kan storlekarna och kvaliteterna av rostfritt stål vara olika och kan komma i form av plåt, stänger, rör, plåtar och trådar. Beroende på den kristallina strukturen och de mekaniska egenskaperna hos rostfritt stål kan det klassificeras i flera typer:
A) Ferritiskt rostfritt stål
Ferritiskt stål innehåller cirka {{0}} procent krom, upp till 0,1 procent kol, spår av nickel och andra legeringsmetaller i små mängder som aluminium, molybden och titan. Ferritiska stål är sega, starka och magnetiska och kan förstärkas ytterligare genom kallbearbetning. De svarar dock inte på värmebehandling, vilket gör att de inte kan härdas med denna teknik.
B) Austenitiskt rostfritt stål
Austenitiska stål har en mycket högre kromhalt än sina rostfria motsvarigheter. Kromhalten i denna typ av stål kan nå 18 procent, medan andra grundämnen är nickel, som utgör 8 procent, och kol, med 0,8 procent. Även om austenitiskt stål inte svarar på värmebehandlingar är det populärt för sina icke-magnetiska egenskaper, vilket gör det till ett av de mest använda stålen i världen. Några vanliga användningsområden är tillverkning av rör, livsmedelsutrustning och köksredskap.
C) Martensitiskt rostfritt stål
Martensitiskt stål består av mellan 11 och 17 procent krom och innehåller cirka 1,2 procent kol och mindre än 0,4 procent nickel. Martensitiska stål reagerar inte bara på värmebehandlingar utan har även magnetiska egenskaper. Dentala och kirurgiska instrument, knivar, blad och andra skärverktyg använder martensitiskt rostfritt stål.
D) Duplex rostfritt stål
Duplexstål är helt enkelt en kombination av ferritiska och austenitiska stål, vilket resulterar i ett mycket starkare stål än var och en för sig. Den är inte bara svetsbar utan också korrosionsbeständig. Den är dock inte magnetiskt stark.
E) Nederbördshärdande rostfritt stål
Detta stål består av 17 procent krom och 4 procent nickel, vilket resulterar i en mängd olika härdat stål. Dessutom tillsätts andra metaller i varierande mängd, såsom aluminium, koppar och niob. Denna typ kan gjutas till olika former, vilket gör den idealisk för användning i motorkomponenter och kärnavfallsbehållare. Den erbjuder också måttlig motståndskraft mot korrosion.