Stål: sammensætning, egenskaber, typer og anvendelser. Sammensætning af rustfrit stål

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 10:22

Mange mennesker ved, at stål er et produkt, der opnås i processen med at smelte andre grundstoffer. Men hvad? Hvad er i stål? I dag er dette stof en deformerbar legering af jern med kulstof (dets mængde er 2,14%) såvel som en lille del af andre grundstoffer.

Generelle oplysninger

Det er værd at bemærke, at stål er en legering, der har præcis op til 2,14 % kulstof i sin sammensætning. En legering, der indeholder mere end 2,14 % kulstof, kaldes allerede støbejern.

Det er kendt, at sammensætningen af kulstofstål og almindeligt stål ikke er den samme. Hvis det sædvanlige substrat indeholder kulstof og andre legerende (forbedrende) komponenter, er der ingen legeringselementer i det kulholdige produkt. Hvis vi taler om legeret stål, så er dets sammensætning meget rigere. For at forbedre ydeevnen af dette materiale tilsættes elementer som Cr, Ni, Mo, Wo, V, Al, B, Ti osv. Det er vigtigt at bemærke, at de bedste egenskaber ved dette stof er tilvejebragt præcist ved at tilføje legerede komplekser, ikke et eller to stoffer.

Klassificering

Brugklassificering af det materiale, vi overvejer, kan baseres på flere indikatorer:

• Den første indikator er stålets kemiske sammensætning.
• Det andet er mikrostrukturen, som også er meget vigtig.
• Selvfølgelig er stål forskellige i deres kvalitet og produktionsmetode.
• Også har hver type stål sin egen anvendelse.

Mere detaljeret kan sammensætningen overvejes ved at bruge eksemplet med den kemiske sammensætning. På dette grundlag skelnes yderligere to typer - disse er legeret stål og kulstofstål.

Blandt kulstofstål er der tre varianter, hvor den største forskel er det kvantitative indhold af kulstof. Hvis stoffet indeholder mindre end 0,3 % kulstof, er det klassificeret som kulstoffattigt. Indholdet af dette stof i regionen fra 0,3% til 0,7% oversætter det endelige produkt til kategorien mellem kulstofstål. Hvis legeringen indeholder mere end 0,7 % kulstof, klassificeres stålet som kulstof med højt indhold.

Med legeret stål er tingene omtrent det samme. Hvis materialets sammensætning indeholder mindre end 2,5 % legeringselementer, betragtes det som lavlegeret, fra 2,5 % til 10 % - mellemlegeret og fra 10 % og derover - højlegeret.

Mikrostruktur

Stålets mikrostruktur varierer afhængigt af dets tilstand. Hvis legeringen er udglødet, vil dens struktur blive opdelt i carbid, ferritisk, austenitisk og så videre. Med en normaliseret mikrostruktur af stoffet kan produktet være perlitisk, martensitisk eller austenitisk.

Stålets sammensætning og egenskaber bestemmer, om et produkt tilhører en af disse tre klasser. De mindst legerede og kulstofstål er den perlitiske klasse, de mellemste er martensitiske, og det høje indhold af legeringselementer eller kulstof oversætter dem til kategorien austenitiske stål.

Produktion og kvalitet

Det er vigtigt at bemærke, at en legering såsom stål kan indeholde nogle negative elementer, hvis høje indhold forringer produktets ydeevne. Disse stoffer omfatter svovl og fosfor. Afhængigt af indholdet af disse to elementer er sammensætningen og typerne af stål opdelt i følgende fire kategorier:

• Privat stål. Dette er en legering af almindelig kvalitet, der indeholder op til 0,06 % svovl og op til 0,07 % fosfor.
• Kvalitet. Indholdet af ovennævnte stoffer i disse stål er reduceret til 0,04 % svovl og 0,035 % fosfor.
• Høj kvalitet. Indeholder kun op til 0,025 % af både svovl og fosfor.
• Den legering af højeste kvalitet tildeles, hvis svovlprocenten ikke er mere end 0,015, og fosfor ikke er mere end 0,025%.

Hvis vi taler om produktionsprocessen af en almindelig legering, så fås den oftest i ovne med åben ild eller i Bessmerov, Thomas-konvertere. Dette produkt hældes i store barrer. Det er vigtigt at forstå, at sammensætningen af stål, dets struktur såvel som dets kvalitetsegenskaber og egenskaber bestemmes præcist af fremstillingsmetoden.

For at opnå højkvalitetsstål bruges ogsåovne med åben ild, men smelteprocessen er mere stringent for at opnå et kvalitetsprodukt.

Smeltning af højkvalitetsstål udføres kun i elektriske ovne. Dette skyldes, at brugen af denne type industrielt udstyr garanterer et næsten minimumsindhold af ikke-metalliske tilsætningsstoffer, det vil sige, at det reducerer procentdelen af svovl og fosfor.

For at opnå en legering af særlig høj kvalitet, tyer de til metoden med elektroslagg-omsmeltning. Produktionen af dette produkt er kun mulig i elektriske ovne. Efter afslutningen af fremstillingsprocessen opnås disse stål altid kun legeret.

Typer af legeringer efter anvendelse

En ændring i sammensætningen af stål påvirker naturligvis i høj grad ydeevnen af dette materiale, hvilket betyder, at omfanget af dets anvendelse også ændrer sig. Der er konstruktionsstål, der kan bruges i konstruktion, koldformning, kassehærdning, tempererbar, høj styrke og så videre.

Hvis vi taler om bygningsstål, så omfatter de oftest medium-carbon såvel som lavlegerede legeringer. Da de hovedsageligt bruges til opførelse af bygninger, er den vigtigste egenskab for dem god svejsbarhed. Case-hærdet stål bruges oftest til forskellige dele, hvis hovedformål er at arbejde under forhold med overfladeslid og dynamisk belastning.

Andre ståltyper

Til andre typer stål kan tilskrives forbedret. Denne type legering bruges kun efter varmebehandling. Legeringen udsættes for høje temperaturer til bratkøling og udsættes derefter for temperering i ethvert miljø.

Typen af højstyrkestål omfatter dem, hvori efter valg af den kemiske sammensætning, såvel som efter varmebehandling, styrken når næsten et maksimum, det vil sige cirka dobbelt så meget som den sædvanlige type af dette produkt.

Fjederstål kan også skelnes. Dette er en legering, der som et resultat af sin produktion har fået de bedste kvaliteter med hensyn til elastikgrænse, belastningsmodstand og træthed.

Rustfrit stålsammensætning

Rustfrit stål er en legeringstype. Dens vigtigste egenskab er høj korrosionsbestandighed, som opnås ved at tilføje et element som chrom til sammensætningen af legeringen. I nogle situationer kan nikkel, vanadium eller mangan bruges i stedet for chrom. Det er værd at bemærke, at ved at smelte materialet og tilføje de nødvendige elementer til det, kan det opnå egenskaberne af en af tre kvaliteter af rustfrit stål.

Sammensætningen af disse typer legeringer er selvfølgelig anderledes. De enkleste er konventionelle legeringer med øget korrosionsbestandighed 08 X 13 og 12 X 13. De næste to typer af denne korrosionsbestandige legering bør have høj modstand ikke kun ved normale, men også ved forhøjede temperaturer.