Stal
Stal to stop żelaza z węglem, o zawartości węgla nieprzekraczającej 2,11%, poddany obróbce plastycznej i obrabialny cieplnie.
Według Polskiej Normy PN-EN 10020:2003 stal to materiał zawierający (masowo) więcej żelaza niż jakiegokolwiek innego pierwiastka, o zawartości węgla w zasadzie mniejszej niż 2% i zawierający inne pierwiastki.
Produkcja stali
Pierwszym etapem jest spiekanie rudy żelaza wraz z dodatkami. Następnie w Wielkim Piecu surowiec w postaci wsadu zostaje przetopiony na surówkę – płynną mieszankę żelaza, węgla i innych pierwiastków. Wielki piec ma kształt dwóch ściętych stożków złączonych podstawami. Wsad zasypuje się od góry, przez zamykany otwór. Cała konstrukcja może mieć wysokość nawet ponad 40 metrów.
Następnym etapem jest proces konwektorowy, który polega na przedmuchaniu gorącej surówki tlenem. Dzięki temu następuje oddzielnie płynnej surówki stali od żużlu i gazu wielkopiecowego. Wynikiem procesu konwektorowego jest stal w której mogą się znaleźć dodatki stopowe pozwalające na uzyskanie pożądanych właściwości.
Kolejno prowadzi się potem ciągłe odlewanie stali oraz jej obróbkę plastyczna, np. walcowanie. W wyniku tego otrzymuje się stalowe wyroby hutnicze: blachy, taśmy, pręty okrągłe, kwadratowe lub sześciokątne, rury okrągłe, kwadratowe, prostokątne i inne, oraz profile zamknięte i otwarte (płaskowniki, kątowniki, ceowniki, teowniki, dwuteowniki), a także inne elementy: kostki, tuleje anody, itp.
W nowoczesnych instalacjach hutniczych wykorzystuje się także piece konwertorowe, łukowe i próżniowe, pozwalające na uzyskanie wysokiej jakości stali i precyzyjne utrzymanie jej składu stopowego.
Rodzaje stali
Stal węglowa niestopowa
Nazywana również stalą węglową, charakteryzuje się ona zawartością węgla do 2,11% masy. W składzie ma śladowe ilości innych pierwiastków. Ich zawartość może być różna i nie wpływa na właściwości stali.
Stanowi ona 90% całkowitej produkcji stali. Jej ważna cechą jest możliwość wytwarzania ze złomu i stali pochodzącej z recyklingu, nie tylko ze stali pierwotnej.
Od zawartości węgla zależą własności stali węglowej: twardość, odporność i elastyczność. Stal niestopową podzielić można na trzy grupy.
Stal niskowęglowa
Zwana również stalą miękką, zwykłą. Ma w składzie jedynie do 0,3% węgla. Charakteryzuje się wysoką elastycznością, ciągliwością i łatwością obróbki, także na zimno. Ma wiele zastosowań i jest obecnie jednym z najpopularniejszych rodzajów stali.
Stal średniowęglowa
Zawartość węgla mieści się w przedziale 0,3 – 0,6%, przy czym jego wyższa jego zawartość pozwala na lepszą obróbkę cieplną. Tą odmianę często wzbogaca się pierwiastkami stopowymi głównie chromem i niklem. Ta stal jest optymalnym rozwiązaniem pomiędzy wytrzymałością a plastycznością, dlatego wykorzystuje się ją do wytwarzania części maszyn, części samochodowych min. kół zębatych, osi, sprzęgieł oraz do produkcji szyn kolejowych.
Stal wysokowęglowa
Najbardziej wytrzymała ze stali węglowych, zawiera 0,6 - 1% węgla w swoim składzie. Jego większa ilość wpływa na odporność na cięcie i sprężystość stali dzięki czemu nadaje się ona do produkcji sprężyn lub drutów. Stal o dużej zawartości węgla wypada lepiej pod kątem wytrzymałości i twardości, jest jednak zdecydowanie mniej plastyczna od stali z mniejszą jego ilością.
Stal stopowa
To typ stali, w której do stopu dodane zostały inne pierwiastki o zawartości od kilku do nawet kilkudziesięciu procent. Zgodnie z Polskimi Normami, ich udział powinien być co najmniej równy temu zawartemu w tabeli z dopuszczalnym stężeniem dodatków dla danej stali
W procesie wytwarzania stali dodawany jest najczęściej mangan, chrom, wanad, nikiel, wolfram, ale także kobalt, miedź, cer, niob, tytan, cyna, cynk, ołów i cyrkon.
Domieszki te mogą: podwyższyć hartowność stali, nadać określone własności wytrzymałościowe, zmienić strukturę stopu, ułatwić i przyspieszyć jego obróbkę cieplną, nadać stali nowe właściwości chemiczne i fizyczne.
Stale stopowe można podzielić na niskostopową, średniostopową i wysokostopową. Ich rozróżnienie związane jest z zawartością węgla oraz poszczególnych domieszek.
Stale stopowe wyróżnia wysoka wytrzymałość, twardość oraz odporność na zużycie i korozję. Często mają specyficzne, związane z dodatkami stopowymi właściwości. Produkowane są z nich między innymi silniki elektryczne, transformatory, agregaty prądotwórcze, łopatki turbin silników odrzutowych, czy nawet reaktory jądrowe.
Zastosowanie stali
Oprócz podziału stali ze względu na skład, istnieją również inne kryteria, na przykład ze względu na zastosowanie:
Stal konstrukcyjna
Używana do budowy typowych konstrukcji i wytwarzania części maszyn. Wyróżnia się wiele rodzajów stali konstrukcyjnej:
Stal konstrukcyjna ogólnego przeznaczenia – stop niższego gatunku wykorzystywany do tworzenia konstrukcji i części maszyn; sprawdza się tam, gdzie nie są wymagane konkretnie określone parametry materiału.
Stal konstrukcyjna wyższej jakości – charakteryzuje się ściśle ustalonymi ilościami węgla i manganu, posiada mniej zanieczyszczeń; tworzone są z niej blachy, rury, części do pojazdów i maszyn oraz wymagające konstrukcje.
Stal konstrukcyjna niskostopowa – zawiera maksymalnie do 0,22% węgla, ma znaczną wytrzymałość i odporność na korozję; ze tego względu wykorzystywana do budowy mostów, wagonów kolejowych, masztów.
Stal do obróbki cieplnej
Stal do nawęglania – cechuje ją duża ciągliwość i twardość powierzchni, nadaje się do wytwarzania elementów o dużej wytrzymałości.
Stal do azotowania – umożliwia łatwe nasycenie powierzchni metalu azotem, dobrze sprawdza się jako materiał na koła zębate.
Stal do ulepszania cieplnego – nadaje się do produkcji mocno obciążonych części.
Stal sprężynowa – zawiera spory dodatek krzemu i jest stosowana do produkcji sprężyn, resorów i drążków skrętnych.
Stal automatowa – wykorzystywana jest do produkcji śrub, nakrętek, podkładek, itp.
Stal na łożyska toczne – o bardzo precyzyjnie kontrolowanym składzie, twarda, dobre własności ślizgowe.
Stal narzędziowa
Ma wysoką zawartość węgla i dzięki odpowiedniej obróbce cieplnej uzyskuje dużą twardość i odporność na ścieranie. Stal narzędziowa stosowana jest do produkcji różnego rodzaju narzędzi oraz odpowiedzialnych części przyrządów pomiarowych. Jest odporna na przegrzanie i nie odkształca się przy długim użytkowaniu.
Stal narzędziową również można podzielić na rodzaje:
stal narzędziowa węglowe
stal narzędziowa stopowa
do pracy na zimno
do pracy na gorąco
szybkotnąca
Stale specjalne
Te gatunki zawierają dużą ilość dodatków stopowych, charakteryzują się bardzo specyficznymi parametrami i wymagają skomplikowanej obróbki. Ze względu na wysoką cenę nie są powszechnie stosowane.
Do grupy stali specjalnych zalicza się:
Stal nierdzewna - o specjalnych właściwościach fizykochemicznych, odporna na korozję oraz wysokie temperatury.
Stal kwasoodporna - o dużej zawartości chromu, odporna jest na niszczące działanie kwasów, które mają mniejszą moc niż kwas siarkowy.
Stal żarowytrzymała i żaroodporna - wykazuje się odpornością na niszczące działanie gazów utleniających w wysokich temperaturach.
Stal magnetyczna - o bardzo niskiej zawartości węgla, wykazuje się właściwościami ferromagnetycznymi.
Stal odporna na ścieranie - stal o wysokiej zawartości węgla i manganu.
Sprzedaż stali
Nowoczesne gatunki stali zapewniają nie tylko zwiększoną wytrzymałość, ale także bardzo dobrą spawalność i odporność na korozję. Ich dostawców znajdziesz w Systemowym Parku Technologicznym MetalTop.