Jakie rodzaje stali istnieją i jak je przetwarzać

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Bez odkrycia stali, jej właściwości i metod przetwarzania nie istniałaby współczesna cywilizacja. Od czasów starożytnych znane były niektóre rodzaje stali, które były używane do produkcji broni i narzędzi. Wraz z rozwojem metalurgii i technologii obróbki metali materiał ten zaczął być stosowany w niemal każdej dziedzinie ludzkiej działalności.

Klasyfikacja według składu chemicznego

Stop żelaza z węglem, którego zawartość nie przekracza 2%, nazywany jest stalą. Jego główne typy są klasyfikowane przede wszystkim według poziomu zawartości węgla:

• niskoemisyjny;
• średni węgiel;
• wysokowęglowy.

Pierwsza forma nazwanego składnika zawiera nie więcej niż 0,25%. W stalach średniowęglowych jego zawartość mieści się w przedziale 0,25-0,6%, a stale wysokowęglowe wyróżniają się stężeniem powyżej 0,6%.

Stal stopowa

Pierwotne surowce do produkcji stali zawierają już pewne zanieczyszczenia. Większość z nich jest szkodliwa, ale są takie, które:poprawić właściwości produktu końcowego. Z biegiem czasu stwierdzono, że niektóre dodatki istotnie zmieniają podstawowe właściwości fizyczne i chemiczne opisywanego stopu. Tak więc odkryto proces tworzenia stopów. A dzisiaj rodzaje i właściwości stali stopowej są priorytetem w badaniach laboratoriów i instytutów metalurgicznych.

W zależności od stężenia użytecznych zanieczyszczeń, stale te dzielą się na trzy grupy:

• niskostopowe (zanieczyszczenia do 2,5%);
• średniostopowe (elementy stopowe od 2,5 do 10%);
• wysoce stopowy (ponad 10% stopu).

Klasyfikacja według celu

W zależności od metody produkcji, składu chemicznego oraz ilości pierwiastków stopowych rozróżnia się następujące rodzaje stali:

• strukturalne;
• instrumentalne;
• o specjalnych właściwościach fizycznych;
• o specjalnych właściwościach chemicznych.

Typ konstrukcyjny jest najbardziej masywny, takie stopy są używane w produkcji większości produktów inżynieryjnych oraz w budownictwie.

Narzędzia są wysokowęglowe, o dużej twardości, ale także kruche. Wykorzystywane są do produkcji różnych narzędzi – od chirurgicznych po do cięcia metalu. Stąd nazwa tego rodzaju stali.

W szczególnych przypadkach w produkcji potrzebne są stopy o określonych właściwościach fizycznych:niski współczynnik rozszerzalności liniowej, wysoka zdolność magnetyzacji itp. Te gatunki stali należą do klasy o specjalnych właściwościach fizycznych.

Stopy o określonych właściwościach chemicznych są ostatnim typem na naszej liście. Niektóre z nich są odporne na korozję, inne są żaroodporne, a są też materiały o podwyższonej odporności chemicznej.

Klasyfikacja według poziomu szkodliwych zanieczyszczeń

Najczęstsze zanieczyszczenia pogarszające właściwości stali to siarka i fosfor. W stopach zwykłej jakości dopuszczalna jest zawartość siarki do 0,06% i fosforu do 0,07%. Stale należące do grupy wysokiej jakości zawierają nie więcej niż 0,035% każdego ze szkodliwych pierwiastków, a stale wysokiej jakości - nie więcej niż 0,025%. W szczególnie wysokogatunkowych stalach poziom zanieczyszczeń siarką nie przekracza 0,015%, a zawartość fosforu jest dozwolona do 0,025%.

Metody obróbki stali

W zależności od stopnia nagrzania, przetwarzanie odbywa się na gorąco i na zimno. W pierwszym przypadku stop jest podgrzewany do etapu powstawania austenitu, ale poniżej temperatury topnienia. Stal staje się miękka i można ją kształtować. Obróbka stali na zimno odbywa się w normalnych warunkach.

W zależności od rodzaju uderzenia dzieli się dwa główne rodzaje obróbki: nacisk i cięcie. Pierwszy typ obejmuje kucie, walcowanie, ciągnienie, tłoczenie i prasowanie.

Drugi rodzaj obróbki obejmuje następujące prace: toczenie, wiercenie, frezowanie. Ale jest też zimnotłoczenie, a także kucie na zimno, które otrzymało odrębną nazwę - "hartowanie".

Najnowsze osiągnięcia w obróbce stali na zimno w oparciu o teorię płynności metali pozwalają na znaczną zmianę kształtu i rozmiaru oryginalnego przedmiotu obrabianego bez nagrzewania i za pomocą ciśnienia objętościowego. Stal jest obciążona aż do osiągnięcia stanu plastyczności i jest „przydatna” do obróbki. Ta metoda jest odpowiednia dla niektórych stopów, które po podgrzaniu zmieniają swoje właściwości fizyczne, chemiczne lub wytrzymałościowe.