Stal - Polski Serwis Naukowy

Ten artykuł dotyczy podstawowego pojęcia. Zapoznaj się również z: inne znaczenia tego słowa.

Stal – stop żelaza z węglem plastycznie obrobiony i obrabialny cieplnie o zawartości węgla nieprzekraczającej 2,11%, co odpowiada granicznej rozpuszczalności węgla w żelazie (dla stali stopowych zawartość węgla może być dużo wyższa). Węgiel w stali najczęściej występuje w postaci perlitu płytkowego. Niekiedy jednak, szczególnie przy większych zawartościach węgla cementyt, występuje w postaci kulkowej w otoczeniu ziaren ferrytu.

Stal magnetyczna – stal o specjalnych własnościach magnetycznych. Są stale posiadające właściwości ferromagnetyczne stosowane na magnesy trwałe. Na magnesy trwałe używa się stali o bardzo niskiej zawartości węgla, tzw. ferryt.
Stal narzędziowa węglowa – stal narzędziowa, która nie posiada większej ilości dodatków stopowych oprócz węgla, którego zawartość mieści się w granicach 0.5% - 1.3%. Innymi cechami odróżniającymi stale węglowe narzędziowe od stali konstrukcyjnej jest zmniejszona zawartość manganu i drobnoziarnistość.

Według obecnie obowiązującej normy stal definiuje się jako materiał zawierający masowo więcej żelaza, niż jakiegokolwiek innego pierwiastka, o zawartości węgla w zasadzie mniejsze, niż 2% i zawierający inne pierwiastki. Ograniczona liczba stali chromowych może zawierać więcej, niż 2% C, lecz 2% jest ogólnie przyjętą wartością odróżniającą stal od żeliwa.

Stal zaworowa - odmiana stali żarowytrzymałej wykorzystywanej do wytwarzania zaworów silników spalinowych. Stalami zaworowymi są H9S2, H10S2M, 4H14N14W2M, 50H21G9N4 (Polska Norma PN-XX/H-86022).
Stal żarowytrzymała – odmiana stali żaroodpornej, od której wymaga się także zachowania wytrzymałości w szerokim zakresie temperatur (w warunkach korozyjnych musi być odporna na pełzanie). Najczęściej stal żarowytrzymała zawiera Cr, Si, Al które podwyższają żaroodporność oraz inne dodatki stopowe (Ni, Mn, Zn, Cu)

Stal obok żelaza i węgla zawiera zwykle również inne składniki. Do pożądanych składników stopowych zalicza się głównie metale (chrom, nikiel, mangan, wolfram, miedź, molibden, tytan). Pierwiastki takie jak tlen, azot, siarka oraz wtrącenia niemetaliczne, głównie tlenków siarki, fosforu zwane są zanieczyszczeniami.

Ferryt – stop żelaza z węglem będący międzywęzłowym roztworem stałym węgla lub innych pierwiastków w odmianie alotropowej α żelaza (α-Fe). Tworzy sieć krystaliczną typu sieci wewnętrznie centrowanej A2[1]. Ferryt charakteryzuje niska zawartość węgla, w temperaturze pokojowej maksymalnie 0,008%, a w temperaturze przemiany austenitycznej (723 °C), 0,02%[2]. W obecności węgla tworzy węglik żelaza Fe3C - cementyt. Stop ferrytu i cementytu nosi nazwę perlitu [1].
Granica sprężystości to takie naprężenie, po przekroczeniu którego ciało nie powraca do pierwotnego kształtu po usunięciu naprężenia. W materiale pozostają trwałe deformacje bądź to w wyniku uplastycznienia substancji (przejście ze stanu sprężystego w plastyczny), bądź w wyniku dekohezji, czyli zerwania oddziaływań międzycząsteczkowych.

Stal otrzymuje się z surówki w procesie świeżenia – stary proces, w nowoczesnych instalacjach hutniczych dominują piece konwertorowe, łukowe, próżniowe, pozwalające na uzyskanie wysokiej jakości stali.

Stal dostarczana jest w postaci różnorodnych wyrobów hutniczych – wlewki, pręty okrągłe, kwadratowe, sześciokątne, rury okrągłe, profile zamknięte i otwarte (płaskowniki, kątowniki, ceowniki, teowniki, dwuteowniki), blachy.

Im większa zawartość węgla, a w konsekwencji udział twardego i kruchego cementytu, tym większa twardość stali, węgiel w stalach niskostopowych wpływa na twardość poprzez wpływ na hartowność stali, im większa zawartość węgla tym dłuższy czas jest potrzebny do przemiany perlitycznej – co w konsekwencji prowadzi do przemiany bainitycznej i martenzytycznej. W stalach stopowych wpływ węgla na twardość jest również spowodowany tendencją niektórych metali, głównie chromu, do tworzenia związków z węglem – głównie węglików o bardzo wysokiej twardości.

Niemcy (Republika Federalna Niemiec, RFN; do traktatu pomiędzy RFN a Polską Rzecząpospolitą Ludową (1970) w Polsce stosowana była oficjalnie nazwa Niemiecka Republika Federalna, NRF; niem.: Deutschland lub Bundesrepublik Deutschland, BRD) – państwo federacyjne położone w Europie, będące członkiem Unii Europejskiej (UE), Unii Zachodnioeuropejskiej (UZE), G8, ONZ oraz NATO. Stolicą Niemiec jest Berlin (przed połączeniem z NRD – Bonn, obecnie noszące tytuł miasta federalnego). Językiem oficjalnym jest język niemiecki.
Stal narzędziowa stopowa - stal do wyrobu narzędzi zawierająca w swoim składzie dodatek różnych pierwiastków stopowych. Zawartość każdego wynosi ponad 1%, a mogą nimi być wolfram, chrom, wanad, kobalt, molibden i inne.

Kryteria i podział stali

Ze względów praktycznych klasyfikacji gatunków stali dokonuje się zgodnie z PN-EN 10020:1996 według składu chemicznego oraz wg ich zastosowania i własności mechanicznych lub fizycznych.

ze względu na skład chemiczny (rodzaj i udział składników stopowych):

stal węglowa (niestopowa)

wysokostopowa

ze względu na procentową zawartość węgla i strukturę wewnętrzną:

stal podeutektoidalna

stal eutektoidalna

stal nadeutektoidalna

ze względu na stopień czystości:

zwykłej jakości

wyższej jakości

najwyższej jakości

ze względu na zastosowanie:

stal konstrukcyjna

ogólnego przeznaczenia

do ulepszania cieplnego

stopowa:

stale historyczne:

Cementyt (węglik żelaza, Fe3C) – jedna z podstawowych faz międzymetalicznych z grupy węglików, występującą w stopach żelaza z węglem i innymi pierwiastkami. Cementyt jest jednym ze składników stali; jest materiałem twardym i kruchym, posiada strukturę krystaliczną rombową, jego twardość to około 65 HRC (800 HB), jest fazą metastabilną o zawartości węgla do 6,67%. Posiada liczne wiązania metaliczne, co sprawia, że posiada własności metaliczne.
Azot (N, łac. nitrogenium) – pierwiastek chemiczny z grupy niemetali. Zawartość w górnych warstwach Ziemi wynosi 0,0019%. Stabilnymi izotopami azotu są 14N i 15N. Azot w stanie wolnym występuje w postaci dwuatomowej cząsteczki N2. W cząsteczce tej dwa atomy tego pierwiastka są połączone ze sobą wiązaniem potrójnym. Azot jest podstawowym składnikiem powietrza (78,09% objętości). Wchodzi w skład wielu związków, takich jak: amoniak, kwas azotowy, azotany oraz wielu ważnych związków organicznych (kwasy nukleinowe, białka i wiele innych). Azot w fazie stałej występuje w sześciu odmianach alotropowych nazwanych od kolejnych liter greckich (α, β, γ, δ, ε, ζ). Najnowsze badania wykazują prawdopodobne istnienie kolejnych dwóch odmian (η, θ).

czytaj dalej: [2], [3]

w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)