Stal stopowa - Polski Serwis Naukowy

Stal stopowa – stal, w której oprócz węgla występują inne dodatki stopowe o zawartości od kilku do nawet kilkudziesięciu procent, zmieniające w znaczny sposób charakterystyki stali. Dodatki stopowe dodaje się by:

podnieść hartowność stali,

uzyskać większą wytrzymałość,

zmienić pewne właściwości fizyczne i chemiczne.

Stale stopowe, zwykle bardzo drogie, używane są w zastosowaniach specjalnych, tam gdzie jest to uzasadnione ekonomicznie.

Do najczęściej stosowanych dodatków w stalach zalicza się:

Nikiel (Ni, łac. niccolum) - pierwiastek chemiczny z grupy metali przejściowych w układzie okresowym. Został odkryty w roku 1751 przez Cronstedta. W 1804 otrzymano go po raz pierwszy w stanie czystym. Przed naszą erą był używany w stopach z miedzią i cynkiem.

Hartowność stali – jest podatnością stali na hartowanie, czyli tworzenie struktury martenzytycznej. Na hartowność stali wpływa wiele czynników, a przede wszystkim jej skład chemiczny, czyli głównie pierwiastki stopowe. Wpływ ma także wielkość ziarna austenitu, jednorodność austenitu i obecność innych nierozpuszczonych cząstek. Temperatury początku i końca przemiany martenzytycznej w dużym stopniu zależą od udziału węgla. Im jest go więcej, tym te temperatury są niższe i trudniejsze do osiągnięcia. Powoduje to, że stal niskowęglowa jest bardziej hartowna od wysokowęglowej. Dodatki stopowe, takie jak mangan lub chrom, znacznie podwyższają hartowność stali poprzez zmniejszenie krytycznej prędkości chłodzenia, która przy stalach węglowych wynosi około 400 do 500 °C/s. Możliwość zmniejszenia tej prędkości wpływa na zmniejszenie naprężeń hartowniczych. Głębokość hartowania, jaką daje się uzyskać w stali węglowej, nie jest większa niż 3 do 10 mm, w zależności od jej składu. Dodatki stopowe pozwalają zwiększyć głębokość hartowania.

nikiel Obniża temperaturę przemiany austenitycznej oraz prędkość hartowania. W praktyce ułatwia to proces hartowania i zwiększa głębokość hartowania. Nikiel rozpuszczony w ferrycie umacnia go, znacznie podnosząc wytrzymałość na uderzenie. Dodatek niklu w ilości 0,5% do 4% dodaje się do stali do ulepszania ciepłego, a w ilościach 8% do 10% do stali kwasoodpornej. W symbolach stali jego dodatek oznacza się literą N. chrom Powoduje rozdrobnienie ziarna. Podwyższa hartowność stali. Zwiększa jej wytrzymałość. Stosowany w stalach narzędziowych i specjalnych. W tych ostatnich nawet w ilościach do 30%. W symbolach stali jego dodatek oznacza się literą 'H'. mangan Obniża temperaturę przemiany austenitycznej, a przy zawartości powyżej 15% stabilizuje i umożliwia uzyskanie struktury austenitycznej w normalnych temperaturach. Już przy zawartościach 0,8% do 1,4% znacznie podwyższa wytrzymałość na rozciąganie, uderzenie i ścieranie. W symbolach stali jego dodatek oznacza się literą G. wolfram Zwiększa drobnoziarnistość stali, powiększa wytrzymałość, odporność na ścieranie. Duży dodatek wolframu 8% do 20% zwiększa odporność stali na odpuszczanie. W symbolach stali jego dodatek oznacza się literą W. molibden Zwiększa hartowność stali. Podnosi wytrzymałość i zmniejsza kruchość i podnosi odporność na pełzanie. W symbolach stali jego dodatek oznacza się literą M. wanad Zwiększa drobnoziarnistość stali i znacznie powiększa jej twardość. W symbolach stali jego dodatek oznacza się literą V (F). kobalt Zwiększa drobnoziarnistość stali i znacznie powiększa jej twardość. W symbolach stali jego dodatek oznacza się literą K. krzem Normalnie traktowany jako niepożądana domieszka, zwiększa kruchość stali. Staje się pożądanym składnikiem w stalach sprężynowych. Ze względu na fakt, że zmniejsza energetyczne straty prądowe w stali, dodaje się go w ilościach do 4% do stali transformatorowej. W symbolach stali jego dodatek oznacza się literą S. tytan W symbolach stali jego dodatek oznacza się literą T. niob W symbolach stali jego dodatek oznacza się literami Nb. glin (aluminium) W symbolach stali jego dodatek oznacza się literą A. miedź Posiada podobne właściwości fizyczne jak czyste żelazo, lecz jest znacznie bardziej odporne na korozję. Miedź jest pożądanym dodatkiem i jej zawartość systematycznie wzrasta wraz z użyciem stali złomowej przy wytapianiu nowej stali. W symbolach stali jej dodatek oznacza się literami Cu.