10 Mekaniske og fysiske egenskaper av stål

De mekaniske og fysiske egenskapene til stål kan variere sterkt avhengig av sammensetningen og prosentandelen av urenheter (som fosfor eller svovel).

På denne måten, når du vil oppnå bedre mekaniske og fysiske egenskaper over andre, kan stålet legeres med krom, kobolt, kobber, molybden, nikkel, nitrogen, selen, tantal, titan, wolfram eller vanadium.

Stoffets sammensetning og egenskaper varierer mye. Stål generelt har et lavere karboninnhold enn det som finnes i jern, og et lavere antall urenheter enn de som finnes i andre metaller.

Generelt varierer ikke fysiske egenskaper som tetthet, elektrisk og termisk ledningsevne sterkt fra en legering til en annen.

Imidlertid er de mekaniske egenskapene som styrke, duktilitet og hardhet i stor grad avhengig av typen legering og sammensetning av stålet.

Hoved mekaniske egenskaper av stål

1- Plasticity

Det er stålets evne til å beholde sin form etter å ha blitt utsatt for en innsats. Stålene som legeres med små prosentvis karbon, er mer plastiske.

2- Brennbarhet

Fragilitet er den enkle med hvilken stål kan brytes når det blir utsatt for en innsats. Når stål legeres, med høy prosentandel karbon, har det en tendens til å være mer sprø.

3- Malleability

Malleability er anlegget som har stålet som skal lamineres. På denne måten har noen legeringer av rustfritt stål en tendens til å være mer formbar enn andre.

4-hardhet

Hardheten er motstanden som motsetter seg et metall mot slipemidler. Jo mer karbon tilsettes i en stållegering, jo vanskeligere blir det (Kailas, nd)

5- Fasthet

Fasthet er konseptet som betegner stålets evne til å motstå anvendelsen av en ekstern kraft uten å bryte.

Når det gjelder stål med en middels karbonkonsentrasjon, har tøyligheten en tendens til å være høyere (Kapittel 6. Mekaniske egenskaper av metaller, 2004).

Hovedfysiske egenskaper av stål

1- kropp

De inkluderer egenskapene knyttet til stålets vekt, volum, masse og tetthet.

2- Termisk

Det refererer til tre grunnleggende aspekter ved stål: dens evne til å utføre temperatur (ledning), dens potensial til å overføre varme (konveksjon), og dets evne til å utstråle infrarøde stråler i mediet (stråling).

3- Elektrisk

De refererer til stålets evne til å lede elektrisk strøm.

4- optikk

Disse egenskapene ved stål betegner dets evne til å reflektere lys eller utstråle lysstyrke. I den utstrekning at rustfritt stål legeres med en høyere prosentandel av aluminium, vil bedre optiske egenskaper ha.

5- magnetisk

Det refererer til stålets evne til å bli indusert eller å indusere et elektromagnetisk felt.

Jo høyere prosentandel av jern i stållegeringen, desto større er kapasiteten til å fungere som en magnet (Sandhyarani, 2016).

Typer av stål

Ulike typer stål produseres i henhold til deres anvendelse, derfor må de mekaniske og fysiske egenskapene til disse ståltypene være forskjellige.

På denne måten har ulike skalaer blitt opprettet for å klassifisere stål i henhold til dens egenskaper (elastisitet, tetthet, smeltepunkt, termisk ledningsevne, styrke, hardhet, blant andre).

For å produsere forskjellige typer stål bruker produsentene forskjellige konsentrasjoner av andre metaller for å lage legeringer.

Produksjonsprosessen og måten stål utføres på har også betydelig innflytelse på det oppnådde sluttproduktet.

Ifølge American Iron and Steel Institute (AISI for sin akronym på engelsk), kan stål kategoriseres i fire hovedgrupper, i henhold til deres kjemiske sammensetning:

Kullstål
Legert stål
Rustfritt stål
Verktøy stål

Egenskaper av karbonstål

Karbonstål er avledet fra legeringen mellom jern og karbon. Ved å variere prosentandelen av kull, er det mulig å produsere stål med forskjellige kvaliteter. Generelt er jo høyere prosentandel av kull, jo mer tålmodig og stiv stålet vil være.

Stål med lav prosentandel av kull er kjent i markedet som smijern. Denne typen stål er lett å håndtere som det er svært plastisk.

Av denne grunn er det mye brukt til å produsere griller, dekorative applikasjoner eller lampeposter.

Stål med et gjennomsnittlig karboninnhold er svært vedholdende, og det er derfor det brukes til å lage broer eller strukturelle deler som er i stand til å støtte enorme belastninger.

For sin del brukes stål med høyt karboninnhold til å lage kabler. Når prosentandelen av kull er større enn jern, snakker vi om støpejern, som brukes til å lage vaser og andre gjenstander.

Selv om denne siste typen stål er ganske vanskelig, er den også svært skjøre (Materialer, 2014).

Egenskaper av legert stål

Legert stål er en som er produsert med en liten prosentandel av ett eller flere andre metaller enn jern.

De metaller som legges til legeringen har evnen til å endre stålets egenskaper.

For eksempel resulterer stål laget av jern, krom og nikkel i rustfritt stål. Når aluminium legges til denne legeringen, er resultatet mer formbart og jevnt utseende.

Når mangan legeringer tilsettes, kan de oppnå eksepsjonell styrke og hardhet.

Egenskaper av rustfritt stål

Rustfritt stål inneholder mellom 10 og 20% krom, en faktor som gjør at den er svært motstandsdyktig mot korrosjon og oksidasjon.

Når stål inneholder 11% krom, er det ca. 200 ganger mer korrosjonsbestandig enn stål som ikke inneholder krom. Det er tre grupper av rustfritt stål:

Austenittisk stål : det er den som har en bredere konsentrasjon av krom og en liten prosentandel av nikkel og karbon.

Det brukes vanligvis til matbehandling og rør. Det er lett å gjenkjenne, fordi det ikke er magnetisk.

Ferritisk stål : Det er typen stål som inneholder ca 15% krom, men bare noen få spor av kull og andre metaller som molybden, aluminium eller titan.

Denne typen stål er magnetisk, svært hard og motstandsdyktig. Det kan herdes når det virker kaldt.

Martensittisk stål : det er en som inneholder moderate mengder krom, nikkel og karbon. Det er svært magnetisk og behandles ved høye temperaturer.

Martensittisk stål brukes ofte til å lage skjæreverktøy som kniver og kirurgisk utstyr.