Staal is overal. Bekijk enkele objecten in de kamer waarin je nu zit, en staal is gegarandeerd aanwezig in verschillende objecten om je heen. Een wereld zonder staal is moeilijk voor te stellen.
We vonden het de moeite waard om mensen te helpen iets meer over staal te leren: waar het vandaan komt, hoe het is gemaakt, de verschillende soorten staal en natuurlijk alle verschillende toepassingen van staal. Of het nu gaat om stalen buizen, stalen staven of stalen platen, we vertrouwen erop dat fabrikanten ons een bijna onmogelijk sterk product leveren.
Wat is staal?
IJzer is het meest overvloedig beschikbare mineraal in de kern en mantel van de aarde, hoewel het in zijn pure vorm extreem zacht is en moet worden geoxideerd tot ijzeroxide. De slechte sterkte en duurzaamheid van deze vorm maken het gebruik van ijzer uiterst moeilijk. Om deze eigenschappen te verbeteren, wordt tot 2 procent koolstof toegevoegd aan puur ijzer, waardoor een zeer duurzame en harde substantie ontstaat die staal wordt genoemd.
Vanwege de hoge treksterkte en sterkte wordt staal gebruikt om alles te maken, van naalden tot olietankers, evenals het gereedschap dat nodig is om ze te produceren. Er worden echter vaak andere soorten metalen aan staal toegevoegd om verschillende kwaliteiten op te nemen, afhankelijk van het beoogde gebruik.
Deze metallische toevoegingen hebben tot dusver 3.500 verschillende staalvarianten opgeleverd, elk met verschillende structurele, chemische en fysieke kenmerken en eigenschappen. Nog verrassender is het feit dat meer dan 75 procent van deze variaties in de afgelopen twee decennia zijn geïntroduceerd om aan de snel veranderende industriële vraag te voldoen.
verschillende soorten staal
Laten we eens kijken naar de meest gebruikte staalsoorten, hun onderscheidende eigenschappen en hun toepassingen. Er zijn 14 hoofdsoorten staal, met binnen de categorieën verschillende subcategorieën.
1. Koolstofstaal
Het meeste staal in de wereld is een vorm van koolstofstaal. Het is samengesteld uit ijzer, koolstof en specifieke hoeveelheden andere legeringselementen. Als het belangrijkste legeringselement van koolstofstaal is koolstof goed voor ongeveer 90 procent van alle staalproductie.
Het helpt bij het creëren van een sterker en veel stijver metaal. Dit komt omdat de atomen die in koolstof aanwezig zijn, het in staat stellen het kristalrooster van ijzer te doorkruisen, het rooster enigszins te vervormen en de openingen tussen de metaalatomen op te vullen.
Gezien deze eigenschap zijn de resulterende koolstofstalen producten extreem hard. Wat deze weerstand bepaalt, is de hoeveelheid aanwezige koolstof, die het verder in drie categorieën indeelt:
A) Koolstofstaal
Koolstofstaal bevat doorgaans tussen 0,61 procent en 1,5 procent koolstof, wat resulteert in sterk, broos en hard staal. Om de slijtvastheid te verbeteren, ondergaat het een geschikte warmtebehandeling. Behalve dat het wordt gebruikt voor draden en veren met hoge sterkte, is het een nuttig materiaal voor het produceren van schokabsorberende machines.
B) Middelgroot koolstofstaal
Deze variant bevat een koolstofgehalte van {{0}},31 procent tot 0,6 procent, wat resulteert in een licht ductiel staal met een hogere treksterkte dan staal met een laag koolstofgehalte. Om het uit te harden, wordt het meestal behandeld met temperen, wat een vorm van warmtebehandeling is.
Omdat het zeer kneedbaar is en in een groot aantal verschillende vormen en maten kan worden gegoten, wordt dit type het meest gebruikt van de drie. Van wolkenkrabbers tot billboards tot bruggen tot huizen, je ziet het overal gebruikt worden.
C) Laag koolstofstaal
Koolstofarm staal (of zacht staal) bevat tot 0,3 procent koolstof. Hoewel het een grote kneedbaarheid en taaiheid biedt, wordt koolstofarm staal gekenmerkt door zijn lage treksterkte, die kan worden verbeterd door het koudwalsproces.
Dit bestaat uit het onder hoge druk walsen van het staal tussen twee gepolijste walsen. Een van de meest voorkomende toepassingen is de productie van platen, dozen, buizen, kettingen, draden, dozen, klinknagels, voertuigframes, enz.
2. Gelegeerd staal
Gelegeerd staal bestaat naast ijzer uit verschillende hoeveelheden verschillende metalen. Deze toevoegingen helpen de eigenschappen van het staal te manipuleren voor specifieke toepassingen. Metalen zoals aluminium, nikkel, silicium, chroom, mangaan, titanium en koper worden tot op zekere hoogte gebruikt.
Het gebruik van deze metalen geeft aanleiding tot eigenschappen die niet in koolstofstaal voorkomen. Gewenste veranderingen treden op in staalsterkte, vormbaarheid, corrosieweerstand, ductiliteit en hardbaarheid. Gelegeerd staal wordt vaak gebruikt om buizen, auto-onderdelen, stroomgeneratoren, transformatoren en elektromotoren te maken.
Gelegeerd staal reageert over het algemeen beter op verschillende soorten behandelingen en wordt gebruikt in meer gespecialiseerde industrieën zoals huishoudelijke apparaten, scheepsbouw en automobiel. Het kan in sterkere of meer tactiele vormen komen, die een hoge weerstand tegen oxidatie hebben, of die meer geschikt zijn voor lassen.
A) Laaggelegeerd staal
Laaggelegeerd staal is een groep ferrometalen die zijn verwerkt om de algehele mechanische eigenschappen van een materiaal te verbeteren, vaak veel sterker dan gewoon koolstofstaal.
Elementen zoals molybdeen, nikkel en chroom worden toegevoegd om de taaiheid en hardheid van het materiaal te verbeteren, dat anders veel zwakker en zachter zou zijn. Laaggelegeerd staal wordt vaak gebruikt voor plaatwerk, auto-onderdelen en structurele vormen.
B) Hooggelegeerd staal
Hooggelegeerd staal bestaat uit verschillende ferrometalen die worden gecombineerd tot legeringselementen om bepaalde fasen te creëren en te stabiliseren. Roestvrijstalen legeringen zijn hooggelegeerde staalsoorten.
Dankzij elementen als nikkel en molybdeen heeft hooggelegeerd staal het vermogen om onberispelijk sterk te zijn en zeer goed bestand tegen corrosie.
Afhankelijk van de combinatie van legeringselementen omvat gelegeerd staal veel verschillende variaties. We hebben de meest gebruikte soorten verzameld:
3. Wolfraamstaal
Wolfraam, ook wel wolfraam genoemd, is in feite een dof zilvermetaal met het hoogste smeltpunt van alle metalen in zijn puurste vorm. Wat het onderscheidt van andere soorten metaal, is de sterkte en het vermogen om hoge temperaturen te weerstaan. Vanwege deze eigenschappen gebruiken verschillende staallegeringen dit metaal om de weerstand tegen corrosie en slijtage te verbeteren.
Ook gebruiken raketmotorsproeiers wolfraamstaal voor een hoge hittebestendigheid. In combinatie met kobalt, nikkel en ijzer kan wolfraamstaal worden gebruikt om turbinebladen te maken voor veel soorten vliegtuigen. Ook vereisen veel andere machines en gereedschappen een hoge hittebestendigheid, daarom gebruiken ze wolfraamstaal.
4. Nikkelstaal
Nikkelgelegeerd staal is een van de meest gebruikte staallegeringen ter wereld. Naast een hoog nikkelgehalte, ongeveer 3,5 procent, bevat het ongeveer 0,35 procent koolstof. Zijn specialiteit is dat de toevoeging van nikkel constructiestaal versterkt zonder een evenredige afname van de ductiliteit. Deze verhoogde taaiheid helpt breuken te weerstaan die kunnen worden veroorzaakt door stoten, schokken en hoge belastingen.
Ook vermindert het nikkel op het moment van afkoelen de vervormingswaarde van het staal. Nikkelstaal reageert ongelooflijk goed op warmtebehandeling, omdat de toevoeging van nikkel de temperatuur van het staal verlaagt, waardoor het ideaal is voor warmtebehandeling.
5. Mangaanstaal
Mangaanstaal is een hardingsstaal met een mangaangehalte van 11 tot 14 procent. Vanwege de uitstekende hardings- en slijtvastheidseigenschappen wordt mangaanstaal gebruikt bij de vervaardiging van complexe spoorlijnen. Andere actuele toepassingen zijn schepbakken, straalcabines, schrapers, anti-boor veiligheidsplaten, etc.
6. Vanadiumstaal
Vanadiumstaal staat bekend om zijn corrosiebestendige eigenschappen en zijn vermogen om schokken te absorberen. Vanadiumstaal wordt niet alleen gebruikt voor pijpen en buizen die chemicaliën bevatten, maar wordt ook gebruikt in dunne filmvorm om titanium aan staal te hechten in ruimtevaarttoepassingen.
Slechts 1 procent vanadium en chroom zijn voldoende om schok- en trillingsbestendigheid te bereiken, waardoor het ideaal is voor autotoepassingen.
7. Chroomstaal
De toevoeging van chroom verlaagt de kritische koelsnelheid en verhoogt de weerstand tegen kalkaanslag, slijtvastheid en hoge temperatuurbestendigheid van het staal. Het wordt voornamelijk gebruikt om de corrosieweerstand te verhogen. Chroomstaal, met zijn hoge elasticiteit en treksterkte, wordt vaak gebruikt om machines en auto-onderdelen, steenbrekers en kluizen te maken.
8. Chroom vanadium staal
Chroom-vanadium staal gebruikt zowel chroom als vanadium, waarbij de eigenschappen van elk worden gecombineerd. Met een extreem hoge treksterkte kan het staal gemakkelijk worden gesneden maar is het niet bros. De meest voorkomende toepassingen zijn tandwielen, assen, drijfstangen, voertuigframes, enz.
9. Siliciumstaal
Als het gaat om magnetische kracht, is siliciumstaal het belangrijkste materiaal dat tegenwoordig wordt gebruikt. Terwijl kleine hoeveelheden siliciumstaal worden gebruikt in pulstransformatoren en kleine relais, gebruiken toepassingen zoals grote motoren en generatoren tonnen siliciumstaal.
Onder zijn eigenschappen worden verzadigingsreductie, soortelijke weerstand, magnetostrictie en magnetokristallijne anisotropie zeer gewaardeerd. Met een siliciumtoevoeging van slechts 1 tot 2 procent wordt dit staal het meest gebruikt om permanente magneten te maken.
10. Molybdeenstaal
Als waardevol legeringsmiddel voor staal helpt molybdeen de taaiheid, lasbaarheid en corrosieweerstand van staal te verbeteren. Dit maakt het ideaal voor gebruik in constructiestaal en wordt daarom veel gebruikt in toepassingen in het mariene milieu. Olie- en gaspijpleidingen en kogellagers gebruiken ook molybdeenstaal.
11. Kobaltstaal
Kobaltlegeringen bieden een enorme weerstand tegen corrosie, slijtage, hoge temperaturen en magnetische eigenschappen. Enkele van de zwaarste toepassingen voor kobalt zijn gasturbinebladen en gietlepels. Dit type staal wordt echter vaker gebruikt om snijgereedschappen te maken.
12. Aluminium staal
De toevoeging van aluminium helpt bij het opnemen van het vermogen om warmte te reflecteren. Met een dichtheid van ongeveer een derde van die van aluminiumstaal, wordt het gebruikt in toepassingen waar een laag gewicht en hoge sterkte essentieel zijn.
Aluminiumstaal wordt dus veel gebruikt om uitlaatsystemen voor motorfietsen en auto's te vervaardigen. Afgezien van de auto-industrie, wordt aluminiumstaal op verschillende manieren gebruikt in energieopwekking, architectuur, voedselbereiding, verpakkingen, toepassingen voor krachtoverbrenging, enz.
13. Gereedschapsstaal
Gereedschapsstaalsoorten zijn het type staal dat wordt gebruikt om verschillende soorten gereedschappen te produceren die voor een breed scala aan doeleinden worden gebruikt, waaronder slaggereedschappen, snijgereedschappen zoals gereedschappen voor het maken van messen en andere. Ze zijn gemaakt van legeringen van metalen zoals wolfraam, kobalt, molybdeen en vanadium in verschillende hoeveelheden. Ze zijn niet alleen hard en duurzaam, maar ook zeer hittebestendig.
Afhankelijk van het te vervaardigen type gereedschap verschilt de kwaliteit van gereedschapsstaal, wat resulteert in tal van varianten binnen de categorie gereedschapsstaal:
A) Schokbestendig gereedschapsstaal
Zoals de naam al doet vermoeden, is deze variant van gereedschapsstaal ontworpen om een hoge schokbestendigheid te bieden bij verschillende temperatuurniveaus. Met een laag gehalte aan koolstof, silicium en molybdeen is het schurend en matig resistent. Dit staal wordt voornamelijk gebruikt voor het maken van gereedschappen zoals schroevendraaiers, ponsen, beitels en gereedschappen die worden gebruikt bij het klinken.
B) Gereedschapsstaal voor speciale doeleinden:
Dit gereedschapsstaal is speciaal ontworpen om matige hardheid en kneedbaarheid te bereiken, met behulp van een laaggelegeerde staalsoort. Ze worden vaak gebruikt om sleutels, bouten en kranen te maken.
C) Heet gereedschapsstaal
Heet gereedschapsstaal wordt gebruikt om gereedschappen te produceren die gedurende lange tijd een hoge hittebestendigheid vereisen, zoals die worden gebruikt bij warmsmeedwerk, extrusie, ponsen, gieten en snijbladen.
D) Waterhardend gereedschapsstaal
Omdat het het goedkoopste type is, wordt waterhardend gereedschapsstaal het meest gebruikt bij de productie van gereedschappen. Om voorwerpen of gereedschappen hard te maken, wordt dit staal geblust met water. Dit staal is zeer goed bestand tegen oppervlakteslijtage en wordt vaak gebruikt voor het maken van vijlen, frezen, hamers, messen en dergelijke.
E) Gereedschapsstaal met hoge snelheid
Hogesnelheidsgereedschapsstaal bestaat uit legeringen van wolfraam, molybdeen en vanadiumstaal. Deze componenten zijn hard en behouden hun hardheid bij blootstelling aan hoge temperaturen, waardoor een perfect staal wordt geproduceerd voor hogesnelheidsmachines zoals boren, ruimers, zagen, ponsen, tappen, enz.
F) Koud gereedschapsstaal
Deze variant van gereedschapsstaal bevat een hoog chroomgehalte voor een lage vervormingseigenschap tijdens het uitharden, wat kan worden gedaan door lucht of olie. Deze functie maakt de geproduceerde gereedschappen niet gemakkelijk te kraken. Omdat het een zeer sterk staal is, is koud gereedschapsstaal ideaal voor het maken van messen, stansmessen, muntgereedschappen, enz.
G) Staal voor mallen:
Vormstaal gebruikt koolstofstaal om injectie- en persvormen voor kunststoffen te maken. Een andere veel voorkomende toepassing is ook spuitgieten van zink.
14. Roestvrij staal
Hoewel roestvrij staal bestaat uit verschillende metaallegeringen, is chroom het belangrijkste element en vormt het tussen de 10 en 20 procent van de totale staalsamenstelling. Voorheen bekend als "Roestvrij" staal, is roestvrij staal populair vanwege zijn uiterlijk en hoge weerstand tegen roest. Precies, het is ongeveer 200 keer beter bestand tegen oxidatie dan andere staalsoorten, vooral wanneer de hoeveelheid chroom groter is dan 11 procent.
Vanwege de hoge corrosieweerstand is roestvast staal de duurste staalsoort. Omdat roestvrij staal een zeer duurzaam type is, is het bestand tegen de slijtage die optreedt bij dagelijks gebruik. Om de weerstand tegen krassen en corrosie verder te vergroten, dient de onzichtbare laag chroom om roest te voorkomen. Andere metalen componenten van roestvrij staal zijn molybdeen en nikkel.
Afhankelijk van de toepassing kunnen de maten en kwaliteiten van roestvast staal verschillen, en komen in de vorm van platen, staven, buizen, platen en draden. Afhankelijk van de kristallijne structuur en de mechanische eigenschappen van roestvrij staal, kan het worden ingedeeld in verschillende typen:
A) Ferritisch roestvrij staal
Ferritisch staal bevat ongeveer {{0}} procent chroom, tot 0,1 procent koolstof, sporen van nikkel en andere legeringsmetalen in kleine hoeveelheden zoals aluminium, molybdeen en titanium. Ferritische staalsoorten zijn taai, sterk en magnetisch en kunnen verder worden versterkt door koud te werken. Ze reageren echter niet op warmtebehandeling, waardoor ze met deze techniek niet kunnen worden uitgehard.
B) Austenitisch roestvrij staal
Austenitische staalsoorten hebben een veel hoger chroomgehalte dan hun roestvrijstalen tegenhangers. Het chroomgehalte in dit type staal kan oplopen tot 18 procent, terwijl andere elementen nikkel zijn, dat 8 procent uitmaakt, en koolstof met 0,8 procent. Hoewel austenitisch staal niet reageert op warmtebehandelingen, is het populair vanwege zijn niet-magnetische eigenschappen, waardoor het een van de meest gebruikte staalsoorten ter wereld is. Enkele veel voorkomende toepassingen zijn de vervaardiging van buizen, voedselverwerkende apparatuur en keukengerei.
C) Martensitisch roestvrij staal
Samengesteld uit 11 tot 17 procent chroom, bevat martensitisch staal ongeveer 1,2 procent koolstof en minder dan 0,4 procent nikkel. Martensitische staalsoorten reageren niet alleen op warmtebehandelingen, maar hebben ook magnetische eigenschappen. Tandheelkundige en chirurgische instrumenten, messen, messen en andere snijgereedschappen gebruiken martensitisch roestvrij staal.
D) Duplexroestvrij staal
Duplex staal is gewoon een combinatie van ferritische en austenitische staalsoorten, wat resulteert in een veel sterker staal dan op zichzelf. Het is niet alleen lasbaar, maar ook corrosiebestendig. Het is echter niet magnetisch sterk.
E) Neerslaghardend roestvrij staal
Dit staal bestaat uit 17 procent chroom en 4 procent nikkel, wat resulteert in een verscheidenheid aan gehard staal. Daarnaast worden andere metalen in wisselende hoeveelheden toegevoegd, zoals aluminium, koper en niobium. Dit type kan in verschillende vormen worden gegoten, waardoor het ideaal is voor gebruik in motorcomponenten en containers voor nucleair afval. Het biedt ook een matige weerstand tegen corrosie.
