Ståls kemiske og fysiske egenskaber

Stål er en legering, et kombinationsmetal lavet af jern og kulstof. Stålens kulstofindhold når maksimalt 1,5 procent. På grund af sin hårdhed og styrke anvendes stål til opførelse af bygninger, broer, biler og en række andre produktions- og tekniske applikationer.

Mest stål produceret i dag er almindeligt kulstofstål eller simpelthen kulstofstål. Kulstof i stål findes i jerncarbidtilstand. Andre elementer, blandt dem svovl, fosfor, mangan og silicium, er også til stede.

Kulstofstål defineres som stål, der hovedsagelig har dets egenskaber på grund af dets kulstofindhold og ikke indeholder mere end 0,5 procent silicium og 1,5 procent mangan. De almindelige kulstofstål, der spænder fra 0,06 procent kulstof til 1,5 procent kulstof, er opdelt i fire typer:

• Dødt blødt stål, op til 0,15 procent kulstof
  
• Stål med lavt kulstofindhold eller blødt stål, 0,15 procent til 0,45 procent kulstof
  
• Medium kulstofstål, 0,45 procent til 0,8 procent kulstof
  
• Stål med højt kulstofindhold, 0,8 procent til 1,5 procent kulstof 
  

Disse stål skrider frem fra blødere til hårdere, men de går også mod stigende skørhed. Den første type bruges i biler. Den anden type findes i skinner og skinneprodukter som koblinger, krumtapaksler, aksler, gear og smedegods. Den tredje type bruges i skæreværktøjer og jernbanelinjer, og den sidste type bruges i stempler og cylindre.

Stål har en densitet på 7.850 kg / m³, hvilket gør det 7,85 gange så tæt som vand. Dets smeltepunkt på 1.510 C er højere end for de fleste metaller. Til sammenligning er smeltepunktet for bronze 1.040 ° C, det for kobber er 1.083 ° C, det for støbejern er 1.300 ° C, og det for nikkel er 1.453 ° C. Wolfram smelter imidlertid ved en sårende 3.410 C, hvilket ikke er overraskende, da dette element bruges i glødepærefilamenter.

Ståls lineære ekspansionskoefficient ved 20 C, i µm pr. Meter pr. Grad Celsius, er 11,1, hvilket er mere modstandsdygtig over for skiftende størrelse med temperaturændringer end for eksempel kobber (16,7), tin (21,4) og bly (29.1).

Rustfrit stål anvendes i konstruktion, når korrosionsbestandighed er et stort aktiv, som med knive, der skal opretholde en skarp kant. En anden almindelig årsag til anvendelse af rustfrit stål er deres egenskaber ved høj temperatur. I nogle projekter er oxidationsmodstand ved høj temperatur et absolut krav, mens i andre er højtemperaturstyrke et primært behov.

Små mængder andre metaller tilsat stål ændrer dets egenskaber på måder, der er gunstige for visse industrielle anvendelser. For eksempel resulterer kobolt i højere magnetisk permeabilitet og bruges i magneter. Mangan tilføjer styrke og hårdhed, og produktet er velegnet til tunge jernbaneovergange. Molybdæn opretholder sin styrke ved høje temperaturer, så dette tilsætningsstof er praktisk, når du fremstiller tip til hurtigboring. Nikkel og krom modstår korrosion og tilsættes normalt til fremstilling af kirurgiske instrumenter af stål.