Stål er en legering, et kombinasjonsmetall laget av jern og karbon. Karboninnholdet i stål når maksimalt 1,5 prosent. På grunn av hardhet og styrke brukes stål til bygging av bygninger, broer, biler og en rekke andre produksjons- og tekniske applikasjoner.
Mest stål produsert i dag er vanlig karbonstål eller ganske enkelt karbonstål. Kullet i stål eksisterer i jernkarbidtilstanden. Andre elementer, blant annet svovel, fosfor, mangan og silisium, er også til stede.
Karboninnhold i stål
Karbonstål er definert som stål som har sine egenskaper hovedsakelig på grunn av karboninnholdet og ikke inneholder mer enn 0,5 prosent silisium og 1,5 prosent mangan. De vanlige karbonstålene, som varierer fra 0,06 prosent karbon til 1,5 prosent karbon, er delt inn i fire typer:
- Dødt stål, opptil 0,15 prosent karbon
- Lavt karbon eller mildt stål, 0,15 prosent til 0,45 prosent karbon
- Medium karbonstål, 0,45 prosent til 0,8 prosent karbon
- Stål med høyt karbon, 0,8 prosent til 1,5 prosent karbon
Disse stålene utvikler seg fra mykere til hardere, men de går også mot økende sprøhet. Den første typen brukes i bilkarosserier. Den andre typen finnes i skinner og skinneprodukter som koblinger, veivaksler, aksler, gir og smiing. Den tredje typen brukes i skjæreverktøy og jernbanelinjer, og den siste typen brukes i stempler og sylindere.
Grunnleggende fysiske egenskaper av stål
Stål har en tetthet på 7850 kg / m3, noe som gjør den 7,85 ganger så tett som vann. Smeltepunktet på 1510 C er høyere enn for de fleste metaller. Til sammenligning er smeltepunktet for bronse 1040 C, kobber 1.083 C, støpejern 1300 C og nikkel 1453 C. Wolfram smelter imidlertid ved en sårende 3.410 C, noe som ikke er overraskende siden dette elementet brukes i lyspærefilamenter.
Ståls koeffisient for lineær ekspansjon ved 20 C, i µm per meter per grad Celsius, er 11,1, noe som gir mer motstandsdyktig mot endring av størrelse med endringer i temperatur enn for eksempel kobber (16,7), tinn (21,4) og bly (29.1).
Rustfritt stål
Rustfritt stål brukes i konstruksjon når korrosjonsbestandighet er en viktig ressurs, som med kniver som må opprettholde en skarp kant. En annen vanlig årsak til at rustfritt stål brukes er deres høye temperaturegenskaper. I noen prosjekter er oksidasjonsmotstand ved høy temperatur et absolutt krav, mens i andre er høy temperatur styrke et primært behov.
Tilsetningsstoffer til stål
Små mengder andre metaller tilsatt stål endrer egenskapene på måter som er gunstige for visse industrielle applikasjoner. For eksempel resulterer kobolt i høyere magnetisk permeabilitet og brukes i magneter. Mangan gir styrke og hardhet, og produktet er egnet for tunge jernbaneoverganger. Molybden opprettholder sin styrke ved høye temperaturer, så dette tilsetningsstoffet er praktisk når du lager hurtigboringsspisser. Nikkel og krom motstår korrosjon og tilsettes vanligvis ved fremstilling av kirurgiske instrumenter i stål.