Stale węglowe:
Skład chemiczny:
Stal jest stopem żelaza z węglem oraz ewentualnie z innymi pierwiastkami, zawierającymi do około 2% węgla, obrabianym plastycznie, otrzymywanym w procesie stalowniczym po przejściu przez stan ciekły. Do zasadniczych domieszek zawsze występujących w stalach węglowych należą: mangan - 0,8% krzem - 0,4% fosfor - 0,05% siarka - 0,05% miedź - 0,3%
Ponadto stal węglowa zawiera jeszcze rozpuszczone gazy, jak wodór, tlen i azot.
Wpływ składników chemicznych na własności stali:
Węgiel jest głównym składnikiem stopowym stali węglowych, silnie wpływającym na jej właściwości nawet przy niewielkich zmianach zawartości. Wzrost zawartości węgla podwyższa właściwości wytrzymałościowe stali przy obniżeniu właściwości plastycznych.. Wytrzymałość i granica plastyczności wzrastają jedynie do zawartości 0,8% węgla, ponieważ obecność cementytu wtórnego w postaci siatki powoduje kruchość stali.
Mangan występuje w stali w postaci roztworu stałego w ferrycie. Podwyższa on właściwości wytrzymałościowe stali nie obniżając jej właściwości plastycznych oraz wpływa korzystnie na kujność i zgrzewalność stali. Krzem występuje w stali również w postaci roztworu stałego i podnosi właściwości wytrzymałościowe stali, a zwłaszcza granicę sprężystości, pogarszając jej zgrzewalność.
Fosfor jest domieszką szkodliwą. Występuje on w stali w postaci roztworu stałego. Fosfor zmniejsza bardzo znacznie plastyczność stali i podwyższa temperaturę, przy której stal staje się krucha, wywołując kruchość stali na zimno.
Siarka jest również domieszką szkodliwą. Praktycznie nie rozpuszcza się ona w normalnych temperaturach w żelazie a i występuje w stali w postaci siarczku żelaza FeS, a także siarczku manganu MnS. Siarczek żelazawy FeS jest łatwo topliwy (1193oC) oraz tworzy z żelazem łatwo topliwą eutektykę (985oC), co powoduje kruchość stali na gorąco.
Miedź występuje w stali w postaci roztworu stałego w ferrycie i podwyższa jej odporność na korozję atmosferyczną.
Ze względów praktycznych klasyfikacji gatunków stali dokonuje się według składu chemicznego oraz wg ich zastosowania i własności mechanicznych lub fizycznych.
1.) ze względu na skład chemiczny:
a) stal węglowa: niskowęglowa, średniowęglowa, wysokowęglowa
b) stal stopowa: niskostopowa, średniostopowa, wysokostopowa
2.) ze względu na procentową zawartość węgla i strukturę wewnętrzną:
a) podeutektoidalna
b) eutektoidalna
c) nadeutektoidalna
3.) ze względu na stopień czystości:
a) zwykłej jakości
b) wyższej jakości
c) najwyższej jakości
4.) ze względu na zastosowanie:
a)konstrukcyjna (ogólnego przeznaczenia, niskostopowa, wyższej jakości, automatowa, łożyskowa, sprężynowa, do azotowania, do ulepszania cieplnego)
b) narzędziowa
-węglowa
-stopowa (do pracy na zimno, do pracy na gorąco, szybkotnąca)
c)specjalna:
-nierdzewna
-kwasoodporna
-magnetyczna
-odporna na zużycie
-transformatorowa
-zaworowa
-żaroodporna
-maraging
-żarowytrzymała
5) stale historyczne np. stal damasceńska
Stal węglowa (niestopowa) - obejmuje te gatunki stali, w których zawartość określonych pierwiastków jest mniejsza od pewnych wartości granicznych.
Podział:
-stale węglowe zwykłej jakości - stosowane bez dodatkowej obróbki
-stale węglowe podwyższonej jakości - często poddawane dodatkowej obróbce cieplnej lub chemicznej.
W zależności od zawartości węgla dzielimy je na:
-stale niskowęglowe - o zawartości węgla do około 0,3%
-stale średniowęglowe - o zawartości od 0,3 do 0,6%
-stale wysokowęglowe - o zawartości powyżej 0,6%
W zależności od zawartości zanieczyszczeń P i S dzielimy je na:
-stale zwykłej jakości - P + S = 0,10%
-stale wyższej jakości - P + S = 0,07%
-stale najwyższej jakości - P + S = 0,03%
W zależności od stopnia odtlenienia stale dzielimy na:
-stale uspokojone
-stale półuspokojone
-stale nieuspokojone
W zależności od zastosowania stale dzielimy na:
-stale konstrukcyjne
-stale narzędziowe
-stale o szczególnych właściwościach fizycznych i chemicznych
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.
Stal konstrukcyjna - stal używana do budowy konstrukcji stalowych i części urządzeń i maszyn o typowym przeznaczeniu. Gdy konstrukcja lub element urządzenia pracuje w trudnych lub ekstremalnych warunkach atmosferycznych, wytężeniowych lub cieplnych, stosuje się stale specjalne.
Stal narzędziowa - stal do produkcji narzędzi, elementów przyrządów pomiarowych oraz odpowiedzialnych uchwytów. Stale narzędziowe charakteryzują się wysoką twardością, odpornością na ścieranie, niewielką odkształcalnością i niewrażliwością na przegrzanie. Cechy te osiąga się przez wysoką zawartość węgla i odpowiednią obróbkę cieplną przy narzędziach mało odpowiedzialnych oraz użycie odpowiednich dodatków stopowych połączone z odpowiednią obróbką cieplną w przypadku odpowiedzialnych narzędzi.
Stal specjalna - stal przeznaczona do specjalnych zastosowań. Stale specjalne zawierają dużą ilość dodatków stopowych, wymagają bardzo skomplikowanej obróbki cieplnej oraz wysokiego reżimu obróbki i montażu. Ze względu na wysoką cenę nie są stosowane powszechnie.