Obecnie jednym z głównych materiałów inżynieryjnych i budowlanych jest stal. Ma ona szerokie zastosowanie, nie może jej zabraknąć podczas produkcji samochodów, wielu urządzeń AGD, statków, narzędzi chirurgicznych, produktów budowlanych. Głównymi składnikami stali są stopy żelaza i węgla, ale tworzy ją również szereg innych pierwiastków, jednak w znacznie mniejszych ilościach. Warto wiedzieć, że wyróżnia się obecnie kilkanaście tysięcy gatunków stali. Poszczególne rodzaje różnią się właściwościami fizycznymi i chemicznymi.
Co to jest stal, jakie wyróżnia się jej rodzaje?
Stal jest obrobionym termicznie stopem żelaza, który został połączony z różnymi pierwiastkami, przede wszystkim z węglem. W zależności od właściwości, jakie chce się uzyskać, dodaje się inne elementy, w różnych proporcjach. Podczas produkcji stali powstaje wiele zanieczyszczeń, które muszą zostać z niej. W tym celu stosuje się rozmaite techniki. Stan można otrzymać w procesie świeżenia lub Dzięki przeznaczonym do tego piecem, najczęściej koneserów konwertorowych i próżniowych. Wyróżnia się wiele gatunków stali, różnią się one zastosowanie, jakością, własnościami mechanicznymi fizycznymi, składem chemicznym. W celu ich rozróżnienie stosuje się rozmaite oznaczenia literowe i cyfrowe.pl wstali są wysoka wytrzymałość na rozciąganie i ściskanie. Jest to materiał o dużej sprężystości i plastyczności, Co ułatwia obróbkę. Można mówić również o ciągliwości i jednocześnie twardości. Stal wyróżnia także udarność. Jest to materiał o szerokim zastosowaniu ze względu na jego niską podatność na działanie niekorzystnych czynników atmosferycznych.
Stal jest bardzo cenionym materiałem ze względu na dużą odporność na ściskanie, zginanie i skręcanie. Może nawet powrócić do swojej pierwotnej formy, być poddawana procesem tłoczenia i prostowania. Stal posiada dużą wytrzymałość na działanie skrajnych temperatur, nie ulega zniszczeniu pod wpływem mrozów ani gorąca. Jest także niepodatna na korozję. Ze względu na świetną spawalność można łączyć stalowe elementy. Pod wpływem spawania powstają niezwykle trwałe połączenia. Struktura stali jest jednolita, co stanowi jej kolejną zaletę. W przypadku nowoczesnych gatunków stali można liczyć na jeszcze lepsze właściwości, a mianowicie na większą wytrzymałość, spawalność, niepodatność na działanie korozji. Na właściwości stali wpływają przede wszystkim zawartość węgla, użyte składniki dodatkowe i zastosowana obróbka termiczna. Wyróżnia się wiele rodzajów stali, w zależności od składu chemicznego i zastosowania: węglowa (niskowęglowa, średniowęglowa, wysokowęglowa), stopowa (niskostopowa, średniostopowa, wysokostopowa), konstrukcyjna (ogólnego przeznaczenia, niskostopowa, wyższej jakości, automatowa, łożyskowa, sprężynowa, do azotowania, kotłowa, trudnościeralna), narzędziowa (węglowa, stopowa, szybkotnąca, specjalna, nierdzewna, chirurgiczna, kwasoodporna, magnetyczna, odporna na zużycie, transformatorowa, zaworowa, żaroodporna).
Czym różni się stal od żelaza?
Stal i żelazo różnią się od siebie pod wieloma względami, chociaż niektórzy mogą pomylić oba materiały z wyglądu. Żelazo jest pierwiastkiem, którego nie może zabraknąć podczas produkcji stali, podobnie jak węgla. Z kolei stal stanowi stop. Żelazo również zawiera węgiel, ale w znacznie mniejszej ilości niż stal. Od wieków żelazo wykorzystuje się do produkcji rozmaitych maszyn i narzędzi. W połączeniu z innymi pierwiastkami uzyskuje się rozmaite stopy stali o różnym zastosowaniu. Żelazo obecnie jest w skorupie ziemskiej, nie może brakować go także w hemoglobinie. Z kolei stal stanowi produkt wytworzony przez człowieka po połączeniu kilku składników i obróbce termicznej. Nie występuje ona naturalnie w przyrodzie w przeciwieństwie do żelaza.
Jak powstaje stal?
Wytwarzanie stali jest procesem wieloetapowym. Na przestrzeni wieków jej produkcja mocno ewoluowała. Rozwój technologiczny sprawił, że obecnie stosowane metody wytwarzania są bardziej efektywne niż kilkaset lat temu. Oczywiście nadal sporo czasu zajmuje przekształcenie surowca w produkt końcowy w postaci stali nierdzewnej. Najpierw trzeba przygotować żelazo, niezbędne są także wapno i koks do powstania stali. Wszystko trafia do pieca i jest przetapiane. Powstaje niezwykle gorący metal, który zawiera jednak sporo zanieczyszczeń. Jeśli nie zostaną one usunięte, to niestety obniży to trwałość surowca, stanie się podatny na kruszenie. Jak w takim razie rozwiązuje się ten problem? W tym celu dodaje się do stopionego metalu złom stalowy, wtłacza się również tlen. Efektem tego jest pozbycie się znacznej ilości węgla i szeregu zanieczyszczeń, które nie mogą znajdować się w czystej stali. Obecnie wielu producentów wykorzystuje nowoczesne urządzenia do wytwarzania stali w postaci pieca elektrycznego. Energia elektryczna przepływająca przez surowiec również pozwala na uzyskanie pożądanego efektu. W ten sposób uzyskuje się surową stal.
Oczywiście na tym proces produkcji stali się nie kończy. Trzeba przystąpić do wytworzenia stali wtórnej. W pierwszej kolejności sprawdza się skład powstałego produktu. Istotne jest przeznaczenie stali, aby uzyskać produkt o konkretnej jakości. Pozbycie się sporej ilości węgla i wzbogacenie metalu o aluminium sprawia, że powstaje stal o jakości rysunkowej. Jeśli ma być konstrukcyjna, to redukcja węgla nie może być zbyt duża. To właśnie ten pierwiastek wpływa w dużym stopniu na niepodatność stali na rozciąganie. Jest obecnie wiele sposobów na pozbywanie się z niej zanieczyszczeń. Można przykładowo zmienić temperaturę, usunąć gazy, dodać kadź. Technikę zawsze dobiera się do gatunku stali, jaki ma być produktem końcowym. Gorący metal przelewa się do specjalnych form, w których następuje jego schładzanie.
Obniżenie temperatury przyczynia się do twardnienia stali. Nie czeka się jednak aż do całkowitego ostygnięcia surowca, wyciąga się jeszcze gorącą stal. Kolejnym etapem jest jej cięcie, dopiero po uzyskaniu preferowanej długości pozostawia się produkt do pełnego schłodzenia. Następnym krokiem będzie poddanie uzyskanego surowca wstępnej obróbce. Z odlanych elementów można formować rozmaite kształty, stosuje się w tym celu technikę w postaci walcowania na gorąco. Następnie stal jest obrabiana wtórnie, co polega na nadaniu jej ostatecznego kształtu. Obróbka wtórna dotyczy między innymi powlekania, łączenia, prasowania, wiercenia, nitowania itd
Co można zrobić ze stali? Jakie jest jej zastosowanie?
Największy wpływ na zastosowanie stali mają jej właściwości mechaniczne i technologiczne. W zależności od przeznaczenia materiału, wybiera się inny gatunek. Stal ma szerokie zastosowanie, wykorzystuje się ją w wielu dziedzinach techniki, rozmaitych gałęziach przemysłu. Jest ona niezbędna do tworzenia konstrukcji, używa się jej także w przypadku pokryć dachowych i elewacji, świetnym przykładem będą blachodachówki. Karoseria pojazdów również jest stalowa, podobnie jak puszki przeznaczone do produktów konserwowych. Wysokiej jakości stali nie może zabraknąć podczas budowy statków, powstają przy jej wykorzystaniu kadłuby i platformy morskie. Ma ona zastosowanie również w produkcji rozmaitych części maszyn. Do popularnych wyrobów stalowych zalicza się przede wszystkim blachę, pręty stalowe, śruby gwoździe, profile, nawet taśmy i kable. Do wykonania instalacji elektrycznych także potrzebna jest stal. Sięga się po nią podczas budowania mostów, hal, kładek itd. Lista zastosowań tego materiału jest bardzo długa. Bez niej niemożliwe byłoby zrealizowanie wielu inwestycji dotyczących obiektów użyteczności publicznej.