Staal onthuld:9 belangrijke eigenschappen, definities en kenmerken

In dit artikel leer je Wat is staal?  De definitie, kenmerken en eigenschappen van staal worden allemaal uitgelegd met foto's.

U kunt ook het PDF-bestand downloaden  aan het einde van dit artikel.

Wat is staal?

In tegenstelling tot andere vormen van ijzer wordt staal gemaakt van ijzer vermengd met koolstof om de sterkte en breukweerstand te verbeteren. Daarnaast kunnen er nog vele andere elementen aanwezig of toegevoegd zijn. Als basismetaal voor staal speelt ijzer een zeer belangrijke rol.

De sterkte en lage kosten van staal maken het tot een uitstekend materiaal voor de bouw, infrastructuur, gereedschappen, schepen, treinen, auto's, machines, elektrische apparaten, wapens en raketten. De staalproductie begon duizenden jaren geleden in bloeiovens, maar het industriële gebruik ervan begon met de introductie van de hoogoven in de 17e eeuw, die smeltkroezen maakte.

De mechanische eigenschappen van staal bepalen of het lang en efficiënt meegaat in de meest schurende en slijtage-intensieve toepassingen, of vaak of catastrofaal faalt. Er zijn veel soorten staal en elk type heeft unieke eigenschappen die de prestaties beïnvloeden.

Bij het selecteren van de juiste slijtvaste staalsoort is het begrijpen van deze eigenschappen cruciaal. Dus laten we aan de slag gaan.

Lees ook:Definities en termen die van toepassing zijn op mechanische metingen

Hieronder volgen de belangrijke kenmerken van staal:

1. Bewerkbaarheid
2. Lasbaarheid
3. Harbaarheid
4. Bewerkbaarheid (buigen of vormen)
5. Slijtvastheid
6. Corrosiebestendigheid

#1 bewerkbaarheid

In het geval van het snijden of verwijderen van materiaal voor unieke ontwerpen moet de bewerkbaarheidseigenschap van het staal een rol spelen bij de materiaalkeuze. De bewerkbaarheid is afhankelijk van vele factoren, zoals wanneer het materiaal uithardt, waardoor de standtijd wordt verkort en de kosten van het onderdeel stijgen.

Over het algemeen heeft het koolstofgehalte van staal een aanzienlijke invloed op de bewerkbaarheid ervan. Materialen met een hoog koolstofgehalte zijn aanzienlijk moeilijker te bewerken omdat ze sterker zijn en carbiden kunnen bevatten die het snijgereedschap aantasten.

Als alternatief zijn koolstofarme staalsoorten problematisch vanwege hun zachtheid. Staalsoorten met een laag koolstofgehalte hebben de neiging aan het snijgereedschap te blijven kleven, wat resulteert in een snijkantsopbouw die de standtijd van het gereedschap verkort. Staal met een gematigde hoeveelheid koolstof, ongeveer 0,20%, heeft dus de beste bewerkbaarheid.

#2 Lasbaarheid

Lasbaarheid is een eigenschap van staal die beschrijft hoe gemakkelijk het kan worden gebruikt bij de fabricage en productie. Zoals de naam al doet vermoeden, verwijst de lasbaarheid van een materiaal naar het vermogen om te lassen. Materialen met een lage lasbaarheid zijn gevoelig voor scheuren als gevolg van plaatselijke spanningen en verhitting bij de lasverbinding.

De lasbaarheid van een materiaal is omgekeerd evenredig met de hardheid van het materiaal. Als gevolg hiervan zal een materiaal, als het hardbaar is, tijdens het lasproces de neiging hebben om uit te harden, wat resulteert in broosheid en scheuren.

Er kunnen verschillende faalwijzen worden gemeten voor de lasbaarheid van staal, waaronder door waterstof veroorzaakte koudescheuren, lamellaire scheuren en afpellen van puntlassen. De meest prominente hiervan is waterstofgeïnduceerd koudscheuren.

#3 Hardbaarheid

In termen van de hardbaarheid van staal is dit een maatstaf voor de mate waarin het materiaal zal uitharden in aanwezigheid van warmte nadat het ermee is behandeld. Dit moet niet worden verward met hardheid, waarbij rekening wordt gehouden met de weerstand van een exemplaar tegen inkepingen en krassen.

Het is een essentiële eigenschap bij het lassen, omdat het omgekeerd evenredig is met de lasbaarheid, d.w.z. naarmate de hardbaarheid toeneemt, neemt de lasbaarheid af, en omgekeerd. Staal met een hoge hardheid kan tijdens de ontwerpfase specifieke hardheidsniveaus hebben.

Het is de standaard voor gereedschappen en toepassingen die duurzaamheid van het oppervlak vereisen. Het is mogelijk om de eigenschappen van een materiaal aan te passen door de hardheid aan te passen, aangezien hardheid en ductiliteit omgekeerd evenredig zijn.

Lees ook:Soorten lasproces:hun voor- en nadelen [PDF]

#4 Verwerkbaarheid (buigen of vormen)

Verwerkbaarheid is het vermogen waarmee een materiaal vervormt in een specifiek metaalbewerkingsproces. Dit heeft invloed op hoe gemakkelijk een materiaal kan worden gebogen of gevormd. Het wordt vaak gebruikt om plaatstaal of stalen platen in verschillende vormen te vormen, variërend van autopanelen tot enorme gewalste stalen buizen.

De hardheid en ductiliteit van een metaal kunnen de verwerkbaarheid in grote mate beïnvloeden. Koolstofstaal heeft een lage ductiliteit, waardoor het minder verwerkbaar is dan koolstofarm staal, dat een hoge ductiliteit heeft. Ook kan de verwerkbaarheid worden vergroot door het metaal te verhitten, ook wel heet bewerken genoemd.

Naarmate metaal wordt verwarmd, neemt de ductiliteit ervan toe en neemt de vloeispanning af, waardoor de verwerkbaarheid toeneemt. Het kan worden gebruikt voor het verwarmen van zeer sterke metalen die normaal gesproken barsten bij koudvervorming.

#5 Slijtvastheid

Bij het maken van een snijkant of stempelmatrijs zal de slijtvastheid van het staal bepalen hoe lang het gereedschap kan worden gebruikt voordat het kapot gaat. Het verwijst naar het vermogen van een materiaal om materiaalverlies door mechanische actie, zoals slijtage, erosie, adhesie, vermoeidheid of cavitatie, te weerstaan.

Diamant- en saffiermaterialen hebben een uitzonderlijk hoge slijtvastheid, waardoor ze ideaal zijn voor gebruik als edelstenen of voor veeleisende snijgereedschappen. De slijtvastheid van een materiaal wordt sterk beïnvloed door de hardheid van het oppervlak. Door de hoge oppervlaktehardheid van een vijl kan deze andere metalen met een lagere hardheid afslijten zonder noemenswaardige slijtage te ervaren.

#6 Corrosiebestendigheid

Corrosiebestendigheid beschrijft hoe goed een materiaal bestand is tegen schade als gevolg van oxidatie of andere chemische reacties. Verschillende metalen hebben verschillende niveaus van corrosieweerstand. Metalen die worden blootgesteld aan regen, water, vocht of iets dat het metalen oppervlak kan oxideren, zijn kwetsbaar voor schade door corrosie.

Corrosie kan eenvoudig worden gecontroleerd met behulp van roestvrij of gegalvaniseerd staal, titanium, aluminium en weervast staal, en een afdichtingslaag zoals verf kan worden gehandhaafd. Deze metalen zijn zeer corrosiebestendig, maar niet corrosiebestendig.

Als het metaal wordt blootgesteld aan een vacuüm, zal er na verloop van tijd roest optreden. Daarom zijn corrosiepreventie-onderhoud en -monitoring vereist voor elk kritisch onderdeel. U moet de corrosiesnelheid berekenen om onderhoudsaanbevelingen te kunnen bepalen.

Lees ook:10 verschillende soorten corrosie en hun voorbeelden

Eigenschappen van staal

Enkele van de belangrijkste eigenschappen van staal zijn:

1. Hardheid
2. Taaiheid
3. Vloeisterkte
4. Treksterkte
5. Ductiliteit
6. Duurzaamheid
7. Maakbaarheid
8. Magnetisch
9. Thermische geleidbaarheid

#1 hardheid

Afbeelding:fractory.com

Hardheid wordt gedefinieerd als het vermogen om wrijving en slijtage van het materiaal te weerstaan en is een maatstaf voor hoe duurzaam het is. Het is de slechtst gedefinieerde materiaaleigenschap omdat het weerstand tegen krassen, schuren, weerstand tegen indeuken of vormen, of weerstand tegen plaatselijke plastische vervorming kan aangeven.

#2 Sterkte

Taaiheid is de eigenschap van staal en wordt gedefinieerd als het vermogen om energie te absorberen zonder te breken of te breken. Simpel gezegd is het de weerstand van een materiaal tegen breuk onder spanning. Het hangt sterk af van zowel kracht als flexibiliteit.

De taaiheid van een materiaal wordt gewoonlijk gemeten in foot lbs, per sq, in of Joules per sq, centimeter. Staal kan een bevredigende taaiheid hebben onder statische belasting, maar bezwijkt onder dynamische belasting of impact. Het wordt door hardheid aangegeven als een materiaal dat ernstig vervormt zonder te breken, en het kan als extreem sterk maar niet hard worden beschouwd.

#3 Opbrengststerkte

Vloeigrens verwijst naar de maatstaf voor de kracht die nodig is om vervorming (dat wil zeggen buigen of kromtrekken) van een materiaal te initiëren. Simpel gezegd:het is de maximale kracht die op een object wordt uitgeoefend voordat het van vorm en structuur verandert. De vloeigrens is de belangrijkste factor die helpt bij het kiezen van het geschikte materiaal voor constructie op basis van de vereiste.

Lees ook:Wat is smeden? Typen, bewerkingen en voordelen

#4 Treksterkte

Afbeelding:azom.com

Treksterkte wordt gedefinieerd als de maatstaf voor de kracht die nodig is om een materiaal te breken. De treksterkte van staal is bijna net zo hoog, waardoor het relatief ongevoelig is voor scheuren of breken, wat belangrijk is voor het gebruik ervan bij de constructie van constructies. Een typische treksterkte voor constructiestaal is 400 megapascal (MPa), terwijl een typische treksterkte voor koolstofstaal 841 MPa is.

#5 Ductiliteit

Afbeelding:thoughtco.com

Een van de waardevolle mechanische eigenschappen van staal is de taaiheid ervan, oftewel het vermogen om van vorm te veranderen onder invloed van de kracht die erop wordt uitgeoefend, zodat het niet barst. Dit is een van de belangrijkste mechanische eigenschappen van staal.

De eigenschap die het mogelijk maakt dat het in verschillende vormen en structuren kan worden gevormd, staat bekend als ductiliteit. Hierdoor kan het worden gebruikt als dunne draden of als grote auto-onderdelen en panelen, afhankelijk van de vorm en structuur.

#6 Duurzaamheid

Afbeelding:blog.dahlstromrollform.com

De duurzaamheid van een metaal verwijst naar het vermogen om gedurende een lange periode slijtage, druk en schade te weerstaan. Staal is bovendien een zeer duurzame metaalsoort. Omdat staal ook sterk en ductiel is, waardoor het zeer goed bestand is tegen accidentele schade.

Omdat staal een samengesteld metaal is, dat bestaat uit ijzer en koolstof in een bepaalde combinatie, is het opmerkelijk ongevoelig voor de meeste componenten, waardoor het perfect is voor gebieden zoals kustgebieden en steden die te maken krijgen met harde wind, frequente stormen en uitdagende omstandigheden. 

Lees ook:Soorten tandwielsnijden:hun voor- en nadelen

#7 Kneedbaarheid

Afbeelding:hevvypumps.com

Wanneer metalen kneedbaar zijn, betekent dit dat ze tot dunne of dikke platen kunnen worden geslagen, geperst of gebogen zonder te breken, wat aangeeft dat ze de fysieke eigenschap van kneedbaarheid hebben. Simpel gezegd is het de eigenschap van een metaal om onder druk te vervormen en een andere vorm aan te nemen.

#8 Magnetisch

Afbeelding:monnigindustry.com

Ook staal is een magnetisch materiaal, maar het hangt ervan af om welk type staal het gaat. In het geval van stalen potten zijn de componenten waaruit de pot bijvoorbeeld bestaat ferromagnetisch, zoals ijzer, dat goed wordt aangetrokken door magneten. Austenitisch roestvast staal werkt niet magnetisch vanwege de hoge concentratie chroom en nikkel.

#9 Thermische geleidbaarheid

Afbeelding:roestvrij-structurals.com

Thermische geleidbaarheid is de snelheid waarmee thermische energie door een materiaal wordt getransporteerd. Het wordt meestal gemeten in watt per meter per graad Kelvin (W/(mK)). Een materiaal met een hoge thermische geleidbaarheid kan warmte snel en efficiënter transporteren dan een materiaal met een lage thermische geleidbaarheid.

Koolstofstaal heeft een zeer lage geleidbaarheid in vergelijking met aluminium. Meestal is dit ongeveer 45 watt voor elke Kelvin per meter. Elektrische geleidbaarheid bij kamertemperatuur van ongeveer 6 miljoen siemens per meter. Het is de eerste fysieke eigenschap die de geleidbaarheid van staal bepaalt.

Sluiten

Dat is alles. Bedankt voor het lezen. Ik hoop dat ik alles heb besproken over de 'Eigenschappen van staal. 'Als ik iets heb gemist, of als je twijfels hebt, laat het me dan weten in de reacties. Als je dit artikel leuk vond, deel het dan met je vrienden.

Wilt u gratis PDF's rechtstreeks in uw inbox? Schrijf u dan in op onze nieuwsbrief.

Download PDF van dit artikel:

Misschien vind je het leuk om meer te lezen in onze blog:

1. Begrijp de verschillende soorten krachthamers die bij het smeden worden gebruikt
2. Verschillende soorten plaatbewerkingen met diagrammen
3. Extrusieproces:werking, typen, toepassingen en voordelen