Legeringsstaal Uitgelegd: Samenstelling, Types en Toepassingen

Staal is een veelvoorkomend en veelzijdig materiaal met toepassingen in de bouw, productie, techniek en meer. In dit artikel duiken we in de wereld van legeringsstalen. Stalen vallen breed gezien in vier categorieën: koolstofstaal, roestvrij staal, gereedschapsstaal en legeringen. Technisch gezien is elk staal een legering, aangezien het ontstaat door ijzer te combineren met koolstof. Om officieel als "legeringsstaal" te worden aangemerkt, moet het echter naast deze twee elementen één of meer andere elementen bevatten. De reden voor het creëren van legeringsstalen is het verbeteren van de mechanische of fysieke eigenschappen van het metaal, zoals sterkte, bewerkbaarheid of corrosiebestendigheid.

Hoog- en laaglegeringsstaal

Stalen worden meestal ingedeeld in twee hoofdcategorieën: hooglegerend of laaglegerend. Algemeen geaccepteerd is dat laaglegeringsstalen maximaal 8% legeringselementen bevatten; alles boven de 8% valt in de categorie hooglegerend.

Veelvoorkomende legeringselementen in staal

Hoewel niet uitputgend, zijn dit de meest populaire elementen die gebruikt worden bij het legeren van staal. Geschat wordt dat ongeveer 75% van alle staallegeringen in de afgelopen 20 jaar zijn ontwikkeld, en de ontwikkeling gaat door. Veel legeringen vereisen warmtebehandeling om hun gewenste eigenschappen verder te ontwikkelen. Hoewel deze lijst een indicatie geeft van de eigenschappen die door verschillende legeringsmaterialen beïnvloed kunnen worden, bevatten de meeste legeringen twee of meer elementen om een specifiek gewenst effect te creëren. Een typisch voorbeeld is de 4100-serie chroom-molybdeenlegeringen, die breed worden toegepast in alles van structurele projecten tot militaire uitrusting.

Aluminium

Aluminium wordt in relatief kleine hoeveelheden gebruikt, wat resulteert in een robuust en lichtgewicht metaal met uitstekende corrosiebestendigheid, hoewel dit, afhankelijk van de verhoudingen, ten koste kan gaan van verhoogde brosheid en slechte schokbestendigheid.

Chroom

Een klein percentage chroom in een legering kan hardheid en zwaarte vergroten, alhoewel met enige verlies van duktiliteit. Grotere verhoudingen chroom verhogen de corrosiebestendigheid aanzienlijk; roestvrij staal is de bekendste legering in deze categorie, met een chroomgehalte van ongeveer 11% of hoger.

Cobalt

Cobaltlegeringen hebben een verhoogde hardheid en een spectaculaire verbeterde weerstand tegen schubvorming bij hoge temperaturen, wat ze een populaire keuze maakt voor gereedschapsstaal.

Silicium

Silicium wordt in kleine hoeveelheden gebruikt, meestal rond de 3%, om de sterkte licht te verbeteren, de magnetisme te vergroten en als zeer effectieve deoxideerder te fungeren. Dit maakt ze nuttig in elektrische toepassingen zoals transformatoren, motoren en generatoren.

Mangaan

Mangaan verbetert zowel duktiliteit als hardheid, verlaagt brosheid en verhoogt slijt- en schokbestendigheid enorm. Deze legeringen zijn de ideale keuze voor hamervers of situaties waarin het metaal onder spanning staat.

Nikkel

Nog een deoxideerder; nikkel verhoogt de corrosiebestendigheid aanzienlijk wanneer het in hogere verhoudingen wordt gebruikt. Het verbetert ook sterkte en hardheid zonder in te boeten op duktiliteit, in tegenstelling tot sommige legeringen.

Wolfraam

Naast verhoogde sterkte en hardheid, worden wolfraamlegeringen vooral gebruikt vanwege hun indrukwekkende hittebestendigheid met een hogere smeltpunt dan de meeste stalen. Deze vermogen om zwaarte te behouden bij hoge temperaturen maakt ze ideaal voor hoogssnelheidsgereedschappen en machineonderdelen zoals boorbotten en snijmessers.

Vanadium

Vanadiumlegeringen zijn een uitstekende allround-keuze, met verhoogde trekkracht, zwaarte, slijtvastheid en corrosiebestendigheid. Deze worden vaak gelegeerd met chroom om een bewerkbare vormbaarheid te behouden.

Toepassingen en gebruiken van legeringsstalen

Legeringsstalen hebben grenseloze toepassingen in een breed scala aan industrieën.

In de bouwindustrie worden legeringsstalen gebruikt om een grote verscheidenheid aan producten te creëren, waaronder liggers, staven, buizen, platen, vellen, stangen, balken en nog veel meer. Grootschalige infrastructuurprojecten zoals bruggen, snelwegguidrails, elektriciteitspylons en spoorwegen zijn allemaal primair gebouwd uit soorten staal. Roestvrij staal en andere legeringsstalen worden gebruikt in veel bevestigingen en accessoires zoals bevestigingsmiddelen, beugels en busjes; de lijst is bijna oneindig.

Staallegeringen zijn vrijwel overal te vinden, soms op onverwachte plekken; bijvoorbeeld is titaniumstaal onlangs een modieuze keuze geworden in de juwelierindustrie. Andere producten die staallegeringen omvatten zijn huishoudelijke apparaten, kookgerei, huishoudartikelen, voedselcontainers, medische apparatuur, automobielen, luchtvaartproducten, verlichting - van de paperclip tot de nieuwste iPhone!