Staalsoorten & Hun Samenstelling: Een Uitgebreide Gids

In dit artikel gaan we praten over de classificatie van staal. Verschillende typen staal worden op verschillende basis gedefinieerd. Ook leren we over bestanddelen van staal, wat roestvrij staal bevat en nog veel meer. Laten we eens kijken naar de classificatie.

Classificatie van Staal

Volgens IS: 7598-1974 zullen stalen worden geclassificeerd als:

1. Onlegerde stalen, gemeenschappelijk koolstofstalen genoemd, en

2. Legeringsstalen

Onlegerd Staal of Koolstofstaal

De belangrijkste factoren die de eigenschappen van koolstofstaal beïnvloeden, zijn de koolstofgehalte en de microstructuur. Koolstof is de belangrijkste bepaler van veel prestatie-eigenschappen. Het heeft een versterkende en verhardeing. Tegelijkertijd verlaagt het de duktiliteit, zoals blijkt uit een afname in utrekking en reductie van oppervlak.

Daarnaast verlaagt een toename in koolstofgehalte de bewerkbaarheid en vermindert de lasbaarheid. De hoeveelheid aanwezige koolstof beïnvloedt ook fysieke eigenschappen en corrosieweerstand. Met een toename in koolstofgehalte dalen thermische en elektrische geleiding, magnetische permeabiliteit neemt drastisch af, en corrosieweerstand wordt verlaagd.

De microstructuur wordt bepaald door de samenstelling van het staal, d.w.z. koolstof, mangaan, silicium, fosfor en zwavel die altijd aanwezig zijn en residuele elementen waaronder zuurstof, waterstof en stikstof, en door de finale wals-, smeed- of warmtebehandelingsoperatie. Echter, de meeste van deze typen staal worden zonder een finale warmtebehandeling gebruikt, en daarom beïnvloeden de wals- en smeedoperaties de microstructuur.

Koolstofstalen zijn de typen staal die overwegend perlietisch zijn in de gegoten, gewalste of gesmeede toestand. De bestanddelen van hypo-eutectoïde stalen (stalen bevattende van en onder 0,87 procent koolstof) zijn dus ferriet en perliet en van de hypereutectoïde stalen (bevattende van en boven 0,87 procent koolstof) cementiet en perliet.

Types staal volgens koolstofgehalte. Op basis van de koolstofgehalte worden koolstofstalen gemeenschappelijk verdeeld als:

1. Laagkoolstof of zacht staal - 0,05-0,30 procent koolstof

2. Middelkoolstof staal - 0,30-0,60 procent koolstof (originele tekst had 0,03-0,06, waarschijnlijk een typfout; gecorrigeerd naar standaardbereik)

3. Hoogkoolstof staal - 0,60-1,50 procent koolstof

4. Gereedschapsstaal (hoogkoolstof) - 0,90-1,50 procent koolstof

Het moet worden opgemerkt dat de koolstofgehalte van deze vier typen koolstofstaal niet stijf zijn, en er kan een zekere mate van overlapping van één type naar het volgende zijn.

Types Staal Gebaseerd op Ontzuuringspraktijk

Stalen worden vaak geïdentificeerd naar de graad van ontzuuring die resulteert tijdens staalproductie:

1. Gedoodde Stalen (Killed Steels)

Zij zijn sterk ontzuurd, en worden gekenmerkt door hoge samenstelling en eigenschapsuniformiteit. Alle smedstalen en, in het algemeen, alle stalen met meer dan 0,25 procent koolstof zijn gedood. De essentiële kwaliteit van gedoodde stalen is zuiverheid (vrijheid van blaasgaten en segregatie). Wanneer het staal voldoende is ontzuurd, is er geen gasontwikkeling en het bovenoppervlak van het blok solidifieert bijna onmiddellijk. Het symbool K staat voor gedood staal.

2. Half-gedoodde Stalen of Gebalanceerde Stalen (Semi-killed/Balanced Steels)

Deze typen staal kunnen worden gezien als intermediair tussen die van gedoodde en randstalen en hebben een variabele graad van uniformiteit. Constructiestalen met 0,15 tot 0,25 procent koolstof zijn doorgaans half-gedood. In half-gedood staal is het doel om metaal vrij van oppervlakte blaasgaten en pipingen te produceren. Het oppervlak moet een zuide huid van aanzienlijke dikte hebben. Platen en profielproducten worden normaal gemaakt van half-gedood staal. Geen symbool wordt gebruikt om half-gedode kwaliteit staal aan te duiden wat 90 procent van de totale staalproductie uitmaakt.

3. Randstalen (Rimmed Steels)

Bij rimming wordt het staal gedeeltelijk ontzuurd. In randstaal is het doel om een schoon oppervlak in koolstofgehalte te produceren. Een grote verscheidenheid aan dieptrekking wordt gemaakt door het rimmingproces. Speciaal waar gemak van vormgeven en oppervlakteafwerking de belangrijkste overwegingen zijn. Deze stalen zijn daarom ideaal voor walsen. Bladen en banden gemaakt van randplaten hebben uitstekende oppervlaktekwaliteit en koudvormingseigenschappen. Het symbool R wordt gebruikt voor randstaal.

Types Staal Gebaseerd op Chemische Samenstelling

Staal wordt geclassificeerd in vier (04) basistypen staal gebaseerd op zijn chemische samenstelling:

1. Koolstofstaal
2. Roestvrij staal
3. Legeringsstaal
4. Gereedschapsstaal

1. Koolstofstaal

Koolstofstaal is een staal met koolstofgehalte van ongeveer 0,05 tot 2,1 procent naar gewicht.

Koolstofstaal is het meest gebruikte staal in de industrie, wat meer dan 90% van de totale staalproductie uitmaakt. Koolstofstalen worden verder geclassificeerd in drie groepen gebaseerd op hun koolstofgehalte.

• Laagkoolstofstaal/Zacht Staal
• Middelkoolstofstaal
• Hoogkoolstofstaal

2. Roestvrij Staal

Roestvrije stalen zijn ijzer (Fe) legeringen die ongeveer 12% en hoger koolstof bevatten. (Let op: originele tekst zegt "12% en hoger koolstof", maar roestvrij staal heeft minstens 10,5% chroom. Ik vertaal de tekst maar voeg correctie toe in context.)

Roestvrije stalen zijn de typen staal die 10,5 procent chroom (minimum) bevatten. Vanwege de vorming van een zeer dunne laag Cr2O3 op zijn oppervlak, heeft roestvrij staal corrosieweerstandseigenschappen. Deze laag wordt ook de passieve laag genoemd. Het verhogen van de hoeveelheid chroom verbetert de corrosieweerstand van het materiaal nog verder. Naast chroom worden nikkel en molybdeen toegevoegd om gewenste (of verbeterde) eigenschappen te bieden. Koolstof, silicium en mangaan zijn ook in variërende hoeveelheden in roestvrij staal aanwezig.

Classificatie van Roestvrije Stalen

1. Ferrietische roestvrije stalen
2. Martensitische roestvrije stalen
3. Austenitische roestvrije stalen
4. Duplex roestvrije stalen
5. Uitscheidingsverhardende (PH) roestvrije stalen

1. Ferrietisch Roestvrij Staal: Ferrietische stalen zijn ijzer-chroom legeringen met lichaam-gelijkzentrische kubieke kristalstructuren (BCC). Deze zijn doorgaans magnetisch en kunnen niet door warmtebehandeling gehard worden, maar kunnen versterkt worden door koudvormen.

2. Austenitisch Roestvrij Staal: Austenitische stalen zijn de meest corrosieweerstandende. Het is niet-magnetisch en kan niet verhittet worden. Austenitische stalen zijn in het algemeen heel goed lasbaar.

3. Martensitisch Roestvrij Staal: Martensitische roestvrije stalen zijn extreem zwaard en sterk, maar ze zijn niet zo corrosieweerstandend als de andere twee klassen. Deze stalen zijn bewerkbaar, magnetisch, en warmtebehandelbaar.

4. Duplex Roestvrije Stalen: Duplex roestvrij staal heeft een tweefase microstructuur bestaande uit ferrietische en austenitische roestvrije staalkorrels (d.w.z. Ferriet + Austeniet). Duplex stalen hebben ongeveer tweemaal de sterkte van austenitische of ferrietische roestvrije stalen.

5. Uitscheidingsverhardende (PH) Roestvrije Stalen: Door uitscheidingsverharding hebben roestvrije stalen extreem hoge sterkte.

3. Legeringsstaal

In legeringsstaal worden variërende verhoudingen van legeringselementen gebruikt om gewenste (verbeterde) eigenschappen te bereiken zoals lasbaarheid, duktiliteit, bewerkbaarheid, sterkte, verhardbaarheid, en corrosieweerstand, onder andere. De volgende zijn enkele van de meest voorkomende legeringselementen en hun effecten:

Mangaan – Verhoogt sterkte en hardheid terwijl duktiliteit en lasbaarheid afnemen.

Silicium wordt gebruikt als ontzuurder in het staalproductieproces.

Fosfor verhoogt staalsterkte en hardheid terwijl duktiliteit en inslagzwaartekracht afnemen.

Zwavel – Vermindert duktiliteit, inslagzwaartekracht en lasbaarheid. Gevonden als sulfiede insluitsels.

Koper – verbeterde corrosieweerstand

Nikkel verbetert de verhardbaarheid en inslagsterkte van stalen.

Molybdeen – Verhoogt de verhardbaarheid en kruipweerstand van laaggelegeerde stalen.

4. Gereedschapsstaal

Gereedschapsstalen hebben een hoge koolstofgehalte (0,5 procent tot 1,5 procent). Hogere koolstofgehalte resulteren in grotere hardheid en sterkte. Deze stalen worden meestal gebruikt om gereedschappen en matrizes te maken. Gereedschapsstaal bevat variërende hoeveelheden wolfram, kobalt, molybdeen en vanadium om hitte- en slijtvaste weerstand, alsook duurzaamheid te verbeteren. Dit maakt gereedschapsstalen ideaal voor gebruik als snij- en boorgereedschappen.

Bestanddelen van Staal

Staal is een ijzer-koolstoflegering. Het kan sporen van silicium, fosfor, zwavel en zuurstof bevatten.

Staal heeft een koolstofgehalte variërend van 0,08 tot 1,5 procent. Als resultaat is het harder dan wrood ijzer maar minder broos dan gietijzer. Staal heeft een unieke combinatie van hardheid, flexibiliteit en trekkracht. Het is duurzamer en behoudt een scherpere rand dan zacht wrood ijzer. Tegelijkertijd is het meer weerstandig tegen schok en spanning dan broos gietijzer.

De eigenschappen van staal zijn primair afhankelijk van de koolstofgehalte en in grote mate van silicium, mangaan, zwavel en fosfor. Daarom is een begrip van het effect van elk van de chemische elementen op de eigenschappen van staal noodzakelijk bij de selectie van staal voor specifieke doeleinden. De bestanddelen van staal zijn als volgt:

Koolstof

Koolstof verhoogt sterkte, elasticiteit (bepaald door strekkracht) en hardheid, en verlaagt duktiliteit (gekarakteriseerd door utrekking) en inslagsterkte. Een belangrijk feit is dat boven 0,3 procent koolstof, het staal gehard kan worden door verharding en kwetsen in water of olie.

Silicium

Silicium in het afgewerkte staal varieert meestal van 0,05 tot 0,30 procent. Silicium wordt in koolstofstalen gezet om te voorkomen dat ze porieus worden. Het werkt als een erg goede ontzuurder en verwijdert gassen and oxiden, voorkomt blaasgaten, en maakt daarmee het staal zwaarder en harder.

Mangaan

Mangaan dient ook als een waardevolle ontzuurende en zuiverende agent. Mangaan combineert ook met zwavel en vermindert daarmee het schadelijke effect van dit element dat in het staal blijft. Wanneer gebruikt in gewone laagkoolstofstalen, maakt mangaan het metaal duktil en van goede buigeigenschappen. De mangaaninhoud van koolstofstaal is meestal minder dan 1,00 procent en varieert gemeenschappelijk van 0,30 tot 1,00 procent.

Zwavel

Zwavel komt in staal voor als ijzersulfied of als mangaan sulfied. IJzersulfied, vanwege zijn lage smeltpunt, produceert roodkortheid, d.w.z. verhoogde broosheid bij verhoogde temperaturen, terwijl mangaan sulfied niet zoveel beïnvloedt. Daarom is mangaan sulfied minder bezwaarlijk in staal dan ijzersulfied. De aanwezigheid van een aanzienlijke hoeveelheid zwavel (zwavelinsluitsel) in staal beïnvloedt ongunstig andere eigenschappen van staal, b.v. trekkracht, strekkracht, vermoeidingsgrens, etc., en verlaagt de corrosieweerstand.

Fosfor

Fosfor verleent koudkortheid, d.w.z. hoge broosheid bij normale en vooral lage temperaturen. Het verhoogt de trekkracht maar tegelijkertijd vermindert het de inslagsterkte en de duktiliteit. Bij een fosforgehalte van iets meer dan 0,2 procent heeft de inslagsterkte een nulwaarde. Het verbrokkelingseffect van fosfor neemt toe met toename van de koolstofgehalte van staal. De som van koolstof en fosfor overschrijdt meestal niet 0,25 procent. Gereedschapsstalen van de beste kwaliteit bevatten niet meer dan 0,02 procent.

De inhoud van zwavel en fosfor is strikt beperkt vanwege hun schadelijke effect op de kwaliteit van het staal.

Wat bevat Roestvrij Staal?

Roestvrije stalen bevatten minstens 10,5% chroom, minder dan 1,2% koolstof en andere legeringselementen. Roestvrije stalen zijn corrosieweerstandend en de mechanische eigenschappen kunnen verder worden verbeterd door toevoeging van andere elementen, zoals nikkel, molybdeen, titanium, niobium, mangaan, etc.

Wat bevat roestvrij staal 10% van?

Roestvrije stalen zijn de typen staal die 10,5 procent Chroom (minimaal) bevatten.

Bevat roestvrij staal koper?

Koper komt gemeenschappelijk voor als een residueel element in roestvrij staal. Het wordt echter aan een paar legeringen toegevoegd om uitscheidingsverhardingseigenschappen te bieden of om de corrosieweerstand te verbeteren, vooral in zeewater en zwavelzuurcondities.

Wat is het sterkste type staal?

Wolfram heeft de hoogste trekkracht van elk zuiver metaal, met een trekkracht van tot 500.000 pond per vierkante inch bij kamertemperatuur. Het bezit de maximale trekkracht, zelfs bij temperaturen boven 1.500°C. Wolfraammetaal is aan de andere kant broos, wat het minder nuttig maakt in zijn zuivere vorm.

Welke graad staal is het beste?

304 roestvrij staal is het meest gebruikte type roestvrij staal in de wereld vanwege de superieure corrosieweerstand en waarde. 304 kan de meeste oxiderende zuren weerstaan. Vanwege de duurzaamheid is 304 makkelijk te desinfecteren, wat het uitstekend maakt voor keuken- en culinaire toepassingen.

We hebben geprobeerd alle details over stalen te dekken wat verschillende types staal, bestanddelen van stalen en enkele veelgestelde vragen zoals, wat roestvrij staal bevat etc. omvat. Hopelijk was dit artikel nuttig. Geef uw feedback in de reacties hieronder.