Gatunki i rodzaje stali

Udostępnij

Stal bez wątpienia jest jednym z najpopularniejszych i najczęściej stosowanych materiałów na świecie. Wykorzystuje się ją w budownictwie, motoryzacji, gastronomii, a nawet medycynie. Jednak stal stali nierówna i nie wszystkie gatunki nadają się do stawiania metalowych konstrukcji czy użytku w kuchni. Stworzono już wiele typów tego tworzywa, a każdy z nich służy do czegoś innego. Z tego artykułu dowiesz się więcej nt. rodzajów i zastosowania stali.  

Udostępnij

Stal bez wątpienia jest jednym z najpopularniejszych i najczęściej stosowanych materiałów na świecie. Wykorzystuje się ją w budownictwie, motoryzacji, gastronomii, a nawet medycynie. Jednak stal stali nierówna i nie wszystkie gatunki nadają się do stawiania metalowych konstrukcji czy użytku w kuchni. Stworzono już wiele typów tego tworzywa, a każdy z nich służy do czegoś innego. Z tego artykułu dowiesz się więcej nt. rodzajów i zastosowania stali.  

Co to jest stal i jak powstaje?

Pomimo swojej popularności niewiele osób tak naprawdę wie, czym różni się stal od pozostałych metali. Na początku należy wspomnieć o tym, że jest ona stopem żelaza i węgla. Zgodnie z Polskimi Normami pierwszy składnik powinien stanowić znaczną większość mieszanki, a drugi nie więcej niż 2,11%. W przypadku większej zawartości węgla mówimy już o żeliwie. Ponadto w składzie stali pojawiają się też inne metale, pierwiastki czy wtrącenia niemetaliczne, które mogą wpłynąć na jej właściwości. Więcej na ten temat dowiesz się w dalszej części artykułu. 

Do wyprodukowania stopu wykorzystuje się przeważnie dwie metody – wielkiego pieca oraz elektrycznego pieca łukowego. W pierwszym sposobie stosuje się rudę żelaza, węgiel i dodatki, z których wytwarza się tzw. surówkę. Następnie poddaje się ją świeżeniu, czyli selektywnemu utlenianiu usuwającemu niepożądane składniki w tym żużel. Mieszanka jest odlewana i np. walcowana w celu uzyskania wyrobów hutniczych jak pręty, blachy czy rury. Metoda z elektrycznym piecem łukowym opiera się na wykorzystaniu złomu stalowego z recyklingu. Topi się go za pomocą energii elektrycznej przepływającej między naładowanym materiałem a elektrodami. W związku z tym, że stal cechuje się wysoką trwałością, ilość odpadków zdatnych do przetworzenia w piecach łukowych jest stosunkowo niewielka. Przekłada się to na częstsze wykorzystanie metody wielkiego pieca. 

Właściwości mechaniczne i technologiczne stali

Jak każdy materiał stal również cechuje się różnymi parametrami, które mają znaczenie dla konkretnej branży. W tym rozdziale skupimy się na charakterystyce istotnej dla budownictwa, ponieważ są w niej zawarte najważniejsze punkty. Oto one: 

Jakie są rodzaje stali?

Klasyfikacja stali wynika z wielu czynników. Jednym z najważniejszych jest skład chemiczny. Pod tym względem wyróżnia się dwa główne rodzaje: stale niestopowe i stale stopowe. To, co je rozróżnia to zawartość domieszek stosowanych w celu poprawienia lub uzyskania nowych właściwości. Kolejny powszechnie stosowany podział uwzględnia zastosowanie tworzywa. Tutaj wymienia się m.in. stale konstrukcyjne, narzędziowe czy stale specjalne w tym odporne na korozję. 

Stale niestopowe

Stale niestopowe są również nazywane stalami węglowymi. W ich składzie znajdują się znikome ilości innych pierwiastków. W Polskiej Normie PN-EN 10020:2003 zawarto graniczne stężenie masowe dodatkowych składników znajdujących się w mieszance. W poniższej tabeli znajdziesz dane z obowiązujących przepisów. 

Pierwiastki chemiczne Stężenie masowe [%] 
Glin < 0,3 
Bor < 0,0008 
Bizmut < 0,1 
Chrom < 0,3 
Kobalt < 0,3 
Krzem < 0,6 
Mangan < 1,65 
Miedź < 0,4 
Molibden < 0,08 
Nikiel < 0,3 
Niob < 0,06 
Ołów < 0,40 
Selen < 0,1 
Tellur < 0,1 
Tytan < 0,05 
Wanad < 0,1 
Wolfram < 0,3 
Inne (oprócz C, P, S, N) < 0,05 

Dalszy podział stali niestopowych związany jest m.in. z zawartością węgla nazywanymi stalami węglowymi. Pierwiastek wpływa na ogólną twardość i plastyczność materiału. Dlatego stosuje się go w różnych ilościach, aby uzyskać zamierzony efekt. Wyróżnia się następujące rodzaje stali: 

Stal stopowa

Zdarza się, że istnieje potrzeba zastosowania materiału o określonych właściwościach, których nie ma zwykła stal niestopowa. W tym celu podczas produkcji tworzywa dodaje się pierwiastki nadające nowe cechy. Tym właśnie jest stal stopowa. Zgodnie z Polskimi Normami zawartość jednego dodatkowego składnika powinna być równa lub większa od tej zawartej w tabeli z dopuszczalnym stężeniem masowym. Jakie korzyści płyną z zastosowania domieszek? 

To, które parametry zostaną poprawione za pomocą domieszek stopowych, zależy od wybranego pierwiastka. Każdy z nich daje inne własności. Często korzysta się z kilku dodatków jednocześnie, w celu uzyskania kompletnie nowych cech. Oto kilka z popularniejszych pierwiastków stosowanych do produkcji stali stopowych: 

Stal stopową można podzielić ze względu na ilość dodatków wykorzystanych do jej stworzenia. Występują trzy rodzaje: 

Podział stali ze względu na zastosowanie

Bardzo szerokie wykorzystanie stali w różnych branżach sprawia, że można ją podzielić ze względu na zastosowanie. Każdy rodzaj wyróżnia się innymi cechami mechanicznymi i technologicznymi, które pozwalają realizować różne zadania. 

Stal konstrukcyjna stanowi jeden z przykładów tego podziału. Ja sama nazwa wskazuje, stosuje się ją do wykonywania konstrukcji, ale też części maszyn czy wzmacniania innych stopów. Wyróżnia się szereg rodzajów stali konstrukcyjnej: 

Kolejnym popularnym typem są stale narzędziowe. Wyróżniają się one bardzo dużą twardością i odpornością na ścieranie. Nie odkształcają się nawet po długim użytkowaniu oraz są niewrażliwe na przegrzania. Dlatego stosuje się je do produkcji narzędzi, przyrządów pomiarowych i nie tylko. Stosunkowo duża zawartość węgla, a także odpowiednia obróbka cieplna umożliwiają uzyskanie tych własności. Podział stali narzędziowych wygląda następująco: 

Do stali specjalnych zalicza się stopy zawierające bardzo dużo dodatkowych pierwiastków. Wyróżniają się bardzo specyficznymi parametrami i wymagają skomplikowanej obróbki cieplnej. Często do tej grupy zalicza się stale cechujące się wysoką odpornością na konkretne czynniki zewnętrzne. Poniżej znajdziesz przykładowe stale specjalne:  

Oznaczenia stali. Czyli jak rozpoznać gatunek stali?

Jeżeli nie jesteś profesjonalnym hutnikiem i nie umiesz na pierwszy rzut oka powiedzieć, z którym gatunkiem stali masz do czynienia, to na szczęście nie musisz się martwić. W celu ułatwienia rozpoznawania różnych rodzajów stopów wprowadzono specjalne oznaczenia mówiące o zastosowaniu oraz mechanicznych właściwościach tworzywa. Składają się one z dwóch głównych symboli oraz przynajmniej jednego dodatkowego. Pierwszy element informuje o tym, do czego jest przeznaczona dana stal. Wykorzystuje się w tym celu dużą literę alfabetu łacińskiego. Poniżej znajdziesz oznaczenia dla poszczególnych rodzajów stopów: 

Drugim symbolem są trzycyfrowe liczby określające minimalną granicę plastyczności Re (MPa). Dla większości stali przyjmuje się ją dla wyrobów o grubości mniejszej niż lub równej 16 mm. Wyjątek stanowią ulepszane na ciepło stale stopowe. Dla nich ta wartość wynosi maks. 5 mm. W stali konstrukcyjnej min. granica plastyczności wynosi zwykle 235, 275, 355, 420 lub 460 MPa. Warto wspomnieć, że dla stopów z oznaczeniami R i Y opisywana trzycyfrowa liczba odnosi się do minimalnej wytrzymałości na rozciąganie Rm (MPa). 

Ostatni, dodatkowy symbol stali konstrukcyjnej zależy od jej rodzaju. W przypadku stali niestopowej stosuje się dwa znaki. Pierwszy związany jest z plastycznością wyrażoną uśrednioną pracą łamania w danej temperaturze. Dla pracy o sile 24 J w temperaturach 20°C, 0°C i -20°C wykorzystuje się odpowiednio JR, J0 i J2. Jeżeli wartość pracy wynosi 40 J, a temperatura jest taka sama, wtedy zamiast J używa się K (KR, K0, K2). Drugim symbolem dodatkowym jest Gn, przy czym n może wynosić od 1 do 4: 

Tak wyglądają przykładowe oznaczenia dla stali niestopowych konstrukcyjnych: S235J0, S235J2G3, S355K2G3. 

Podobne oznaczenia stosuje się do stali stopowych trudno rdzewiejących. Różnica polega na zastosowaniu na końcu znaku W lub WP, który oznacz podwyższoną zawartość fosforu. Przykłady: S355J2WP, S355J0W, S355J2G1W, S355K2G1W. 

Dla stali stopowej drobnoziarnistej również korzysta się z innych symboli dodatkowych. Pierwszy z nich wskazuje na stan dostawy: 

Z kolei drugi znak (L, L1, L2) określa pracę łamania dla stopów z oznaczeniami dodatkowymi N, M, Q. Przykłady dla stali stopowej drobnoziarnistej: S275M (lub ML), S355M (lub ML). 

Oznaczenia stali nierdzewnych, kwasoodpornych oraz żaroodpornych są szczególnie ciekawe. Na świecie istnieje wiele różnych norm dotyczących symboli przypisanych do gatunków tego stopu. Dlatego w zależności od tego, gdzie szukasz, możesz natrafić na inne znaki określające ten sam rodzaj. Np. stal austenityczna z Polską Normą 1H18N9 w Niemczech ma oznaczenie X10CrNi18-8. Na szczęście w sieci znajdziesz ogólnodostępne tabele gatunków stali nierdzewnych i nie tylko zawierające wszystkie potrzebne dane ułatwiające ich identyfikację. 

Ile metod wytwarzania, tyle rodzajów stali

Na temat stali, jej gatunków, właściwości i wszystkich wątków z nią powiązanych można pisać w nieskończoność. Zwłaszcza że wraz z rozwojem technologii liczba nowych rodzajów stopów z pewnością będzie rosła. Na szczęście posiadasz już najpotrzebniejszą wiedzę dotyczącą stali, więc nowinki w tej sferze nie powinny stanowić dla Ciebie kłopotu. 

Czy ten artykuł był pomocny? Tak Nie

Najnowsze posty

Sinizna drewna – dlaczego powstaje i jak ją zwalczyć?

Sinizna drewna to problem, który potrafi zepsuć wygląd i obniżyć wartość nawet najpiękniejszego kawałka drewna. Czym…

Czytaj więcej

Renowacja wanny żeliwnej – zrób to sam!

Masz w łazience starą, żeliwną wannę, która straciła swój dawny blask? Zamiast wydawać fortunę na nową,…

Czytaj więcej

Renowacja schodów drewnianych bez cyklinowania – krok po kroku

Masz w domu stare drewniane schody, które straciły swój blask, ale nie chcesz inwestować w kosztowne…

Czytaj więcej

Stara boazeria w nowej odsłonie – metamorfoza boazerii w kilku krokach

Stara boazeria wraca do łask – dziś już nie jako relikt PRL-u, lecz stylowy element aranżacji…

Czytaj więcej