Struktura a właściwości stali: występowanie odmiennych struktur stali, spowodowane jest różną zawartością węgla. Wpływa to na ich własności mechaniczne oraz warunkuje sposób obróbki.
Istnieje kilka sposobów klasyfikacji stali, jednak prawdopodobnie dwa podziały, ze względu na właściwości i zastosowanie, są najistotniejsze ze względu na przemysł.
Stal swoje właściwości zawdzięcza składowi chemicznemu, strukturze wewnętrznej, sposobowi przetwarzania.
Zastosowanie stali konstrukcyjnej
Stal jest wykorzystywana w różnych sektorach przemysłu oraz techniki. Ze względu na zastosowanie wyróżniamy stal konstrukcyjną, stal narzędziową, stal specjalną oraz stal historyczną. Każdy gatunek został opracowany w specjalnym celu. Wyróżnia się składem chemicznym oraz formą obróbki pozwalającą na uzyskanie danych cech.
Rodzaje i właściwości, a co za tym idzie przeznaczenie stali konstrukcyjnej to: stal konstrukcyjna ogólnego przeznaczenia, stal konstrukcyjna wyższej jakości, stal konstrukcyjna niskostopowa, stal do nawęglania, stal do azotowania, stal do ulepszania cieplnego, stal sprężynowa, stal automatowa, stal łożyskowa, stal transformatorowa. Stal ogólnego przeznaczenia – to produkt niższego gatunku wykorzystywany do tworzenia konstrukcji i części maszyn. Stal konstrukcyjna wyższej jakości – ma niski poziom zanieczyszczeń; jest doskonała do obróbki cieplnej. Stal konstrukcyjna niskostopowa – zawiera maksymalnie do 0,22% węgla i jest wykorzystywana do budowy mostów, wagonów kolejowych, masztów. Stal do nawęglania – po obróbce wykazuje dużą ciągliwość i twardość powierzchni. Stal do azotowania – po przetworzeniu ma wysoką odporność na ścieranie. Stal do ulepszania cieplnego – przeznaczona do produkcji elementów maszyn. Stal sprężynowa – zawiera spory dodatek krzemu i jest używana do produkcji sprężyn, resorów oraz drążków skrętnych. Stal automatowa – wykorzystywana jest do produkcji śrub, podkładek, nakrętek itp. w specjalnych automatach, zawiera dodatek siarki do 0,35% i fosforu do 0,15%. Stal na łożyska toczne – o bardzo precyzyjnie kontrolowanym składzie, produkowana w ścisłym reżimie technologicznym.
Właściwości fizyczne i mechaniczne stali konstrukcyjnej
Powyżej opisano charakterystykę stali konstrukcyjnej, natomiast właściwości stali można podzielić na właściwości fizyczne oraz właściwości mechaniczne stali konstrukcyjnej.
Do właściwości fizycznych stali można zaliczyć gęstość objętościową wynoszącą ρ = 7850 kg/m3, współczynnik rozszerzalności cieplnej a, współczynnik Poissona v=0,3 oraz współczynnik sprężystości podłużnej stali E = 210 000N/mm2.
Do właściwości mechanicznych stali można zaliczyć wytrzymałość stali konstrukcyjnej, udarność, oraz ciągliwość stali.
Właściwości wytrzymałościowe stali dotyczą jej zdolności do przenoszenia naprężeń. Miarą wytrzymałości jest granica plastyczności oraz granica wytrzymałości. Wytrzymałość na rozciąganie jest to naprężenie odpowiadające największej sile uzyskanej w czasie próby rozciągania.
Udarnością nazywamy zniszczenie stali w sposób kruchy, bez widocznych odkształceń plastycznych. Czynnikami mającymi wpływ na udarność stali jest niska temperatura eksploatacji, wysoka grubość elementów oraz obciążenia dynamiczne i udarowe.
Ciągliwością stali nazywamy zdolność stali do plastycznego odkształcania się. Minimalna ciągliwość jest zapewniona jeśli stosunek granicy wytrzymałości do granicy plastyczności wynosi 1,10 oraz wydłużenie przy zniszczeniu nie jest mniejsze od 15% oraz stosunek odkształceń przy zniszczeniu do odkształceń przy osiągnięciu granicy plastyczności wynosi ≥ 15.
Gatunki stali a właściwości użytkowe
Podsumowując właściwości użytkowe stali wynikają z właściwości gatunków stali. W zależności od właściwości fizycznych oraz mechanicznych stal konstrukcyjna w budownictwie ma szerokie zastosowanie.
