Charakterystyka stali węglowej

Stal jest stopem żelaza z węglem najczęściej używanym w przemyśle. Jej odmiany różnią się między sobą parametrami, które wpływają na własności mechaniczne i fizyczne. Biorąc pod uwagę zawartość innych metali w stali, wyróżnia się stale stopowe i niestopowe. Te ostanie nie zawierają wprowadzonych dodatkowo pierwiastków i nazywane są stalami węglowymi. Jaka jest ich definicja i charakterystyka? Warto przeczytać artykuł.

Stal węglowa – definicja podstawowa

Stal niestopowa, czyli węglowa jest stopem żelaza z węglem, który nie zawiera specjalnie wprowadzonych pierwiastków, a jedynie ograniczoną ilość innych metali, domieszek i zanieczyszczeń. Są to najczęściej domieszki zwykłe takie jak mangan i krzem pochodzące z procesu metalurgicznego, domieszki przypadkowe ze złomów – miedź i chrom, zanieczyszczenia pochodzące z rud – siarka i fosfor oraz śladowe ilości innych pierwiastków.

Definicja stali węglowej określa ją jako stop, w którym zawartość wszystkich pierwiastków, poza węglem, jest niższa, niż przyjęte w odpowiednich normach wartości graniczne. Wyróżnia się stal:

• niskowęglową o zawartości węgla poniżej 0,3%,
• średniowęglową o zawartości węgla od 0,3 do 0,6%,
• wysokowęglową o zawartości węgla powyżej 0,6%.

Z większością rodzajów stali zapoznać się można na stronie internetowej hurtowni wyrobów hutniczych MTM Stal w Tarnowskich Górach.

Własności mechaniczne stali a zawartość węgla

Zasadniczy wpływ na strukturę stali  i jej właściwości mechaniczne ma zawartość węgla. Przy dalszej analizie charakterystyki stali węglowej należy wyróżnić stal specjalną i stal jakościową. Stale niestopowe specjalne charakteryzują się wyższym stopieniem czystości metalurgicznej niż stale jakościowe. Są one przede wszystkim przeznaczone do hartowania powierzchniowego lub ulepszania cieplnego. Po tych procesach mają określoną udarność i hartowność. Zawierają małą ilość wtrąceń niemetalicznych i śladową zawartość siarki i fosforu. Natomiast stale węglowe jakościowe przeznaczone są do innych celów i muszą spełniać określone kryteria co do ciągliwości oraz podatności na obróbkę plastyczną, a także wielkości ziarna. Wśród stali węglowych wyróżnić można stale konstrukcyjne do budowy konstrukcji stalowych oraz stale narzędziowe do produkcji elementów maszyn i urządzeń.

Uszlachetnianie stali poprzez nawęglanie

W celu polepszenia parametrów i własności stali można poddać ją procesowi nawęglania. Jest to zabieg chemiczny, który stosuje się najczęściej w przypadki stali niskowęglowych. Podczas tego procesu, który przebiega poprzez wygrzewanie elementów stalowych, wierzchnia warstwa stali pokrywana jest węglem. Dzięki nawęglaniu powierzchnia stali staje się wyjątkowo twarda, a jej wnętrze nadal pozostaje plastyczne. W ten sposób zwiększa się odporność powierzchni stali na ścieranie i odkształcenia. Warto zaznaczyć, że stale do nawęglania uzyskuje się poprzez obróbkę cieplno-chemiczną najwyższej jakości stali konstrukcyjnych o zawartości węgla nie większej niż 0,25%.