Czym jest stal i od czego zależy jej twardość?

Stal to jeden z najpopularniejszych materiałów wykorzystywany w różnych branżach i dziedzinach techniki. Odgrywa ważną rolę w rozwoju cywilizacyjnym. Używamy jej przy konstruowaniu samochodów, okrętów, statków kosmicznych, a także wznoszeniu różnych konstrukcji budowlanych. Bez niej nie mogłyby powstać różne maszyny i urządzenia, których części są z niej zrobione, nie mielibyśmy większości narzędzi, którymi posługujemy się w pracy. Pociągi nie miałyby po czym jeździć, a my nie mielibyśmy możliwości zakupu pożywienia w puszkach. Świat, jaki dziś znamy, nie mógłby istnieć bez stali.

Czym jest stal?

Stal to stop dwóch pierwiastków: żelaza i węgla, który zostaje obrobiony plastycznie i cieplnie. Zawartość węgla w stali nie przekracza zazwyczaj 2%. Oprócz węgla i żelaza stal zawiera także inne składniki. Wśród tych dodatkowych pierwiastków możne znaleźć się: chrom, nikiel, mangan, wolfram, miedź, molibden czy tytan. Niepożądanymi składnikami są: tlen, azot, siarka i wtrącenia niemetaliczne (takie jak tlenki siarki i fosforu) – te składniki nazywamy zanieczyszczeniami. Polska Norma PN-EN określa stal jako materiał zawierający pod względem masy więcej żelaza niż jakiegokolwiek innego pierwiastka, o zawartości węgla mniejszej niż 2% i zawierający inne pierwiastki.

Jak powstaje stal?

Stal powstaje z surówki, czyli hutniczego półproduktu składającego się z żelaza, węgla (powyżej 2% zawartości), krzemu, manganu, fosforu i wielu zanieczyszczeń. Surówka sama w sobie jest materiałem niezwykle kruchym i nienadającym się do użycia, natomiast w procesie świeżenia lub przy użyciu nowoczesnych pieców konwektorowych, łukowych lub próżniowych powstaje z niej wysokojakościowa stal.

Od czego zależy twardość stali?

Stal jest materiałem twardym, ale różne jej rodzaje charakteryzują się różnym stopniem twardości. Parametr ten zależy od tego, ile węgla jest w danym rodzaju stali. Im większa jest jego zawartość, tym stal jest twardsza. Stale z wysoką zawartością tego pierwiastka uzyskują po zahartowaniu niezwykłą twardość i są wykorzystywane między innymi do produkcji narzędzi, które muszą być twarde i odporne na ścieranie.