Legeringsämnen i stål

Legeringsämnen i stål

Det är den kemiska sammansättningen som ger stålet dess egenskaper. För att framställa stål används legeringar av järn och kol samt andra grundämnen, dvs. legeringstillägg. Deras mängd får inte överskrida den minimala halten som inte ändrar stålets struktur och egenskaper. De mest använda legeringstilläggen är följande grundämnen: nickel, titan, vanadin, krom, kisel, molybden, volfram, kobolt, aluminium, koppar, niob och mangan.

Legeringstillägg läggs till inte bara för att ge stålet bestämda egenskaper utan också för att förbättra härdbarhet, underlätta värmebehandling, förbättra beständighet mot korrosion och slitage samt höja fysiska, fysikalisk-kemiska, tekniska och mekaniska egenskaper. Varje tillägg ändrar stålets egenskaper på ett annat sätt. Inte alla har dock en positiv påverkan och därför kan man särskilja både nyttiga och skadliga tillägg.

Molybden förbättrar stålets korrosionsbeständighet. I syrafasta austenitiska stål kan dess halt uppgå från ca. 2,5 % ända till 7 %. Detta grundämne höjer stålets hållfasthet och härdbarhet, minskar sprödhet och förbättrar kryphållfasthet.

Koppar har fysiska egenskaper som liknar järn men är mycket mer korrosionsbeständig. Ett tillägg av detta grundämne uppskattas allt mer, särskilt när det gäller smältning av nytt stål.

Nickel underlättar och fördjupar inte bara härdningsprocess utan också sänker temperaturen av austenitisering och när det har löst i ferrit förstärker det stålet och förbättrar dess slagseghet. Detta grundämne är en viktig ingrediens i syrafasta stål (acid-proof steel) därför att det ger bra svetsbarhet och gör varmomformning möjlig. En nickelhalt på 0,5 %–4 % läggs till för att säkerställa seghärdning och på 8 %–10 % i syrafast stål.

Krom, liknande som nickel, påverkar stålets härdbarhet, förbättrar dess hållfasthet och kornfinhet. Det är ett tillägg som används ofta i konstruktions-, värmebeständiga, rostfria och verktygsstål. För rostfritt stål är krom just den ingrediens som gör det rostfritt. Beroende på stålsort är kromhalt mellan 12 % och 30 %.

Kisel anses ofta som ett oönskat tillägg, det påverkar stålets sprödhet, hårdhet, flexibilitet och hållfasthet. Kiseltillägg används främst i fjäderstål, det minskar slagseghet men förbättrar beständighet mot höga temperaturer. Detta tillägg läggs till de stålsorter som används i höga temperaturer och har kontakt med koncentrerad salpeter- och svavelsyra.

Mangan påverkar stålets slagseghet och motstånd mot slitage utan att ändra dess duktilitet. Det är ett grundämne som gör stålet mer hållfast.

Det finns dock också skadliga tillägg, först och främst svavel som förhindrar smidning av stål samt fosfor som minskar stålets hållfasthet och slagseghet samtidigt som den höjer dess hårdhet och sprödhet vid kyla.

Stål kan delas upp i följande grupper med avseende på tillägg av legeringsämnen:
– låglegerade – med en halt av ett grundämne under 2 %
– medellegerade – med en halt av ett grundämne under 8 %
– höglegerade – med en halt av ett grundämne över 8 %

Med avseende på användning urskiljer man följande stål:
– verktygsstål
– konstruktionsstål
– stål med speciella egenskaper

Stål med speciella egenskaper, dvs. de som har hög korrosionsbeständighet och kan kategoriseras efter strukturbeståndsdelar (ferritiska, martensitiska, martensitiska utskiljningshärdade, austeniska och ferrit-austenitiska stål) samt efter den kemiska sammansättningen (kromstål, krom-nickel-stål samt krom-nickel-mangan-stål).

• krom
• kisel
• mangan
• koppar
• nickel
• grundämnen
• stål