Stål
Från Rilpedia
 |
Denna artikel behöver fler källor för att verifieras. Förbättra gärna artikeln genom att lägga till fler pålitliga källor (använd helst fotnoter) Material som inte är verifierbart kan ifrågasättas eller tas bort. |
Stål är en benämning för olika legeringar av järn. Traditionellt har kol varit viktigast, men moderna stålsorter innehåller stora andelar av andra grundämnen. Kolstål är magnetisk, men austenitiskt stål är det inte.
Innehåll |
Legeringar av järn med kol
Rent järn är mjukt och böjbart. Kolet verkar som ett bindande material, som förhindrar järnatomer i kristallagren från att glida förbi varandra. Mängden kol i legeringen bestämmer vilka egenskaper stålet får. Stål med högt kolinnehåll kan göras starkare, hårdare och mer elastiskt än järn, men det blir även sprödare. Den maximala lösligheten för kol i austenit-fasen av järn är 2,1 viktprocent och inträffar vid 1130 °C; lägre temperatur eller högre kolhalt leder till att kolet kristalliserar sig och bildar järnkarbid (cementit, Fe3C). Järnlegeringar med högre kolhalter går under benämningen gjutjärn. Järn med liten andel kol kallas smidesjärn och innehåller ofta slagg.
Stål kan i sin tur legeras med andra grundämnen, som mangan, vilket ökar hållfastheten, eller krom och nickel som gör stålet rosttrögt. Dessa kallas legerade stål.
Stål kan även härdas, för att öka hårdhet och slitstyrka i ytskiktet. Det finns många olika principer för härdning. Några exempel är[1]:
- Lösningshärdning: Främmande atomer (legeringsämnen) tar plats i kristallgittret och åstadkommer spänningar som hindrar disklokationsrörelser.
- Utskiljningshärdning: Främmande atomer tillsätts och temperaturhöjning gör att de uppgår i ett enfasigt tillstånd. Materialet kyls därefter snabbt till en temperatur där legeringsämnet inte är lösligt och en övermättad lösning skapas. Detta förhindrar dislokationsrörelser i kristallgittret.
- Deformationshärdning: Dislokationer i kristallgittret uppstår då stålet utsätts för mekanisk bearbetning. Dislokationerna i sig själva förhindrar nya dislokationsrörelser och materialet härdas
Järn och stål
Rent järn är, precis som de flesta metallerna, sällsynt i naturlig form i jordskorpan, och förekommer vanligen oxiderat som olika typer av järnoxid. Järnoxid är ett mjukt material med få användningsområden. Järn utvinns från malmen genom att man tar bort syre genom att kombinera det med en kemisk partner som till exempel kol. Denna process, som kallas smältning, utfördes först på metaller med lägre smältpunkt. Koppar smälter strax över 1000 °C, en temperatur som kan uppnås med metoder som använts i åtminstone 6000 år, sedan bronsåldern. Järn smälter vid 1500 °C, vilket är betydligt svårare att uppnå.
Eftersom oxideringstakten ökar snabbt vid temperaturer över 800 °C är det viktigt att smältningen sker i en ganska syrefattig omgivning. I motsats till koppar och tenn så löser kol sig bra i flytande järn, så att smältning resulterar i en legering som innehåller för mycket kol för att kallas stål.
Produktion och användning
Se även artikeln stålproduktion
Stål förekommer i en mängd olika typer med noga kontrollerad sammansättning. Några huvudgrupper av stål är:
Stålindustri i Sverige
Sedan 1970-talet har Sverige främst inriktat sig på att producera högkvalitativa stål. Omställningen till denna kvalitetslinje började dock redan långt tidigare. Bland annat spelade Hagfors järnverk en viktig roll.[källa behövs]
Standardisering
De standarder för stål som numera gäller i Sverige tas fram av CEN och fastslås av SIS, som till exempel SS-EN 10025 för allmänna konstruktionsstål. Vidare så ger svenska myndigheter (Banverket, Vägverket och Boverket) ut nationella anpassningsdokument, NAD(S), med tilläggskrav för att anpassa standarderna till svenska regler.
Källor
- ↑ Karlebo Materiallära 14 ed (2003) ISBN:91-47-05178-8
Se även
- Wikimedia Commons har media som rör Stål
- Masugn
Externa länkar
- www.jernkontoret.se (branschorganisation, fakta om stål och stålindustri)
- Stålboken (PDF, från SSAB)
- KonstruktörsLotsen, om material och tillverkningsmetoder
