I dag er stål et af de vigtigste ingeniør- og byggematerialer. Det har et bredt anvendelsesområde og er uundværligt i produktionen af biler, mange husholdningsapparater, skibe, kirurgiske instrumenter og byggematerialer. De vigtigste bestanddele i stål er legeringer af jern og kulstof, men det indeholder også en række andre grundstoffer i langt mindre mængder. Det er værd at vide, at der i dag findes flere titusinde ståltyper, som adskiller sig fra hinanden i både fysiske og kemiske egenskaber.
Stål er en varmebehandlet legering af jern kombineret med forskellige grundstoffer, primært kulstof. Afhængigt af de ønskede egenskaber tilsættes yderligere elementer i forskellige proportioner. Under produktionen opstår der mange urenheder, som skal fjernes. Til dette formål anvendes flere forskellige teknikker. Stål kan fremstilles ved friskning eller ved hjælp af særlige ovne, oftest konverter- og vakuumovne. Der findes mange ståltyper, som varierer i anvendelse, kvalitet, mekaniske og fysiske egenskaber samt kemisk sammensætning. For at skelne dem anvendes forskellige bogstav- og cifferbetegnelser. Blandt stålens vigtigste egenskaber er dens høje træk- og trykstyrke. Materialet har stor elasticitet og plasticitet, hvilket gør det nemt at bearbejde. Det er samtidig både sejgt og hårdt. Stål kendetegnes også ved høj slagfasthed. Materialet har et bredt anvendelsesområde på grund af dets lave modtagelighed over for skadelige atmosfæriske påvirkninger.
Stål er meget værdsat på grund af sin store modstandsdygtighed mod tryk, bøjning og vridning. Det kan endda vende tilbage til sin oprindelige form og tåler både presning og retning. Desuden er det modstandsdygtigt over for ekstreme temperaturer og påvirkes ikke af frost eller varme. Det er ligeledes korrosionsbestandigt. På grund af den fremragende svejsbarhed kan stålkomponenter nemt sammensættes, og svejsningerne bliver meget holdbare. Stål har en ensartet struktur, hvilket er endnu en fordel. Moderne ståltyper har endnu bedre egenskaber, såsom højere styrke, bedre svejsbarhed og større modstand mod korrosion. Stålens egenskaber afhænger især af kulstofindholdet, de anvendte legeringselementer og den anvendte varmebehandling. Der findes mange ståltyper, klassificeret efter kemisk sammensætning og anvendelse: kulstofstål (lavkulstof, middelkulstof, højt kulstofindhold), legeret stål (lavlegeret, mellemlegeret, højlegeret), konstruktionsstål (almindelig anvendelse, lavlegeret, høj kvalitet, automatstål, lejestål, fjederstål, nitreringsstål, kedelstål, slidstærkt stål), værktøjsstål (kulstof, legeret, hurtigt-skærende, specialstål, rustfrit, kirurgisk, syrefast, magnetisk, slidbestandigt, transformatorstål, ventil-stål, varmebestandigt).
Stål og jern adskiller sig på mange punkter, selvom de kan se ens ud. Jern er et grundstof, som er nødvendigt for fremstillingen af stål – det samme gælder kulstof. Stål er derimod en legering. Jern indeholder også kulstof, men i langt mindre mængder end stål. Jern har i århundreder været brugt til produktion af forskellige maskiner og værktøjer. Når det kombineres med andre grundstoffer, opnås forskellige ståltyper med forskellige anvendelser. Jern forekommer naturligt i jordskorpen og er desuden afgørende i hæmoglobin. Stål derimod er et menneskeskabt produkt, fremstillet ved kombination af flere elementer og varmebehandling – det findes ikke naturligt i naturen, i modsætning til jern.
Stålfremstilling er en flertrinsproces, som har udviklet sig betydeligt gennem århundrederne. Teknologisk udvikling har gjort nutidens produktionsmetoder langt mere effektive end tidligere. Alligevel tager det stadig lang tid at omdanne råmaterialet til et slutprodukt som f.eks. martensitisk rustfrit stål. Først skal jern forberedes, og der kræves både kalk og koks til processen. Alt dette smeltes i en ovn. Den smeltede metalmasse er ekstremt varm, men indeholder mange urenheder. Hvis de ikke fjernes, bliver stålet mindre holdbart og mere sprødt. For at undgå dette tilsættes stålskrot til den smeltede masse, og der blæses ilt ind. Dette reducerer mængden af kulstof og fjerner en række urenheder, som ikke må forekomme i rent stål. I dag benytter mange producenter moderne elektriske stålovne, hvor elektrisk energi giver den ønskede effekt. På denne måde opnås råstål.
Produktionen stopper selvfølgelig ikke her. Det næste skridt er sekundær stålfremstilling. Først analyseres den kemiske sammensætning. Afhængigt af formålet skal stålet have bestemte kvaliteter. En betydelig reduktion af kulstof og tilsætning af aluminium giver tegningskvalitetsstål. Skal stålet derimod bruges til konstruktioner, må kulstofindholdet ikke reduceres for meget, da det har stor betydning for trækstyrken. Der findes mange måder at fjerne urenheder på – f.eks. temperaturændring, gasfjernelse eller tilsætning af legeringselementer. Metoden tilpasses altid den ståltype, der skal fremstilles. Den varme metalmasse hældes i forme, hvor den afkøles.
Når temperaturen falder, hærder stålet. Det tages ud af formene, mens det stadig er varmt. Herefter skæres det i ønskede længder og får lov at køle helt ned. Derefter følger den første bearbejdning, hvor de støbte elementer formes ved varmvalsning. Efterfølgende sker den sekundære bearbejdning, hvor stålet får sin endelige form, såsom belægning, samling, presning, boring eller nitning.
Stålens mekaniske og teknologiske egenskaber har størst indflydelse på dens anvendelse. Afhængigt af formålet vælges en passende ståltype. Stål bruges i mange tekniske områder og industrielle sektorer. Det er uundværligt til konstruktioner, tagdækning, facadebeklædning – f.eks. ståltagplader. Bilkarrosserier er også lavet af stål, ligesom dåser til konserves. Højkvalitetsstål er nødvendigt i skibsbygning, hvor skrog og offshoreplatforme fremstilles. Det bruges også til maskindele. Almindelige stålprodukter omfatter plader, stænger, skruer, søm, profiler, bånd og kabler. Selv elektriske installationer kræver stål. Det anvendes også i brobygning, haller, gangbroer m.m. Listen over anvendelser er meget lang. Uden stål ville mange offentlige og industrielle byggeprojekter være umulige.
Hvad er stål, og hvilke typer findes der?
Stål er en varmebehandlet legering af jern kombineret med forskellige grundstoffer, primært kulstof. Afhængigt af de ønskede egenskaber tilsættes yderligere elementer i forskellige proportioner. Under produktionen opstår der mange urenheder, som skal fjernes. Til dette formål anvendes flere forskellige teknikker. Stål kan fremstilles ved friskning eller ved hjælp af særlige ovne, oftest konverter- og vakuumovne. Der findes mange ståltyper, som varierer i anvendelse, kvalitet, mekaniske og fysiske egenskaber samt kemisk sammensætning. For at skelne dem anvendes forskellige bogstav- og cifferbetegnelser. Blandt stålens vigtigste egenskaber er dens høje træk- og trykstyrke. Materialet har stor elasticitet og plasticitet, hvilket gør det nemt at bearbejde. Det er samtidig både sejgt og hårdt. Stål kendetegnes også ved høj slagfasthed. Materialet har et bredt anvendelsesområde på grund af dets lave modtagelighed over for skadelige atmosfæriske påvirkninger.
Stål er meget værdsat på grund af sin store modstandsdygtighed mod tryk, bøjning og vridning. Det kan endda vende tilbage til sin oprindelige form og tåler både presning og retning. Desuden er det modstandsdygtigt over for ekstreme temperaturer og påvirkes ikke af frost eller varme. Det er ligeledes korrosionsbestandigt. På grund af den fremragende svejsbarhed kan stålkomponenter nemt sammensættes, og svejsningerne bliver meget holdbare. Stål har en ensartet struktur, hvilket er endnu en fordel. Moderne ståltyper har endnu bedre egenskaber, såsom højere styrke, bedre svejsbarhed og større modstand mod korrosion. Stålens egenskaber afhænger især af kulstofindholdet, de anvendte legeringselementer og den anvendte varmebehandling. Der findes mange ståltyper, klassificeret efter kemisk sammensætning og anvendelse: kulstofstål (lavkulstof, middelkulstof, højt kulstofindhold), legeret stål (lavlegeret, mellemlegeret, højlegeret), konstruktionsstål (almindelig anvendelse, lavlegeret, høj kvalitet, automatstål, lejestål, fjederstål, nitreringsstål, kedelstål, slidstærkt stål), værktøjsstål (kulstof, legeret, hurtigt-skærende, specialstål, rustfrit, kirurgisk, syrefast, magnetisk, slidbestandigt, transformatorstål, ventil-stål, varmebestandigt).
Hvad er forskellen mellem stål og jern?
Stål og jern adskiller sig på mange punkter, selvom de kan se ens ud. Jern er et grundstof, som er nødvendigt for fremstillingen af stål – det samme gælder kulstof. Stål er derimod en legering. Jern indeholder også kulstof, men i langt mindre mængder end stål. Jern har i århundreder været brugt til produktion af forskellige maskiner og værktøjer. Når det kombineres med andre grundstoffer, opnås forskellige ståltyper med forskellige anvendelser. Jern forekommer naturligt i jordskorpen og er desuden afgørende i hæmoglobin. Stål derimod er et menneskeskabt produkt, fremstillet ved kombination af flere elementer og varmebehandling – det findes ikke naturligt i naturen, i modsætning til jern.
Hvordan fremstilles stål?
Stålfremstilling er en flertrinsproces, som har udviklet sig betydeligt gennem århundrederne. Teknologisk udvikling har gjort nutidens produktionsmetoder langt mere effektive end tidligere. Alligevel tager det stadig lang tid at omdanne råmaterialet til et slutprodukt som f.eks. martensitisk rustfrit stål. Først skal jern forberedes, og der kræves både kalk og koks til processen. Alt dette smeltes i en ovn. Den smeltede metalmasse er ekstremt varm, men indeholder mange urenheder. Hvis de ikke fjernes, bliver stålet mindre holdbart og mere sprødt. For at undgå dette tilsættes stålskrot til den smeltede masse, og der blæses ilt ind. Dette reducerer mængden af kulstof og fjerner en række urenheder, som ikke må forekomme i rent stål. I dag benytter mange producenter moderne elektriske stålovne, hvor elektrisk energi giver den ønskede effekt. På denne måde opnås råstål.
Produktionen stopper selvfølgelig ikke her. Det næste skridt er sekundær stålfremstilling. Først analyseres den kemiske sammensætning. Afhængigt af formålet skal stålet have bestemte kvaliteter. En betydelig reduktion af kulstof og tilsætning af aluminium giver tegningskvalitetsstål. Skal stålet derimod bruges til konstruktioner, må kulstofindholdet ikke reduceres for meget, da det har stor betydning for trækstyrken. Der findes mange måder at fjerne urenheder på – f.eks. temperaturændring, gasfjernelse eller tilsætning af legeringselementer. Metoden tilpasses altid den ståltype, der skal fremstilles. Den varme metalmasse hældes i forme, hvor den afkøles.
Når temperaturen falder, hærder stålet. Det tages ud af formene, mens det stadig er varmt. Herefter skæres det i ønskede længder og får lov at køle helt ned. Derefter følger den første bearbejdning, hvor de støbte elementer formes ved varmvalsning. Efterfølgende sker den sekundære bearbejdning, hvor stålet får sin endelige form, såsom belægning, samling, presning, boring eller nitning.
Hvad kan man lave af stål? Hvad bruges det til?
Stålens mekaniske og teknologiske egenskaber har størst indflydelse på dens anvendelse. Afhængigt af formålet vælges en passende ståltype. Stål bruges i mange tekniske områder og industrielle sektorer. Det er uundværligt til konstruktioner, tagdækning, facadebeklædning – f.eks. ståltagplader. Bilkarrosserier er også lavet af stål, ligesom dåser til konserves. Højkvalitetsstål er nødvendigt i skibsbygning, hvor skrog og offshoreplatforme fremstilles. Det bruges også til maskindele. Almindelige stålprodukter omfatter plader, stænger, skruer, søm, profiler, bånd og kabler. Selv elektriske installationer kræver stål. Det anvendes også i brobygning, haller, gangbroer m.m. Listen over anvendelser er meget lang. Uden stål ville mange offentlige og industrielle byggeprojekter være umulige.