Stal węglowa, jej rodzaje i właściwości
Stal jest jednym z najpopularniejszych materiałów – wykorzystywanym zarówno do produkcji przedmiotów użytkowych, jak i do elementów konstrukcyjnych. Wśród wielu jej odmian można znaleźć stopy o różnych właściwościach, które decydują o ich ostatecznym przeznaczeniu. Do tej grupy zaliczane są także stale węglowe o różnej zawartości tego pierwiastka i wyjątkowych cechach.
Co to jest stal węglowa?
Stal węglowa jest jedną z kilku odmian stopów materiału, których cechą charakterystyczną jest określona zawartość węgla. Pierwiastek ten ma duże znaczenie dla właściwości fizycznych gotowego surowca, ponieważ nadaje mu twardości kosztem elastyczności. Stale z dużą zawartością węgla są bardzo odporne na zgniatanie i wytrzymują bardzo duże obciążenia, dlatego stosuje się je do produkcji elementów podstaw konstrukcji.
Oferowane klientom w sprzedaży przez firmę Benteler Distribution Poland Sp. z o.o. rury ze stali węglowej mogą być wykorzystywane do budowania podziemnych rurociągów lokowanych pod budynkami i autostradami. Z kolei stopy stali o małej zawartości węgla są bardziej podatne na uginanie i odkształcanie, ale za to ich elastyczność chroni je przed pękaniem. Takie elementy szczególnie sprawdzają się tam, gdzie pod wpływem zmiany warunków otoczenia konstrukcja narażona jest na rozciąganie czy uginanie.
Trzy grupy stali węglowych
Stal węglowa jest podzielona na trzy kategorie, a w ramach każdej z nich można też znaleźć wiele odmian stopów, które nieznacznie różnią się parametrami. Umożliwia to precyzyjne dobranie materiału do projektowanej konstrukcji, a oddziaływanie sił zewnętrznych oraz stawiane elementom wymagania wyliczają architekci. Zależnie od zawartości węgla wyróżnia się:
- stale wysokowęglowe o zawartości węgla od 0,6 do 0,9%,
- stale średniowęglowe o zawartości węgla od 0,25 do 0,6%,
- stale niskowęglowe o zawartości węgla poniżej 0,25%.
Wybór jednej z tych trzech grup nie jest wystarczający do określenia, czy surowiec spełnia wymogi dotyczące budowy konkretnej konstrukcji. Poza węglem do stopu dodaje się też inne pierwiastki, które powodują, że materiał jest przeciętny lub uszlachetniony. W praktyce wyróżnia się: stale pospolite, stale zwykłej i podwyższonej jakości oraz stopy o specjalnym przeznaczeniu.
Inne pierwiastki w stopie stali węglowej
Węgiel to pierwiastek, który decyduje o kruchości i elastyczności, a także o wytrzymałości mechanicznej i twardości materiału. Nie jest on jedynym dodatkiem, jaki pojawia się w tworzonym stopie. Proces technologiczny wytwarzania stali wymaga też stosowania różnych innych pierwiastków, które mają na celu np. podtrzymanie wysokiej temperatury wytopu czy usuwanie nadmiaru tlenu, aby materiał był zwarty i pozbawiony pęcherzyków. Do najczęściej stosowanych zalicza się: krzem, mangan, fosfor i siarkę, które – pomimo procesu świeżenia – w niewielkich ilościach pozostają w stopie. Nawet minimalne ilości tych pierwiastków sprawiają, że rury ze stali węglowej są mniej spawalne lub mniej tolerancyjne na uginanie. Dopuszczalne ilości takich pierwiastków, jakie określa norma, to: 0,37% krzemu, 0,80% manganu, 0,3% miedzi, 0,10% chromu i 0,15% niklu. Własności mechaniczne i zawartość węgla to główne kryteria, którymi należy się kierować wybierając stal węglową. Na drugim miejscu znajduje się sposób obróbki – na gorąco lub na zimno – oraz stopień zgniotu.
