Stal i konstrukcje stalowe nr 1 na świecie

Stal – skład i wyroby hutnicze

Stal znana jako stop żelaza z węglem jest najbardziej popularnym surowcem stosowanym między innymi w różnego rodzaju przemyśle i budownictwie. Wraz z rozwojem technologii wzrosła również graniczna wartość parametrów wytrzymałościowych. Dlatego też obecnie stale możemy klasyfikować pod względem wytrzymałości: jako zwykłą (SZW), wysoką (SWW) i ultrawysoką (SUWW). Parametry jakie możemy uzyskać w produkcji tego materiału, w szczególności plastyczność, udarność czy wspomniana wytrzymałość zależą jednocześnie od technologii wytwarzania jak i składu chemicznego. Bowiem stal oprócz żelaza i węgla zawiera także inne pierwiastki. Najbardziej pożądane składniki stopowe to: chrom, nikiel, miedź, mangan, wolfram, tytan i molibden. Natomiast najczęstszymi stalowymi wyrobami hutniczymi są: blachy, pręty o przekroju kołowym, kwadratowym i sześciokątnym oraz okrągłe rury. Obok nich mamy cały szereg różnego rodzaju i kształtu profili zamkniętych i otwartych. Powszechnie w konstrukcjach stalowych wykorzystuje się na przykład płaskowniki, ceowniki, kątowniki czy teowniki. Oczywiście przydatność tych detali w wielu branżach jest po prostu nieoceniona.

Parametry charakteryzujące stal

O tym, że stal jest najważniejszym i najbardziej popularnym materiałem inżynierskim i konstrukcyjnym na świecie decydują jej niezwykłe właściwości. W dobie współczesnego rozwoju nauki i technologii istnieje wiele systemów pomiarowych stosowanych do określenia właściwości danej stali. Dzięki powtarzalnym i potwierdzonym wynikom można z powodzeniem określić zastosowanie i przydatność konkretnego gatunku w budownictwie czy gospodarce. Użycie najwyższej klasy wyrobów metalurgicznych, oraz precyzyjna i profesjonalna obróbka metalu, jaką zajmuje się np. firma Tarmet, to gwarancja solidnej konstrukcji na wiele wiele lat. Z doświadczenia zaś wiemy, że każde ciało pod wpływem działających na nie obciążeń ulega odkształceniu. Poniżej przedstawiono wybrane parametry stali, które w sposób znaczący określają i decydują o jej przeznaczeniu w różnych gałęziach przemysłu.

Sprężystość stali

Zjawisko sprężystości polega na tym, że ciało po zadziałaniu na nie siłą odkształca się nietrwale. Natomiast kiedy ta siła przestaje działać ciało wraca do swojego poprzedniego kształtu. Różne obiekty często doświadczają naprężeń zarówno ściskających jak i rozciągających. O tym jak bardzo materiał się odkształca mówi moduł Younga (E), inaczej nazywany modułem odkształcalności liniowej lub współczynnikiem sprężystości podłużnej. Jest on wyznaczany doświadczalnie. Im większy moduł E tym materiał mniej się odkształca.

Stal – wytrzymałość na rozciąganie

Badanie wytrzymałości na rozciąganie to jedna z podstawowych prób wytrzymałościowych  ujęta normą PN-EN 10002-1+AC1. Polega na odkształceniu próbki materiału pod wpływem siły zewnętrznej, działającej w osi próbki. W statycznej próbie rozciąga się odpowiednio wykonany pręt o przekroju kołowym. W czasie próby następuje rejestrowanie zależności przyrostu długości próbki od wielkości siły rozciągającej. Wytrzymałość typowych elementów konstrukcyjnych poddanych działaniu obciążeń decyduje o ich późniejszych zachowaniach w praktyce inżynierskiej.

Plastyczność i ciągliwość stali

Plastyczność charakteryzowana jest przez odkształcenia materiału poddawanego nieodwracalnym zmianom kształtu na skutek przyłożonych sił. Te odkształcenia trwałe powstają po przekroczeniu wartości tzw. granicy plastyczności. Wówczas następuje także znaczny przyrost wydłużenia rozciąganej próbki, bez wzrostu, a nawet często przy spadku wartości siły rozciągającej. Ciągliwość natomiast określa zdolność materiału do uzyskiwania znacznych wykrzywień przy niewielkim przyroście naprężeń po przekroczeniu granicy plastyczności. Właściwość tą wykorzystuje się szczególnie podczas produkcji detali konstrukcyjnych w procesie tłoczenia, zginania czy prostowania elementów.

Inne właściwości stali

Ponad wyżej wymienione w pomiarach parametrów wytrzymałościowych równie istotne znaczenie ma twardość. Stal jest tym twardsza im wyższą zawartość w jej składzie stanowi węgiel. Kolejną cechą jest udarność, czyli odporność na pękanie pod wpływem nagłego i szybkiego obciążenia, jakim jest np. uderzenie. Natomiast w samym procesie łączenia elementów stalowych ważną rolę odgrywa spawalność. Praktycznie wszystkie stale są spawalne, jednak dla niektórych gatunków wymagane jest zastosowanie specjalnych technik.