Τύποι και ιδιότητες του χάλυβα

Διαφορετικοί τύποι ατσάλι παράγονται σύμφωνα με τις μηχανικές και φυσικές ιδιότητες που απαιτούνται για την εφαρμογή τους. Διάφορα συστήματα διαβάθμισης χρησιμοποιούνται για τη διάκριση των χαλύβων με βάση αυτές τις ιδιότητες, που περιλαμβάνουν πυκνότητα, ελαστικότητα, σημείο τήξης, θερμική αγωγιμότητα, αντοχή και σκληρότητα (μεταξύ άλλων). Για να κατασκευάσουν διαφορετικούς χάλυβες, οι κατασκευαστές διαφοροποιούν τον τύπο και την ποσότητα των κραμάτων μετάλλων, την παραγωγική διαδικασία και τον τρόπο με τον οποίο επεξεργάζονται οι χάλυβες για την παραγωγή συγκεκριμένων προϊόντων.

Σύμφωνα με το αμερικανικό ινστιτούτο σιδήρου και χάλυβα (AISI), οι χάλυβες μπορούν ευρέως να ταξινομηθούν σε τέσσερις ομάδες με βάση τις χημικές τους συνθέσεις:

1. Χάλυβες άνθρακα
2. Χάλυβες αλουμινίου
3. Ανοξείδωτοι χάλυβες
4. Χάλυβες εργαλείων

Οι χάλυβες άνθρακα είναι κράματα κατασκευασμένα από συνδυασμό σιδήρου και άνθρακα. Με τη μεταβολή του ποσοστού άνθρακα, είναι δυνατό να παραχθεί χάλυβας με μια ποικιλία διαφορετικών ιδιοτήτων. Γενικά, όσο υψηλότερο είναι το επίπεδο άνθρακα τόσο ισχυρότερο και πιο εύθραυστο είναι ο χάλυβας.

Ο χάλυβας χαμηλού άνθρακα ονομάζεται μερικές φορές "σφυρήλατο σίδερο". Είναι εύκολο να εργαστεί και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για διακοσμητικά προϊόντα όπως περίφραξη ή πόρτες λαμπτήρων. Ο μεσαίος ανθρακούχος χάλυβας είναι πολύ ισχυρός και χρησιμοποιείται συχνά για μεγάλες κατασκευές όπως γέφυρες. Ο χάλυβας υψηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα χρησιμοποιείται κυρίως για καλώδια. Το εξαιρετικά υψηλό ανθρακούχο χάλυβα που ονομάζεται επίσης "χυτοσίδηρος" χρησιμοποιείται για γλάστρες και άλλα αντικείμενα. Ο χυτοσίδηρος είναι πολύ σκληρός χάλυβας, αλλά είναι επίσης πολύ εύθραυστος.

Οι κραματοποιημένοι χάλυβες ονομάζονται έτσι επειδή κατασκευάζονται με ένα μικρό ποσοστό ενός ή περισσοτέρων μετάλλων εκτός από το σίδηρο. Η προσθήκη κραμάτων μεταβάλλει τις ιδιότητες των χαλύβων. Για παράδειγμα, ο χάλυβας από σίδηρο, χρώμιο και νικέλιο παράγει ανοξείδωτο χάλυβα. Η προσθήκη αλουμινίου μπορεί να κάνει τον χάλυβα πιο ομοιόμορφο σε εμφάνιση. Ο χάλυβας με προστιθέμενο μαγγάνιο γίνεται εξαιρετικά σκληρός και ισχυρός.

Οι ανοξείδωτοι χάλυβες περιέχουν μεταξύ 10 και 20% χρώμιο, καθιστώντας τον χάλυβα εξαιρετικά ανθεκτικό στη διάβρωση (σκουριά). Όταν ο χάλυβας περιέχει πάνω από 11% χρώμιο, είναι περίπου 200 φορές πιο ανθεκτικό στη διάβρωση ως χάλυβες που δεν περιέχουν χρώμιο. Υπάρχουν τρεις ομάδες ανοξείδωτων χαλύβων:

• Οι ωστενιτικοί χάλυβες, οι οποίοι είναι πολύ υψηλοί σε χρώμιο, περιέχουν επίσης μικρές ποσότητες νικελίου και άνθρακα. Αυτά χρησιμοποιούνται πολύ συχνά για την επεξεργασία τροφίμων και τις σωληνώσεις. Αποτιμώνται, εν μέρει, επειδή δεν είναι μαγνητικά.
• Οι φερριτικοί χάλυβες περιέχουν περίπου 15% χρώμιο, αλλά μόνο ιχνοστοιχεία άνθρακα και κράματα μετάλλων όπως το μολυβδαίνιο, το αργίλιο ή το τιτάνιο. Αυτοί οι χάλυβες είναι μαγνητικό, πολύ σκληρό και ισχυρό, και μπορεί να ενισχυθεί περαιτέρω με την εργασία με το κρύο.
• Οι μαρτενσιτικοί χάλυβες περιέχουν μέτριες ποσότητες χρωμίου, νικελίου και άνθρακα. Είναι μαγνητικές και θερμοευαίσθητες. Οι μαρτενσιτικοί χάλυβες χρησιμοποιούνται συχνά για εργαλεία κοπής όπως μαχαίρια και χειρουργικό εξοπλισμό.

Οι χάλυβες εργαλείων είναι ανθεκτικά, ανθεκτικά στη θερμότητα μέταλλα που περιέχουν βολφράμιο, μολυβδαίνιο, κοβάλτιο και βανάδιο. Χρησιμοποιούνται, όχι εκπληκτικά, για την κατασκευή εργαλείων όπως τρυπάνια. Υπάρχει μια ποικιλία διαφορετικών τύπων χαλύβων εργαλείων, που περιέχουν ποικίλες ποσότητες διαφορετικών κραμάτων μετάλλων.