Stal to bardzo popularny surowiec budowlany. Jest wytrzymały, względnie tani w produkcji, posiada dobre właściwości mechaniczne i nie sprawia trudności w razie demontażu i utylizacji. Sprawdźmy więc, wg jakich kategorii możemy podzielić ten surowiec, takie konkretne cechy ma stal i gdzie jest najpowszechniej wykorzystywany.
Stal – skład, budowa
Stal jest stopem żelaza z węglem o gęstości ok. 7,86 g/cm3. Jest on wcześniej obrobiony plastycznie i cieplnie. Zawartość węgla w żelazie nie przekracza 2,11% i jest to jednocześnie jego maksymalne, graniczne stężenie. Definicję stali w prosty sposób określa Polska Norma PN-EN 10020:2003 wg której stalą można nazwać każdy materiał, który zawiera więcej żelaza niż innych pierwiastków oraz węgiel o stężeniu mniejszym od 2%.
Podział stali – rodzaje
Stal jako surowiec możemy podzielić według kilku kryteriów. Najpopularniejszy jest podział stali z uwagi na jego skład chemiczny. Wyróżnia się zatem stal:
- stopową
- niskostopową
- wysokostopową
- węglową (w tym: niskowęglową, wysokowęglową oraz średniowęglową)
Stal można również podzielić z uwagi na jej zastosowanie. Będzie to zatem stal:
- konstrukcyjna
- narzędziowa
- specjalna
Jako ciekawostkę można dodać, że obecnie udało się skatalogować ponad 3 tysiące gatunków stali.
Sprawdź również: Co to jest próba srebra?
Produkcja stali: jak powstaje stal?
Do produkcji stali wykorzystuje się tzw. wsad, który składa się z rudy żelaza oraz innych dodatków. Wsad przetapia się najpierw w wielkich piecach, który na skutek tego procesu, przybiera postać płynną (nazywaną surówką). W tej postaci materiał jest traktowany tlenem oraz wysoką temperaturą (powyżej 1000 stopni Celsjusza). To powoduje, że od surówki oddzielają się produkty niepożądane, takie jak żużel czy gaz wielkopiecowy.
W procesie przetapiania można wykorzystać również różne dodatki, które wpływają na przyszłe właściwości mechaniczne stali. Tak przygotowany materiał odlewa się w specjalnych formach. Stal może być wtedy poddawana wstępnej obróbce plastycznej, np. walcowaniu.
Zastosowanie stali
Stal z racji swoich wyjątkowych właściwości, ma całkiem spore zastosowanie. Z tego powodu wykorzystuje się ją m.in. przy produkcji:
- puszek na konserwy
- karoserii samochodów
- gwoździ i narzędzi ręcznych
- noży
- elementów infrastruktury drogowej i kolejowej
- pokryć dachowych
- profili konstrukcyjnych
Właściwości fizyczne stali
Największą zaletą stali jest jej wysoka odporność na ściskanie i rozciąganie. Ponadto stal jest twarda, sprężysta, posiada wysoką temperaturę topnienia, doskonale przewodzi ciepło i energię elektryczną. Stal dobrze poddaje się również obróbce cieplnej i plastycznej.
Niestety dosyć znaczącą wadą stali jest jej podatność na korozję. W tym celu do jej produkcji wykorzystuje się domieszki innych pierwiastków. Powierzchnię stali można dodatkowo poddać procesowi galwanizacji oraz ocynkowania.
| Gęstość | 7,86 g/cm³ |
| Współczynnik liniowej rozszerzalności α | 12×10−6/K |
| Współczynnik przewodzenia ciepła k | 58 W/(m·K) |
| Współczynnik Poissona ν | 0,30 |
| Rezystywność (20 °C, 0,37–0,42% węgla) | 171×10−9 Ω·m |