Rodzaje stali stosowanych w produkcji śrub i innych elementów złącznych

Stal jest surowcem wykorzystywanym do produkcji nie tylko śrub, nakrętek czy podkładek, ale niezliczonej ilości innych przedmiotów. Czym się charakteryzują poszczególne jej typy i w jaki sposób je rozróżnić?

Czym właściwie jest stal?

Stal jest surowcem wykorzystywanym do produkcji najróżniejszych przedmiotów od czasów starożytnych. Trudno określić dokładnie czas jej wynalezienia, wiadomo jednak, że używano jej już około 4000 lat przed naszą erą.

Stal jest stopem dwóch pierwiastków podstawowych: żelaza (Fe) i węgla (C). Surowiec ten zawiera jednak także domieszki innych pierwiastków, o których szerzej powiemy w dalszej części artykułu. W zależności od ilości i rodzaju tych dodatków stal różni się właściwościami i przeznaczeniem.

Węgiel występuje w stali w ilości maksymalnie 2,11%, w formie perlitu płytkowego lub cementytu. Zawartość tego pierwiastka w surowcu decyduje o jego twardości i hartowności. Trzeba tu podkreślić, że w stali stopowej może być znacznie więcej żelaza (w odróżnieniu od węglowej).

Stal wykorzystywana jest w niemal każdej branży do produkcji rozmaitych przedmiotów – od narzędzi i elementów złącznych poprzez skomplikowane urządzenia i konstrukcje budowlane po chirurgię i stomatologię.

Rodzaje i klasyfikacja stali

Jak już wspomnieliśmy, stal może zawierać domieszki, a także różnić się ilością węgla. W związku z tym posiada inne właściwości, które wpływają na kwalifikację tego surowca.

Wyróżniamy więc stal:

• węglową (niestopową),
• stopową.

Ta pierwsza posiada minimum dodatków, druga zaś zawiera różne pierwiastki wpływające na twardość, plastyczność czy hartowność materiału. Stal węglowa dzieli się na podkategorie różniące się zawartością C (niskowęglowa, średniowęglowa, wysokowęglowa). Podobnie klasyfikuje się stal stopową – na niskostopową, średniostopową oraz wysokostopową.

Należy pamiętać, że stal węglowa niestopowa także zawiera rozmaite domieszki, które są wynikiem zanieczyszczenia lub przerobu hutniczego. Mogą to być krzem, mangan, aluminium, fosfor, siarka, tlen, wodór, azot, cyna, antymon, arsen).

Biorąc pod uwagę stopień czystości, wyróżnia się:

• stal zwykłej jakości,
• stal wyższej jakości,
• tal najwyższej jakości.

Klasyfikacja stali obejmuje nie tylko obecność pierwiastków dodatkowych, ale również zawartość węgla i strukturę materiału.

Z uwagi na te parametry wyróżniamy:

• stal podeutektoidalną – do 0,77% węgla,
• stal eutektoidalną – ok. 0,77 % węgla,
• stal nadeutektoidalną – ponad 0,77 % węgla.

Jak wspomnieliśmy, stal znajduje zastosowanie w wielu branżach. Nie oznacza to jednak, że taki sam surowiec wykorzystuje się do stawiania mostów i produkcji skalpeli chirurgicznych. Z uwagi na szerokie pole zastosowania, stal dzieli się na narzędziową, konstrukcyjną oraz specjalistyczną.

Te podgrupy z kolei także posiadają podkategorie określające sposób wykorzystania surowca. Przykładowo: stal narzędziowa dzieli się na węglową i stopową, ta ostatnia zaś może być wykorzystywana na zimno, gorąco, może mieć także charakter szybkotnący. Materiał ten wykorzystywany jest między innymi do produkcji śrub, podkładek, nakrętek, wkrętów i akcesoriów warsztatowych.

Stal konstrukcyjna wykorzystywana jest między innymi w przemyśle budowlanym czy w stoczniach. Wyróżnia się wysokim stopniem trwałości i odporności. W zależności od miejsca i sposobu zastosowania, może to być stal łożyskowa, sprężynowa, niskostopowa, automatowa i wiele innych.

W grupie stali specjalnych znajdziemy te wykorzystywane w medycynie, na przykład chirurgiczna, jak i wykazujące wysoką odporność na zużycie, temperaturę, rdzę czy kwasy.

Klasyfikacja stali oparta na jej właściwościach, składzie chemicznym i sposobie wykorzystania wynika z polskiej normy PN-EN 10020:1996, a cechy surowca zawarte są w normie PN-EN 10020:2003.

Jakie pierwiastki zawiera stal stopowa

Stal stopowa jest materiałem złożonym z żelaza, węgla oraz innych pierwiastków, które zmieniają jego właściwości. Dodatek stopowy może zwiększać wytrzymałość i hartowność, wpłynąć na plastyczność czy inne cechy chemiczne oraz fizyczne.

Jakie pierwiastki mogą znaleźć się w stali stopowej? Do najpopularniejszych należą:

• chrom (Cr) – zwiększa twardość, stopień wytrzymałości, udarności i hartowności;
• aluminium, czyli inaczej glin (Al) – wykazuje działanie odtleniające;
• krzem (Si) – zwiększa wytrzymałość i twardość, a także odtlenia stal;
• nikiel (Ni) – poprawia wytrzymałość i twardość, jak również hartowność;
• mangan (Mn) – zwiększa wytrzymałość i twardość, a także granicę plastyczności, obniża jednak sprężystość;
• kobalt (Co) – zmniejsza hartowność, lecz zwiększa twardość i drobnoziarnistość;
• wanad (V) – poprawia hartowność i twardość stali, zwiększa jej drobnoziarnistość;
• molibden (Mo) – poprawia odporność na korozję i twardość stali, zwiększa hartowność.

Co ciekawe, oznaczenia zgodne z tablicą Mendelejewa są stosowane w normach międzynarodowych, wytyczne polskie wykorzystują inne symbole: chrom H, aluminium J, nikiel N, mangan G, molibden M.

Sposoby oznaczania stali

Sposób oznaczania stali zawarty jest w polskiej normie: PN-EN 10027-1:2005. Surowiec opisywany jest za pomocą liter i cyfr oddających właściwości materiału.

Przykładowo, oznaczenia wskazujące na skład chemiczny to: C33, a liczba ta określa 100-krotną średnią procentową zawartością węgla.

Z kolei symbol S235 oznacza stal konstrukcyjną spawalną.

Zgodnie z normą PN-En 10027-2:1994 gatunek stali może być także wyrażony 5-cyfrowym numerem, jak 1.0718.

Podsumowanie

Stal to niezwykle uniwersalny surowiec zróżnicowany pod względem właściwości fizyko-chemicznych oraz zastosowania. Znana od zarania wieków pozwala na wykonanie niemal każdego przedmiotu – śruby, nakrętki, podkładki czy narzędzia to tylko początek. Po jakie sięgnąć? Tego dowiesz się w Anda Śruby.