W stali poza Węglem (C) (i oczywiście Żelazem (F)!), zanieczyszczeniami występują także składniki stopowe, które polepszają własności stali. To one powodują, że stale stopowe są lepsze od czystego stopu Żelaza z Węglem.
Pierwsza grupa to domieszki, dodawane podczas wlewania stali do kadzi stalowniczej (z pieca stalowniczego). Wiążą one Tlen (O)zawarty w stali. To Mangan (Mn), Krzem (Si), Aluminium (Al). To właśnie dzięki nim nie martwimy się, ze tlenu w stali jest za dużo! Mangan i Krzem dodawane są do ciekłej stali w formie Żelazostopów, Aluminium wrzucane jest w postaci metalicznej (w „gąskach”).
Rys. 1 ŻelazoMangan [1]
Rys. 2 ŻelazoKrzem [1]
Rys. 3 Gąska Aluminium [3]
Mangan, poza odtlenianiem spełnia kolejną ważną funkcję: wiąże Siarkę (S) w stali. Niestety, zawsze siarka w stali jest, czasem mało, czasem bardzo mało, jednak nie da się jej usunąć całej. Siarka z Żelazem tworzy niskotopliwy Siarczek Żelaza (FeS), o niskiej temperaturze topnienia 1195O C. Jednak już w temperaturze powyżej 980OC staje się on miękki i plastyczny. Nie byłoby w tym nic niebezpiecznego, ale stal kuje się i walcuje w temperaturach wyższych niż 1000O C, jeśli w stali występuje Siarczek Żelaza stal rozwarstwia się (!) i nadaje się tylko na złom. Zwiększona ilość Manganu wiąże Siarkę w Siarczek Manganu (MnS) o temperaturze topnienia 1620O C, w typowych (a nawet w wyższych) temperaturach walcowania stali nie pogarsza on własności stali.
Ponadto Mangan zwiększa hartowność stali, zwiększa udarność w niskich temperaturach. Jednak jego zawartość w stalach narzędziowych nie powinna przekraczać 1,8%, powyżej tej temperatury paradoksalnie obniża udarność stali.
Rys. 4 Wpływ Manganu na udarność w stali [3]
Krzem poza odtlenianiem wpływa na sprężystość zahartowanej stali, stąd jego zwiększona ilość często występuje w stalach sprężynowych. Zwiększa ponadto Hartowność, choć mniej niż Mangan. Zwykle jest go w stali na noże do 1%, maksymalnie 2%.
Aluminium jest najbardziej niedocenianym pierwiastkiem w stalach węglowych stosowanych na noże. Poza odtlenianiem wpływa pośrednio na udarność stali, tworząc w stali Tlenek Aluminium (Al2O3) i Azotek Aluminium (AlN), które przeciwstawiają się rozrostowi ziarna w wysokich temperaturach. Dzięki nim stal staje się drobnoziarnista. Im mniejsze ziarna w stali, tym większa udarność. Aluminium zmniejsza ziarno w stalach węglowych, zwiększając jednocześnie udarność!
Rys. 5 Wpływ wielkości ziarna na Udarność w stali [4]
Rys. 6 Różnica w rozroście ziarn w stali drobno i gruboziarnistych [4]
W większości stali węglowych narzędziowych stosowanych na noże w Polsce Aluminium jest w odpowiedniej ilości, by stal w nożach byłą drobnoziarnista i miała dużą udarność.
Literatura
[1] http://www.redbor.pl/encyklopedia/uklad_okresowy/zelazo.htm
[3] https://www.tf.uni-kiel.de
[4] http://www.engineeringenotes.com/metallurgy/steel/austenitic-grain-size-of-steel-metallurgy/25901
Powered by MELONTOOLS
