Typen en eigenschappen van staal

Verschillende types van staal worden geproduceerd volgens de mechanische en fysische eigenschappen die nodig zijn voor hun toepassing. Verschillende sorteersystemen worden gebruikt om staal te onderscheiden op basis van deze eigenschappen, waaronder dichtheid, elasticiteit, smeltpunt, thermische geleidbaarheid, sterkte en hardheid (onder andere). Om verschillende staalsoorten te maken, variëren fabrikanten het type en de hoeveelheid gelegeerde metalen, het productieproces en de manier waarop de staalsoorten worden bewerkt om bepaalde producten te produceren.

Volgens het American Iron and Steel Institute (AISI) kunnen staalsoorten grofweg worden onderverdeeld in vier groepen op basis van hun chemische samenstelling:

1. Koolstofstaal
2. Gelegeerd staal
3. Roestvrij staal
4. Gereedschapsstaal

Koolstofstaal zijn legeringen gemaakt van een combinatie van ijzer en koolstof. Door het percentage koolstof te variëren, is het mogelijk om staal met verschillende kwaliteiten te produceren. Over het algemeen geldt dat hoe hoger het koolstofniveau, hoe sterker en brozer het staal.

Koolstofarm staal wordt soms 'smeedijzer' genoemd. Het is gemakkelijk te bewerken en kan worden gebruikt voor decoratieve producten zoals hekwerk of lantaarnpalen. Medium koolstofstaal is erg sterk en wordt vaak gebruikt voor grote constructies zoals bruggen. Koolstofstaal wordt voornamelijk gebruikt voor draden. Het ultrahoog koolstofstaal ook wel "gietijzer" genoemd wordt gebruikt voor potten en andere items. Gietijzer is zeer hard staal, maar het is ook behoorlijk bros.

Gelegeerde staalsoorten worden zo genoemd omdat ze zijn gemaakt met een klein percentage van een of meer metalen naast ijzer. De toevoeging van legeringen verandert de eigenschappen van staal. Zo maakt staal gemaakt van ijzer, chroom en nikkel roestvrij staal. De toevoeging van aluminium kan staal er uniformer uit laten zien. Staal met toegevoegd mangaan wordt uitzonderlijk hard en sterk.

Roestvrij staal bevat tussen 10 en 20% chroom, waardoor het staal extreem bestand is tegen corrosie (roestvorming). Wanneer staal meer dan 11% chroom bevat, is het ongeveer 200 keer beter bestand tegen corrosie als staal dat geen chroom bevat. Er zijn drie groepen roestvrij staal:

• Austenitische staalsoorten, die zeer veel chroom bevatten, bevatten ook kleine hoeveelheden nikkel en koolstof. Deze worden veel gebruikt voor voedselverwerking en piping. Ze worden gedeeltelijk gewaardeerd omdat ze niet-magnetisch zijn.
• Ferritisch staal bevat ongeveer 15% chroom, maar alleen sporen van koolstof en metaallegeringen zoals molybdeen, aluminium of titanium. Deze staalsoorten zijn magnetisch, zeer hard en sterk, en kan verder worden versterkt door koud bewerken.
• Martensitische staalsoorten bevatten gematigde hoeveelheden chroom, nikkel en koolstof. Ze zijn magnetisch en warmtebehandelbaar. Martensitische staalsoorten worden vaak gebruikt voor snijgereedschappen zoals messen en chirurgische apparatuur.

Gereedschapsstaal zijn duurzame, hittebestendige metalen die wolfraam, molybdeen, kobalt en vanadium bevatten. Ze worden, niet verrassend, gebruikt om gereedschappen zoals boren te maken. Er zijn verschillende soorten gereedschapsstaal, met verschillende hoeveelheden verschillende legeringsmetalen.