Legeringselementer i stål

Det er stålets kjemiske sammensetning som er avgjørende for dets egenskaper. Stål fremstilles av jern-karbon-legeringer og andre grunnstoffer, såkalte legeringselementer. Andelen av grunnstoffet bør være større enn den konsentrasjonen som ikke forårsaker endringer i stålets egenskaper og struktur. De vanligste legeringselementene er slike grunnstoffer som: nikkel, titan, vanadium, krom, silisium, molybden, wolfram, kobolt, aluminium, kobber, niob og mangan.

Formålet med bruk av legeringselementer er ikke bare å gi stålet bestemte egenskaper, men også øke stålets herdbarhet, forenkle varmebehandling, øke motstand mot korrosjon eller slitasje, samt oppnå bedre fysiske, fysisk-kjemiske, teknologiske og mekaniske egenskaper. Hvert legeringselement endrer stålets egenskaper på forskjellig måte. Likevel er innslag av stoffer ikke alltid positiv. Av den grunn skiller man mellom gunstige og skadelige legeringselementer.

Molybden øker motstandsdyktighet mot korrosjon. Austenittiske syrefaste stål inneholder ca. 2,5 % molybden, men innholdet kan være så høyt som 7 %. Grunnstoffet er ansvarlig for forbedring av stålets styrke og herdbarhet, det reduserer skjørheten og øker motstand mot kryp.

Kobber har liknende fysiske egenskaper som jern, men er mye mer korrosjonsbestandig. Innslag av dette grunnstoffet blir stadig mer verdsatt, særlig når det gjelder fremstilling av nytt stål.

Nikkel ikke bare forenkler herdeprosessen og øker herdedybden, men også reduserer temperaturen for overgang mellom ferritt og austenitt. Etter oppløsning i ferritt styrker det stålet og bidrar til bedre slagfasthet. Dette grunnstoffet er en viktig bestanddel i syrefaste stål (acid-proof steel), fordi det gir god sveisbarhet og mulighet for plastisk bearbeiding. En nikkeltilsetning på 0,5 %–4 % brukes ved seigherding, og på 8%–10% – til syrefaste stål.

Krom påvirker stålets herdbarhet i likhet med nikkel. Det øker også styrken og bidrar til finere korn. Dette legeringselementet brukes ofte i konstruksjonsstål, varmebestandige og rustfrie stål, samt verktøystål. I tilfelle rustfritt stål er krom det legeringselementet som har avgjørende betydning for motstandskraft mot korrosjon. Krominnholdet varierer mellom 12 % og 30 %, avhengig av ståltype.

Silisium anses ofte som uønsket innslag. Det påvirker stålets skjørhet, hardhet, elastisitet og styrke. Tilsetning av silisium brukes oftest i fjærstål. Den reduserer også slagfasthet og øker motstandsdyktighet mot påvirkning av høy temperatur. Det brukes som tilsetning i de ståltypene som brukes ved høye temperaturer eller som kommer i kontakt med konsentrert nitrogen- og svovelsyre.

Mangan har gunstig påvirkning på stålets styrke mot slag og abrasjon, uten å endre duktiliteten. Takket være dette grunnstoffet blir stålet sterkere.

Blant skadelige legeringselementer må man nevne først og fremst svovel, som gjør smiing vanskeligere, og fosfor, som reduserer stålets styrke og slagfasthet, øker hardheten og forårsaker blåskjørhet.

Med hensyn til innhold av legeringselementer, kan ståltyper deles inn i følgende grupper:
– lavlegert – med konsentrasjon av ett grunnstoff på mindre enn 2 %
– middels legert – med konsentrasjon av ett grunnstoff på mindre enn 8 %
– høylegert – med konsentrasjon av ett grunnstoff på mer enn 8 %

Med hensyn til bruksområde, skilles det mellom følgende ståltyper:
– verktøystål
– konstruksjonsstål
– med særlige egenskaper

Stål med særlige egenskaper, såkalt spesialstål, karakteriserer seg med høy korrosjonsbestandighet og kan deles inn i grupper med hensyn til struktur (ferrittiske, martensittiske, utfellingsherdede martensittiske, austenittiske, ferritt-austenittiske stål) eller kjemisk sammensetning (kromstål, krom-nikkelstål og krom-nikkel-manganstål).

• krom
• silisium
• mangan
• kobber
• nikkel
• grunnstoffer
• stål