Staal van ijzererts tot roestvaststaal

In de hoogoven wordt uit gesmolten ijzererts, ruwijzer afgetapt dat in de staalfabriek ontdaan wordt van verontreinigingen. Het resultaat is koolstofstaal, waaruit door toevoeging van legeringselementen, gelegeerd staal ontstaat. In de 19de eeuw introduceerde Ir Eifel het construeren in staal. Stoommachine en spoorweg zijn zonder staal ondenkbaar. Welvaart is op staal gebouwd. Na WO 11 is door beter metallurgisch inzicht en nieuwe technologie een nieuwe generatie legeringen ontwikkeld.

Van ijzererts tot ruwijzer

IJzererts bestaat uit ijzer-zuurstof verbindingen en verontreinigingen. De waarde van de erts wordt bepaald door het ijzergehalte (ligt tussen 30%-70%), door fosfor en door de aard van de verontreinigingen, waarbij zwavel een hoofdrol speelt. Ruwe ijzer (of ruwijzer) is het voormateriaal voor ijzergieterij en staalfabriek. Staal vormt sinds twee eeuwen de fundatie van de welvaart

Van ruwijzer tot staal

Koolstof hoort bij ongelegeerd staal en wordt niet als legering-element beschouwd. Hetzelfde geldt voor de elementen: mangaan, silicium, zwavel, fosfor, zuurstof en stikstof die moeilijk te verwijderen zijn of worden toegevoegd om andere schadelijke elementen te binden, deze chemische bewerkingen met elementen zijn onmisbaar bij fabricage van ongelegeerd staal, ze horen bij het ongelegeerde staal. Ondanks deze elementen noemt men het staal ongelegeerd. Ongelegeerd staal is het meest gebruikte staal ter wereld

Het ijzerkoolstof diagram en de structuur van staal

Het ijzerkoolstofdiagram en de daar vanaf geleide grafieken en structuren vormen de bases van de metaal(staal)kunde. Het geeft inzicht in de chemische en fysische processen die in het inwendige van het staal plaatsvinden. Het diagram is uitgangspunt bij het begrijpen van werking en invloed van koolstof, warmtebehandeling en van legeringselementen op het staalbereidingproces en bij de ontwikkelingen van nieuwe legeringen. Door een linkermuisklik op afbeeldingen worden deze duidelijker

Warmtebehandeling van staal

Er is een duidelijk verschil in eigenschappen van gewalst staal in walsrichting en loodrecht erop. Een “bandstructuur” maakt dat zichtbaar, deze ontstaat door kristallieten die in de walsrichting gestrekt zijn, en dat extra geacentueerd wordt door verontreinigingen op de kristallietgrenzen, waardoor het idee van “vezels” ontstaat. Belastbaarheid en bewerkbaarheid van het materiaal zijn daardoor afhankelijk van de walsrichting. Warmtebehandelingen reduceren dit verschijnsel en hebben grote invloed op de uiteindelijke mechanische eigenschappen van het staal. Zonder de warmtebehandelingen was onze technologie blijven hangen in het stoomtijdperk

Het staal van de Titanic

Het aan elkaar klinken van stalen scheepsplaten is een kostbare arbeidsintensieve bewerking. De te verbinden platen worden door boren of ponsen voorzien van nagelgaten die exact met elkaar overeen moeten stemmen. Voor maximale produktie is bij het klinken van een groot schip een klink-team van vier werknemers nodig. Door het perforeren wordt de constructie verzwakt, hetgeen door grotere staaldikte, dus extra gewicht, wordt gecompenseerd. Ook de plaat-overlap en de nagels resulteren in extra gewicht

Gelegeerd staal

We onderscheiden laag- en hooggelegeerd staal. Is gew.% van een legeringelement 1,5% -5% is het laaggelegeerd staal- en met meer dan 5% is het hooggelegeerd. Mangaan, silicium, chroom, vanadium, nikkel en molybdeen komen in de gelegeerde stalen veel voor. De invloed van afzonderlijke elementen is moeilijk vast te stellen omdat elementen elkaar tegenwerken of versterken. We verdelen gelegeerd staal in constructie- en gereedschapstaal

Roestvast staal

Roestvaststaal is een legering van ijzer met minimaal 12% chroom. Roestweerstand door vorming van een beschermende chroomoxide huid in een oxiderende omgeving. Niet geschikt voor een reducerend milieu. Corrosievastheid bij hogere temperatuur neemt toe met chroom gehalte. Naast chroom zijn nikkel en mangaan belangrijke legeringelementen, ze werken austeniet stabiliserend en verder zijn belangrijk molybdeen, silicium, niobium en titaan die het ferriet stabiliseren