1

Jest to stal, w której oprócz węgla występują inne dodatki stopowe o zawartości od kilku do
nawet kilkudziesięciu procent, zmieniające w znaczny sposób charakterystyki stali. Dodatki
stopowe dodaje się by:

•

podnieść hartowność stali

•

uzyskać większą wytrzymałość stali

•

zmienić pewne właściwości fizyczne i chemiczne stali

Stale stopowe są stalami używanymi przeważnie w przemyśle maszynowym i są

przeznaczone na budowę elementów o wysokich obciążeniach. Stale te dzieli się na stale do
nawęglania, do ulepszania cieplnego, do azotowania, stale sprężynowe( resorowe), stale
specjalne nierdzewne i kwasoodporne oraz żarowytrzymałe. Dodatki stopowe oraz obróbka
cieplna wpływają na osiągnięcie odpowiednich własności fizycznych i chemicznych.

Stale stopowe, zwykle bardzo drogie, używane są w zastosowaniach specjalnych, tam

gdzie jest to uzasadnione ekonomicznie.

Stal ze względu na zastosowanie dzieli się na:

Stal konstrukcyjna – stal używana do budowy konstrukcji stalowych i części urządzeń
i maszyn o typowym przeznaczeniu. Gdy konstrukcja lub element urządzenia pracuje
w trudnych lub ekstremalnych warunkach atmosferycznych, wytężeniowych lub
cieplnych, stosuje się stale specjalne.

Stal konstrukcyjna niskostopowa – stal o niskiej zawartości węgla maksymalnie do
0.22% posiadająca dodatki stopowe w ograniczonych ilościach. Stale niskostopowe
używane są do budowy konstrukcji narażonych na działanie warunków
atmosferycznych takich jak mosty, maszty, wagony kolejowe. Charakteryzują się
większą wytrzymałością od stali konstrukcyjnych wyższej jakości oraz większą
odpornością na korozję.

Stal automatowa – stal wykorzystywana do produkcji drobnych części np.: śrub,
nakrętek, podkładek itp. Używana na części nie podlegające silnym obciążeniom. Stal
taka, dostarczana w postaci prętów, jest używana w automatach, które pracując przy
minimalnym nadzorze ludzkim, wymagają stali tworzącej krótkie i łamliwe wióry.
Zapewnia się to przez zwiększony dodatek siarki do 0,35% i fosforu do 0,15%. Siarka,
tworząca z metalami kruche siarczki, najbardziej wpływa na łamliwość wiórów

Stal do azotowania – stal używana do obróbki chemicznej azotowania. Do azotowania
stosuje się stale konstrukcyjne niskostopowe oraz stale stopowe o zawartości
aluminium powyżej 1.0%. Wyroby wykonane z takiej stali po azotowaniu uzyskują
dużą odporność na ścieranie.

Stal specjalna – stal przeznaczona do specjalnych zastosowań. Stale specjalne zawierają dużą
ilość dodatków stopowych, wymagają bardzo skomplikowanej obróbki cieplnej oraz
wysokiego reżimu obróbki i montażu. Ze względu na wysoką cenę nie są stosowane
powszechnie. W przemyśle chemicznym najczęściej są używane stale stopowe specjalne tj.:
stale nierdzewne, kwasoodporne, żaroodporne, żarowytrzymałe.



Stal nierdzewna – stal odporna na działanie czynników atmosferycznych,

rozcieńczonych kwasów, roztworów alkalicznych i podobnych. Nierdzewność stali
uzyskuje się poprzez zwiększoną zawartość chromu. Im większa zawartość
chromu, tym większa odporność stali na korozję. Zwykle stosuje się od 12% do
25% chromu. Zwiększona zawartość węgla także wpływa na wzrost nierdzewności
stali, lecz zawartość tego dodatku stopowego ogranicza się ze względu na jego
wpływ na kruchość stali.

2



Stal kwasoodporna – stal odporna na działanie wszystkich kwasów

organicznych i większości nieorganicznych, z wyjątkiem kwasu solnego i
siarkowego. Kwasoodporność uzyskuje się dzięki stabilizacji austenitu w
normalnych warunkach, co można uzyskać dzięki wysokim zawartościom chromu
(17% – 20%) I niklu (8% - 14%), oraz innych dodatków stopowych, takich jak
mangan, tytan, molibden i miedź.


Odporna na zużycie najbardziej jest znana stal Hadfielda zawierająca od 1-

1,3% C i 11-14% Mn. Jest to stal w stanie przesyconym austenityczna, praktycznie
nieobrabialna przez skrawanie. Wyroby otrzymuje się nadając im ostateczną
postać przez odlewanie. Odznacza się wybitną odpornością na ścieranie i
jednocześnie ma dużą odporność na uderzenie. Ze stali tej wykonuje się części
gąsienic do traktorów i czołgów, kosze i chwytaki do koparek, rozjazdy
tramwajowe i kolejowe.


Stal zaworowa - należy do grupy stali żarowytrzymałych z przeznaczeniem na

zawory wylotowe silników spalinowych. Są to stale chromowo-krzemowo-
molibdenowe, oraz stale chromowo-niklowo-wolfra-mowo-molibdenowe z
dodatkiem do 0,5% azotu przeznaczone na najsilniej obciążone zawory wylotowe i
wlotowe silników lotniczych i samochodowych.



Żaroodporna, przez żaroodporność stali rozumie się jej odporność na

korozyjne działanie gorących gazów o temperaturze powyżej 550°C (tzn. powyżej
temperatury czerwonego żaru). Głównymi składnikami stopowymi stali
ż

aroodpornych są chrom, krzem i glin.



Żarowytrzymałe są to stale żaroodporne, które dodatkowo w wysokiej

temperaturze pod wpływem stałego obciążenia w ciągu długiego czasu nie
wykazują odkształceń lub tylko w stopniu minimalnym, czyli są odporne na
pełzanie. Najczęściej stosowane stale żarowytrzymałe to: chromowo-niklowe z
dodatkiem krzemu przy zwiększonej zawartości manganu. zawartość węgla w tych
stalach nie przekracza 0.2%.

Ze względu na zawartość stopów w stali, możemy wyróżnić stale:



Niskostopowe – stężenie jednego pierwiastka (oprócz węgla) nie przekracza

2%, a suma pierwiastków łącznie nie przekracza 3,5%


Ś

redniostopowe – stężenie jednego pierwiastka (oprócz węgla) przekracza 2%,

lecz nie przekracza 8% lub suma pierwiastków łącznie nie przekracza 12%


Wysokostopowe – stężenie jednego pierwiastka przekracza 8% a suma

pierwiastków łącznie nie przekracza 55%.

Do najczęściej stosowanych dodatków w stalach zalicza się:



Nikiel- wpływa na obniżenie temperatury przemiany A, oraz obniża krytyczną
szybkość chłodzenia przy hartowaniu. W praktyce oznacza to, że stal niklowa
przehartowuje się głębiej niż węglowa. Oznaczany jako N.



Chrom- zwiększa twardość stali, wpływa na rozdrobnienie ziarna oraz zwiększa
zdolność przehartowania stali, jednak w większym stopniu niż nikiel. W stalach
konstrukcyjnych z wyjątkiem łożysk owych chrom stosuje się zazwyczaj z innymi
składnikami, jak np. nikiel molibden, mangan- są to przede wszystkim stale do
nawęglania i ulepszania cieplnego. Dodatek chromu w dużych ilościach (12-30%)
zwiększa wybitnie odporność stali na działanie czynników utleniających( stale
nierdzewne, kwasoodporne, żaroodporne). W symbolach stali jego dodatek oznacza
się literą H

3



Mangan- działa na strukturę podobnie jak nikiel, ale w stopniu znacznie silniejszym.
Stale manganowe konstrukcyjne(0,8-1,4%Mn) odznaczają się dużą wytrzymałością na
rozciąganie i odpornością na uderzenie: stosuje się je na konstrukcje mostowe, szyny
kolejowe, osie samochodowe. W symbolach stali jego dodatek oznacza się literą G.



Wolfram- nadaje stali drobnoziarnistość, zwiększa hartowność, twardość i odporność
na zużycie. Dodatek wolframu w dużej ilości(8-20%)powoduje odporność stali na
odpuszczenie temperaturach aż do 600 C(stale szybkotnące). Jego dodatek oznacza
się jako W.



Molibden- zwiększa głębokość hartowania, zmniejsza kruchość odpuszczania,
zwiększa odporność na pełzanie oraz podobnie jak wolfram wywołuje odporność na
odpuszczanie w 600C. Oznaczany jako M.



Wanad- przeciwdziała rozrostowi ziarna stali w wysokich temperaturach( sprzyja
drobnoziarnistości), zwiększa głębokość hartowania a w stalach szybkotnących
zwiększa twardość ostrza. W symbolach stali jego dodatek oznacza się literą V (F).



Krzem- w ilościach 0,5-2,6%( najczęściej łącznie z manganem) stosuje się do
wyrobu stali resorowych i sprężynowych. Krzem zmniejsza straty energetyczne "w
ż

elazie" wywołane prądem zmiennym i dlatego stosuje się w ilościach do 4% do

wyrobu blach prądnicowych i transformatorowych. W symbolach stali jego dodatek
oznacza się literą S.



Kobalt- - stosowany w stalach szybkotnących najwyższej jakości(w ilości od 5-10%),
podnosi znacznie trwałość ostrza. Jego dodatek oznacza się jako K.



Miedź- Posiada podobne właściwości fizyczne jak czyste żelazo, lecz jest znacznie
bardziej odporne na korozję. Miedź jest pożądanym dodatkiem i jej zawartość
systematycznie wzrasta wraz z użyciem stali złomowej przy wytapianiu nowej stali.
W symbolach stali jej dodatek oznacza się literami Cu.

Zastosowanie stali stopowej w inżynierii i aparaturze chemicznej:

Stale żaroodporne i żarowytrzymałe



Pręty, blachy i rury do aparatury krakingu ropy naftowej, aparatura do uwodornienia
węgla, synteza NH

3

, sprężyny manometrów ponadto zasuwy, łopatki turbin i części

pomp



Części aparatury kotłów i innych urządzeń pracujących w wysokich temperaturach i
przy małych obciążeniach mechanicznych



Cześci aparatury do destylacji siarki, części palników zdmuchiwaczy sadzy, osłony
termopar



Części obciążone mechanicznie, pracujące w wysokich temperaturach



Silnie obciążone mechanicznie części do urządzeń konwersji metanu, pirolizy gazów,
hydrogenizacji, urządzenia do przemysłu szklarskiego, kosze do wypalania porcelany

W zależności od rodzaju stali wytrzymują one w temperaturach od 650- 1200

o

C .

Stale zaworowe



Zawory wylotowe oraz silnie obciążone, zawory wylotowe silników spalinowych,
samochodowych, motocyklowych(850-900

o

C)

Stale kwasoodporne



W przemyśle naftowym na spawane wykładziny zbiorników zwykłych i
ciśnieniowych, na kolumny rektyfikacyjne, wymienniki ciepła i rury krakingowe,
niektóre urządzenia w przemyśle koksowniczym



Na łopatki turbin parowych, zawory pras hydraulicznych, sworznie nakrętki i
przedmioty gospodarstwa domowego

4



Wały, śruby, dławice, sprężyny, części maszyn i formy do odlewów pod ciśnieniem



Narzędzia skrawające, pomiarowe, igły do gaźników, łożyska kulkowe



Urządzenie do wytwarzania kwasu azotowego, urządzenia i części maszyn przemysłu
ż

ywnościowego np. : mleczarskiego, browarniczego, cukrowniczego, owocowo-

warzywniczego, wytwórni konserw i przemysłu gospodarstwa domowego

Oznaczanie stali.

Obowiązują dwa systemy oznaczania stali:

•

Znakowy (wg PN-EN 10027-1:1994); znak składa się z symboli literowych i cyfr,

•

Cyfrowy (wg PN-EN 10027-2: 1994), numer stali składa się tylko z cyfr.

Oznaczanie postaci i stanu obróbki cieplnej

Postać stali uzyskana w wyniku przeróbki technologicznej oznacza się następującymi
literami(PN-56/H-01101):
Lana(staliwo)

-L

Kuta

-K

Walcowana na gorąco

-W

Walcowana na zimno

-Z

Ciągniona na zimno

-C

Stan stali określony wg ostatniej obróbki cieplnej jakiej podlegała stal po nadaniu jej postaci
oznacza się również literami:
Surowy

- -

Ujednorodniony

-J

Normalizowany

-N

Zmiękczony

-M

Odprężony

-O

Hartowany lub przesycony

-H

Ulepszony(hartow. i wysoko odpuszczony)

-T

Stopień utwardzenia stali w stanie zgniecionym:
Podwójnie twarda( sprężysta)

-Z2/1

Twarda

-Z1/1

Półtwarda

-Z1/2

Ć

wierćtwarda

-Z1/4

Bibliografia:

Pikoń J: Podstawy konstrukcji aparatury chemicznej cz.І, Państwowe Wydawnictwo
Naukowe Warszawa 1979
Praca zbiorowa pod red. Mgr inż. Barbary Reymer: poradnik mechanika, nauki
matematyczno-fozyczne i ogólnotechniczne, wydawnictwo naukowo-techniczne, Warszawa
1976

http://pl.wikipedia.org/wiki/Stal_stopowa

http://pl.wikipedia.org/wiki/Stal_niskostopowa