Ting vi bør vite om stål.

Ser det er mange her som ikke har helt oversikten over helt elementære egenskaper til stål og tenkte at denne infoen kan være interessant for flere.

 

"Verksposten" er kilden til disse opplysninger.

 

Stålet er vårt absolutt viktigste konstruksjonsmateriale.

Vi lever i en stålalder og ikke i en atomalder. Vår nåværende sivili-sasjon, levestandard og kultur er uttenkelig uten stål og jern.

Alternativer som aluminium, magnesium, plast, glassfiber, karbonfiber, keramikk o.a. overtar for stål på mange områder. Dette må ikke nødvendigvis betraktes som noe nederlag for stål.

At stålet har vært erstatning for så ulike materialer som aluminium, plast og keramikk, viser nettopp stålets allsidighet.

Innenfor et anvendelsesfelt med så ulike produkter som knappenåler, klokkefjær, bilmotorer og supertankere, ville det være merkelig at andre materialer av og til ikke skulle være bedre egnet.

 

 

BRUDDGRENSE

 

Varierer fra 33-200Kp/mm².

En bruddgrense på f.eks. 37Kp/mm² (vanlig konstruksjonsstål) vil si at det kan henge 10 folkevogner (ca. 7400 Kp) i et ståltverrsnitt på 200mm²

(Voksen manns lillefinger)

 

FLYTEGRENSE

 

Er viktig fordi den angir når stålet vil begynne å få deformasjoner.

I praksis kan stålet ikke utnyttes utover flytegrensen fordi konst-ruksjonen da deformerer seg slik at den blir ubrukelig.

Høy flytegrense er viktigere enn høy bruddgrense.

 

DUKTILITET

 

Eller seighet, er stålets evne til å deformere seg uten å få brudd.

 

Hvis en stålkonstruksjon får en ujevn, høy belastning vil litt lokal flyting sørge for å omfordele påkjenningen slik at den blir mer jevn.

Seighet er også helt avgjørende for å kunne smi, valse og dyp-trekke stål. Seigheten er derfor viktig både under framstillingen av et stålprodukt og under anvendelsen av det.

 

HARDHET

 

Er stålets evne til å motstå ytre slitasje. Så lenge stålet ikke blir sprøtt, øker slitasjemotstanden med økende hardhet. Typisk slitegods som f.eks. plogskjær skal derfor ha stor overflatehardhet.

Den beste kombinasjonen er stor hardhet i overflaten kombinert med en seig, ikke herdet, kjerne.

 

KONTROLL AV FYSIKALSKE EGENSKAPER

 

Ideelt sett ønskes et stål med høy fasthet, hardhet og seighet.

Da fasthet og seighet delvis utelukker hverandre, må stålprodusenten foreta et valg.

For de forskjellige formål eksisterer ulike egnede kombinasjoner av fasthet og seighet.

Stålprodusentene lager da forskjellige spesialstål som er direkte tilpasset en særegen anvendelse.

De midler produsentene råder over er hovedsakelig legeringstilsetninger, varm og kaldformingsmetoder.

 

LEGERINGSTILSETNINGER

 

Er vanligvis karbon (kull), mangan, silisium, krom, nikkel, aluminium, molybden, vanadium og wolfram.

Uønskede legeringsbestanddeler er fosfor, svovel og nitrogen.

 

Å legere stål skulle da være å anvende en rekke elementer som stort sett bare gir gunstige effekter.

Problemet er at disse bestand-delene også er meget dyre.

 

For vanlige stålkvaliteter til armering, skip og generelle stålkonstruksjoner, blir kun silisium med maks ca. 0,6% og mangan med maks 1,5% anvendt.

Det tilsettes ofte litt aluminium, mens krom, nikkel etc. er for dyrt. Fosfor, svovel og nitrogen er uønsket, men følger med som "nissen på lasset".

 

Fosfor og svovel kommer med malmen og koksen. Nitrogen kommer gjennom ferskingen (blåsingen) hvis det blåses med luft (79% nitrogen).

Denne metoden er i dag forlatt. Ved ren surstoffblåsing kan dette unngås.

Blikk som skal trekkes, må kunne deformeres (flyte) uten å bli sprøtt. Dette kan oppnås ved et lavt innhold av karbon og nitrogen.

 

VARMEBEHANDLINGSMETODER

 

Som herding med etterfølgende anløpning kan anvendes for å bringe opp fastheten.

 

Ved at stålet varmes opp, vanligvis til noe over 700°C, skjer en omkrystallisasjon...

 

Ved så å bråkjøle stålet kan man avhengig av legeringsbestandelene og nedkjølingshastigheten, bestemme hvilke krystalltyper som oppstår.

 

På denne måte kan det foretas valg mellom fasthet og seighet.

Nedkjøling alene gir sjelden den ønskede effekt da stålet blir for sprøtt. En etterfølgende oppvarming i området 150-400°C, den såkalte anløping øker, øker vanligvis seigheten igjen.

 

KALDVALSING OG KALDTREKKING

 

Som begge tilsvarer en deformasjon i kald tilstand øker også fastheten. Effekten av kalddeformasjon er igjen avhengig av legeringsinnholdet.

En del stål får kun 50% fasthets-økning ved kaldbearbeiding, mens andre kan få 2-300% fasthets-økning.

Kaldvalsing og kaldtrekking anvendes i særlig grad til å framstille høyfaste stål til armering og ståltau. Selv med lavt legerte ståltyper kan bruddfasthet opp til 200Kp/mm² oppnås ved kombinert herding og kaldbearbeiding.

 

 

Her er det bare å legge inn spørsmål så skal jeg prøve å forklare som best jeg kan

Hva er forskjelden på sviktstål og vanlig stål?

Vet forskjelden men forklar litt du.

 

Har alltid sett for meg det beste å lage en eks mellomaksling av måtte være ett strakt massivt rør av herdet stål. Men andre sier dette vil knekke og man skal bruke svikt stål istede. Hvorfor knekker en massiv jærn stang? Er det bare det at du ikke har brukt tykt nok? Er det det at hvis du bruker tykt nok så veier det for mye? Vil du ikke miste mye effekt og få "forsinkelser" i drivverket ved bruk av sviktstål?

Ett rør har mye mere rotasjonstivhet enn en stang med samme areal derfor brukes dette i typisk mellomakslinger.

Man får jo idag mellomaksler i karbon som er 100% stivt og da ett rør.

 

Sviktstål er mere brukt i drivaksler og er forholdsvis tynne pga plass og må "gi" seg ellers knekker de.

Har sett ett filmklipp hvor den faktisk vrir seg nesten 3 runder i startøyeblikket.

Ja det er det med at den vrir seg nesten 3 runder jeg mener med "forsinkelser" i drivverk. Når dekket "egentlig" skulle ha gått 3 runder så står det fortsatt stille. Tenker da på gutta her inne som bygger biler for 402 metern. 3 runder med dekk vil jo si at den med sviktstål ligger allerede 3-4 meter etter ut av start selv om de egentlig reagerte likt.

Tips til emner: egenvekt, smeltepunkt, magnetisme, lodding kontra sveising og smiing.

Tips til emner: egenvekt, smeltepunkt, magnetisme, lodding kontra sveising og smiing.

 

Mener du hvilke materialer som har de forskjellige egenskapene?

Kan du fortelle litt om forskjellige typer/grader rustfritt/syrefast stål?

Mener du hvilke materialer som har de forskjellige egenskapene?

 

Her er jo emnet stål, så jeg tenkte på stålets egenvekt og. smeltepunkt.

Hva som skjer i stål ved magnetisering og avmagnetisering.

Om det skjer noe interessant i stålet ved lodding og sveisning.

Hva som skjer i stålet ved smiing.

Kan du fortelle litt om forskjellige typer/grader rustfritt/syrefast stål?

 

Skal samle endel info som jeg har her og der og prøve å skrive forståelig.

 

Her er jo emnet stål, så jeg tenkte på stålets egenvekt og. smeltepunkt.

Hva som skjer i stål ved magnetisering og avmagnetisering.

Om det skjer noe interessant i stålet ved lodding og sveisning.

Hva som skjer i stålet ved smiing.

 

Oj, dette er ikke lite å prøve å gjøre forståelig uten å komme inn på ganske vitenskapelige forklaringer.

Men skal samle info om det jeg kan og har i gamle skolebøker

Dette er som sagt ett veldig stort felt men jeg skal prøve å gjøre enkelt.

 

Her er en oversikt over ulike Legeringselementers innvirkning på stålets egenskaper:

 

Stoff Hållfasthet Seighet Formbarhet Sveisbarhet

Karbon C + - - -

Silisium Si + 0 - 0

Mangan Mn + + - -

Fosfor P + - - -

Svovel S 0 - - -

Nitrogen N + 0 - -

Aluminium Al 0 + + 0

Niobium Nb + + - 0

Vandium V + - - -

Krom Cr + - - -

Nikkel Ni + + 0 -

Kobber Cu + 0 0 -

Titan Ti + + + 0

 

 

Karbon

Karbon er det viktigste og mest innflytelsesrike legeringselementet i stål.

I forbindelse med rustfritt stål er karboninnholdet ofte av avgjørende

betydning for stålets struktur. Videre vil korrosjonsbestandigheten kunne

påvirkes av karboninnholdet. Dersom man øker karboninnholdet stiger

styrken og hardheten, mens forlengelse, smidighet, sveisbarhet og

bearbeiding med sponfraskillende verktøy blir dårligere.

 

Krom

Krom er hovedelement i rustfritt stål. Ved tilsetning av krom forbhøyes

styrken i stålet. Forlengelse blir noe mindre, samtidig forbedres

varmebestandigheten og motstanden mot dannelse av glødeskall.

De såkalte rene kromstål får dårligere sveisbarhet ved større tilsats

av rent krom. Krom er en sterk karbiddanner.

 

Kobber

Kobber forhøyer stålets styrke og strekkgrense, derimot forringes

forlengelsen. Ved tilsats av kobber i små mengder forbedres det

rustfrie stålets korrosjonsegenskaper. Kobber har ingen innflytelse

på sveisbarhet.

 

Mangan

Mangan forhøyer stålets styrke, forlengelsen blir noe dårligere,

dessuten innvirker Mangan gunstig på smiing og sveiseegenskapene.

Ved å tilsette mer mangan og karbon oppnår man en større slitestyrke.

Mangan øker herdedypden.

 

Molybden

Molybden forhøyer bruddstyrken og varmefastheten. For sveisbarheten

er molybden også gunstig. Molybden anvendes mye i forbindelse med

krom. Molybdens egenskaper er tilsvarende som for wolfram. I legering

med krom og nikkel kan høye strekkgrenser og seighetsverdier oppnås.

Molybden er en sterk karbiddanner og foretrekkes anvendt kun som

legeringselement. Molybden forhøyer korrosjonsbestandigheten.

 

Nitrogen

I austenittisk stål stabiliserer nitrogen strukturen, forhøyer styrken

og fremfor alt strekkgrensen, så vel som de mekaniske egenskaper

ved oppvarming. Nitrogen oppnår høye overflatehardheter ved

nitriddannelse.

 

Niob Tantal

Niob og tantal forekommer nesten alltid sammen. De brukes som

stabiliseringselementer i forskjellige stålkvaliteter.

 

Nikkel

Nikkel øker styrken i stålet. Dog i mindre grad enn for silisium og

mangan. Nikkel påvirker en god gjennomherding særlig i forbindelse

med krom. Nikkel påvirker ikke sveisbarheten. Nikkel forhøyer seigheten

i materialet, spesiellet ved lave temperaturer. Som legeringselement

finner nikkel overveiende anvendelse i austenittisk rustfritt stål.

 

Oksygen

Oksygen vil normalt ikke inngå i stål legeringer. Oksygenet forbinder

seg lett med de forskjellige legeringselementene og kan derfor påvirke

strukturen i stålet på en negativ måte. Mekaniske egneskaper kan

bli forringet og mulighet for skjørhet på grunn av oksidering kan

oppstå.

 

Fosfor

Det finnes mange slags fosfor, hvit, rød, og fosfor anses normalt som

skadelig for stålet og det tilstrebes derfor å minimere det.

 

Bly

Ca. 0,2-0,5% tilsettes automatstål. Ved hjelp av dette oppnår man bedre

sponfraskillende egenskaper. Blyinnholdet har ingen andre egenskaper

på stålet.

 

Svovel

Svovel gjør stålet sprøtt og er derfor skadelig. Innhold fra 0,025-0,030% er

normalt tillatt. Automatstål utgjør her et unntak. I denne sammenheng kan

det være tilsatt opptil 0,3% dette for å få bedre maskineringsegenskaper.

 

Selen

Benyttes i automatstål på samme måte som svovel.

 

Silisium

Silisium er på samme måte som mangan alltid tilstede i stål. Ved selve

stålfremstillingen utskilles silisium fra stenene i selve smelteovnen. Et

stål som inneholder mer enn 0,4% kalles silisiumstål. Silisium er ikke

noe metall, men et metalloid som svovel og fosfor. Silisium forhøyer

glødebestandigheten samt styrken og tettheten i materialet. Silisium har

så godt som ingen innflytelse på forlengelse. Bruddstyrken og strekkgrensen

øker med høyere silisiuminnhold.

 

Titan

Et meget hardt metall som er sterkt karbiddanner. Benyttes hovedsakelig

som legeringselement i austenittisk rustfritt stål. Bruken av titan gir primært

to fordeler. Mekaniske egenskaper forbedres og dannelse av kromkarbider

i temperaturområdet 500-800 C unngås.

 

Vanadium

Ved tilsetting av vanadim i meget små mengder oppnås forbedring av

varmefasthet og mekaniske egenskaper.

 

Vedlegget er en oversikt over rustfritt/syrefast stål med de forskjellige legeringer og standarder.

Rustfritt_syrefast.pdf

Her er noe man bør være obs på ved sveising av 303 rustfritt og 12L14 Konstruksjonstål:

 

 

 

TIG Welding 303 Stainless and other things you aint supposed to do

 

Welding 303 stainless steel

 

Machinists love it... and Welders hate it.

 

Why?

 

303 stainless steel is also called free machining stainless.

 

You know what makes it “free machining” ?

 

SULPHUR!! sulphur is added to 303 stainless to make it cut like butter. Machinists hate 304 stainless because it is tough and gummy and wears out tooling.

 

Sulphur is bad for welding…its Good for machining…but Bad for Welding.

 

The cousin of 303 free machining stainless steel is 12L14 free machining carbon steel.

 

The "L" in 12L14 indicates LEAD!!

 

Lead is bad for welding too. Both sulphur and lead aid in machining but can cause cracking and lots of other problems with welding.

 

The reason machinists love to make parts out of 303 stainless and 12L14 leaded steel is because 303 and 12L14 both cut like butter on a lathe or mill. Parts machine quicker, with a better finish, and there is a lot less wear and tear on carbide inserts and end mills.

 

Not all machine shops stop to think about issues of welding 303 stainless when they order material for parts that will be welded. Machinists are typically more concerned with how to make a good part using minimal time and expense.

 

... and if you are a welder that contracts welding work from machine shops, you are very likely to get some parts made from free machining grade steel from time to time.

 

So what do you do?

 

1. Refuse to weld them and supply a 3 page metallurgical thesis on why the grain boundary liquation of the low melting eutectics will cause micro cracking?

 

2. pretend you didnt see the material type on the drawing and plow ahead? (if there even is a drawing)

 

3. tell the machine shop they need to scrap the 1500 parts and start over?

 

4. Give the machine shop a "what's up" and have a conversation on the criticality of the parts...like whether the parts are going to support 2 tons of plate glass windows at an orphanage? or are they just part of a pop safety valve for a BP oil well cap? JK!

 

5. do some testing on the welds with a BFH (Big Freakin Hammer) and proceed if the welds hold up to the BFH.

 

6. have a beer and quit welding.

 

There is no cut and dry answer because there are so many different scenarios.

 

I have welded plenty of 303 stainless over the years but I have done so with care. I have done testing and I have also seen parts that I have welded that have been in service for 10 years without problems. So I have a history and kind of a gut feeling for what to weld and what not to weld.

 

So...Here are a few things I have learned.

 

1. for welding 303 stainless to 303, 308L ss is about the best filler metal.

 

2. for welding 303 stainless to carbon steel, either 312 ss filler rod or hastelloy W works. (hast W has become unaffordable and 312 is still pretty cheap)

 

3. start tig welds by adding extra filler metal to prevent center line weld cracking

 

4. use minimal heat and add plenty of filler so that you wont dilute the base metal much...a bond is what you are looking for , not deep penetration.

 

5. let the filler metal wash up to the top toe of the weld...directing the arc to the top often causes undercut.

 

6. taper off amperage slowly to prevent a crater crack

 

So what about 12L14 free machining steel?

 

Only weld it for non critical applications. Remember , both 303 ss and 12L14 are not recommended for welding.

 

312 stainless wire has worked ok for me on 12L14 steel but so has ER70s2 or 3 if I use good technique and minimal heat input.too much heat and not enough filler metal will cause cracking and undercut.

Hei John - Arne,

 

jeg har et spørsmål ang. sveising. En kamerat av meg jobber som rørlegger, han mener at et karosseri vil bli vesentlig svekket dersom det sveises på. Dette fordi man ikke kan garantere at det ikke kommer inn noen luftbobler.

 

Hvordan kan man oppnå BEST resultat med en eventuell sveising? Punkt?

Hei John-Arne,

 

jeg har et spørsmål ang. sveising. En kamerat av meg jobber som rørlegger, han mener at et karosseri vil bli vesentlig svekket dersom det sveises på. Dette fordi man ikke kan garantere at det ikke kommer inn noen luftbobler.

 

Hvordan kan man oppnå BEST resultat med en eventuell sveising? Punkt?

 

Hvis man bruker riktig type og mengde gass skal det ikke komme til luft som svekker sveisen.

Det er andre faktorer som gjør at det blir dårlige sveiser, type urenheter, rust ol.

 

Ettersom kameraten din er rørlegger tenker han kanskje på at de bruker bakgass (altså gass inni røret) for å unngå denne problemstillingen?

Hvis man bruker riktig type og mengde gass skal det ikke komme til luft som svekker sveisen.

Det er andre faktorer som gjør at det blir dårlige sveiser, type urenheter, rust ol.

 

Ettersom kameraten din er rørlegger tenker han kanskje på at de bruker bakgass (altså gass inni røret) for å unngå denne problemstillingen?

 

Selv har jeg ikke vært borti annet enn punktsveising av armering, så jeg har INGEN anelse. Men det kan nok være riktig det du snakker om.

 

Tror nok også han mente at stålet ville bli svekket i område rundt sveis. Siden det er små felter som blir varmet opp, kontra stålet rundt ellers...

Nei. (med forbehold)

 

Driver med sertifisering/testing/modifisering/produksjon av div stålkonstruksjoner. Og det at ting blir betydningsfult svakere/sterkere etc etter sertifisert sveising er som regel ikke ett tema. Varmebehandles dog allerede sertifiserte saker og ting er det kasseringsgrunnlag/eventuell grunn til resertifisering. Uansett så virker det for meg å være en svært sjelden problemstilling.

 

Porer og den slags i sveis skal ikke forekomme. Finner man slik så er det no go.... John Arne var vel inne på det tidligere her, men en grei tommelfingelregel er vel 1 tonn på 1 cm rørtrådsveis feks.....

 

Og om noen gidder kan de jo utgreie om viktigheten rundt Ledningsevne, %IACS, permabilitet eller generelt sett de forskjellige metallenes magnetiske egenskaper som er relativt viktige i forbindelse med testing. (gudhjelpemeg det er boring stuff )

Og om noen gidder kan de jo utgreie om viktigheten rundt Ledningsevne, %IACS, permabilitet eller generelt sett de forskjellige metallenes magnetiske egenskaper som er relativt viktige i forbindelse med testing. (gudhjelpemeg det er boring stuff )

 

Jauda, la meg begynne...

Har ett par fagbøker som sengelektyre men sovner bare etter noen sider

bringer denne opp igjen jeg.

 

jeg holdt på med en diskusjon på jobb i dag ang og varme fjærer så de krymper (mer senk) . da vil de forandre den innvendige strukturen slik at de vil bli sprøere og i værste fall knekke etter en stund.

 

hvordan herdes de på best mulig måte?

Varmer du en fjær til rødglød så ødelegger du den...

Det kan jo stemme. Men man kan gjør det på en slik måte at mann ikke redusere styrken og at den blir sprø