Skład chemiczny stali

Nowoczesne stale są wykonane z różnych kombinacji metali stopowych. Zawartość węgla w stali wynosi od 0,002% do 2,14% wagowo dla zwykłych stopów żelazo-węglowych. Wartości te różnią się w zależności od pierwiastków stopowych, takich jak mangan, chrom, nikiel, wolfram, itp. W przeciwieństwie do tego, żeliwo ulega reakcji eutektycznej. Zbyt mała zawartość węgla pozostawia żelazo (czyste) dość miękkie, sferoidalne i słabe.

Składniki stopowe stali

stal duplexZawartość węgla wyższa niż w stali czyni z niej kruchy stop zwany powszechnie surówką. Podczas gdy żelazo stopione z węglem nazywane jest stalą węglową (np. stal duplex), stal stopowa to stal, do której celowo dodano inne pierwiastki stopowe, aby zmodyfikować właściwości stali. Do powszechnych pierwiastków stopowych należą: mangan, nikiel, chrom, molibden, bor, tytan, wanad, wolfram, kobalt i niob. W stali ważne są również dodatkowe pierwiastki, najczęściej uważane za niepożądane: fosfor, siarka, krzem oraz śladowe ilości tlenu, azotu i miedzi. Zwykłe stopy węgla i żelaza o zawartości węgla powyżej 2,1% znane są jako żeliwo. Dzięki nowoczesnym technikom produkcji stali, takim jak formowanie metali w proszku, możliwe jest wykonanie stali o bardzo wysokiej zawartości węgla (i innych materiałów stopowych), ale takie nie są powszechne. Żeliwo nie jest ciągliwe, nawet gdy jest gorące, ale może być formowane przez odlewanie, ponieważ ma niższą temperaturę topnienia niż stal i dobre właściwości odlewnicze.

Niektóre kompozycje żeliwa, zachowując ekonomię topienia i odlewania, mogą być poddane obróbce cieplnej po odlewaniu w celu uzyskania przedmiotów z żeliwa ciągliwego lub sferoidalnego. Stal można odróżnić od żeliwa kutego (obecnie w dużym stopniu przestarzałego), które może zawierać niewielkie ilości węgla, ale duże ilości żużlu.