De mechanische eigenschappen van gegoten staalonderdelen - hun sterkte, taaiheid en slijtvastheid - worden fundamenteel bepaald door subtiele variaties in de chemische samenstelling.Voor zowel de kopers als de producenten van staal, nauwkeurige controle van het gehalte aan belangrijke elementen, waaronder koolstof (C), silicium (Si), mangaan (Mn), zwavel (S), fosfor (P), chroom (Cr), molybdeen (Mo),en nikkel (Ni) vertegenwoordigt de kritieke weg naar verbeterde prestaties.
Aangezien koolstof het belangrijkste verhardingsmiddel in staal is, verhoogt het de hardheid en slijtvastheid aanzienlijk.een verhoogd koolstofgehalte vermindert de lasbaarheid aanzienlijk (waarvoor vaak laagkoolstofvolle vulmetalen nodig zijn) en vermindert de plasticiteitOptimale koolstofniveaus moeten de hardheidseisen in evenwicht brengen met de lasbehoeften en de slagweerstand.
Silicium weerspiegelt de verhardende effecten van koolstof en vermindert op dezelfde manier de plasticiteit.De voornaamste waarde ervan ligt in de ontoxidering tijdens de staalproductie., met secundaire verhardingseffecten.
Mangan heeft meerdere nuttige functies: het vergroten van de treksterkte, het neutraliseren van de schadelijke effecten van zwavel, het verbeteren van de hardheid tijdens warmtebehandeling en het verbeteren van de slijtvastheid.Toch, een hoog manganegehalte vermindert de lasbaarheid en de warmtegeleidbaarheid, waardoor mogelijk scheuren ontstaan.
Beide elementen hebben een negatieve invloed op de kwaliteit van het staal: zwavel veroorzaakt warmte kortsluiting (brekbaarheid bij hoogtemperatuurverwerking), terwijl fosfor de taaiheid vermindert, vooral bij lage temperaturen.De moderne staalindustrie beperkt zich doorgaans zowel tot0,04%.
Chroom verhoogt de hardheid en verbetert de slijtvastheid drastisch.het maakt de corrosiebestendigheid van roestvrij staal mogelijk door passieve oxidelaagvormingDe afrekening houdt in dat de plasticiteit bij hogere chroomgehalten vermindert.
Dit krachtige legeringselement verbetert de hardheid en vermindert tegelijkertijd de breekbaarheid bij het blussen.Molybdeen heeft bijzondere voordelen voor toepassingen bij hoge temperaturen door de kruipweerstand te verhogen en de oppervlakte slijtage eigenschappen in gespecialiseerde legeringen te verbeteren.
Nickel verbetert zowel de sterkte als de taaiheid en verhoogt tegelijkertijd de hardheid.de hoge materialkosten verhogen de prijs van de onderdelen aanzienlijk.
| Elementen | Voordelen | Nadelen |
|---|---|---|
| Carbon (C) | Verhoogt de hardheid en slijtvastheid | Vermindert de lasbaarheid en de taaiheid |
| Silicon (Si) | Verbetert de hardheid en deoxidering | Verminder plasticiteit |
| Manganese (Mn) | Verbetert de sterkte, verzet zwavel, verbetert hardheid | Vermindert de lasbaarheid en de warmtegeleidbaarheid |
| Zwavel (S) | Verbetert de bewerkbaarheid (in gecontroleerde hoeveelheden) | Verwekt warmte kortheid en broosheid |
| Phosphorus (P) | Versterkt tegen atmosferische corrosie | Vermindert de taaiheid, vooral bij lage temperaturen |
| Chroom (Cr) | Verbetert slijtvastheid/corrosiebestendigheid en hardheid | Vermindert plasticiteit bij hoge concentraties |
| Molybdeen (Mo) | Verbetert de sterkte en hardheid bij hoge temperaturen | Verhoogt de materiële kosten aanzienlijk |
| Nikkel (Ni) | Verbetert de taaiheid, sterkte en corrosiebestendigheid | Zeer hoge materiaalkosten |
