Od czego zależy twardość stali?

Stal to materiał, który wyróżnia się różnym stopniem twardości. Twardość, jeden z głównych parametrów stali, to poziom odporności materiału na miejscowe odkształcenia plastyczne. Cecha ta zależy przede wszystkim od zawartości węgla i innych pierwiastków.

Co wpływa na twardość stali?

Bardzo duży wpływ na właściwości stali ma zawartość węgla. Jest to składnik, który w znacznej mierze decyduje o jej właściwościach mechanicznych. Stale z wysoką zawartością tego pierwiastka po zahartowaniu wyróżniają się bardzo dużą twardością. To z kolei determinuje ich późniejsze zastosowanie — używane są m.in. do produkcji narzędzi, które muszą cechować się wysoką twardością i odpornością na ścieranie. Węgiel wpływa też na inne cechy stali, takie jak m.in. wytrzymałość na rozciąganie, mniejszą udarność i plastyczność, lepszą hartowność, ale gorszą spawalność. Warto przy tym dodać, że w przypadku stali narzędziowych (szczególnie stali szybkotnących) zawartość węgla musi osiągać powyżej 1%, ponieważ tylko wtedy inne dodatki stopowe, takie jak np. kobalt, wolfram czy wanad, będą prawidłowo wykorzystane.

Kolejnym pierwiastkiem, który wpływa na twardość stali, jest chrom. Jest to zasadniczy dodatek, który zwiększa hartowność materiału, a także głębokość hartowania. Przyczynia się do osiągnięcia wysokiej twardości, a także wzrostu wytrzymałości i podwyższenia udarności. Elementy stalowe z dodatkiem chromu nie odkształcają się, są mniej narażone na pękanie i bardziej odporne na ścieranie.

Na twardość stali wpływa również nikiel, który zapewnia też podwyższenie wytrzymałości przy jednoczesnym zachowaniu wysokiej udarności. Przy obecności chromu i molibdenu zapewnia dobrą hartowność stali. Nikiel stosowany jest przede wszystkim przy produkcji stali kwasoodpornych, żaroodpornych, odpornych na korozję itp. 

Warto też wspomnieć o manganie, który zwiększa twardość i wytrzymałość stali, ale jednocześnie obniża jej własności plastyczne. Do innych pierwiastków, które mają wpływ na poziom twardości stali, zaliczamy: krzem, molibden, wanad.