0.1 Stålets definitioner och indelningar

Stål brukar definieras som smidbart järn. Med smidbart järn menas en järnlegering
som går att bearbeta. Järn är bearbetbart om det håller under cirka 1,7 % kol. Detta
gäller för olegerade stål medan gränsen kan höjas upp mot 2 % kol om även andra
legeringsämnen är närvarande. Vid kolhalter mellan 3,0 och 4,5 % kallas
järnmaterialet för gjutjärn och produkten användes i princip enbart i gjutet tillstånd.
Dessa förhållanden visas schematiskt i Figur 1.

Flytande järn med en halt kring 4,5 % kol finns också som en mellanprodukt i stålframställningen efter masugnen och benämns då råjärn. En äldre beteckning för råjärn var tackjärn som härrör från att man en gång i tiden alltid göt upp masugnens
produktion i tackor. Idag används också beteckningen tackjärn men då enbart för
uppgjutet råjärn.

Stålets viktigaste egenskaper som exempelvis hårdhet och seghet är i stor utsträckning beroende på kolhalten. Förutom järn och kol finns i stålet legeringsämnen och föroreningsämnen. Legeringsämnena påverkar på samma sätt som kol stålets egenskaper. Typiska legeringsämnen är kisel (Si), mangan (Mn), krom (Cr), nickel (Ni), molybden (Mo), volfram (W) och vanadin (V). Vid mycket höga legeringshalter brukar gränsen för att kallas stål vara material som innehåller minst 50 % Fe. Typiska föroreningsämnen är svavel (S), fosfor (P), syre (O) och väte (H).

Beroende på mängd legeringsämnen skiljer man på kolstål, låglegerade stål och
höglegerade stål.

Kolstål är stål som förutom kol innehåller relativt små mängder kisel och mangan.
Typiska stål i gruppen kolstål håller 0,01–1,3 % C samt mindre än 0,3 % Si och
0,8 % Mn. Summan av dessa tre element är oftast under cirka 2,5 %. Exempel på
kolstål är så kallat djuppressningsstål för exempelvis bilkarosser och badkar. En
normal sammansättning för denna ståltyp är max 0,06 % C, 0,02 % Si och 0,30 %
Mn.

Låglegerade stål håller förutom kol, kisel och mangan även krom, nickel, molybden med flera. Den sammanlagda legeringshalten är under 5 %. Exempel på låglegerat stål är kullagerstål med sammansättningen 1,0 % C, 0,3 % Si, 0,3 % Mn och 1,5 % Cr.

Höglegerade stål har ett legeringsinnehåll över 5 %. Den största gruppen är rostfria stål. Det viktigaste elementet för att göra stålet rostfritt är krom. Oftast tillsätts också nickel och molybden för att få en viss struktur. De nickellegerade stålen kallas austenitiska rostfria stål. Vid halter över 2,5 % molybden kallas stålen för syrafasta. En typisk sammansättning för de senare är 0,02 % C, 22 % Cr, 12 % Ni, 2,7 % Mo, 0,3 % Si och 0,6 % Mn.

En annan indelningsgrund är specialstål och handelsstål där specialstålen är dyra stål som görs i små volymer medan handelsstål står för bulkproduktionen.

Antalet olika stålsorter är stort. Någon har räknat ut att det finns över 4000 olika
standardiserade stålsorter. Många stålverk som har en bred produktpalett kan ha flera hundra olika stålsorter att erbjuda. I masugnen tillverkas i regel bara en typ av råjärn.

Sammansättningen för olika stålsorter ställs in i konvertern (i första hand kolhalten) vid malmbaserad tillverkning och genom legeringstillsatser vid efterbehandlingen i skänk eller skänkugn. Vid skrotbaserad tillverkning väljs skot som sammasättningsmässigt passar den stålsort som avses att tillverkas. Legeringstillsatser görs även här vid efterbehandlingen i skänk. Man bör observera att det är inte bara sammansättningen som varierar i kundbeställningarna. Kunden specificerar också typ av produkt som till exempel band, stång, tråd eller rör samt stålets inre struktur och ytfinish. Den inre strukturen styrs förutom av sammansättningen av bearbetningsgrad och värmebehandling.

Till inre struktur kan även räknas krav från kund på en viss slagginneslutningsbild, det vill säga oxider eller sulfider från reaktioner med inlösta legeringselement eller lösgjorda partiklar från toppslaggen eller infodringen. I kundspecifikationen kan naturligtvis också ingå krav på de egenskaper som är viktiga för applikationen till exempel hållfasthetsegenskaper eller korrosionsegenskaper.

Observera att stålindustrins tillverkningsstruktur skiljer sig från till exempel verkstadsindustrins tillverkningsstruktur såtillvida att medan stålindustrin startar med några varianter av malmråvara och kan sluta med flera tusen varianter av slutprodukt startar en bilindustri med flera tusen komponenter som sätts ihop till en bil utförd i ett smärre antal varianter.