1.
Staal is "hard ijzer" en veelzijdig toepasbaar: sterk, stijf
en taai.
Staal is een bouwmetaal.
Staal was oorspronkelijk sterk verhit koolstofarm ijzer dat
plotseling in water gekoeld werd. Al langere tijd wordt al het ijzer
met een laag koolstofgehalte staal genoemd, ook als het niet gehard
is.
IJzer komt voor in o.m.:
- ijzer zelf bevat geen koolstof
- staal heeft tot 2% koolstof (constructiestaal vaak max. 0,25%)
- gietijzer > 2% (hard, maar bros; alleen oppervlakkige roest; voorb.
pannen, putdeksels)
- roestvaststaal (rvs) is een legering
van ijzer en vooral chroom (goed bestand tegen corrosie;
voorb. aanrechten, schroeven e.d.)
- edelstaal is rvs met vooral nikkel (aanduiding 18/10 betekent 18%
chroom en 10% nikkel; voorb. bestek e.d.)
- cortenstaal is een legering van ijzer met koper, fosfor, silicium, nikkel en chroom
(alleen oppervlakkige roest; voorb. siergevels)
- high-speed steel (hss) is ijzer met met wolfraam 18%, chroom 4%,
vanadium 1% en koolstof 1% (voorb. gereedschap zoals boortjes).
Van ijzererts tot ruwijzer
Fijn ijzererts wordt "voorgebakken" tot brokken (sinters) en
knikkers (pellets).
Voor de productie van ruwijzer is cokes nodig; daartoe wordt steenkool vergast
waardoor het poreuzer wordt en geschikt wordt voor gebruik in de hoogoven waarin
ijzer/staal wordt gefabriceerd. Het vergaste steenkool wordt cokes
genoemd.
Uit sinters, pellets en cokes ontstaat in de hoogoven vloeibaar ruwijzer,
dat met een temperatuur van 1500 graden C getapt wordt.
Van ruwijzer tot staal en warmgewalst (vervormingsstaal)
Ruwijzer bevat veel koolstof waardoor het bros is en niet te lassen,
te smeden en te (ver)vormen. De koolstof wordt in de staalfabriek (ijzerfabriek)
uit het vloeibare ijzer (ruwijzer) gebrand door er zuurstof op te blazen. De
temperatuur wordt daardoor ca. 2000 graden C; aan het vloeibare ijzer wordt
schroot (ijzerafval) toegevoegd om de temperatuur in toom te houden.
Van het grootste deel van het ruwe staal wordt een dikke plak gegoten
(ca. 22 cm), die daarna bij ca. 1200 graden C warm gewalst wordt (in de
warmbandwalserij) tot diktes van 1,5 tot 25 mm. Aan het einde van de
productielijn wordt het staal opgerold.
Het warmgewalste staal wordt in een latere stap gebruikt om koud te walsen
(in de koudbandwalserij), tot een dikte van ca. 0,1-0,5 mm of dikker indien
gewenst (o.m. auto-industrie).
Een nieuwe, energiezuiniger methode omvat het gieten en walsen in één stap.
Naast het "normale" proces heeft Tata Steel in IJmuiden zo'n
gietwals-installatie.
Het is belangrijk om staal te beschermen tegen corrosie door het af te schermen van de lucht. De dikte van de beschermlaag en de toepassing bepalen of de bescherming van korte dan wel meer van lange duur is.
Veelgebruikte tijdelijke beschermingsmethoden voor staal zijn zijn:
fosfateren en passiveren of het aanbrengen van een conserveringsolie.
Meer bestendige methodes zijn bijvoorbeeld coaten,
vertinnen of verzinken.
Aluzink ALC
van Swedish Steel is met aluminium en
zink gecoat staalplaat.
Warmtebehandeling van staal kan meer doelen hebben:
- opwarmen tot 750 graden C en snel afkoelen ("afschrikken"), geeft
een harder, sterker, slijtvaster staal, maar brosser
- opnieuw verhitten tot 200 graden C maakt het taaier, maar de hardheid blijft
- "veredelen": opnieuw verhitten tot 400-650 graden C, en daarna
langzaam afkoelen, maakt het zachter, maar taai en sterk
- zachtgloeien: temperatuur tot ca. 650-700 graden C laat brosheid verdwijnen en
maakt de verwerkbaarheid groter (binddraad, betonstaal).
De soorten staal die in de bouw gebruikt worden zijn bijvoorbeeld blank staal,
platen, buis, kokerprofielen, profielen, stafstaal, U-profielen,
RVS;
zie staal voor constructies bij:
- warmgewalst - koudgevormd.
Staal wordt aangeduid met een aantal symbolen, bijvoorbeeld S235JR is een veel
gebruikt constructiestaal. Een voorbeeld met S235J2C+N en de betekenis ervan:
S
235
J2
C+N
a
bbb
cc
d+d+..
a = Basissymbool:
Het basissymbool voor het type staal kan zijn (in het voorbeeld een S):
basis-symbool
betekenis
S
constructiestaal (S van Structural steel)
P
staal voor drukvaten (P van Pressure)
L
staal voor transportleidingen
E
constructiestaal, zonder specifieke eisen aan de rek- en lasbaarheid (E van Engineering
steel)
G
gietstaal
B
betonstaal
D
platte producten voor koudvervorming (gevolgd door C, D of X)
H
koudgewalste platte producten met een hoge rekgrens bestemd voor
kouddieptrekken
bbb = Vloeigrens:
Na het basissymbool wordt de elastische vervorming gegeven, de vloeigrens,
in het voorbeeld hierboven 235 [N/mm2 ofwel 235 MPa].
cc = Kerfslagenergie
Deze letter/cijfer- of letter/letter-combinatie geeft aan bij hoeveel
energie (kerfslagenergie) een proefstaafje bij een bepaalde
temperatuur breekt (ook de mate waarin een staal lasbaar is, neemt toe
vanaf JR naar K2):
temperatuur
proefstuk (graden C) en bijbehorende symboolaanduiding
sym-
bool
kerfslag-
energie
20
0
-20
-30
-40
-50
-60
J
>= 27 J
JR *)
J0
J2
J3
J4
J5
J6
K
>= 40 J
KR
K0
K2
K3
K4
K5
K6
L
>= 60 J
LR
L0
L2
L3
L4
L5
L6
*) de R is van Room temperature
De J2 in het voorbeeld S235J2C+N geeft aan dat er een gegarandeerde
kerfslagwaarde van 27 Joule is bij -20 graden C, dus "in normaalgegloeide
toestand geschikt voor koudvervormen".
d+d+.. = Extra vermeldingen:
Eventueel kan na de kerfslagaanduiding nog extra vermeldingen zijn
opgenomen (bij meer symbolen bij voorkeur een "+" gebruiken):
extra vermelding
betekenis
AR
"as rolled"
C
geschiktheid voor specifieke aanwending zoals koudtrekken, profileren, koudflenzen
(C van Cold forming)
of staal met een hoog koolstofgehalte (C-gehalte; C van Carbon)
N
de producten dienen in genormaliseerde of equivalente toestand geleverd te
worden
L
staal met min. gespecificeerde kerfslagwaarden onder -50°
(L van Low notch toughness testing temperature)
M
thermo mechanisch gewalst staal (M van Mechanically)
ML
thermo mechanisch gewalst staal met min.
gespecificeerde kerfslagwaarden onder -50°
N
gegloeid en normaliserend gewalst staal (N
van Normalised of Normalised Rolled)
NL
gegloeid en normaliserend gewalst staal met min. gespecificeerde kerfslagwaarden onder -50°
P
staal met meer fosfor (P van Phosphorus)
Q (soms QT of Q&T)
gehard en ontlaten staal (Q van Quencing
and tempering; harden en ontlaten = veredelen)
QL
gehard en ontlaten staal met min. gespecificeerde kerfslagwaarden onder -50°
(soms - 40° en QL1 is -60°)
W
verbeterde weerstand tegen corrosie (door
stoffen in de atmosfeer)
Z
verbeterde oppervlakte-eigenschappen
(verhoogde hardheid aan het oppervlak)
(De aanduiding G3 e.d., zoals in het vroegere S235J2G3, wordt sinds EN
10025-2 niet meer toegepast.)
Let op: soms wordt door een staalproducent toch een eigen aanduiding gebruikt,
vooral bij de extra vermeldingen.
Andere
termen bij staal:
afkorting
betekenis
m.b.t. staal
CEV
carbonequivalent,
d.w.z. koolstofequivalent;
"kenmerkende
waarde van de hardingseigenschappenvan
staal in de warmte beïnvloede zone vaneen
lasverbinding; geeft het effect weer vankoolstof
en overige legeringselementen"
CTOD
Crack Tip Opening Displacement,
"verplaatsing van de opening van de tip van de scheur bij een driepuntsbuigproef aan een
gekerfde proefstaaf, waarin bovendien een vermoeiingsscheur is aangebracht"
HAZ
Heat Affected Zone (warmtebeïnvloede
zone, ook wel WBZ genoemd)
HD1, HD2. HD3
Hot-Dip galvanized steel
(batch-galvanized): staal dat hot-dip gegalvaniseerd is met resp. 1, 2 of
3 lagen poedercoating
HDEC2
Hot-Dip galvanized steel with 1
layer Electropheretic Coating: met 1 laag poedercoating (de 2 van HDEC2
doet vermoeden dat het 2 lagen poedercoating zouden zijn)
HVAF
High Velocity Air Fuel spraying
(coating)
HVOF
High Velocity Oxygen Fuel spraying
(coating)
MAG-lassen
Metal Active Gas, elektrisch
booglassen met een actief gas, bijvoorbeeld CO2 ("gasbooglassen onder
een actieve gasbescherming/CO2-lassen")
MIG-lassen
Metal Inert Gas, elektrisch
booglassen met een inert gas (bijvoorbeeld argon of een mengsel van argon met waterstofgas en
helium)
MS1, MS2, MS3
steel coated by thermal
spraying, met resp. 1, 2 of 3 lagen poedercoating
R0,2
de 0,2% rekgrens, de "spanning waarbij een
blijvende verlenging van 0,2% optreedt (in MPa); soms wordt ook gebruikt: Re0,2"
ReH
de bovenste Rekgrens [in MPa]
Rm
de treksterkte [in MPa]
SMTS
Specified Minimum Tensile Strength
(gespecificeerde minimum treksterkte in MPa)
SMYS
Specified Minimum Yield Strength
(gespecificeerde minimum rekgrens in MPa)
ST1, ST2, ST3
STeel: coating
system met resp. 1, 2 of 3 lagen poedercoating
STEC2, STEC3
STeel with Electropheretic
Coating: met resp. 1 of 2 lagen poedercoating
SZ1, SZ2, SZ3
Steel continuously galvaniZed: gegalvaniserd
staal met resp. 1, 2 of 3 lagen poedercoating
TIG-lassen
Tungsten Inert gas, "gasbooglas-proces waarbij in een inerte
gasatmosfeer een boog wordt onderhouden tussen een niet-afsmeltende wolfraamelektrode en
het werkstuk; ook bekend als argon-arclassen"
mechanische sterkte van staal, treksterkte, vloeisterkte,
breekpunt, elasticiteitsmodulus
E (geldt uitsluitend in het linker gebied tot de vloeigrens)), elastische vervorming, plastische
vervorming, vloeigrens, weker en stugger, sterker en zwakker, brosser en
taaier; klik voor groter! (prof.ir. h.h. snijder, tu/e):
sterk: hoge elasticiteitsmodulus E (grafiek steiler, hoek agroter)
stijf: hoge treksterkte
taai: hoge vloeisterkte
relatie tussen ontlaattemperatuur en mechanische
eigenschappen; temperatuur hoger, treksterkte en rekgrens
lager, rek en insnoering groter:
Men neemt aan dat het woord staal nauw verwant is met het Germaanse stag, dat als grondbetekenis heeft
"dat wat stijf staat, strakgespannen is". Een van stag afgeleid
Protogermaans bijvoeglijk naamwoord is stahl(ij)a (standvastig,
sterk) dat zou zijn gesubstantiveerd om de onderhavige metaalvorm aan te duiden.
Bron Etymologiebank.
2.
Staal: zie fundering op
staal.
Eng. natural foundation, shallow foundation (strokenfundering is spread
footing foundation, doorgaande gewapend betonplaat is
slab-on-grade foundation)
3.
Ook: proefmonster. Een staal is ook een monster, d.w.z. een (klein) voorbeeld van
het origineel. Zo zijn er bijvoorbeeld stalenboeken met een aantal voorbeelden van
originelen van vloerbedekking, textiel, behangsels, gevelbepleistering enz.