Stal, której plastyczność stale rośnie wraz z temperaturą nagrzewania, to stal
Stal konstrukcyjna niskowęglowa faktycznie wyróżnia się tym, że jej plastyczność rośnie wraz z temperaturą nagrzewania. Im wyższa temperatura, tym łatwiej kształtować tę stal bez ryzyka pęknięć czy uszkodzeń. Takie właściwości są bardzo przydatne przy procesach takich jak walcowanie, gięcie czy tłoczenie na gorąco – praktycznie cała obróbka plastyczna w przemyśle opiera się na tej zasadzie. Z mojego doświadczenia wynika, że stal niskowęglowa, dzięki swojej uniwersalności i podatności na odkształcenia w wysokiej temperaturze, jest niezastąpiona np. w konstrukcjach budowlanych czy elementach maszyn. Warto wiedzieć, że normy takie jak PN-EN 10025 opisują właśnie te cechy stali konstrukcyjnych. Dobrą praktyką jest wybieranie tej grupy stali tam, gdzie liczy się łatwość spawania, formowania i ogólna wytrzymałość konstrukcji przy stosunkowo niskich kosztach. Wysoka plastyczność przy wzroście temperatury wynika z niskiej zawartości węgla – mniej niż 0,25%, co ogranicza hartowność, ale za to zdecydowanie poprawia podatność na obróbkę cieplną i plastyczną. Takie stalowe „uniwersalne żołnierze” są nie do przecenienia w codziennej praktyce inżynierskiej.
Wiele osób myli różne gatunki stali, zakładając, że ich specjalne przeznaczenie automatycznie oznacza wysoką plastyczność podczas nagrzewania. Stale szybkotnące są typowym wyborem do narzędzi skrawających – mają bardzo wysoką twardość i odporność na ścieranie, nawet w podwyższonych temperaturach, ale ich plastyczność, szczególnie podczas nagrzewania, jest mocno ograniczona. Ich skład chemiczny, w tym spora ilość węgla i dodatków stopowych takich jak wolfram czy molibden, powoduje, że po przekroczeniu pewnej temperatury mogą szybciej pękać lub tracić stabilność. Stal narzędziowa do pracy na zimno to kolejny przykład materiału wyspecjalizowanego – tu najważniejsze jest zachowanie twardości i odporności na zużycie w niskich temperaturach, a nie plastyczność przy nagrzewaniu. Takie stale są raczej kruche i nie nadają się do głębokiego kształtowania na gorąco. Z kolei stal narzędziowa do pracy na gorąco, mimo że zachowuje wytrzymałość w wysokich temperaturach, nie ma aż takiej plastyczności jak stale konstrukcyjne niskowęglowe – ona jest zoptymalizowana pod kątem trwałości i odporności na zmęczenie cieplne, a nie łatwości odkształcania. Częstym błędem jest utożsamianie odporności na wysoką temperaturę z plastycznością – tymczasem te dwie cechy rzadko idą w parze. Standardy techniczne (np. PN-EN 10027) jasno definiują własności poszczególnych grup stali i ich przeznaczenie. W praktyce, stal konstrukcyjna niskowęglowa jest po prostu najbardziej podatna na odkształcenia w wysokiej temperaturze, dlatego dominuje w zastosowaniach wymagających formowania plastycznego.