Stal niestopowa

Typowe składy węgla to:

• Stal łagodna (niskowęglowa): około 0,05% do 0,25% zawartości węgla z zawartością manganu do 0,4% (np. stal AISI 1018). Mniej wytrzymała, ale tania i łatwa do kształtowania; twardość powierzchni może być zwiększona poprzez nawęglanie.
• Stal średniowęglowa: około 0,14% do 0,84% zawartości węgla z 0,60 do 1,65% zawartością manganu (np. stal AISI 1040). Równoważy plastyczność i wytrzymałość oraz posiada dobrą odporność na ścieranie; używana do produkcji dużych części, odkuwek i części samochodowych.
• Stal wysokowęglowa: około 0,59% do 0,65% zawartości węgla z 0,30 do 0,90% zawartością manganu. Bardzo mocna, stosowana na sprężyny i druty o wysokiej wytrzymałości.
• Stal o bardzo wysokiej zawartości węgla: około 0,96% do 2,1% zawartości węgla, specjalnie przetworzona w celu wytworzenia specyficznych mikrostruktur atomowych i molekularnych.

Stal może być poddawana obróbce cieplnej, co pozwala na wytwarzanie części w łatwym do przebrnięcia stanie miękkim. Jeśli w stopie znajduje się wystarczająca ilość węgla, można go utwardzić w celu zwiększenia wytrzymałości, odporności na ścieranie i uderzenia. Stale są często kute metodami na zimno, co oznacza kształtowanie metalu poprzez deformację w niskiej równowadze lub meta stabilnej temperaturze.

Stal miękka jest najbardziej rozpowszechnioną formą stali, ponieważ jej cena jest stosunkowo niska, a jednocześnie zapewnia ona właściwości materiałowe, które są akceptowalne dla wielu zastosowań. Stal miękka ma niską zawartość węgla (do 0,3%) i dlatego nie jest ani wyjątkowo krucha, ani ciągliwa. Staje się plastyczna po podgrzaniu, a więc może być kuta. Jest również często używana tam, gdzie trzeba uformować duże ilości stali, na przykład jako stal konstrukcyjna. Gęstość tego metalu wynosi 7861.093 kg/m³ (0.284 lb/in³), a wytrzymałość na rozciąganie wynosi maksymalnie 500 MPa (72500 psi).

Stale węglowe, które mogą być z powodzeniem poddawane obróbce cieplnej, mają zawartość węgla w zakresie od 0,30% do 1,70% wagowo. Śladowe zanieczyszczenia różnymi innymi pierwiastkami mogą mieć znaczący wpływ na jakość otrzymanej stali. Śladowe ilości siarki powodują, że stal staje się "czerwono-krótka", co jest wadą: stal jest krucha i łamliwa. Niskostopowa stal węglowa, taka jak gatunek A36, zawiera około 0,05% siarki i topi się w temperaturze około 1426-1538 °C (2600-2800 °F). Mangan jest często dodawany w celu poprawy hartowności stali niskowęglowych. Dodatki te zmieniają materiał w stal niskostopową według niektórych definicji, ale definicja stali węglowej AISI dopuszcza do 1,65% manganu w masie.

Stal hartowana odnosi się zazwyczaj do stali hartowanej lub hartowanej i odpuszczanej.

Stal srebrna lub wysokowęglowa stal jasna, otrzymuje swoją nazwę od swojego wyglądu, ze względu na wysoką zawartość węgla. Jest to stal o bardzo wysokiej zawartości węgla, lub może być uważana za jedną z najlepszych stali wysokowęglowych. Jest ona określona w normach specyfikacji stali BS-1407. Jest to stal narzędziowa o zawartości 1% węgla, która może być szlifowana do ścisłych tolerancji. Zazwyczaj zakres węgla jest minimum 1,10%, ale tak wysokie, jak 1,20%. Zawiera również pierwiastki śladowe 0,35% Mn (zakres 0,30%-0,40%), 0,40% Cr (zakres 0,4%-0,5%), 0,30% Si (zakres 0,1%-0,3%), a także czasami siarkę (max 0,035%) i fosfor (max 0,035%). Stal srebrna jest czasami używana do produkcji prostych brzytew, ze względu na jej zdolność do wytwarzania i utrzymywania mikro-drobnej krawędzi.

Celem obróbki cieplnej zwykłej stali węglowej jest zmiana właściwości mechanicznych stali, zazwyczaj plastyczności, twardości, granicy plastyczności i udarności.