Het smeltpunt van staal ligt tussen 1370 en 1540 graden Celsius, afhankelijk van het koolstofgehalte en de legering. Staal heeft geen vast smeltpunt maar een smelttraject, want het is een mengsel van ijzer en andere elementen.
Als smid kom je zelden in de buurt van die temperatuur: in een smeedoven verhit je het staal tot smeedhitte, ruim onder het smeltpunt.
Wat is het smeltpunt van staal?
Het smeltpunt van staal ligt tussen 1370 en 1540 graden Celsius, waarbij de exacte waarde afhangt van de staalsoort en de samenstelling. Anders dan een zuiver metaal smelt staal niet op één vast punt, maar over een bereik van temperaturen.
Dat komt doordat staal een legering is. De hoeveelheid koolstof en de aanwezigheid van elementen zoals mangaan, chroom of nikkel bepalen waar binnen dat bereik jouw staal begint te smelten. Voor de meeste gangbare staalsoorten kun je uitgaan van een smeltpunt in de buurt van 1450 graden Celsius.
Waarom heeft staal een smelttraject?
Staal heeft een smelttraject omdat het uit meerdere componenten bestaat die niet allemaal bij dezelfde temperatuur vloeibaar worden. IJzer, koolstof en de overige legeringselementen smelten geleidelijk, waardoor er een zone ontstaat waarin vast en vloeibaar staal naast elkaar bestaan.
Onderin dit traject worden de eerste delen vloeibaar. Dit heet de solidustemperatuur. Bovenin is het staal volledig gesmolten, de liquidustemperatuur. Tussen die twee grenzen is je materiaal deels vast en deels vloeibaar, wat belangrijk is bij gieten en lassen.
Hoe beïnvloedt het koolstofgehalte het smeltpunt van staal?
Het koolstofgehalte verlaagt het smeltpunt van staal: hoe meer koolstof, hoe lager de smelttemperatuur. Zuiver ijzer smelt bij 1538 graden Celsius, maar zodra je er koolstof aan toevoegt, zakt die waarde.
Daardoor smelt koolstofrijk gereedschapsstaal eerder dan koolstofarm constructiestaal. Ook andere elementen schuiven het traject op. Chroom en nikkel in roestvrij staal veranderen niet alleen de roestvastheid, maar ook de temperatuur waarbij het staal vloeibaar wordt.
Smeltpunt per staalsoort
Het smeltpunt verschilt per staalsoort, doordat elke soort een eigen mengsel van koolstof en legeringselementen heeft. De verschillen zijn niet groot, maar bij gieten, lassen en warmtebehandelen tellen ze wel degelijk mee.
Smeltpunt van roestvrij staal
Roestvrij staal smelt rond 1510 graden Celsius, iets onder het smeltpunt van zuiver ijzer. De chroom- en nikkelgehaltes die het staal roestvast maken, verschuiven het smelttraject licht. Afhankelijk van de exacte kwaliteit ligt het smeltpunt van roestvrij staal tussen 1400 en 1530 graden Celsius.
Smeltpunt van gehard staal
Het smeltpunt van gehard staal is vrijwel gelijk aan dat van het onderliggende koolstofstaal. Harden verandert de microstructuur en de hardheid van het staal, niet de chemische samenstelling. De temperatuur waarbij het materiaal vloeibaar wordt blijft daarom binnen het gewone bereik van koolstofstaal, tussen 1370 en 1500 graden Celsius.
Smeltpunt van constructiestaal zoals S235
Constructiestaal zoals S235, vroeger bekend als staal 37, heeft een laag koolstofgehalte en smelt daardoor hoog in het traject. Het smeltpunt ligt dicht bij dat van zuiver ijzer, in de buurt van 1500 graden Celsius. Dit is het staal dat je tegenkomt in balken, buizen en plaatwerk.
Smeltpunt van staal versus ijzer
Zuiver ijzer smelt bij 1538 graden Celsius, hoger dan de meeste staalsoorten. Zodra ijzer koolstof opneemt en tot staal wordt, daalt het smeltpunt. Puur ijzer heeft dus een hogere smelttemperatuur dan het staal dat eruit ontstaat.
In de praktijk merk je dat verschil nauwelijks. Bij smeden verhit je ijzer en staal allebei tot smeedhitte en breng je ze niet in de buurt van hun smeltpunt. Het onderscheid speelt vooral bij gieten, waar je het metaal wel volledig vloeibaar maakt.
Smeltpunt of smeedtemperatuur: wat heb je nodig om te smeden?
Om te smeden heb je de smeedtemperatuur nodig, niet het smeltpunt van staal. Je verhit het staal tot het gloeiend en kneedbaar is, zodat je het onder de hamer kunt vormen. Vloeibaar staal is het laatste wat je wilt: dan is je werkstuk verloren.
De smeedtemperatuur ligt honderden graden onder het smeltpunt. Je brengt het staal in een plastische toestand waarin de korrelstructuur meebeweegt met je slagen, terwijl het materiaal zijn vorm behoudt.
Smeedtemperatuur van koolstofstaal
Koolstofstaal smeed je meestal tussen 900 en 1250 graden Celsius, ruim onder de smelttemperatuur. Binnen dit venster is het staal zacht genoeg om te vervormen zonder te scheuren. Roestvrij staal vraagt een hogere smeedtemperatuur, vaak tussen 1100 en 1300 graden Celsius, en is lastiger onder de hamer te krijgen dan gewoon koolstofstaal.
De juiste hitte bereiken in je smeedoven of smidsvuur
De juiste smeedhitte bereik je in een gasgestookte oven of een koolgestookt vuur, allebei ruim voldoende voor smeedtemperatuur. Een gasoven houdt een gelijkmatige temperatuur vast, terwijl je met een smidsvuur een fellere, plaatselijke hitte opbouwt. Welke je kiest hangt af van je werk en je werkplaats.
De temperatuur lees je af aan de gloeikleur van het staal. Donkerrood begint tussen 500 en 600 graden Celsius, terwijl staal op smeedhitte oranjegeel gloeit, tussen 1000 en 1250 graden Celsius. Beoordeel die kleur altijd in gedempt daglicht, niet in fel zon- of kunstlicht.
Van smeltpunt naar je eerste smeedwerk
Je hoeft het smeltpunt van staal niet te halen om te beginnen met smeden, je hebt de juiste smeedhitte en het juiste gereedschap nodig. Een oven of vuur dat smeedtemperatuur haalt, een aambeeld en een hamer brengen je verder dan welke smelttemperatuur ook. Wil je in één keer alles in huis, kijk dan naar de complete smeedpakketten van Parrot Shopping, samengesteld als jouw gids in het smeedvak.
