Όταν μερικοί άνθρωποι σκέφτονται χάλυβα, μπορεί να φανταστούν έναν ουρανοξύστη να συναρμολογείται χρησιμοποιώντας τεράστια πριτσίνια δοκάρια, ενώ άλλοι άνθρωποι μπορούν να απεικονίσουν το σώμα και τον κινητήρα ενός κλασικού αυτοκινήτου σε μια έκθεση αυτοκινήτου. Πράγματι, ο χάλυβας υπάρχει σε πολλά πράγματα που οι άνθρωποι χρησιμοποιούν καθημερινά. Η κατανόηση της χημικής σύνθεσης του χάλυβα είναι χρήσιμη κατά τον προσδιορισμό του είδους χάλυβα που πρέπει να χρησιμοποιείται, καθώς και σε ποια εφαρμογή θα χρησιμοποιηθεί. Επειδή ο χάλυβας είναι ένα μείγμα παρά μια χημική ένωση, δεν έχει καθορισμένο τύπο χημικής ένωσης. Όταν αναζητάτε το σωστό είδος χάλυβα για χρήση, τα πρόσθετα καθορίζουν ποιος χάλυβας είναι η καλύτερη επιλογή για το σκοπό σας.
TL; DR (Πάρα πολύ; Δεν διαβάστηκε)
Ο χάλυβας είναι ένα μείγμα σιδήρου και άνθρακα συντηγμένο μαζί με ένα ή περισσότερα άλλα μέταλλα ή μη μέταλλα. Επειδή ο χάλυβας είναι ένα μείγμα παρά μια χημική ένωση, ο χάλυβας δεν έχει καθορισμένο τύπο χημικής ένωσης. Η σύμβαση ονομασίας για τον χάλυβα εξαρτάται από τη σύνθεση του χάλυβα - τι αναμιγνύεται με το σίδερο - όπως ο χάλυβας άνθρακα ή ο χάλυβας βολφραμίου.
Ο σίδηρος και ο άνθρακας παίζουν μεγάλο ρόλο
Ο σίδηρος είναι ένα μέτρια αντιδραστικό μέταλλο που είναι επιρρεπές στον χημικό συνδυασμό με μη μέταλλα όπως το οξυγόνο και ο άνθρακας. Όταν ο σίδηρος εξορύσσεται ή βρίσκεται με άλλο τρόπο στη φύση, συνήθως βρίσκεται ως ένα φυσικό ορυκτό. Όταν το σιδηρομετάλλευμα θερμαίνεται παρουσία ενός αναγωγικού παράγοντα όπως το μονοξείδιο του άνθρακα, παράγει μεταλλικό σίδηρο. Από εκεί, ο σίδηρος τελειοποιείται περαιτέρω για να δημιουργήσει ένα κράμα σιδήρου-άνθρακα που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να κάνει το υλικό που γνωρίζουμε ως χάλυβα.
Το κράμα σιδήρου-άνθρακα είναι το βασικό υλικό του χάλυβα. Η αναλογία άνθρακα στο κράμα είναι συνήθως περίπου 0,15 έως 0,30 τοις εκατό και καθορίζει την αρχική αντοχή και ολκιμότητα - την ικανότητα να τραβηχτεί σε σύρμα ή να επεξεργαστεί - του κράματος. Όταν το κράμα έχει μεγαλύτερη αναλογία άνθρακα σε αυτό, ο χάλυβας είναι ισχυρότερος. Ωστόσο, είναι λιγότερο όλκιμο από ένα κράμα χαμηλότερου άνθρακα.
Αφού το κράμα σιδήρου-άνθρακα εξευγενιστεί στην επιθυμητή αναλογία άνθρακα προς σίδηρο, μπορούν να προστεθούν επιπλέον υλικά για την ενίσχυση των χαρακτηριστικών του τελικού κράματος χάλυβα. Για παράδειγμα, εάν το τελικό κράμα είναι από ανοξείδωτο χάλυβα, προστίθεται χρώμιο και μαγγάνιο στο μείγμα.
Ενίσχυση χάλυβα
Ενώ ορισμένες μορφές χάλυβα, όπως ο ήπιος χάλυβας, μπορεί να αποτελούνται από τίποτα περισσότερο από σίδηρο και άνθρακα, πολλά σημαντικά χημικά στοιχεία χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία χάλυβα δομικού βαθμού. Για παράδειγμα, το μαγγάνιο και το νιόβιο χρησιμοποιούνται για την παροχή επιπλέον αντοχής στον χάλυβα, ενώ προστίθεται χρώμιο, νικέλιο ή χαλκός για τη μείωση της ευαισθησίας του χάλυβα σε σκουριά και διάβρωση. Παρομοίως, μολυβδαίνιο, βανάδιο, βολφράμιο ή τιτάνιο μπορούν να προστεθούν για να ενισχύσουν άλλες πτυχές του χάλυβα για να βελτιώσουν την απόδοση. Οι χάλυβες μπορούν να υποστούν περαιτέρω επεξεργασία με σκουριά χρησιμοποιώντας γαλβανισμό (επικάλυψη με ψευδάργυρο, συχνά με εμβάπτιση σε τετηγμένο ψευδάργυρο) ή ηλεκτρολυτική επικάλυψη (εναπόθεση υλικού επικάλυψης στην επιφάνεια χρησιμοποιώντας ηλεκτρικό ρεύμα).