Ο χάλυβας είναι ένα μεταλλικό κράμα που χρησιμοποιείται ευρέως στην κατασκευή λόγω της αντοχής, της προσιτότητας και της σκληρότητάς του. Οι διάφορες μορφές του αποτελούνται σχεδόν εξ ολοκλήρου από σίδηρο, αλλά περιέχουν επίσης τα στοιχεία άνθρακα, μαγγάνιο, φωσφόρο, θείο, πυρίτιο και μερικές φορές νικέλιο και χρώμιο. Ο χάλυβας εκμεταλλεύεται την εξαιρετικά σταθερή δομή πλέγματος ατομικού σιδήρου, με μια σημαντική συστροφή.
Το κρυσταλλικό πλέγμα
Ο σίδηρος, στη στερεή του μορφή, έχει μια κρυσταλλική δομή, που σημαίνει απλά ότι τα άτομα σιδήρου είναι διατεταγμένα σε ένα κανονικό, επαναλαμβανόμενο σχέδιο που ονομάζεται πλέγμα. Υπάρχουν πολλά πλέγματα στη φύση, αλλά ο σίδηρος έρχεται σε μία από τις δύο μορφές - τον κεντρικό κύβο, ο οποίος υπάρχει σε υψηλότερες θερμοκρασίες και τον κύκλο με επίκεντρο το πρόσωπο, τη μορφή θερμοκρασίας δωματίου.
Ο ρόλος του άνθρακα
Η προσθήκη άνθρακα σε υγρό σίδηρο - συνήθως σε ποσότητες που κυμαίνονται από 0,035% έως 3,5% κατά μάζα - αλλάζει αυτό που συμβαίνει όταν το μείγμα ψύχεται στο σημείο ψύξης του (περίπου 1.500 ° C). Αντί να μεταβείτε από ένα κεντρικό πλέγμα στο σώμα σε ένα δικτυωτό πλέγμα, τα άτομα σιδήρου εγκαθίστανται απευθείας στο τελευταίο. Ταυτόχρονα, τα άτομα άνθρακα συσσωρεύονται στο κέντρο αυτών των κύβων. Αυτό εξηγεί τελικά τη μεγαλύτερη αντοχή του χάλυβα σε σύγκριση με τον καθαρό σίδηρο.