Čelik je legura metala koja se široko koristi u građevinarstvu zbog svoje čvrstoće, pristupačnosti i tvrdoće. Njegovi se različiti oblici gotovo u cijelosti sastoje od željeza, ali sadrže i elemente ugljik, mangan, fosfor, sumpor, silicij, a ponekad nikal i krom. Čelik iskorištava visoko stabilnu strukturu atomske rešetke željeza, uz važan zavoj.
Kristalna rešetka
Željezo u svom čvrstom obliku poprima kristalnu strukturu, što jednostavno znači da su atomi željeza poredani u pravilnom, ponavljajućem uzorku koji se naziva rešetka. Mnogo rešetki postoji u prirodi, ali željezo dolazi u jednom od dva oblika - kocka usredotočena na tijelo koja postoji pri višim temperaturama i kocka usredotočena na lice, oblik sobne temperature.
Uloga ugljika
Dodavanje ugljika tekućem željezu - obično u količinama u rasponu od 0,035% do 3,5% masenog udjela - mijenja ono što se događa kada se smjesa ohladi do točke ledišta (otprilike 1.500 ° C). Umjesto da iz tjelesno usmjerene rešetke postanu rešetka usmjerena u lice, atomi željeza izravno se smještaju u potonju. Istodobno, atomi ugljika smještaju se u središte tih kockica. To u konačnici objašnjava veću trajnost čelika u odnosu na čisto željezo.