Kad daži cilvēki domā par tēraudu, viņi var iedomāties debesskrāpja montāžu, izmantojot masīvas kniedētas sijas, savukārt citi cilvēki automašīnu izstādē var attēlot klasiskās automašīnas virsbūvi un dzinēju. Tiešām, tērauds ir daudzās lietās, kuras cilvēki lieto katru dienu. Izpratne par tērauda ķīmisko sastāvu ir noderīga, nosakot, kāda veida tērauds jāizmanto, kā arī kādā lietojumā to izmantot. Tā kā tērauds ir maisījums, nevis ķīmisks savienojums, tam nav noteiktas ķīmiskā savienojuma formulas. Kad meklējat pareizo izmantojamā tērauda veidu, piedevas nosaka, kurš tērauds ir labākā izvēle jūsu vajadzībām.
TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)
Tērauds ir dzelzs un oglekļa maisījums, kas kausēts kopā ar vienu vai vairākiem citiem metāliem vai nemetāliem. Tā kā tērauds ir maisījums, nevis ķīmisks savienojums, tēraudam nav noteiktas ķīmiskā savienojuma formulas. Tērauda nosaukšanas kārtība ir atkarīga no tērauda sastāva - tā, kas ir sajaukts ar dzelzi - piemēram, oglekļa tērauds vai volframa tērauds.
Dzelzs un ogleklis spēlē lielu lomu
Dzelzs ir vidēji reaktīvs metāls, kas ir pakļauts ķīmiskai kombinācijai ar nemetāliem, piemēram, skābekli un oglekli. Ja dzelzi iegūst vai citādi atrod dabā, to parasti atrod kā dabā sastopamu minerālu. Sildot dzelzs rūdu reducētāja, piemēram, oglekļa monoksīda, klātbūtnē, tas ražo metālisku dzelzi. No turienes dzelzi tālāk attīra, lai izveidotu dzelzs-oglekļa sakausējumu, ko var izmantot materiāla izgatavošanai, kuru mēs pazīstam kā tēraudu.
Dzelzs-oglekļa sakausējums ir tērauda pamatmateriāls. Oglekļa daļa sakausējumā parasti ir aptuveni 0,15 līdz 0,30 procenti, un tas nosaka sakausējuma sākotnējo izturību un elastību - spēju ievilkt stieplē vai apstrādāt. Ja sakausējumā ir lielāka oglekļa daļa, tērauds ir stiprāks. Tomēr tas ir mazāk elastīgs nekā sakausējums ar zemāku oglekļa saturu.
Pēc tam, kad dzelzs-oglekļa sakausējums ir attīrīts līdz vēlamajai oglekļa un dzelzs attiecībai, var pievienot papildu materiālus, lai uzlabotu gala tērauda sakausējuma īpašības. Piemēram, ja galīgais sakausējums ir nerūsējošais tērauds, maisījumam pievieno hromu un mangānu.
Tērauda uzlabošana
Lai gan dažas tērauda formas, piemēram, maigais tērauds, var sastāvēt tikai no dzelzs un oglekļa, strukturālas kvalitātes tērauda izveidošanai tiek izmantoti vairāki svarīgi ķīmiskie elementi. Piemēram, mangānu un niobiju izmanto, lai nodrošinātu papildu izturību tēraudam, bet hromu, niķeli vai varu pievieno, lai samazinātu tērauda uzņēmību pret rūsu un koroziju. Tāpat, lai uzlabotu citus tērauda aspektus, lai uzlabotu veiktspēju, var pievienot molibdēnu, vanādiju, volframu vai titānu. Tēraudus var tālāk apstrādāt, rūsējot, izmantojot cinkošanu (pārklājot ar cinku, bieži iegremdējot izkausētā cinkā) vai galvanizēt (materiāla pārklājuma nogulsnēšana uz virsmas, izmantojot elektrisko pašreizējā).