Wanneer sommige mensen aan staal denken, kunnen ze zich een wolkenkrabber voorstellen die wordt geassembleerd met behulp van massieve geklonken balken, terwijl andere mensen zich het lichaam en de motor van een klassieke auto op een autoshow kunnen voorstellen. Staal is inderdaad aanwezig in veel dingen die mensen dagelijks gebruiken. Het begrijpen van de chemische samenstelling van staal is nuttig bij het bepalen welk soort staal moet worden gebruikt en in welke toepassing het moet worden gebruikt. Omdat staal een mengsel is in plaats van een chemische verbinding, heeft het geen vaste formule voor chemische verbindingen. Wanneer u op zoek bent naar de juiste staalsoort om te gebruiken, bepalen de additieven welk staal de beste keuze is voor uw doel.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Staal is een mengsel van ijzer en koolstof samengesmolten met een of meer andere metalen of niet-metalen. Omdat staal een mengsel is in plaats van een chemische verbinding, heeft staal geen vaste formule voor chemische verbindingen. De naamgevingsconventie voor staal hangt af van de samenstelling van het staal - wat is vermengd met het ijzer - zoals koolstofstaal of wolfraamstaal.
IJzer en koolstof spelen een grote rol
IJzer is een matig reactief metaal dat vatbaar is voor chemische verbindingen met niet-metalen zoals zuurstof en koolstof. Wanneer ijzer wordt gewonnen of anderszins in de natuur wordt gevonden, wordt het meestal gevonden als een natuurlijk voorkomend mineraal. Wanneer ijzererts wordt verwarmd in aanwezigheid van een reductiemiddel zoals koolmonoxide, produceert het metallisch ijzer. Van daaruit wordt ijzer verder verfijnd tot een ijzer-koolstoflegering die kan worden gebruikt om het materiaal te maken dat we kennen als staal.
De ijzer-koolstoflegering is het basismateriaal van staal. Het aandeel koolstof in de legering ligt meestal rond de 0,15 tot 0,30 procent en bepaalt de initiële sterkte en ductiliteit - het vermogen om in draad te worden getrokken of te worden bewerkt - van de legering. Wanneer de legering een groter aandeel koolstof bevat, is het staal sterker. Het is echter minder ductiel dan een legering met een lager koolstofgehalte.
Nadat de ijzer-koolstoflegering is verfijnd tot de gewenste verhouding van koolstof tot ijzer, kunnen extra materialen worden toegevoegd om de eigenschappen van de uiteindelijke staallegering te verbeteren. Als de uiteindelijke legering bijvoorbeeld roestvrij staal is, worden chroom en mangaan aan het mengsel toegevoegd.
Staal verbeteren
Hoewel sommige vormen van staal, zoals zacht staal, uit niets meer dan ijzer en koolstof kunnen bestaan, worden verschillende belangrijke chemische elementen gebruikt om staal van structurele kwaliteit te maken. Zo worden mangaan en niobium gebruikt om staal extra sterkte te geven, terwijl chroom, nikkel of koper wordt toegevoegd om de gevoeligheid van het staal voor roest en corrosie te verminderen. Evenzo kunnen molybdeen, vanadium, wolfraam of titanium worden toegevoegd om andere aspecten van staal te verbeteren om de prestaties te verbeteren. Staal kan verder worden verwerkt door roestwerend te maken door middel van galvanisatie (coating met zink, vaak door onderdompeling) in gesmolten zink) of galvaniseren (het afzetten van een materiaalcoating op het oppervlak met behulp van een elektrische actueel).