Når noen tenker på stål, kan de se for seg at en skyskraper skal monteres ved hjelp av massive naglede bjelker, mens andre mennesker kan se karosseriet og motoren til en klassisk bil på et bilutstilling. Faktisk er stål til stede i mange ting som folk bruker hver dag. Å forstå den kjemiske sammensetningen av stål er nyttig når du bestemmer hvilken type stål som skal brukes, samt i hvilken applikasjon du skal bruke det. Fordi stål er en blanding i stedet for en kjemisk forbindelse, har den ikke en bestemt formel for kjemisk forbindelse. Når du leter etter riktig type stål å bruke, bestemmer tilsetningsstoffene hvilket stål som er det beste valget for ditt formål.
TL; DR (for lang; Leste ikke)
Stål er en blanding av jern og karbon smeltet sammen med ett eller flere andre metaller eller ikke-metaller. Fordi stål er en blanding i stedet for en kjemisk forbindelse, har ikke stål en bestemt formel for kjemisk forbindelse. Navnekonvensjonen for stål avhenger av stålets sammensetning - hva som er blandet med jernet - slik som karbonstål eller wolframstål.
Jern og karbon spiller en stor rolle
Jern er et moderat reaktivt metall som er utsatt for å kombinere kjemisk med ikke-metaller som oksygen og karbon. Når jern utvinnes eller på annen måte finnes i naturen, blir det vanligvis funnet som et naturlig forekommende mineral. Når jernmalm varmes opp i nærvær av et reduksjonsmiddel som karbonmonoksid, produserer det metallisk jern. Derfra blir jern ytterligere raffinert for å lage en jern-karbon legering som kan brukes til å lage materialet vi kjenner som stål.
Jern-karbonlegeringen er basismaterialet i stål. Andelen karbon i legeringen er vanligvis rundt 0,15 til 0,30 prosent, og det bestemmer utgangsstyrken og duktiliteten - evnen til å bli trukket inn i ledning eller å bli bearbeidet - av legeringen. Når legeringen har en større andel karbon i seg, er stålet sterkere. Imidlertid er det mindre duktilt enn en legering med lavere karbon.
Etter at jern-karbonlegeringen er blitt raffinert til ønsket forhold mellom karbon og jern, kan ytterligere materialer tilsettes for å forbedre egenskapene til den endelige stållegeringen. For eksempel, hvis den endelige legeringen er rustfritt stål, tilsettes krom og mangan til blandingen.
Forbedrende stål
Mens noen former for stål, for eksempel mild stål, ikke kan bestå av mer enn jern og karbon, brukes flere viktige kjemiske elementer til å lage stål av strukturell kvalitet. For eksempel brukes mangan og niob for å gi ekstra styrke til stål, mens krom, nikkel eller kobber tilsettes for å redusere stålets følsomhet for rust og korrosjon. Tilsvarende kan molybden, vanadium, wolfram eller titan tilsettes for å forbedre andre aspekter av stål for å forbedre ytelsen. Stål kan viderebehandles ved rustbeskyttelse med galvanisering (belegg med sink, ofte ved nedsenking i smeltet sink) eller galvanisering (deponering av et materialbelegg på overflaten ved hjelp av en elektrisk nåværende).