Hvad er stål?

Stål er den mest almindelige metallegering i verden. I sin enkleste form består det af jern og forskellige mængder kulstof. Fordi både jern og kulstof har været kendt siden oldtiden, er legeringen blevet produceret i en eller anden form siden længe før Kristi fødsel. Noget af det tidligste stål blev fremstillet i de østlige regioner i Afrika, omkring 1400 f.Kr.

Jern er den største bestanddel af stål, hvor kulstof er et fjernt sekund, mellem 0,2% og 2,14%, afhængigt af kvaliteten. Carbon er den mest omkostningseffektive måde at legere jern på, men andre metaller kan bruges til at forstærke elementet og til at give metallet visse egenskaber. Metallet kendt som støbejern er faktisk stål, der har et meget højt kulstofindhold, hvilket giver det et lavere smeltepunkt og større støbbarhed. Stål er kendt for sin styrke, som det gives nøjagtigt af legeringselementerne.

Når jern er i sin faste metaltilstand, danner atomerne en krystalgitterstruktur. Selvom denne struktur er ret stiv, kan der være mangler i den, der skaber små svage punkter i metallet. Atomer i legeringselementerne kan udfylde disse mikroskopiske svage pletter i gitteret, hvilket giver legeringen den fleksibilitet og trækstyrke, den er kendt for.

Den moderne stålindustri fremstiller metallet ved hjælp af det, der kaldes den grundlæggende iltovn. I disse ovne har smeltet jern rent ilt blæst gennem det, hvilket sænker niveauerne af urenheder. Rengøringsmidler kaldet fluxer tilsættes også til dette samme formål. Den største fordel ved denne proces, bortset fra et produkt af høj kvalitet, er dens hastighed.

Tidligere processer inkluderede Bessemer-processen, hvor luft blev tvunget gennem smeltet jern til at oxidere urenheder. Kulmonoxid er et biprodukt ved denne proces, mens de andre urenheder danner slagge. Opfindelsen af ​​Bessemer-processen var især bemærkelsesværdig, fordi den gjorde stål til en masseproduceret, billig vare. Legeringen var produceret ved forskellige metoder i middelalderen og før, men ingen af ​​disse var særlig effektive, og de kunne heller ikke anvendes i stor skala.

Efterhånden som stålfremstillingsteknikker er forbedret, er en bredere række legeringer blevet tilgængelige. Brug af flere forskellige metaller, såsom wolfram og krom, kan gøre metal, der er skræddersyet til meget specifikke anvendelser. Arrayet af egenskaber, som stål kan gives ved tilsætning af forskellige elementer, ses for eksempel i det faktum, at to ting, der er så forskellige som samurai-sværd og biler, begge er lavet af jern legeret af andre metaller.