Wat is zwart koolstofstaal?
Staal is een legering of mengsel van ijzer met koolstof en kleine hoeveelheden andere metalen. Zuiver ijzer kan worden gesmolten en gevormd, maar is meestal zacht. Het toevoegen van koolstof zal het metaal versterken, en de meeste koolstofstaalsoorten bevatten één tot twee procent koolstof. Tijdens het productieproces ontstaat zwart koolstofstaal wanneer hoge temperaturen een dunne laag geoxideerd ijzer op het buitenoppervlak vormen.
Koolstof bindt chemisch met het ijzer in staallegeringen, waardoor een veel harder materiaal ontstaat dan puur ijzer. Naarmate het koolstofgehalte toeneemt, wordt het materiaal harder maar brozer of vatbaar voor breuk onder spanning of belasting. Staal dat koolstof bevat in een hoeveelheid van meer dan 2% wordt als gietijzer beschouwd; dit kan worden gebruikt voor leidingen en niet-structurele materialen, maar wordt als te broos beschouwd voor constructiestaal.
IJzer reageert gemakkelijk met de zuurstof in de lucht, waardoor ijzeroxide of roest ontstaat waardoor onderdelen kapot gaan, dus wordt het vaak gecoat om roest aan het oppervlak te voorkomen. Een voordeel van zwart koolstofstaal is de natuurlijke anti-corrosie-eigenschap van de zwarte ijzeroxide-coating, omdat het oxide werkt als een barrière om zuurstof uit het onderliggende ijzer te houden. De dunne oxidelaag wordt gevormd bij hoge temperaturen en vormt een duurzame laag die geen verdere behandeling of coating vereist.
Voor toepassingen waar corrosiebescherming van cruciaal belang is, kan koolstofstaal worden geverfd of verzinkt. Staal wordt gegalvaniseerd door het met zuur te wassen en vervolgens het staal in een gesmolten zinkbad te dompelen. Het zink vormt een laag aan de buitenkant van het staal en zal eerst corroderen bij blootstelling aan lucht of vocht. Verzinken verbetert de levensduur van stalen onderdelen, maar wordt niet gebruikt op zwart koolstofstaal, omdat de oxidelaag het staal al beschermt.
Zwart koolstofstaal wordt vaak gebruikt voor gas- of waterleidingen, omdat het goedkoop is en met gebruikelijke methoden kan worden gelast. Sommige lange-afstands oliepijpleidingen hebben zwarte koolstofstalen buizen gebruikt, omdat de buis in het veld kan worden aangesloten en niet snel zal roesten. Zwart koolstofstaal kan worden gebruikt in klimaten of grondomstandigheden die corrosie kunnen versnellen, maar extra bescherming zoals anodes kan nodig zijn. Anodes zijn begraven staven gemaakt van zink die het eerst corroderen wanneer ze worden verbonden met de stalen buis.
Kookgerei kan zwart staal worden genoemd, maar de donkere kleur is een product van een oliebehandeling die kruiden wordt genoemd, in plaats van productie. Koolstofstaal is vaak bedekt met olie om roestvorming te voorkomen, en stalen kookgerei kan worden geolied en verwarmd om de oliemoleculen te absorberen. Het staal zal donker worden en wat roestwerende eigenschappen krijgen, maar kruiden zijn een tijdelijke coating en moeten periodiek worden herhaald.