Hva er stål?

Stål er den vanligste metalllegeringen i verden. I sin enkleste form består den av jern og varierende mengder karbon. Fordi både jern og karbon har vært godt kjent siden antikken, har legeringen blitt produsert i en eller annen form siden i god tid før Kristi fødsel. Noe av det aller tidligste stål ble laget i de østlige regionene i Afrika, rundt 1400 fvt

Jern er den viktigste komponenten i stål, med karbon som et fjernt sekund, mellom 0,2% og 2,14%, avhengig av kvalitet. Karbon er den mest kostnadseffektive måten å legere jern på, men andre metaller kan brukes til å forsterke elementet og for å gi metallet visse egenskaper. Metallet kjent som støpejern er faktisk stål som har et veldig høyt karboninnhold, noe som gir det et lavere smeltepunkt og større støpeevne. Stål er kjent for sin styrke, som er gitt det nøyaktig av legeringselementene.

Når jern er i dens faste metalltilstand, danner atomene en krystallgitterstruktur. Selv om denne strukturen er ganske stiv, kan det være ufullkommenheter i den, som skaper ørsmå svake punkter i metallet. Atomer av legeringselementene kan fylle ut disse mikroskopiske svake flekkene i gitteret, noe som gir legeringen den fleksibiliteten og strekkfastheten den er kjent for.

Den moderne stålindustrien produserer metallet gjennom bruk av det som kalles den grunnleggende oksygenovnen. I disse ovnene har smeltet jern rent oksygen blåst gjennom det, og senket nivåene av urenheter. Rengjøringsmidler kalt fluxes er også tilsatt for samme formål. Den største fordelen med denne prosessen, annet enn et høykvalitetsprodukt, er hastigheten.

Tidligere prosesser inkluderer Bessemer-prosessen, der luft ble tvunget gjennom smeltet jern for å oksidere urenheter. Karbonmonoksid er et biprodukt av denne prosessen, mens de andre urenheter danner slagg. Oppfinnelsen av Bessemer-prosessen var spesielt bemerkelsesverdig fordi den gjorde stål til en masseprodusert, billig vare. Legeringen hadde blitt produsert ved forskjellige metoder i middelalderen og før, men ingen av disse var spesielt effektive, og de kunne heller ikke brukes i stor skala.

Etter hvert som stålproduksjonsteknikker har blitt bedre, har et bredere utvalg av legeringer blitt tilgjengelig. Bruken av flere forskjellige metaller, for eksempel wolfram og krom, kan lage metall som er skreddersydd for veldig spesifikke bruksområder. Utvalget av egenskaper som stål kan gis ved tilsetning av forskjellige elementer sees for eksempel i det faktum at to ting så forskjellige som samuraisverd og biler begge er laget av jern legert av andre metaller.