Vad är stål?

Stål är den vanligaste metalllegeringen i världen. I sin enklaste form består den av järn och varierande mängder kol. Eftersom både järn och kol har varit välkända sedan antiken har legeringen producerats i en eller annan form sedan långt före Kristi födelse. Några av de allra allra första stål tillverkades i de östra regionerna i Afrika, cirka 1400 fvt

Järn är den viktigaste komponenten i stål, med kol som en avlägsen sekund, mellan 0,2% och 2,14%, beroende på kvalitet. Kol är det mest kostnadseffektiva sättet att legera järn, men andra metaller kan användas för att förstärka elementet och för att ge metallen vissa egenskaper. Metallen känd som gjutjärn är faktiskt stål som har en mycket hög kolhalt, vilket ger den en lägre smältpunkt och större gjutbarhet. Stål är känt för sin styrka, som ges det exakt av legeringselementen.

När järn är i dess fasta metalltillstånd bildar atomerna en kristallgitterstruktur. Medan denna struktur är ganska styv kan det finnas brister i den, vilket skapar små svaga punkter i metallen. Atomer i legeringselementen kan fylla i dessa mikroskopiska svaga fläckar i gitteret, vilket ger legeringen flexibilitet och draghållfasthet som det är känt för.

Den moderna stålindustrin producerar metallen genom att använda den som kallas den grundläggande syreugnen. I dessa ugnar har smält järn rent syre blåst genom det, vilket sänker nivåerna av föroreningar. Rengöringsmedel som kallas flussmedel tillsätts också för samma ändamål. Den största fördelen med denna process, utom en högkvalitativ produkt, är dess hastighet.

Tidigare processer inkluderade Bessemer-processen, där luft tvingades genom smält järn för att oxidera föroreningar. Kolmonoxid är en biprodukt av denna process, medan de andra föroreningarna bildar slagg. Uppfinningen av Bessemer-processen var särskilt anmärkningsvärd eftersom det gjorde stål till en massproducerad, billig råvara. Legeringen hade framställts med olika metoder under medeltiden och tidigare, men ingen av dessa var särskilt effektiv och kunde inte heller användas i stor skala.

När ståltillverkningsteknikerna har förbättrats har en bredare variation av legeringar blivit tillgängliga. Användningen av flera olika metaller, till exempel volfram och krom, kan göra metall som är skräddarsydd för mycket specifika tillämpningar. Utbudet av egenskaper som stål kan ges genom tillsats av olika element ses till exempel i det faktum att två saker så olika som samurajsverd och bilar är båda tillverkade av järn legerat av andra metaller.