Av David Sandoval — Uppdaterad aug302022
Bildkredit:arhendrix/iStock/GettyImages
Stål är en järn-kollegering förstärkt med andra metaller eller icke-metaller. Eftersom det är en blandning har den ingen fast kemisk formel. Typen av stål definieras av dess elementära sammansättning – till exempel kolstål, rostfritt stål eller volframstål.
Järn, en måttligt reaktiv metall, binder lätt till icke-metaller som syre och kol. I naturen finns järn i malmmineraler och utvinns genom uppvärmning med ett reduktionsmedel som kolmonoxid, vilket ger metalliskt järn. Detta järn legeras sedan med kol för att skapa den grundläggande stålmatrisen.
Den typiska kolhalten i kommersiellt stål varierar från 0,15 % till 0,30 %. Detta område balanserar styrka och duktilitet:högre kol ökar hårdheten och draghållfastheten men minskar duktiliteten, medan lägre kol ger en mer formbar legering som är lämplig för svetsning och formning.
När förhållandet järn-kol har fastställts läggs ytterligare element till för att skräddarsy ståls egenskaper. Till exempel innehåller rostfritt stål krom (vanligtvis 10–20 %) och ibland nickel eller mangan för att förbättra korrosionsbeständigheten och bibehålla segheten vid låga temperaturer.
Utöver mjukt stål innehåller strukturella kvaliteter ofta element som mangan och niob för att öka styrkan, eller krom, nickel och koppar för att minska rostkänsligheten. Avancerade stål kan innehålla molybden, vanadin, volfram eller titan för att förbättra specifika egenskaper som slitstyrka eller prestanda vid höga temperaturer.
Ytskydd är också vanligt:galvanisering (beläggning med smält zink) och galvanisering (elektrisk avsättning av ett skyddsskikt) skyddar stålet ytterligare från korrosion i tuffa miljöer.
Dessa sammansättningsvariationer gör att ingenjörer kan välja exakt den ståltyp som krävs för allt från skyskrapor till fordonskomponenter.
