science >> Wetenschap >  >> Chemie

Eigenschappen en toepassingen van staal

Traditioneel een legering van ijzer en koolstof, staal is een van de meest gebruikte metalen in de wereld in alle industrieën, van constructie tot smeden tot naaien. Vroeg staal had een variabel koolstofgehalte - meestal toegevoegd in het smeedproces met houtskool - van 0,07 procent tot 0,8 procent, waarbij de laatste de drempel is waarop de legering als geschikt staal kan worden beschouwd. Het moderne staalgehalte komt meestal uit op 2 procent, een materiaal dat vaak gietijzer wordt genoemd. Vroege iteraties van de legering zijn te zien in Egyptische en Chinese artefacten, die dateren uit circa 900 voor Christus. respectievelijk 250 v.Chr. Sindsdien hebben nieuwe ontwikkelingen en de ontdekking van nieuwe elementen de aard van staal veranderd en konden producenten staal maken dat gespecialiseerd was voor specifieke taken.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

Mensen maken al duizenden jaren staal, omdat de legering sterker is dan de twee noodzakelijke componenten: ijzer en koolstof. Veel van de mens gemaakte producten, van huizen tot pianodraad, gebruiken staal.
Eigenschappen van staal

IJzer heeft iets meer hardheid dan koper. De toevoeging van koolstof maakt het staal taaier en duurzamer totdat een bepaalde concentratie is bereikt, waarna het bros wordt. Dat gezegd hebbende, staal kan veel verschillende eigenschappen hebben, afhankelijk van de andere elementen waaruit het is samengesteld. Roestvrij staal - dat roestbestendig, relatief zwak is en wordt gebruikt in bestek en messen - bevat bijvoorbeeld minimaal 10,5 procent chroom. Staal dat in de bouw wordt gebruikt, valt uiteen in drie soorten: koolstof-mangaan staal; hoogwaardig, laaggelegeerd (HSLA) staal; en gehard en gehard gelegeerd staal met hoge weerstand. Stoer, veelzijdig en veerkrachtig, is in de meeste bouwprojecten te vinden. Hoewel staal kan roesten en roestbestendig staal vaak zwak is, kan het vrij gemakkelijk worden gerecycled.

Vroege vormen van staal bevatten onzuiverheden die tot zwakte leidden omdat staal voor zijn sterkte op een homogene samenstelling vertrouwt. Smeden en moderne metaalbewerkers ontwikkelden echter methoden om ze te verwijderen. Andere technieken maakten staal sterker of gemakkelijker om mee te werken, zoals temperen of warmtebehandeling, en de ontdekking van smeltkroesstaal, waardoor nieuwe legeringen konden worden gemaakt door de metalen in een klei-oven volledig te smelten.
Toepassingen van staal

Na de uitvinding verspreidde staal zich gestaag over de hele wereld, bereikte het de meeste culturen en vond het een verscheidenheid aan toepassingen. Vroeg gebruik van staal omvatte wapens, omdat staal zijn vorm en rand beter vasthield dan puur ijzer. Sindsdien heeft het gebruik gevonden in verschillende industrieën. Tools zoals hamers en schroevendraaiers bevatten staal, net als veel van de dingen die deze tools maken. De bouwsector gebruikt ongeveer een kwart van 's werelds staal, dat te vinden is in bijna elk gebouw dat door mensen wordt gemaakt. Roestvrij staal wordt gebruikt als bestekmateriaal; koksmessen zijn gemaakt van verschillende soorten messtaal; en gietijzeren pannen blijven een populaire keukenuitrusting. Staal komt ook voor in pianodraden, naainaalden en elektronica.