Staal is een metaallegering die op grote schaal in de bouw wordt gebruikt vanwege zijn sterkte, betaalbaarheid en hardheid. De verschillende vormen bestaan ​​bijna geheel uit ijzer, maar bevatten ook de elementen koolstof, mangaan, fosfor, zwavel, silicium en soms nikkel en chroom. Staal maakt gebruik van de zeer stabiele atomaire roosterstructuur van ijzer, met een belangrijke wending.

The Crystal Rooster

IJzer, in zijn vaste vorm, neemt een kristallijne structuur aan, wat simpel betekent dat het ijzer atomen zijn gerangschikt in een regulier, zich herhalend patroon dat een rooster wordt genoemd. Er bestaan ​​veel roosters in de natuur, maar ijzer heeft twee vormen: de kubus met het lichaam centraal, die bij hogere temperaturen voorkomt, en de kubus met het gezicht in het midden, de vorm bij kamertemperatuur.

De rol van Carbon

Het toevoegen van koolstof aan vloeibaar ijzer - meestal in hoeveelheden van 0,035 tot 3,5 massaprocent - verandert wat er gebeurt als het mengsel afkoelt tot het vriespunt (ongeveer 1.500 ° C). In plaats van van een op het lichaam gericht rooster naar een gezichtgericht rooster te gaan, zetten de ijzeren atomen zich rechtstreeks in de laatste. Tegelijkertijd nestelen de koolstofatomen zich in het midden van deze kubussen. Dit verklaart uiteindelijk de grotere duurzaamheid van staal vergeleken met zuiver ijzer.