Wanneer sommige mensen denken aan staal, kunnen ze zich een wolkenkrabber voorstellen die wordt geassembleerd met massieve geklonken balken, terwijl andere mensen zich het lichaam en de motor van een klassieke auto voorstellen bij een autoshow. Sterker nog, staal is aanwezig in veel dingen die mensen dagelijks gebruiken. Het begrijpen van de chemische samenstelling van staal is nuttig om te bepalen welk soort staal moet worden gebruikt, en in welke toepassing het moet worden gebruikt. Omdat staal eerder een mengsel is dan een chemische verbinding, heeft het geen vaste chemische samenstelling. Wanneer u op zoek bent naar het juiste staal om te gebruiken, bepalen de additieven welk staal de beste keuze is voor uw doel.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

Staal is een mengsel van ijzer en koolstof samengesmolten met een of meer andere metalen of niet-metalen. Omdat staal eerder een mengsel is dan een chemische samenstelling, heeft staal geen vaste chemische samenstelling. De naamgevingsconventie voor staal hangt af van de samenstelling van het staal - wat is vermengd met het ijzer, zoals koolstofstaal of wolfraamstaal.

IJzer en koolstof spelen een grote rol

IJzer is matig reactief metaal dat geneigd is chemisch te combineren met niet-metalen zoals zuurstof en koolstof. Wanneer ijzer wordt gedolven of anderszins in de natuur wordt gevonden, wordt het meestal als een van nature voorkomend mineraal gevonden. Wanneer ijzererts wordt verhit in de aanwezigheid van een reductiemiddel zoals koolmonoxide, produceert het metaalijzer. Van daaruit wordt ijzer verder verfijnd om een ​​ijzer-koolstof-legering te maken die kan worden gebruikt om het materiaal te maken dat we kennen als staal.

De ijzer-koolstof-legering is het basismateriaal van staal. De hoeveelheid koolstof in de legering ligt gewoonlijk rond de 0,15 tot 0,30 procent en bepaalt de beginsterkte en ductiliteit - het vermogen om in draad te worden getrokken of om te worden bewerkt - van de legering. Wanneer de legering een grotere hoeveelheid koolstof bevat, is het staal sterker. Het is echter minder rekbaar dan een legering met lager koolstofgehalte.

Nadat de ijzer-koolstof-legering is verfijnd tot de gewenste verhouding van koolstof tot ijzer, kunnen extra materialen worden toegevoegd om de eigenschappen van het uiteindelijke staal te verbeteren. legering. Als de uiteindelijke legering bijvoorbeeld roestvrij staal is, worden aan het mengsel chroom en mangaan toegevoegd.

Staal verbeteren

Hoewel sommige vormen van staal, zoals zacht staal, uit niets meer kunnen bestaan dan ijzer en koolstof, worden verschillende belangrijke chemische elementen gebruikt om staal van structurele kwaliteit te maken. Mangaan en niobium worden bijvoorbeeld gebruikt om extra sterkte aan staal te geven, terwijl chroom, nikkel of koper wordt toegevoegd om de gevoeligheid van het staal voor roest en corrosie te verminderen. Evenzo kunnen molybdeen, vanadium, wolfraam of titanium worden toegevoegd om andere aspecten van staal te verbeteren om de prestaties te verbeteren. Staalsoorten kunnen verder worden verwerkt door roestwering met behulp van galvanisatie (coating met zink, vaak door onderdompeling in gesmolten zink) of galvaniseren (depositie van een materiaalcoating op het oppervlak met behulp van een elektrische stroom).