Het metalen profiel van staal

Staal, 's werelds belangrijkste bouwmateriaal, is een ijzer legering die tussen 0,2 en 2 gew.% koolstof en soms kleine hoeveelheden andere elementen bevat, waaronder mangaan. Naast gebouwen wordt het gebruikt bij de productie van apparaten, auto's en vliegtuigen.

De komst van commercieel staal productie kwam in de late 19e eeuw en was een resultaat van de creatie van Sir Henry Bessemer van een efficiënte manier om het koolstofgehalte in gietijzer te verlagen. Door de hoeveelheid koolstof te verlagen, wordt het veel moeilijker en meer kneedbaar metaalproduct van staal wordt geproduceerd.

Staal bestaat al sinds de Ijzertijd, die duurde van ongeveer 1200 BCE tot 550 BCE, hoewel de begin- en einddatum verschillen per geografisch gebied. De Hettieten - die in het hedendaagse Turkije woonden - waren misschien de eerste mensen die staal maakten door ijzer met koolstof te verwarmen.

Vandaag de meeste staal wordt geproduceerd door basische zuurstofmethoden (ook bekend als basic oxygen steelmaking of BOS). BOS ontleent zijn naam aan het proces waarbij zuurstof in grote vaten moet worden geblazen die gesmolten ijzer en schroot bevatten.

Hoewel BOS het grootste deel van de wereldwijde staalproductie uitmaakt, is het gebruik van vlamboogovens (EAF's) sinds het begin van de 20e eeuw gegroeid en is nu goed voor ongeveer tweederde van de Amerikaanse staalproductie. EAF-productie omvat het smelten van schrootstaal met een elektrische stroom.

Volgens de World Steel Association zijn er meer dan 3.500 verschillende staalsoorten, die unieke fysische, chemische en milieu-eigenschappen omvat. Deze eigenschappen omvatten dichtheid, elasticiteit, smeltpunt, warmtegeleidingsvermogen, sterkte en hardheid. Om verschillende staalsoorten te maken, variëren fabrikanten de soorten en hoeveelheden gelegeerde metalen, de hoeveelheden koolstof en onzuiverheden, het productieproces en de manier waarop de resulterende staalsoorten zijn werkte.

Commerciële staalsoorten worden over het algemeen ook ingedeeld in vier groepen die van elkaar verschillen metaallegering inhoud en eindgebruikstoepassingen:

1. Koolstofstaal omvatten weinig koolstof (minder dan 0,3% koolstof), gemiddelde koolstof (tot 0,6% koolstof), hoge koolstof (tot 1% koolstof) en ultrahoge koolstof (maar liefst 2% koolstof) staal. Koolstofarm staal is de meest voorkomende en de zwakste van de drie typen. Het is verkrijgbaar in een breed scala aan vormen, inclusief vellen en balken. Hoe hoger het koolstofgehalte, hoe moeilijker het staal is om mee te werken. Koolstof- en ultrakoolstofstaal worden gebruikt in snijgereedschappen, radiatoren, ponsen en draden.
2. Gelegeerd staal bevat andere metalen zoals aluminium, koper of nikkel. Ze kunnen worden gebruikt in auto-onderdelen, pijpleidingen en motoren.
3. Roestvrij staal bevat altijd chroom en misschien ook nikkel of molybdeen. Ze zijn glanzend en over het algemeen bestand tegen corrosie. De vier hoofdsoorten roestvrij staal zijn ferritisch, dat vergelijkbaar is met koolstofstaal en sterk bestand is tegen spanningscorrosie, maar niet goed is voor lassen; austenitisch, dat is de meest voorkomende en goed voor lassen; martensitisch, die matig bestand is tegen corrosie maar een hoge sterkte heeft; en duplex, dat bestaat uit half ferritisch en half austenitisch staal en is sterker dan een van deze twee soorten. Omdat roestvast staal dat is gemakkelijk gesteriliseerd, ze worden vaak gebruikt in medische apparatuur en instrumenten en apparatuur voor voedselproductie.
4. Gereedschapsstaal is gelegeerd met harde metalen zoals vanadium, kobalt, molybdeen en wolfraam. Zoals hun naam doet vermoeden, worden ze vaak gebruikt om gereedschap te maken, waaronder hamers.

Door de veelzijdigheid van staal is het het meest gebruikte en meest gerecyclede metaalmateriaal op aarde. Bovendien maken de hoge sterkte en relatief lage productiekosten het geschikt voor talloze toepassingen toepassingen, waaronder in spoorwegen, boten, bruggen, kookgerei, verpakking en elektrisch transformatoren.