Stål - det er absolut overalt. Det er i vores køkkener, biler, broer, boliger og kontorbygninger. Overalt du ser, bliver stål brugt til at tilføre styrke og holdbarhed til de ting, vi bruger i vores hverdag.
Tidlige anvendelser af stål
Historien viser, at stål havde været brugt af smede i tusindvis af år, men dets anvendelse blev meget vigtigere i det 17. århundrede, efter at der var udviklet mere effektive produktionsmetoder. I midten af det 19. århundrede blev Bessemer-processen udviklet, hvilket gjorde det muligt for stål at blive masseproduceret billigt. Yderligere udvikling muliggør, at produktionsomkostningerne reduceres yderligere, samtidig med at færdigproduktets kvalitet øges.
Stål er for tiden et af de mest almindelige materialer, der anvendes over hele kloden. Hvert år produceres over 1,3 milliarder tons stål og identificeres af forskellige kvaliteter og standarder. Den bruges som en vigtig komponent i værktøjer, maskiner, apparater, våben, biler, bygninger, skibe, infrastruktur, apparater og meget mere.
Hvad er stål? Stål er en legering, der er lavet af jern og en kombination af andre elementer, herunder kulstof. Der er forskellige typer stål baseret på de andre elementer, der bruges til at skabe det. For eksempel, når kulstof er det primære element i legeringen, skal dets indhold i stålet være et sted mellem 0,002 og 2,1 vægtprocent.
Mens andre legeringer kan anvendes, skal følgende elementer altid være til stede i stål:
aluminium (spor)
kulstof
mangan
ilt (spor)
nitrogen (spor)
phosphor
silicium
svovl
Ud over disse elementer kan andre elementer, der kan tilsættes med vilje til at ændre egenskaberne ved det færdige stålprodukt, omfatte:
bor
chrom
mangan
molybdæn
nikkel
niobium
titan
vanadium
Carbon, såvel som andre elementer, der anvendes til dannelse af stål, arbejde som hærder. Ved at ændre mængden af legeringselementerne og den form, de anvendes i stålet, ændrer kvaliteterne, såsom styrke, duktilitet og hårdhed. For eksempel kan stål, som har et højere indhold af kulstof, gøres stærkere og hårdere, men stadig mindre duktile end jern.
Stål kan let skelnes fra to populære legeringsversioner kendt som støbejern og smedejern. Støbejern har en legering, der omfatter mere end 2,1 procent kulstof. Smedejern indeholder kun en lille mængde kulstof, hvilket letter det at bøje og vride sig i form.
Behandlingsmuligheder
Udover de grundlæggende typer stål som bestemt af de elementer, der anvendes i legeringsdannelsen, findes der også mange forskellige typer varmebehandlingsmuligheder. Tempering, quenching og glødning er de mest almindelige typer behandling, der anvendes i stålproduktion i dag.
Quenching og temperering opnås ved at opvarme stålet til det såkaldte austenitfase, før det slukker i en opløsning af olie eller vand for hurtigt at afkøle det. Denne hurtige køleproces skaber en hård og sprød struktur, som derefter hærdes ved hjælp af en specialiseret form for annealing. Annealing er en proces, der indebærer opvarmning af stålet, indtil det er blødgjort gennem en tredelt proces af genopretning, omkrystallisering og kornvækst.
Hvordan stål bruges i dag
Stål anvendes i en lang række anvendelser i moderne konstruktion, herunder bygning af jernbaner, veje, bygninger, apparater og andre infrastrukturer. Faktisk er de mest moderne strukturer, som skyskrabere, stadioner, lufthavne og broer, skabt med et slidstærkt stålskelet. Selv strukturer, der bruger beton, bruger også stål som forstærkende materiale.
Stål bruges også i mange forskellige typer af køretøjer og apparater. Det bruges også i grundlæggende byggematerialer på grund af dets holdbarhed og styrke. Nogle af disse materialer omfatter skruer, negle og bolte. Det bruges også i brancher som minedrift, rørledningstransport, rumfart, skibsbygning og tungt udstyrsdesign.
Stål findes også i andre almindelige materialer, såsom basale værktøjer, ståluld og personlige pansrede veste til sikkerhed og retshåndhævelse. Ud over praktiske anvendelser anvendes stål også i kunstneriske anvendelser, såsom skulpturer, indramning og skærmstrukturer.