Stál

Stál er málmblanda járns og kolefnis sem hefur meiri styrk og brotþol en aðrar tegundir járns. Stál hefur auk þess mikið togþol og er tiltölulega ódýrt í framleiðslu með nútímaaðferðum. Vegna þessara eiginleika er stál eitt mest framleidda smíðaefni í heimi. Stál er notað í járnabindingar steyptra bygginga, brúarsmíði, skipasmíði, verkfæri, reiðhjól, bíla, vélsmíði, raftæki, húsgögn og vopn.

Megininnihaldsefni stáls er alltaf járn, en önnur efni koma fyrir í mismiklum mæli. Dæmigert kolefnisinnihald í stáli er allt að 2,14% af heildarþyngd. Ryðfrítt stál sem hefur meiri mótstöðu gegn tæringu, inniheldur meira en 11% króm.

Járn getur tekið á sig tvær kristallsgerðir eftir hita og verið ýmist miðjusetinn teningskristall eða hliðarsetinn teningskristall. Tengsl ólíkra járngerva við önnur innihaldsefni, einkum kolefni, ráða eiginleikum ólíkra tegunda á borð við stál og pottjárn. Hreint járn er tiltölulega teygjanlegt og mótanlegt þar sem kristallsgerð þess hindrar frumeindirnar ekki í að hnikast fram hjá hverri annarri, en í stáli virkar lítið magn af kolefni og öðrum efnum eins og herðir sem kemur í veg fyrir aflögun með því að stoppa þessa hreyfingu frumeinda. Með því að stýra magni aukaefna er hægt að hafa áhrif á eiginleika eins og hörku, viðbrögð við herslu, þörf fyrir glóðun og afglóðun, þanþol og togþol. Eina leiðin til að auka styrk stálsins miðað við járn, er að draga úr teygjanleika þess.

Í þúsundir ára var stál framleitt með rauðablæstri í litlu magni. Framleiðsla í stórum stíl og notkun í iðnaði hófst eftir að nýjar framleiðsluaðferðir voru fundnar upp á 17. öld með járnbræðsluofnum og framleiðslu á deiglustáli. Um miðja 19. öld var Bessemer-stál fundið upp í Englandi og síðan martínofnar. Þá hófst nýtt tímabil fjöldaframleiðslu á stáli þar sem milt stál tók við af smíðajárni. Þýsku ríkin voru helstu stálframleiðendur Evrópu á 19. öld. Í Bandaríkjunum voru miðstöðvar stálframleiðslu í borgunum Pittsburgh, Bethlehem og Cleveland, fram yfir miðja 20. öld.

Nýjar framleiðsluaðferðir á 20. öld, eins og súrefnisofnar, lækkuðu framleiðslukostnað enn frekar og bættu gæði stálsins. Í dag eru yfir 1,6 milljarðar tonna af stáli framleiddir árlega í heiminum. Stál er flokkað samkvæmt ýmsum stöðlum. Stáliðnaðurinn er einn stærsti framleiðsluiðnaður heims, en líka einn sá orkufrekasti. Stáliðnaðurinn er líka sá iðnaður sem ber einna mesta ábyrgð á útblæstri gróðurhúsalofttegunda, eða um 8% af heildarútblæstrinum. Stál er hins vegar mjög endurnýtanlegt efni og endurvinnsluhlutfall þess er um 60% á heimsvísu.

 Tilvísanir 

 Tenglar 
 Efnisfræði: 10. kafli - Stál