Inhoud
Staal is een metaallegering die veel in de bouw wordt gebruikt vanwege zijn sterkte, betaalbaarheid en hardheid. De verschillende vormen bestaan bijna volledig uit ijzer, maar bevatten ook de elementen koolstof, mangaan, fosfor, zwavel, silicium en soms nikkel en chroom. Staal profiteert van de zeer stabiele atoomroosterstructuur van ijzer, met een belangrijke wending.
Het kristalrooster
In zijn vaste vorm neemt ijzer een kristallijne structuur aan, wat betekent dat de ijzeratomen gerangschikt zijn in een regelmatig, zich herhalend patroon dat een rooster wordt genoemd. Veel roosters bestaan in de natuur, maar ijzer komt in een van twee vormen voor - de kubus met het midden op het lichaam, die bij hogere temperaturen bestaat, en de kubus met het midden op het gezicht, de vorm op kamertemperatuur.
De rol van koolstof
Het toevoegen van koolstof aan vloeibaar ijzer - meestal in hoeveelheden variërend van 0,035% tot 3,5 massaprocent - verandert wat er gebeurt wanneer het mengsel afkoelt tot zijn vriespunt (ongeveer 1500 ° C). In plaats van te veranderen van een op het lichaam gericht rooster naar een op het gezicht gericht rooster, vestigen de ijzeratomen zich direct in het laatste. Tegelijkertijd nestelen de koolstofatomen zich in het midden van deze kubussen. Dit is uiteindelijk verantwoordelijk voor de grotere duurzaamheid van staal in vergelijking met puur ijzer.