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Wenn manche Menschen an Stahl denken, stellen sie sich möglicherweise einen Wolkenkratzer vor, der aus massiven Nietbalken zusammengebaut wird, während andere sich die Karosserie und den Motor eines Oldtimers auf einer Automobilausstellung vorstellen. In der Tat ist Stahl in vielen Dingen enthalten, die Menschen täglich verwenden. Das Verständnis der chemischen Zusammensetzung von Stahl ist hilfreich, um zu bestimmen, welche Art von Stahl verwendet werden soll und in welcher Anwendung sie verwendet werden soll. Da Stahl eher eine Mischung als eine chemische Verbindung ist, hat er keine festgelegte chemische Verbindungsformel. Wenn Sie nach der richtigen Stahlsorte suchen, entscheiden die Additive, welcher Stahl für Ihren Zweck am besten geeignet ist.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Stahl ist eine Mischung aus Eisen und Kohlenstoff, die mit einem oder mehreren anderen Metallen oder Nichtmetallen verschmolzen ist. Da Stahl eher eine Mischung als eine chemische Verbindung ist, hat Stahl keine festgelegte chemische Verbindungsformel. Die Namenskonvention für Stahl hängt von der Stahlzusammensetzung ab, die dem Eisen beigemischt ist, z. B. Kohlenstoffstahl oder Wolframstahl.
Eisen und Kohlenstoff spielen eine große Rolle
Eisen ist ein mäßig reaktives Metall, das dazu neigt, sich chemisch mit Nichtmetallen wie Sauerstoff und Kohlenstoff zu verbinden. Wenn Eisen abgebaut oder auf andere Weise in der Natur gefunden wird, wird es typischerweise als natürlich vorkommendes Mineral gefunden. Wenn Eisenerz in Gegenwart eines Reduktionsmittels wie Kohlenmonoxid erhitzt wird, entsteht metallisches Eisen. Von dort wird Eisen weiter verfeinert, um eine Eisen-Kohlenstoff-Legierung herzustellen, aus der das Material hergestellt werden kann, das wir als Stahl kennen.
Die Eisen-Kohlenstoff-Legierung ist das Grundmaterial von Stahl. Der Kohlenstoffanteil in der Legierung beträgt üblicherweise etwa 0,15 bis 0,30 Prozent und bestimmt die Anfangsfestigkeit und Duktilität - die Fähigkeit, in Draht gezogen oder bearbeitet zu werden - der Legierung. Wenn die Legierung einen größeren Kohlenstoffanteil aufweist, ist der Stahl fester. Es ist jedoch weniger duktil als eine kohlenstoffarme Legierung.
Nachdem die Eisen-Kohlenstoff-Legierung auf das gewünschte Verhältnis von Kohlenstoff zu Eisen verfeinert wurde, können zusätzliche Materialien hinzugefügt werden, um die Eigenschaften der endgültigen Stahllegierung zu verbessern. Wenn zum Beispiel die endgültige Legierung rostfreier Stahl ist, werden Chrom und Mangan zu der Mischung gegeben.
Stahl verbessern
Während einige Stahlarten wie Weichstahl nur aus Eisen und Kohlenstoff bestehen können, werden für die Herstellung von Baustahl mehrere wichtige chemische Elemente verwendet. Beispielsweise werden Mangan und Niob verwendet, um dem Stahl zusätzliche Festigkeit zu verleihen, während Chrom, Nickel oder Kupfer zugesetzt werden, um die Anfälligkeit des Stahls für Rost und Korrosion zu verringern. In ähnlicher Weise können Molybdän, Vanadium, Wolfram oder Titan zugesetzt werden, um andere Aspekte des Stahls zu verbessern und die Leistung zu verbessern. Stähle können durch Verzinken (Beschichten mit Zink, oft durch Eintauchen in geschmolzenes Zink) oder Galvanisieren (Abscheiden einer Materialbeschichtung auf der Oberfläche mit elektrischem Strom) rostfrei weiterverarbeitet werden.