Ijzer en Koolstof samenvoegen

Als we deze twee grondstoffen, ijzer en koolstof, dus samenvoegen krijgen we staal. Maar helaas gaat dat niet zo gemakkelijk, je kunt die stoffen niet zomaar op een hoop gooien.

De grondstoffen moeten goed met elkaar vermengd worden. We kunnen deze stoffen alleen maar samenvoegen als we het eerst smelten. Pas dan kunnen we het ijzer en de koolstof samenvoegen.

Bovendien moeten we ervoor zorgen dat er niet te veel koolstof in ons staal zit anders gaat het gemakkelijk stuk.

Staal

Staal is een legering van het metaal ijzer en het niet-metaal koolstof. Staal wijkt dus in die zin af van de andere in België geproduceerde metalen, dat het geen zuiver element is.

Met ‘staal’ bedoelen we met name ijzerlegeringen met een beperkt koolstofgehalte, minder dan 1,9%, en ook beperkte toevoegingen zoals chroom, zodat ze gemakkelijk vervormd kunnen worden.

Er is dus niet één soort staal, integendeel: er zijn tegenwoordig duizenden soorten staal. Dat zijn allemaal legeringen van ijzer en koolstof (in diverse verhoudingen) en vaak met toevoeging van andere bestanddelen.

 

Omdat staal prima bewerkbaar is, wordt het veel gebruikt in constructies. Het koolstof in de legering zorgt voor een hoge treksterkte en hardheid. Door echter te veel koolstof toe te voegen (bijvoorbeeld enkele procenten) wordt staal juist minder sterk (bros). Grofweg zijn er drie soorten staal te onderscheiden.

 

Ongelegeerd staal wordt wereldwijd het meest gebruikt. Afgezien van koolstof bevat het hoogstens anderhalf procent legeringselementen, waarbij het meestal gaat om mangaan of silicium.

 

Laaggelegeerd staal bevat afgezien van koolstof tussen anderhalf en vijf procent legeringselementen. Mangaan en silicium zijn nog steeds het belangrijkst, maar in deze groep komen ook de legeringselementen chroom, vanadium, nikkel en molybdeen voor.
Door deze toevoegingen krijgt het staal bepaalde extra eigenschappen, zoals corrosiebestendigheid (chroom) of taaiheid (vanadium).

 

Hooggelegeerd staal, ten slotte, bevat het meer dan vijf procent legeringselementen. Roestvast staal (rvs) en gereedschapsstaal horen in deze groep thuis.

Chroom en nikkel zijn de hoofdlegeringselementen in roestvast staal, waardoor het materiaal tegen oxidatie en corrosie bestand is. Er zijn echter omstandigheden, waarin deze roestvaste legeringen niet voldoen. In een zwembad, bijvoorbeeld, tast het chloor de oxidelaag aan.

Molybdeen wordt dan toegevoegd aan de legering, zodat deze chloorbestendig wordt. Echter, aan iedere toevoeging kleeft weer een nieuw nadeel, zodat steeds naar de beste samenstelling moet worden gezocht.