Gebruik van staalmaterialen in Amerika: een geschiedenis

Staal - het is absoluut overal. Het zit in onze keukens, auto's, bruggen, huizen en kantoorgebouwen. Overal waar je kijkt, wordt staal gebruikt om kracht en duurzaamheid toe te voegen aan de dingen die we in ons dagelijks leven gebruiken.

Vroeg gebruik van staal

De geschiedenis laat zien dat staal al duizenden jaren door smeden werd gebruikt, maar het gebruik ervan werd in de 17e eeuw veel belangrijker, nadat er efficiëntere productiemethoden werden ontwikkeld. In het midden van de 19e eeuw werd het Bessemer-proces ontwikkeld, waardoor staal goedkoop in de massa geproduceerd kon worden. Door extra ontwikkelingen konden de productiekosten verder worden verlaagd en tegelijkertijd de kwaliteit van het eindproduct worden verhoogd.

Staal is momenteel een van de meest gebruikte materialen over de hele wereld. Elk jaar wordt meer dan 1,3 miljard ton staal geproduceerd en geïdentificeerd door verschillende kwaliteiten en normen. Het wordt gebruikt als een belangrijk onderdeel in gereedschappen, machines, apparaten, wapens, auto's, gebouwen, schepen, infrastructuur, apparaten en nog veel meer.

Wat is staal? Staal is een legering die is gemaakt van ijzer en een combinatie van andere elementen, waaronder koolstof. Er zijn verschillende soorten staal op basis van de andere elementen die worden gebruikt om het te maken. Wanneer koolstof bijvoorbeeld het primaire element in de legering is, moet het gehalte ervan in het staal ergens tussen 0,002 en 2,1 gew.% Liggen.

Hoewel andere legeringen kunnen worden gebruikt, moeten de volgende elementen altijd in staal aanwezig zijn:

• aluminium (sporen)

• koolstof

• mangaan

• zuurstof (spoor)

• stikstof (sporen)

• fosfor

• silicium

• zwavel

Naast deze elementen omvatten andere elementen die opzettelijk kunnen worden toegevoegd om de eigenschappen van het afgewerkte staalproduct te wijzigen:

• borium

• chromium

• mangaan

• molybdenum

• nikkel

• niobium

• titanium

• vanadium

Koolstof, evenals andere elementen die worden gebruikt bij het maken van staal, werken als een verharder. Door de hoeveelheid legeringselementen en de vorm waarin ze worden gebruikt in het staal te veranderen, veranderen eigenschappen zoals sterkte, taaiheid en hardheid. Staal dat een hoger gehalte aan koolstof bevat, kan bijvoorbeeld sterker en harder worden gemaakt, maar toch minder buigzaam dan ijzer.

Staal is gemakkelijk te onderscheiden van twee populaire legeringsuitvoeringen die bekend staan als gietijzer en smeedijzer. Gietijzer heeft een legering die meer dan 2,1 procent koolstof bevat. Smeedijzer bevat slechts een kleine hoeveelheid koolstof, waardoor het gemakkelijker is om te buigen en in vorm te veranderen.

Behandelingsopties

Naast basistypes van staal, zoals bepaald door de elementen die worden gebruikt bij het maken van legeringen, zijn er ook veel verschillende soorten warmtebehandelingsopties beschikbaar. Tempereren, blussen en gloeien zijn de meest gebruikelijke soorten behandelingen die tegenwoordig in de staalproductie worden gebruikt.

Afschrikken en ontlaten wordt bereikt door het staal te verhitten tot wat bekend staat als de "austenietfase", voordat het wordt geblust in een oplossing van olie of water om het snel af te koelen. Dit snelle koelproces zorgt voor een harde en broze structuur, die vervolgens wordt getemperd met behulp van een speciaal soort gloeiing. Gloeien is een proces waarbij het staal wordt verwarmd tot het wordt verzacht door een driedelig proces van herstel, herkristallisatie en korrelgroei.

Hoe staal vandaag wordt gebruikt

Staal wordt gebruikt in een groot aantal toepassingen in moderne bouw, waaronder de bouw van spoorwegen, wegen, gebouwen, apparaten en andere infrastructuren. In feite zijn de meeste moderne structuren, zoals wolkenkrabbers, stadions, luchthavens en bruggen, gemaakt met een duurzaam staalskelet. Zelfs constructies die beton gebruiken, gebruiken ook staal als versterkingsmateriaal.

Staal wordt ook gebruikt in veel verschillende soorten voertuigen en apparaten. Het wordt ook gebruikt in basismaterialen voor de bouw, vanwege de duurzaamheid en sterkte. Sommige van die materialen bevatten schroeven, spijkers en bouten. Het wordt ook gebruikt in industrieën, zoals mijnbouw, transport van pijpleidingen, ruimtevaart, scheepsbouw en ontwerp van zwaar materieel.

Staal is ook te vinden in andere gangbare materialen, zoals basisgereedschap, staalwol en persoonlijke gepantserde vesten voor veiligheid en wetshandhaving. Naast praktische toepassingen wordt staal ook gebruikt in artistieke toepassingen, zoals sculpturen, inlijsten en displaystructuren.