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24 vanadium ← chromium → manganese - ↑ Cr ↓ Mo தனிம அட்டவணை
பொது
பெயர், குறி எழுத்து, தனிம எண்	chromium, Cr, 24
வேதியியல் பொருள் வரிசை	transition metals
நெடுங்குழு, கிடை வரிசை, இடம்	6, 4, d
தோற்றம்	silvery metallic
அணு திணிவு	51.9961(6) g/mol
எதிர்மின்னி அமைப்பு	[Ar] 3d5 4s1
சுற்றுப் பாதையிலுள்ள எதிர்மின்னிகள் (எலக்ட்ரான்கள்)	2, 8, 13, 1
இயல்பியல் பண்புகள்
இயல் நிலை	solid
அடர்த்தி (அறை வெ.நி அருகில்)	7.15 கி/செ.மி³
உருகு நிலையில் நீர்மத்தின் அடர்த்தி	6.3 g/cm³
உருகு வெப்பநிலை	2180 K (1907 °C, 3465 °F)
கொதி நிலை	2944 K (2671 °C, 4840 °F)
நிலை மாறும் மறை வெப்பம்	21.0 கி.ஜூ/மோல்(kJ/mol)
வளிமமாகும் வெப்ப ஆற்றல்	339.5 கி.ஜூ/மோல் kJ/mol
வெப்பக் கொண்மை	(25 °C) 23.35 ஜூ/(மோல்·K) J/(mol·K)
ஆவி அழுத்தம் அழுத் / Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k வெப். நி / K 1656 1807 1991 2223 2530 2942
அணுப் பண்புகள்
படிக அமைப்பு	cubic body centered
ஆக்ஸைடு நிலைகள்	6, 4, 3, 2 (strongly acidic oxide)
Electronegativity	1.66 (Pauling scale)
மின்மமாக்கும் ஆற்றல்	1st: 652.9 kJ/(mol
	2nd: 1590.6 kJ/mol
	3rd: 2987 kJ/mol
அணு ஆரம்	140 pm
அணுவின் ஆரம் (கணித்)	166 pm
கூட்டிணைப்பு ஆரம்	127 pm
வேறு பல பண்புகள்
காந்த வகை	AFM (rather: SDW)
மின் தடைமை	(20 °C) 125 nΩ·m
வெப்பக் கடத்துமை	(300 K) 93.9 வாட்/(மீ·கெ) W/(m·K)
வெப்ப நீட்சி	(25 °C) 4.9 மைக்.மீ/(மி.மீ·கெ) µm/(m·K)
ஒலியின் விரைவு (மெல்லிய கம்பி வடிவில்)	(20 °C) 5940 மீ/நொடி
Young's modulus	279 GPa
Shear modulus	115 GPa
Bulk modulus	160 GPa
Poisson ratio	0.21
மோவின்(Moh's) உறுதி எண்	8.5
விக்கர் உறுதிஎண் Vickers hardness	1060 MPa (மெகாபாஸ்)
பிரிநெல் உறுதிஎண் Brinell hardness]]	1120 MPa (மெகாபாஸ்)
CAS பதிவெண்	7440-47-3
குறிபிடத்தக்க ஓரிடத்தான்கள்
Main article: Isotopes of chromium ஓரிடத்தான் இயற்கையில் கிடைக்கும் வளம் அரை வாழ்வு சிதைவுறும் முறை சிதைவுறும் ஆற்றல் (MeV) சிதை விளைவு 50Cr syn > 1.8×1017y εε - 50Ti வார்ப்புரு:Elementbox isotopes decay2 52Cr 83.789% Cr ஆனது 28 நொதுமிகளுடன் நிலைப்பெற்றுள்ளது 53Cr 9.501% Cr ஆனது 29 நொதுமிகளுடன் நிலைப்பெற்றுள்ளது 54Cr 2.365% Cr ஆனது 30 நொதுமிகளுடன் நிலைப்பெற்றுள்ளது
மேற்கோள்கள்

நீலிரும்பு (குரோமியம், Chromium) Cr என்கிற குறியீட்டு கொண்டுள்ள தனிம மாழை. அதன் அணுவெண் (atomic number) 24.

[தொகு] சிறப்பு இயல்புகள்

நீலிரும்பு

நீலிரும்பு ஒரு சாம்பல் நிற அதிக பளபளப்பு மற்றும் கடினம் கொண்டுள்ள மாழை. அதன் உருகுநிலை உயர்வானது.

நீலிரும்பில் பெரும்பாலுமாக காணப்படும் உயிரியவேற்ற நிலைகள் (oxidation state) +2, +3, +6 ஆகும்; அதில் +3 உயிரியவேற்ற நிலை அதிகளவு நிலைப்பானது. +1, +4, +5 உயிரியவேற்ற நிலைகள் அரிதானவை. +6 உயிரியவேற்ற நிலை கொண்டுள்ள நீலிரும்புச் சேர்மங்கள் வலுவான உயிரியவேற்றிகள் (oxidants).

Chromium is passive with oxygen, i.e. forms a very thin, insoluble, protective oxide which prevents further oxidation of the underlying metal.

[தொகு] பயன்கள்

• மாழையியல் பயன்களில் metallurgy, நீலிரும்பு அரிப்பெதிர்ப்பையும் பளபளப்பையும் தூண்டுகிறது.
  • மாழைக்கலவைச் சேர்ப்பாக, கரண்டிசாமான்களில் (cutlery)எவர்ஸில்வர் (stainless steel) ஆக பயனாகிறது.
  • நீலிரும்பு முலாமாகchrome plating,
  • in anodized aluminium, literally turning the surface of aluminium into ruby.
• As dyes and paints.
  • Chromium(III) oxide is a metal polish known as green rouge.
  • Chromium salts color glass an emerald green.
  • Chromium is what makes a ruby red, and therefore is used in producing synthetic rubies.
• As a catalyst.
• Chromite is used to make molds for the firing of bricks.
• Chromium salts are used in the tanning of leather.
• Potassium dichromate is a chemical reagent, used in cleaning laboratory glassware and as a titrating agent. It is also used as a mordant (i.e., a fixing agent) for dyes in fabric.
• Chromium(VI) oxide (CrO₃) is used to manufacture magnetic tape, where its higher coercivity than iron oxide tapes gives better performance.
• In well drilling muds as an anti-corrosive.

[தொகு] History

In 1761, Johann Gottlob Lehmann found an orange-red mineral in the Ural Mountains which he named Siberian red lead. Though misidentified as a lead compound with selenium and iron components, the material was in fact lead chromate with a formula of PbCrO₄, now known as the mineral crocoite.

In 1770, Peter Simon Pallas visited the same site as Lehmann and found a red "lead" mineral that had very useful properties as a pigment in paints. The use of Siberian red lead as a paint pigment developed rapidly. A bright yellow made from crocoite became a color in fashion.

In 1797, Nicolas-Louis Vauquelin received samples of crocoite ore. He was able to produce chromium oxide with a chemical formula of CrO₃, by mixing crocoite with hydrochloric acid. In 1798, Vauquelin discovered that he could isolate metallic chromium by heating the oxide in a charcoal oven. He was also able to detect traces of chromium in precious gemstones, such as ruby, or emerald.

During the 1800s chromium was primarily used as a component of paints and in tanning salts but now the primary use in is for metal alloys and is responsible for 85% of the use of chromium. The remainder is used in the chemical industry and refractory and foundry industries.

Chromium was named after the Greek word "chroma" meaning color, because of the many colorful compounds made from it.

[தொகு] Biological role

Trivalent chromium (Cr(III), or Cr³⁺) is required in trace amounts for sugar metabolism in humans, and its deficiency can cause chromium deficiency. In contrast, hexavalent chromium is very toxic.

[தொகு] Occurrence

Chromium is mined as chromite (FeCr₂O₄) ore. Roughly half the chromite ore in the world is produced in South Africa. Kazakhstan, India and Turkey are also substantial producers. Untapped chromite deposits are plentiful, but geographically concentrated in Kazakhstan and southern Africa.

Approximately 15 million tons of marketable chromite ore were produced in 2000, and converted into approximately 4 million tons of ferro-chrome with an approximate market value of 2.5 billion United States dollars.

Though native chromium deposits are rare, some native chromium metal has been discovered. The Udachnaya Mine in Russia produces samples of the native metal. This mine is a kimberlite pipe rich in diamonds, and the reducing environment so provided helped produce both elemental chromium and diamond.

See also chromium minerals.

[தொகு] Isolation

Chromium is obtained commercially by heating the ore in the presence of aluminium or silicon.

[தொகு] Compounds

Potassium dichromate is a powerful oxidizing agent and is the preferred compound for cleaning laboratory glassware of any possible organics. It is used as a saturated solution in concentrated sulphuric acid for washing the apparatus. For this purpose, however, sodium dichromate is sometimes used because of its higher solubility (20 g/100 ml and 5 g/100 ml). Chrome green is the green oxide of chromium, Cr₂O₃, used in enamel painting, and glass staining. Chrome yellow is a brilliant yellow pigment, PbCrO₄, used by painters.

Chromic acid has the hypothetical structure H₂CrO₄. Neither chromic nor dichromic acid is found in nature, but their anions are found in a variety of compounds. Chromium trioxide, CrO₃, the acid anhydride of chromic acid, is sold industrially as "chromic acid".

See also chromium compounds.

[தொகு] Chromium and the quintuple bond

Chromium is notable for its ability to form quintuple covalent bonds. Writing in Science, Tailuan Nguyen, a graduate student working with Philip Power of the University of California, Davis describes the synthesis of a compound of chromium(I) and a hydrocarbon radical which was shown via X-ray diffraction to contain a quintuple bond of length 183.51(4) pm (1.835 angstroms) joining the two central chromium atoms. This was accomplished through the use of an extremely bulky monodentate ligand which through its sheer size, is able to prevent further coordination. Chromium currently remains the only element for which quintuple bonds have been observed.

The compound had the Lewis structure

Ar − Cr − Cr − Ar

where Ar is the aryl group (Prⁱ is isopropyl)

^[1]

[தொகு] Isotopes

Naturally occurring chromium is composed of 3 stable isotopes; ⁵²Cr, ⁵³Cr, and ⁵⁴Cr with ⁵²Cr being the most abundant (83.789% natural abundance). 19 radioisotopes have been characterized with the most stable being ⁵⁰Cr with a half-life of (more than) 1.8x10¹⁷ years, and ⁵¹Cr with a half-life of 27.7 days. All of the remaining radioactive isotopes have half-lifes that are less than 24 hours and the majority of these have half lifes that are less than 1 minute. This element also has 2 meta states.

⁵³Cr is the radiogenic decay product of ⁵³Mn. Chromium isotopic contents are typically combined with manganese isotopic contents and have found application in isotope geology. Mn-Cr isotope ratios reinforce the evidence from ²⁶Al and ¹⁰⁷Pd for the early history of the solar system. Variations in ⁵³Cr/⁵²Cr and Mn/Cr ratios from several meteorites indicate an initial ⁵³Mn/⁵⁵Mn ratio that suggests Mn-Cr isotope systematics must result from in-situ decay of ⁵³Mn in differentiated planetary bodies. Hence ⁵³Cr provides additional evidence for nucleosynthetic processes immediately before coalescence of the solar system.

The isotopes of chromium range in atomic weight from 43 amu (⁴³Cr) to 67 amu (⁶⁷Cr). The primary decay mode before the most abundant stable isotope, ⁵²Cr, is electron capture and the primary mode after is beta decay.

[தொகு] Precautions

Chromium metal and chromium(III) compounds are not usually considered health hazards, but hexavalent chromium (chromium VI) compounds can be toxic if orally ingested or inhaled. The lethal dose of poisonous chromium (VI) compounds is about one half teaspoon of material. Most chromium (VI) compounds are irritating to eyes, skin and mucous membranes. Chronic exposure to chromium (VI) compounds can cause permanent eye injury, unless properly treated. Chromium(VI) is an established human carcinogen. Exposure to the poisonous chemical hexavalent chromium in drinking water formed the plot of the motion picture Erin Brockovich.

World Health Organization recommended maximum allowable concentration in drinking water for chromium (VI) is 0.05 milligrams per liter.

As chromium compounds were used in dyes and paints and the tanning of leather, these compounds are often found in soil and groundwater at abandoned industrial site, now needing environmental cleanup and remediation per the treatment of brownfield land. Primer paint containing hexavalent chromium is still widely used for aerospace and automobile refinishing applications.

[தொகு] See also

• Chromium compounds
• Chromium minerals
• Chromium VI

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24 วาเนเดียม ← โครเมียม → แมงกานีส - ↑ Cr ↓ Mo ตารางธาตุ
ทั่วไป
ชื่อ, สัญลักษณ์, หมายเลข	โครเมียม, Cr, 24
อนุกรมเคมี	โลหะทรานซิชัน
หมู่, คาบ, บล็อก	6, 4, d
ลักษณะ	สีเงินมันวาว
มวลอะตอม	51.9961(6) กรัม/โมล
การจัดเรียงอิเล็กตรอน	[Ar] 3d5 4s1
อิเล็กตรอนต่อระดับพลังงาน	2, 8, 13, 1
คุณสมบัติทางกายภาพ
เฟส	ของแข็ง
ความหนาแน่น (ใกล้ r.t.)	7.15 ก./ซม.³
ความหนาแน่นของของเหลวที่m.p.	6.3 ก./ซม.³
จุดหลอมเหลว	2180 K (1907 °C)
จุดเดือด	2944 K(2671 °C)
ความร้อนของการหลอมเหลว	21.0 กิโลจูล/โมล
ความร้อนของการกลายเป็นไอ	339.5 กิโลจูล/โมล
ความร้อนจำเพาะ	(25 °C) 23.35 J/(mol·K)
ความดันไอ P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k ที่ T K 1656 1807 1991 2223 2530 2942
คุณสมบัติของอะตอม
โครงสร้างผลึก	cubic body centered
สถานะออกซิเดชัน	6, 3, 2 (ออกไซด์เป็นกรดแก่)
อิเล็กโตรเนกาติวิตี	1.66 (Pauling scale)
พลังงานไอออไนเซชัน (เพิ่มเติม)	ระดับที่ 1: 652.9 กิโลจูล/โมล
	ระดับที่ 2: 1590.6 กิโลจูล/โมล
	ระดับที่ 3: 2987 กิโลจูล/โมล
รัศมีอะตอม	140 pm
รัศมีอะตอม (คำนวณ)	166 pm
รัศมีโควาเลนต์	127 pm
อื่น ๆ
การจัดเรียงทางแม่เหล็ก	AFM (rather: SDW)
ความต้านทานไฟฟ้า	(20 °C) 125 nΩ·m
การนำความร้อน	(300 K) 93.9 W/(m·K)
การขยายตัวจากความร้อน	(25 °C) 4.9 µm/(m·K)
ความเร็วเสียง (ท่อนบาง)	(20 °C) 5940 m/s
โมดูลัสของยังก์	279 GPa
โมดูลัสของแรงเฉือน	115 GPa
โมดูลัสของแรงบีบอัด	160 GPa
อัตราส่วนปัวซอง	0.21
ความแข็งโมห์ส	8.5
ความแข็งวิกเกอร์ส	1060 MPa
ความแข็งบริเนล	1120 MPa
เลขทะเบียน CAS	7440-47-3
ไอโซโทปที่น่าสนใจ
บทความหลัก: ไอโซโทปของchromium iso NA ครึ่งชีวิต DM DE (MeV) DP 50Cr syn > 1.3 E18 y εε - 50Ti 51Cr syn 27.7025 d ε - 51V γ 0.320 - 52Cr 83.789% Cr เสถียร โดยมี 28 นิวตรอน 53Cr 9.501% Cr เสถียร โดยมี 29 นิวตรอน 54Cr 2.365% Cr เสถียร โดยมี 30 นิวตรอน
แหล่งอ้างอิง

โครเมียม (อังกฤษ:Chromium)เป็นธาตุเคมีในตารางธาตุซึ่งมีสัญลักษณ์เป็น Crมีหมายเลขอะตอมเป็น 24

[แก้] คุณสมบัติเฉพาะตัว

โครเมียมเป็นโลหะมันวาวสีเทา ที่สามารถขัดเป็นในได้ดี และมีจุดหลอมเหลวสูง ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น และสามารถตีขึ้นรูปได้

สถานะออกซิเดชันที่ปรากฏมากที่สุดตือ +2 +3 และ +6 โดยที่ +3 เสถียรที่สุด +1 +4 และ +5 ปรากฏน้อย สารประกอบโครเมียมที่มีสถานะ +6 เป็นตัวออกซิไดส์อานุภาพสูง

โครเมียมทำปฏิกิริยากับออกซิเจนทำให้เกิดชั้นออกไซด์บาง ๆ ที่ป้องกันการทำปฏิกิริยาเพิ่มเติมกับโลหะที่อยู่ภายใต้

[แก้] การนำไปใช้

• ในงานโลหกรรม ใช้ในการป้องกันการกัดกร่อน และทำให้เกิดความมันวาว
  • ผสมเป็นโลหะผสม เช่น มีดสแตนเลส
  • การเคลือบโลหะ
  • ใช้ในอะลูมิเนียมอะโนไดส์ ทำให้พื้นผิวของอะลูมิเนียมกลายเป็นทับทิม
• ในสี
  • โครเมียม (III) ออกไซด์ เป็นผงขัดโลหะ
  • เกลือโครเมียมทำให้แก้วมีสีเขียวมรกต
  • โครเมียมทำให้ทับทิมมีสีแดง จึงใช้ผลิตทับทิมเทียม
  • ทำให้เกิดสีเหลืองสำหรับทาสี
• เป็นคะตาลิสต์
• โครไมต์ใช้ทำแม่พิมพ์สำหรับการเผาอิฐ
• เกลือโครเมียมใช้ในการฟอกหนัง
• โปแตสเซียม ไดโครเมต เป็นสารทำปฏิกิริยา ใช้ในการทำความสะอาดเครื่องแก้วในห้องปฏิบัติการ และเป็นสารทำการไทเครท นอกจากนี้ ยังใช้ในการทำให้สีย้อมติดผ้า
• โครเมียม (IV) ออกไซด์ (CrO₂) ใช้ผลิตเทปแม่เหล็ก มีประสิทธิภาพสูงกว่าเทปที่ผลิตจากเหล็กออกไซด์
• ใช้ป้องกันการกัดกร่อนในการเจาะบ่อ
• ใช้เป็นอาหารเสริม หรือยาลดน้ำหนัก ส่วนใหญ่เป็น โครเมียม (III) คลอไรด์ และโครเมียม(III) "พโกลิเนต
• โครเมียม เฮกซะคาร์บอนิล (Cr(CO)₆) ใช้ผสมลงในเบนซิน
• โครเมียม โบไรด์ (CrB) ใช้เป็นตัวนำไฟฟ้าอุณหภูมิสูง
• โครเมียม (III) ซัลเฟต (Cr₂(SO₄)₃) ใช้เป็นผงสีเขียวในสี เซอรามิก วาร์นิช และหมึก รวมทั้งการเคลือบโลหะ

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Crom hay crôm (tiếng La tinh: Chromium) là một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn có ký hiệu Cr và số nguyên tử bằng 24.

[sửa] Đặc trưng

Crom

Crom là một kim loại cứng, mặt bóng, màu xám thép với độ bóng cao và nhiệt độ nóng chảy cao. Nó là chất không mùi, không vị và dễ rèn. Các trạng thái ôxi hóa phổ biến của crom là +2, +3 và +6, với +3 là ổn định nhất. Các trạng thái +1, +4 và +5 là khá hiếm. Các hợp chất của crom với trạng thái ôxi hóa +6 là những chất có tính ôxi hóa mạnh. Trong không khí, crom được ôxy thụ động hóa, tạo thành một lớp mỏng ôxít bảo vệ trên bề mặt, ngăn chặn quá trình ôxi hóa tiếp theo đối với kim loại ở phía dưới.

[sửa] Ứng dụng

Các công dụng của crom:

• Trong ngành luyện kim, để tăng cường khả năng chống ăn mòn và đánh bóng bề mặt:
  • như là một thành phần của hợp kim, chẳng hạn trong thép không gỉ để làm dao, kéo.
  • trong mạ crom,
  • trong quá trình anot hóa (dương cực hóa) nhôm, theo nghĩa đen là chuyển bề mặt nhôm thành ruby.
• Làm thuốc nhuộm và sơn:
  • Ôxít crom (III) (Cr₂O₃) là chất đánh bóng kim loại với tên gọi phấn lục.
  • Các muối crom nhuộm màu cho thủy tinh thành màu xanh lục của ngọc lục bảo.
  • Crom là thành phần tạo ra màu đỏ của hồng ngọc, vì thế nó được sử dụng trong sản xuấ hồng ngọc tổng hợp.
  • tạo ra màu vàng rực rỡ của thuốc nhuộm và sơn
• Là một chất xúc tác.
• Cromit được sử dụng làm khuôn để nung gạch, ngói.
• Các muối crom được sử dụng trong quá trình thuộc da.
• Dicromat kali (K₂Cr₂O₇)là một thuốc thử hóa học, được sử dụng trong quá trình làm vệ sinh các thiết bị bằng thủy tinh trong phòng thí nghiệm cũng như trong vai trò của một tác nhân chuẩn độ. Nó cũng được sử dụng làm thuốc cẩn màu (ổn định màu) cho các thuốc nhuộm vải.
• Ôxít crom (IV) (CrO₂) được sử dụng trong sản xuất băng từ, trong đó độ kháng từ cao hơn so với các băng bằng ôxít sắt tạo ra hiệu suất tốt hơn.
• Trong thiết bị khoan giếng như là chất chống ăn mòn.
• Trong y học, như là chất phụ trợ ăn kiêng để giảm cân, thông thường dưới dạng clorua crom (III) hay picolinat crom (III) (CrCl₃).
• Hexacacbonyl crom (Cr(CO)₆) được sử dụng làm phụ gia cho xăng.
• Borua crom (CrB) được sử dụng làm dây dẫn điện chịu nhiệt độ cao.
• Sulfat crom (III) (Cr₂(SO₄)₃) được sử dụng như là chất nhuộm màu xanh lục trong các loại sơn, đồ gốm sứ, véc ni và mực cũng như trong quy trình mạ crom.

[sửa] Lịch sử

Vào ngày 26 tháng 7 năm 1761, Johann Gottlob Lehmann đã tìm thấy một khoáng chất màu đỏ da cam tại khu vực thuộc dãy núi Ural và ông đặt tên cho nó là chì đỏ Siberi. Mặc dù bị xác định nhầm là hợp chất của chì với các thành phần selen và sắt, nhưng trên thực tế nó là cromat chì với công thức PbCrO₄, ngày nay được biết dưới tên gọi khoáng chất crocoit.

Năm 1770, Peter Simon Pallas đến cùng một khu vực như Lehmann và tìm thấy khoáng chất "chì" đỏ có các tính chất rất hữu ích để làm chất nhuộm màu trong các loại sơn. Việc sử dụng chì đỏ Siberi làm chất nhuộm sơn đã phát triển rất nhanh. Chất nhuộm màu vàng sáng sản xuất từ crocoit trở thành màu trong thời trang.

Năm 1797, Louis Nicolas Vauquelin nhận được các mẫu vật chứa quặng crocoit. Ông đã sản xuất được ôxít crom với công thức hóa học CrO₃, bằng cách trộn crocoit với axít clohiđric. Năm 1798, Vauquelin phát hiện ra rằng ông có thể cô lập crom kim loại bằng cách nung ôxít trong lò than củi. Ông cũng phát hiện được các dấu vết của crom trong các loại đá quý, chẳng hạn như trong hồng ngọc hay ngọc lục bảo.

Trong thế kỷ 19, crom được sử dụng chủ yếu như là thành phần trong các loại sơn và trong các muối để thuộc da, nhưng hiện nay ứng dụng chủ yếu của nó là trong các hợp kim và việc này chiếm tới 85% sản lượng crom. Phần còn lại được sử dụng trong công nghiệp hóa chất và các ngành sản xuất vật liệu chịu lửa và đúc kim loại.

Crom được đặt tên theo một từ trong tiếng Hy Lạp là "chroma" có nghĩa là màu sắc, do nhiều hợp chất với màu sắc đa dạng được làm ra từ nó.

[sửa] Vai trò sinh học

Crom hóa trị ba (Cr (III) hay Cr³⁺) là yêu cầu với khối lượng rất nhỏ cho quá trình trao đổi chất của đường trong cơ thể người và sự thiếu hụt nó có thể sinh ra bệnh gọi là thiếu hụt crom. Ngược lại, crom hóa trị sáu lại rất độc hại và gây đột biến gen khi hít phải. Cr (VI) vẫn chưa được xác nhận là chất gây ung thư khi hít phải [1], nhưng ở trạng thái dung dịch nó đã được xác nhận là gây ra viêm da tiếp xúc dị ứng (ACD).

Gần đây, người ta nhận thấy rằng chất bổ sung ăn kiêng phổ biến là phức chất của picolinat crom sinh ra các tổn thương nhiễm sắc thể ở các tế bào của chuột đồng (phân họ Cricetinae). Tại Hoa Kỳ, các hướng dẫn ăn kiêng đã hạ mức tiêu thụ crom hàng ngày từ 50-200 µg cho người lớn xuống 35 µg (đàn ông) và 25 µg (đàn bà).^[1]

[sửa] Phổ biến

Crom được khai thác dưới dạng quặng cromit (FeCr₂O₄). Gần một nửa quặng cromit trên thế giới được khai thác tại Nam Phi. Kazakhstan, Ấn Độ và Thổ Nhĩ Kỳ cũng là các khu vực sản xuất đáng kể. Các trầm tích cromit chưa khai thác có nhiều, nhưng về mặt địa lý chỉ tập trung tại Kazakhstan và miền nam châu Phi.

Khoảng 15 triệu tấn quặng cromit dưới dạng có thể đưa ra thị trường được sản xuất vào năm 2000, và được chuyển hóa thành khoảng 4 triệu tấn crom-sắt với giá trị thị trường khoảng trên 2,5 tỷ đô la Mỹ vào năm này.

Mặc dù các trầm tích crom tự nhiên (crom nguyên chất) là khá hiếm, nhưng một vài mỏ crom kim loại tự nhiên đã được phát hiện. Mỏ Udachnaya tại Nga sản xuất các mẫu của crom kim loại tự nhiên. Mỏ này là các mạch ống chứa đá kimberlit giàu kim cương, và môi trường khử đã đưa ra sự hỗ trợ cần thiết để sản sinh ra cả crom kim loại lẫn kim cương.

Xem thêm Các khoáng chất Crom.

[sửa] Cô lập

Crom thu được ở quy mô thương mại bằng cách nung quặng với sự có mặt của nhôm hay silic.

[sửa] Hợp chất

Dicromat kali là một chất ôxi hóa mạnh và là hợp chất ưa thích để làm vệ sinh các đồ bằng thủy tinh trong phòng thí nghiệm ra khỏi dấu vết của các chất hữu cơ. Nó được sử dụng dưới dạng dung dịch bão hòa trong axít sulfuric đậm đặc để rửa các thiết bị đó. Tuy nhiên, đối với mục đích này thì dung dịch dicromat natri đôi khi cũng được sử dụng do độ hòa tan cao hơn của nó (5 g/100 ml ở dicromat kali với 20 g/100 ml ở dicromat natri). Màu lục crom là ôxít crom III (Cr₂O₃) màu lục, được sử dụng trong công việc vẽ trên men cũng như trong việc hãm màu thủy tinh. Màu vàng crom là chất nhuộm màu vàng có công thức PbCrO₄, được các họa sĩ hay thợ sơn sử dụng.

Axít cromic có cấu trúc giả thuyết là H₂CrO₄. Cả axít cromic lẫn axít dicromic đều không có trong tự nhiên, nhưng các anion của chúng được tìm thấy trong nhiều loại hợp chất chứa crom.Triôxít crom (CrO₃) là trạng thái anhydrit của axít cromic, được buôn bán trong công nghiệp dưới tên gọi "axít cromic".

Xem thêm Các hợp chất Crom.

[sửa] Liên kết năm lần

Crom đáng chú ý vì khả năng tạo ra liên kết các cộng hóa trị năm lần. Trong bài viết trên tạp chí Science, Tailuan Nguyen, một nghiên cứu sinh làm việc cùng Philip Power tại Đại học California, Davis đã miêu tả quá trình tổng hợp hợp chất của crom (I) và gốc hydrocacbon, được thể hiện thông qua nhiễu xạ tia X là có chứa liên kết năm với độ dài 183,51(4) pm (1,835 angstrom) kết nối 2 nguyên tử crom tại trung tâm. Điều này được thực hiện thông qua việc sử dụng phối thể một răng cực kỳ kềnh càng, mà với kích thước của nó có thể ngăn cản sự kết hợp tiếp theo. Hiện tại, crom là nguyên tố duy nhất mà các liên kết năm lần đã được quan sát.

Hợp chất có cấu trúc Lewis như sau:

Ar − Cr − Cr − Ar

trong đó Ar là nhóm aryl ( (Prⁱ là isopropyl)

^[2]

[sửa] Đồng vị

Crom nguồn gốc tự nhiên là sự hợp thành của 3 đồng vị ổn định; Cr⁵², Cr⁵³ và Cr⁵⁴ với Cr⁵² là phổ biến nhất (83,789%). 19 đồng vị phóng xạ đã được miêu tả với ổn định nhất là Cr⁵⁰ có chu kỳ bán rã trên 1,8x10¹⁷ năm, và Cr⁵¹ với chu kỳ bán rã 27,7 ngày. Tất cả các đồng vị phóng xạ còn lại có chu kỳ bán rã nhỏ hơn 1 ngày và phần lớn là ít hơn 1 phút. Nguyên tố này cũng có 2 siêu trạng thái.

Cr⁵³ là sản phẩm phân rã do phóng xạ sinh ra của Mn⁵³. Hàm lượng đồng vị crom nói chung thông thường gắn liền với hàm lượng đồng vị mangan và có ứng dụng trong địa chất học đồng vị. Tỷ lệ đồng vị Mn-Cr tăng cường chứng cứ từ Al²⁶ và paladi¹⁰⁷ đối với lịch sử sơ kì của hệ Mặt Trời. Các dao động trong các tỷ lệ Cr⁵³/Cr⁵² và Mn/Cr từ một vài mẫu vẫn thạch chỉ ra tỷ lệ ban đầu của Mn⁵³/Mn⁵⁵ gợi ý rằng việc phân loại đồng vị Mn-Cr có thể tạo ra từ phân rã tại chỗ (in situ) của Mn⁵³ trong các thiên thể hành tinh đã phân biệt. Vì vậy Cr⁵³ cung cấp thêm chứng cứ bổ sung cho quá trình tổng hợp hạt nhân ngay trước khi có sự hợp nhất của hệ mặt trời.

Các đồng vị của crom có nguyên tử lượng từ 43 amu (Cr⁴³) tới 67 amu (Cr⁶⁷). Phương thức phân rã chủ yếu trước khi có đồng vị ổn định (Cr⁵²) là bắt điện tử còn phương pháp chủ yếu sau đó là phân rã beta.

[sửa] Cảnh báo

Crom kim loại và các hợp chất crom (III) thông thường không được coi là nguy hiểm cho sức khỏe, nhưng các hợp chất crom hóa trị sáu (crom VI) lại là độc hại nếu nuốt/hít phải. Liều tử vong của các hợp chất crom (VI) độc hại là khoảng nửa thìa trà vật liệu đó. Phần lớn các hợp chất crom (VI) gây kích thích mắt, da và màng nhầy. Phơi nhiễm kinh niên trước các hợp chất crom (VI) có thể gây ra tổn thương mắt vĩnh viễn, nếu không được xử lý đúng cách. Crom (VI) được công nhận là tác nhân gây ung thư ở người. Tại Hoa Kỳ, cuộc điều tra của Erin Brockovich về việc xả crom hóa trị 6 vào nguồn nước sinh hoạt là cốt truyện của bộ phim điện ảnh cùng tên.

Tổ chức y tế thế giới (WHO) khuyến cáo hàm lượng cho phép tối đa của crom (VI) trong nước uống là 0,05 miligam trên một lít.

Do các hợp chất của crom đã từng được sử dụng trong thuốc nhuộm và sơn cũng như trong thuộc da, nên các hợp chất này thông thường hay được tìm thấy trong đất và nước ngầm tại các khu vực công nghiệp đã bị bỏ hoang. Các loại sơn lót chứa crom hóa trị 6 vẫn còn được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng sửa chữa lại tàu vũ trụ và ô tô.

[sửa] Xem thêm

• Các hợp chất Crom
• Các khoáng chất Crom
• Crom VI

[sửa] Tham khảo

• Phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos, Hoa Kỳ - Crom
• WebElements.com – Crom

1. ▲ John B. Vincent (2004). Recent advances in the nutritional biochemistry of trivalent chromium. Proceedings of the Nutrition Society, 63, 41 - 47.
2. ▲ Tailuan Nguyen, Andrew D. Sutton, Marcin Brynda, James C. Fettinger, Gary J. Long, Philip P. Power, (ngày 4 tháng 11 năm 2005). "Synthesis of a Stable Compound with Fivefold Bonding Between Two Chromium(I) Centers", Science, tập 310, số phát hành 5749, các trang 796-797.

[sửa] Liên kết ngoài

• Case Studies in Environmental Medicine: Chromium Toxicity
• IARC Monograph "Chromium and Chromium compounds"
• International Chromium Development Association
• It's Elemental – The Element Chromium
• National Pollutant Inventory - Chromium (III) compounds fact sheet
• The Merck Manual – Mineral Deficiency and Toxicity

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【技術分類】

２－１　フライス

【技術の名称】

２－１－１ab　フライスの標準角度（刃物角）（２－１－２ab、２－１－３ab、２－１－４ab、２－２ab、４－１、４－２、８－１－１、８－１－２、８－１－３、８－２－１、８－２－２、８－４－４）

【技術内容】

フライス削りは切れ刃を回転させて加工するため、刃先は被削材に接触、非接触の繰返しとなり、非常に早いサイクルで過熱・冷却される。 この繰返しの熱疲労により、また高速で被削材とぶつかる衝撃により、通常は、旋削よりは工具寿命は短い。切屑は各切れ刃ごとに分割されるから、切屑が連続 するための作業の困難さはない。

フライス削りでは被削材の材質によって、適当な刃先形状、刃数を選ぶ必要がある。

各種被削材に適したフライスの刃先標準角度を図１に示す。

【図】

図１　フライスの標準角度

出典：「機械加工学」、（1990年）、橋本文雄、山田卓郎著、共立出版社発行、66頁　表４．２　フライスの標準角度

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★什么是925银？★
925银是指含银量92.5%的银，其中另外7.5%是其它合金纯银是指含银量92.5%以上的银，925银比纯银的硬度要高，便于首饰制作，因为925银的银的含量很高，一般称作925纯银。现在说的银饰都是925银。925纯银饰品其实不是含银量100%，那是因为在纯银中加入7.5%的铜，让银的光泽、亮度和硬度都有所改善，有利饰品的制作。

★什么是18KGP？★
18KGP和18KRGP现在行业内把以铜为底材电镀白金的饰品都叫18KRGP，以前都叫18KGP，现在发展成18KRGP。凡是18KGP的东西，都会在饰品表面上刻上18KGP或18KRGP字样，这类饰品优越性即：价格便宜、推陈出新快。但电镀18KGP的饰品在正常的使用情况下可以保持一年不褪色，但是怕水怕汗。

★什么是水钻？★
水 钻是一种俗称，其主要成为是水晶玻璃，是将人造水晶玻璃切割成钻石刻面得到的一种饰品辅件，这种材质因为较经济，同时视觉效果上又有钻石般的夺目感觉。因 此很受人们的欢迎，水钻一般用于中档的饰品设计中。由于目前全球人造水晶玻璃制造地，位于莱茵河的南北两岸，所以又叫莱茵石。产于北岸的叫做奥地利施华洛 世奇钻，简称奥钻。它吸引阳光很充足，光泽度很好，南岸的叫捷克钻。吸收的阳光不是很充足，光泽不如奥钻。我们大部分的产品都是奥钻，少部分是捷克钻。

锆石，亦称"锆英石"，日本称之为"风信子石"，英文名称为Zircon。其来源一说可能是在阿拉伯文"Zarkun"的基础上演变而来的，原意是"辰砂及银朱"；另一说认为是来源于古波斯语"Zargun"，意即"金黄色"。第一次正式使用"Zircon"是在1783年，用来形容来自斯里兰卡的绿色锆石晶体。
锆石的主要成分是硅酸锆，化学分子式为Zr[SiO₄]，除主要含锆外，还常含铪、稀土元素、铌、钽、钍等。锆石按成因分为高型锆石和低型锆石。宝石学中依据锆石中放射性元素影响折光率、硬度、密度的程度将它分为"高型"、"中间型"、"低型"三种。锆石属四方晶系。晶体形态呈四方柱和四方双锥组成的短柱状晶形，集合体呈粒状。质纯者无色，含杂质者颜色为红、黄、蓝、紫、褐色等，最佳的颜色是无色透明的红色和蓝色。具金刚光泽，透明至半透明，条痕白色。折光率"高型"1.925-1.984，"低型"1.780-1.815。双折射率"高型"0.059，"低型"0.005。"高型"色散较强，为0.04。硬度"高型"7-7.5，"低型"6。密度"高型"4.6-4.8克/立方厘米，"低型"3.9-4.1克/立方厘米。具较强的脆性。紫外线照射下，"高型"锆石呈红色荧光。
按颜色可将高型锆石进一步划分为：无色、蓝色、红色、棕色、黄色、绿色锆石等。由于锆石的光泽强，色散度高，硬度较大，常用于制作钻石的代用品。已成为中低档宝石的佼佼者。
锆石与相似宝石的区别。锆石易与钻石、榍石、人造金红石相混。它们的区别是：钻石是均质体，在偏光镜中黑暗，硬度大；榍石、人造金红石的双折射率、色散度均比锆石高，往往出现"火彩"。

　 　锆石的评价与选购。主要依据因素是颜色、净度、切磨的款式和重量。锆石的最为流行的颜色为无色和蓝色，以蓝色者价值较高。无色锆石：是宝石级锆石的最优 质品种，因其色散度高，透明无色，常用做钻石的代用品。蓝色锆石：是锆石的优质品种，价值最高，以鲜艳的蓝色，透明无暇和高的色散倍受人喜爱。锆石性脆， 硬度比钻石低的多，当做饰品佩带时必须小心。

　　在西方人看来，佩带红锆石可以起到催眠作用，可以驱走瘟疫，战胜邪恶。现今有些国家把锆石和绿松石一起作为"十二月诞生石"，象征成功和必胜。高型锆石是岩浆早期结晶的矿物，不含或少含放射性元素，对人体无害。世界上最著名的蓝色锆石，重208克拉，现珍藏于美国纽约自然历史博物馆。

　　宝石级锆石多产于变质岩、玄武岩中。世界上宝石级锆石主要产于斯里兰卡、缅甸、柬埔寨、澳大利亚等国。我国的华南、华北、华东也有产出。

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الصلب, هو سبيكة تصنع من الحديد والكاربون. أصبح منذ القرن التاسع عشر من أهم المواد الأساسية في الصناعة. تستعمل منتوجات الصلب في قطاع البناء و في إنتاج السيارات, السفن, التجهيزات المنزلية...

[تحرير] قائمة أكبر البلدان المنتجة للصلب (2006)

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от Уикипедия, свободната енциклопедия

Стоманен мост пресичащ канал между Конкорд и Плезант Хил в Калифорния.

Стоманата е метална сплав с основен компонент желязо и главен допълнителен материал въглерод. Въглеродът свързва лесно подвижните атоми на желязото в корава структура. Промяната в количеството и разпределението на въглерода в сплавта определя качествата на получената стомана. С увеличаване на въглерода, стоманата става по-твърда и с много по-голяма якост на опън от желязото, но също и по-крехка. Между стоманата и чугуна няма рязко определена граница, като с промяна на въглеродната концентрация единият вид желязо-въглеродна сплав преминава в другия. Според различни определения стоманата е желязо-въглеродна сплав с максимално съдържание на въглерод между 1,7% и 2,1%.Има почти еднакъв коефициент на топлинна деформация с бетона (αt=0,00001)

Легирана стомана се нарича стомана, смесена с други елементи с цел подобряване на физичните и химичните ѝ качества. В наши дни има няколко групи стомани, в които въглеродът е заменен с други легиращи материали, а самият той, ако го има, е нежелан примес. По-актуална дефиниция е, че стоманата е желязна сплав, която може да бъде пластично формована (кована, валцована и т.н.).

Производители на стомана [редактиране]

Най-големите производители на стомана в света са:

1. Mittal Steel (Холандия)
2. Arcelor (Люксембург)
3. Nippon Steel (Япония)
4. JFE (Япония)
5. POSCO (Южна Корея)
6. Corus (Великобритания/Нидерландия)
7. ThyssenKrupp (Германия)
8. Shanghai Baosteel (Китай)
9. Riva
10. Sumitomo (Япония)

Производители на стомана в България са:

• Кремиковци (София)
• Стомана Индъстри (Перник)

Вижте още [редактиране]

• въглеродна стомана
• легирана стомана
• дамаска стомана, известна през Средновековието със своята гъвкавост
• неръждаема стомана
• суперферосплав
• бесемеров процес, първият промишлен метод за производство на стомана

Външни препратки [редактиране]

• International Iron and Steel Institute (на английски)
  • Статистика за производството и потреблението на стомана в света
• CIMsteel Integration Standards (CIS/2) (на английски)
• Key to Steel Knowledge Base - информация за стомани и процеси (на английски)
• [1] - Стоманата навлезе в бижутерията за тяло

BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 TEL:+886 4 24710048 / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan

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Potser busqueu els arbres del gènere Acer.

Bobina de cable d'acer

L'acer és una aliatge de ferro i carboni amb un percentatge d'aquest del 0.008% al 1.76%.

[edita] dades prèvies

El ferro pur és un metall molt dúctil però de baixa resistència. El carboni li dóna duresa i resistència. En funció del percentatge de carboni s'obtenen diferents tipus d'acer, és a dir, un acer amb molt carboni serà un acer molt resistent i molt dur, però també molt fragil, i un acer amb poc carboni serà poc resistent i poc dur, però amb menys fragilitat.

=

Diagrama de fases Ferro-Carboni

Depenent de la quantitat de carboni que contingui un acer, el podrem classificar en acer hipoeutectoide (0.008% - 0.89%), acer eutectoide (0.89%) i acer hipereutectoide (0.89% - 1.76%).

L'acer eutectoide presenta una resistència màxima de 823 MPa.

[edita] Impureses de l'Acer

Es denominen impureses a tots els elements indesitjables en la composició dels acers. Es troben en els acers i també en les fundicions com a conseqüència de que estan presents en els minerals o els combustibles. Es procura eliminar-les o reduïr el seu contingut degut a que son perjudicials per a les propietats de l'aliatge. En els casos en els que eliminar-les resulti impossible o sigui massa costós, s'admet la seva presència en quantitats mínimes.

[edita] Sofre

Límit màxim aproximat: 0,04%. El sofre forma amb el ferro sulfur, que conjuntament amb laustenita forma un eutèctic amb un punt de fusió baix. Quan els lingots d'acer colat s’han de laminar en calent, aquest eutèctic es troba en estat líquid, el que provoca el desgranament del material. Es controla la presència de sulfur mitjançant l'afegit de manganès. El manganès té major afinitat pel sofre que el ferro per tant en lloc de SFe es forma SMn que té un alt punt de fusió i bones propietats plàstiques. El contingut de Mn ha de ser tal que s'asseguri que tot el sofre es trobi en forma de SMn.

[edita] Fòsfor

Límit màxim aproximat: 0,04%. El fòsfor resulta perjudicial ja sigui al dissoldre's en la ferrita, doncs disminueix la ductilitat, al formar PFe3 (Fosfur de ferro). El fosfur de ferro forma junt amb la austenita i la cimentita un eutèctic ternari denominat esteadita el qual és summament fràgil i té un punt de fusió relativament baix.

[edita] Aliants de millora

Els acers poden dur altres elements químics d'aleació que també modifiquen les seves propietats. S'hi afegeixen intencionalment per a la millora d'alguna de les característiques de l'acer (Aliants); poden utiltizar-se per incrementar la resistència, la ductilitat, la duresa, la resistència a la corrosió, etcètera.

Cal destacar els acers inoxidables que incorporen un mínim de l’11% de Crom, etcètera.

Demés dels Crom, s’utilitzen com a més habituals aliants el níquel, el molibdè el Tungstè i altres.

[edita] Aplicacions

Com a element únic, l’acer ha sigut un material idoni per a gran quantitat d’aplicacions en construccions de maquinària i estructures de recintes. Actualment quan hi ha requeriment de molta lleugeresa, l’alumini el substitueix, per exemple en les aeronaus.

Altre competidor de l’acer són els materials plàstics, poliester, fibres armades, etc. Que els van desplaçant en la construcció de contenidors, dipòsits, i fins i tot en elements de maquinària industrial.

Dintre de les aplicacions de l’acer, destaca la seva utilització per a fer esquelets molt resistents ó estructures per a edificis, mecànica, nàutica etc.

El material utilitzat per aquestes aplicacions te una perfecta normalització dels components i de la qualitat final. Es delimita estrictament la quantitat de carboni entre el 0.22 % i 0.30 % i és per tant hipoeutectoide.

Comercialment es presenta en forma de xapa i de perfils:

     Rodó
    Quadrat
    Platabanda
    Passamà
    IPN
    IPE
    Perfils d’ales amples (GREI)
    UPN
    LPN
    TPN

obtinguts per laminació en calent. Compleixen la normativa actual “UNE 10 025” .

També s’utilitzen perfils conformats plegant-los, en calent ó en fred a partir de xapa laminada. En aquests casos hi ha també normatives estrictes de fabricació: UNE EN 10 210, 10219.

En el camp de construcció d’edificis, continua creixent l’ús del formigó armat que és un compost d’acer i de formigó. Dos integrants que tenen una dilatació tèrmica pràcticament idèntica en un espectre habitual de temperatures. L’acer aporta al conjunt la resistència mecànica que li manca al formigó i aquest hi aporta unes bones qualitats de resistència a compressió, resistència contra el foc, resistència a la corrosió, modelat quasi lliure, i apart d’un preu molt baix. Aquest producte és el més utilitzat actualment per la construcció ó fabricació d’estructures per a edificis.

[edita] Característiques tècniques

Són molt constants i permeten al projectista de conèixer la resposta dels productes siderúrgics d’una manera fiable. A tall d’exemple l’acer de denominació S275JR te una tensió mínima garantida quan està en el seu límit elàstic de 275 N/mm2 i quan es trenca, de 410 N/mm2.

Són característiques comuns de tots els acers:

                Mòdul d’elasticitat                         210.000 N/mm2
               Mòdul de rigidesa                            81.000 N/mm2
               Coeficient de Poisson                          0.3
               Coeficient de dilatació tèrmica           α 1,2·10-5 (ºC)-1
               Densitat                                    ρ 7.850 kg / m3.

Una característica nova i d’importància creixent, és la seva possibilitat de reciclatge, amb procediments relativament simples i econòmics. Aquesta característica no la te el formigó armat.

Si s’introdueix en el cost de construcció el concepte de vida útil, amb el conseqüent enderroc, el cost del formigó armat s’eleva molt. En canvi, s’eleva poc ó gens el de l’estructura d’acer, el qual convertit en el pitjor dels casos en xatarra, conserva un considerable valor de mercat.

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• 1 Definice
• 2 Vlastnosti ocele
• 3 Výroba ocele
• 4 Největší výrobci ocele
• 5 Druhy ocelí
  • 5.1 Nelegované oceli
  • 5.2 Nízkolegované oceli
  • 5.3 Vysoce legované oceli
  • 5.4 Rozdělení podle oblastí použití
• 6 Recyklování

[editovat] Definice

Ocel je slitina železa s uhlíkem, která obsahuje méně než 2,14% uhlíku. V praxi jsou jako ocele označovány slitiny které obsahují převážně železo a které je možno tvářet. Při obsazích uhlíku vyšších než 2,14% hovoří se o litinách. Zde je uhlík vyloučen jako grafit nebo cementit. Může se vyskytovat ve více fázích, které popisuje fázový binární diagram železo-uhlík.

• Austenit
• Ferit
• Perlit
• Ledeburit
• Cementit

[editovat] Vlastnosti ocele

Ocele jsou nejčastěji používanými kovovými materiály. Legováním uhlíkem a dalšími prvky a kombinací tepelného a tepelně-mechanického zpracování je možno ovlivnit vlastnosti ocele v širokém rozmezí a tak jejich vlastnosti přizpůsobit zamýšlenému použití. Strukturní složky jsou popsány v binárním diagramu železo-uhlík. Hustota ocele je 7,85 g/cm³. Měrná tepelná kapacita ocele je cca 470 J.kg^-1.K^-1 (závisí na obsahu příměsí). Bod tání oceli je 1500 °C.

[editovat] Výroba ocele

Vysoká pec pro výrobu železa - Sestao, Španělsko

Výchozím materiálem pro výrobu ocele je zpravidla surové železo vyrobené ve vysoké peci redukcí oxidů železa obsažených v železné rudě. Ruda, koks a vápenec jsou vsazovány do vysoké pece a zde za vysokých teplot redukovány a taveny. Železo a struska jsou periodicky odebírány z vysoké pece a buďto odlévány do tzv. housek nebo jako tekutý kov transportovány přímo do oceláren.

Obsah uhlíku v surovém železe je příliš vysoký a proto je nutné jej oxidačním procesem v ocelářských zařízeních snížit. Toho se dociluje oxidací uhlíku buďto kyslíkem ze vzduchu (Thomasův nebo Bessemerův konvertor), profoukáváním kyslíkem (LD konvertor) nebo přisazováním železné rudy a ocelového odpadu do taveniny v nístějových pecích (Siemens-Martinův proces, elektrická oblouková pec). Po oduhličení a přisazení legujících prvků je tavenina odlévána do ingotů v kokilách nebo kontinuelně odlévána. Takto vyrobený polotovar je potom výchozím materiálem pro další zpracování válcováním nebo kováním.

Rozlišujeme tzv. uklidněné a neuklidněné ocele. U uklidněných ocelí je rozpuštěný kyslík vázán přísadou hliníku (Al) nebo křemíku (Si). V současné době je ocel vyráběna převážně v tzv. integrovaných hutních provozech, kde je koncentrována celá výroba od surového železa přes ocelárnu a válcovnu až k hotovému polotovaru. Rozšířeny jsou i tzv. miniocelárny, kde je ocel vyráběna z ocelového odpadu v elektrických pecích a odlévána v kontinuelním licím zařízení na bramy, sochory apod. Ocelové polotovary jsou dále zpracovány ve válcovnách na drát, plech, nosníky, kolejnice, profily,které jsou široce používány v průmyslu, stavebnictví atd. Část těchto polotovarů slouží jako výchozí materiál pro výrobu výkovků v kovárnách.

[editovat] Největší výrobci ocele

Nejvyšší produkci ocele vykazuje Čína, Japonsko a USA. V Evropě jsou nejvýznamnější Německo, Francie a Italie.

Statistické údaje 2003 podle Handelsblat Die Welt in Zahlen 2005)

Pořadí   Země    Mil.t/rok   Pořadí  Země   Mil.t/rok
    1  Čína        220,1      10  Itálie      26,7
    2  Japonsko    110,5      11  Francie     19,8
    3  USA          90,4      12  Taiwan      18,9
    4  Rusko        62,7      13  Turecko     18,3
    5  Již. Korea   46,3      14  Španělsko   16,5
    6  Německo      44,8      15  Kanada      15,9
    7  Ukrajina     36,9      16  Mexiko      15,2
    8  Indie        31,8      17  Anglie      13,3
    9  Brazílie     31,1      18  Belgie      11,1

V České republice bylo v roce 2003 vyrobeno 6,7 mil. t surové oceli.

[editovat] Druhy ocelí

V současné době je vyráběno asi 2 500 druhů ocelí. V normách (ČSN, DIN, atd.) jsou ocele rozděleny do skupin jednak podle chemického složení, jednak podle struktury a mechanických a fyzikálních vlastností.

Podle chemického složení jsou oceli rozdělovány do následujících skupin:

[editovat] Nelegované oceli

Zvané také uhlíkové oceli. Obsah legujících prvků je nižší než 2%. Zpravidla nejsou tepelně zpracovány.

[editovat] Nízkolegované oceli

Obsah legujících prvků po odečtení obsahu uhlíku je nižší než 5%. Mají podobné vlastnosti jako oceli nelegované, ale jsou vhodné pro tepelné zpracování. Tepelným zpracováním je u nich možno ovlivnit mechanické vlastnosti.

[editovat] Vysoce legované oceli

Obsah legujících prvků je vyšší než 5%. Kombinací legujicích prvků se dosahuje potřebných mechanických, fyzikálních a chemických vlastností.

[editovat] Rozdělení podle oblastí použití

Podle oblasti použití lze oceli rozdělit do následujících skupin:

• Stavební ocel – jsou zpravidla nelegované oceli používané ve strojírenství, stavbě budov apod.
• Automatové oceli – jsou oceli s přísadou síry nebo olova a snadným lomem třísky při obrábění.
• Betonářská ocel – na armovací drát nebo tyče ve stavebním průmyslu. Většinou nelegované nebo nízko legované ocele (např. ČSN 10210, 101300, 10302).
• Oceli na pružiny – „pérová ocel“, musí vykazovat dobré statické a dynamické vlastnosti. Vhodné jsou zde nelegované oceli s vyšším obsahem uhlíku a oceli slitinové se zvýšeným obsahem manganu a chromu (např. ČSN 12041).
• Ocel k cementování – do této skupiny patří oceli s nízkým obsahem uhlíku, které mají i po kalení dobré plastické vlastnosti. Vysoké tvrdosti povrchu se dosahuje obohacením povrchových vrstev uhlíkem před kalením.(např. ČSN 12023, 12024, 12030, …)
• Ocel pro elektrotechnické plechy – pro výrobu jader transformátorů a točivých strojů musí mít charakteristické magnetické vlastnosti, ale současně také schopnost k technologickému zpracování. Těmto účelům nejlépe vyhovují oceli s obsahem 1 až 4,5% křemíku (Si) a s minimálním obsahem uhlíku a dalších doprovodných prvků.
• Hlubokotažné ocele – jsou používány na výrobu hlubokotažných plechů. Plechy musí vykazovat především dobré plastické vlastnosti. Tyto oceli jsou nízkouhlíkové s minimálním obsahem doprovodných prvků. Zlepšení mechanických vlastností a jejich stability se dosahuje mikrolegováním hliníkem, titanem, vanadem, borem, zirkoniem a niobem. Jsou to zejména materiály pro karosářské plechy.(např. ČSN 12009)
• Ocel k zušlechťování – oceli se sředním obsahem uhlíku, které se po kalení popouštějí na vyšší teploty, aby se dosáhlo vysoké houževnatosti při zachování dobré pevnosti. (např. ČSN 12042, 12050, 12051, 12052, …)
• Antikorozní a žáruvzdorné ocele – vyrábějí se jako austenitické, nebo feritické oceli. Feritické obsahují minimálně 10% chromu (např. ČSN 17021-17042), austenitické jsou ještě legovány niklem. Austenitické oceli jsou za pokojové teploty nemagnetické.
• Nástrojové ocele – jsou většinou slitinové středně a vysocelegované ocele s vyšším až vysokým obsahem uhlíku a používají se na výrobu nástrojů a forem. Označují se číslem 19xxx. (např. ČSN 19855 - Nástroje na težko obrobitelne materiály a pro nejvyšší výkony, zejména nože na kovy, vrtáky, zápichové nože, nástroje na ozubení a pod.)

Poznámka: Jako Damascénská ocel je označován materiál na výrobu šavlí, mečů ap. Je znám svou vysokou pružností a pevností. Tento materiál však není jedním druhem oceli, ale sestává z různých druhů oceli, které jsou svařeny v ohni a kováním.

[editovat] Recyklování

Ocel se recykluje již víc než 150 let a to hlavně z ekonomických důvodů. Je totiž levnější ocel recyklovat, než těžit železnou rudu a vynakládat finance na výrobu „nové“ slitiny. Finanční nároky výroby nové slitiny jsou ve srovnání s náklady na recyklaci obrovské. Recykluje se také proto, že ocel během procesu recyklace neztráci žádné ze svých vlastností. Je to nejvíce recyklovaný materiál v Severní Americe. Energie ušetřená recyklováním oceli snižuje roční spotřebu energie průmyslu až o 75%. Toto procento představuje množství energie dostačující k zásobování 18 milionů rodin po dobu jednoho roku. Recyklováním jedné tuny oceli se ušetří 1100 kg železné rudy, 630 kg uhlí a 55 kg vápence. V roce 2005 bylo recyklováno 76 milionů tun oceli.

V poslední době se každým rokem zrecykluje asi třičtvrtě z celkové roční produkce oceli. U některých druhů ocelových produktů je tento poměr ještě vyšší. Například v letech 2004 a 2005 bylo zrecyklováno 97,5% tyčí a plátů z konstrukční oceli. Výztužných ocelových tyčí bylo zrecyklováno asi 65% z jejich celkové roční produkce. Konstrukční ocel tak typicky obsahuje asi 95% recyklovaného materiálu. Oproti tomu lehčí typ oceli, jako je ocel válcovaná, obsahuje „pouze“ 30% recyklovaného materiálu.

Ocelové tyče se vyrábí ve standardizovaných velikostech a tak se při jejich výrobě vyprodukuje jen velmi málo odpadu (tento odpad je samozřejmě recyklovatelný). Na průměrně velký dvoupodlažní dům se spotřebuje množství oceli přirovnatelné k 6 zrecyklovaným autům. Na stejný dům s dřevěnou konstrukcí by padlo asi 40 - 50 stromů.

Celosvětová poptávka po oceli neustále roste. Přestože zatím bylo oceli vyprodukováno obrovské množství, většina je stále v oběhu. Nejběžnější ocelové produkty určené k recyklování jsou plechovky, automobily, různá zařízení a ocel ze zbouraných budov. Můžeme odhadnout, že průměrné zařízení se skládá z 65% z oceli. Auta obsahují asi 66% oceli a železa.

Ocel je možné recyklovat v ocelárnách metodou oxidace v kyslíkových konvertorech. Většinou se však recykluje tavením v elektrických obloukových pecích (pro výrobu oceli s nízkým obsahem uhlíku) nebo v indukčních pecích (pro výrobu vysoce legovaných železných slitin).

Další detailní infiormace: Jaroslav Jech: Tepelné zpracování oceli, SNTL 1969

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Fra Wikipedia, den frie encyklopædi

Stål er en legering af jern med kulstof og andre metaller.

Kulstofindholdet i moderne stål er normalt mellem 0,02 og 0,50%. Når der er mere end 1,7% kul, taler man om støbejern, der er meget hårdt, men også skørt (sprødt). Normalt har støbejern dog 3–6% kulstof.

Tilsætning af kulstof er den billigste måde at øge ståls styrke, men på grund af revnedannelse ved hærdning er stål med højt kulstofindhold ikke svejsbart.

I ældre tid brugtes, især til våben, damasceret stål (efter byen Damaskus). Det var en teknik, hvor rent jern opkulledes ved opvarming i en lukket ovn sammen med kulstof. Dette kunne give helt op til 1,8% kulindhold. Ved at smede det sammen med rent jern kombinerede man de to materialers egenskaber til et materiale, der var hårdt og fleksibelt på samme tid, faktisk ligesom vores tænder; en hård emalje udenpå og blødt ben indeni.

[redigér] Eksterne henvisninger

• 2004-01-26, ScienceDaily: Microwave Steel: Faster, Cleaner, Cheaper Citat: "...You shouldn't try it at home...He then put iron oxide and coal inside. In a matter of minutes, the microwave energy reduced the iron ore to iron, and the electric arc furnace smelted the iron and coal into steel...It's really cheap, and it's really fast..."

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Stahl bezeichnet alle metallischen Legierungen, deren Hauptbestandteil Eisen ist, und die als zweites Legierungselement Kohlenstoff mit einem Anteil unter 2% enthalten.

Definition [Bearbeiten]

Nach der klassischen Definition ist Stahl eine Eisen-Kohlenstoff-Legierung, die weniger als 2,06 % (Masse) Kohlenstoff enthält. Dieser Definition folgt auch die DIN EN 10020, nach der Stähle Werkstoffe, deren Massenanteil an Eisen größer ist als der jedes anderen Elements, dessen Kohlenstoffgehalt im allgemeinen kleiner als 2 Gew.-% C sind. Chemisch betrachtet handelt es sich bei dem Werkstoff Stahl um eine Legierung aus Eisen und Eisenkarbid.

Bei höheren Anteilen von Kohlenstoff spricht man von Gusseisen, hier liegt der Kohlenstoff in Form von Graphit vor.

Eigenschaften [Bearbeiten]

Stähle sind die am meisten verwendeten metallischen Werkstoffe. Durch Legieren mit Kohlenstoff und anderen Legierungselementen in Kombination mit Wärme- und thermomechanischer Behandlung (gleichzeitige thermische Behandlung mit plastischer Umformung) können seine Eigenschaften für einen breiten Anwendungsbereich angepasst werden.

Der Stahl kann zum Beispiel sehr weich und dafür ausgezeichnet verformbar hergestellt werden, wie etwa das Weißblech von Konservendosen. Demgegenüber kann er sehr hart und dafür spröde hergestellt werden, wie etwa martensitische Stähle für Messer (Messerstahl). Moderne Entwicklungen zielen darauf, den Stahl gleichzeitig fest und duktil (verformbar) herzustellen, als Beitrag für Leichtbau von Maschinen.

Das wichtigste Legierungselement im Stahl ist Kohlenstoff. Er liegt als Verbindung (Zementit, Fe₃C) vor. Die Bedeutung von Kohlenstoff im Stahl ergibt sich aus seinem Einfluss auf die Stahleigenschaften und Phasenumwandlungen.

Im Allgemeinen wird Stahl mit höherem Kohlenstoffanteil fester, aber auch spröder. Durch Legieren mit Kohlenstoff entstehen in Abhängigkeit von der Konzentration und der Umgebungstemperatur unterschiedliche Phasen: Austenit, Ferrit, Primär-, Sekundär-, Tertiärzementit und Phasengemische: Perlit, Ledeburit. Durch beschleunigtes Abkühlen von Austenit, in dem Kohlenstoff gelöst ist, können die weiteren Phasengemische wie fein- (ex Sorbit) und feinststreifiger Perlit (ex Troostit) sowie nadeliger/körniger Bainit ("Zwischenstufe") und massiver/nadeliger Martensit bzw. Hardenit entstehen (siehe auch Härten (Stahl)).

Die Phasenzusammensetzung von Stahl wird für den Gleichgewichtszustand mit dem Eisen-Kohlenstoff-Diagramm beschrieben.

Die Dichte von Stahl bzw. Eisen beträgt rund 7850 kg/m³, der E-Modul ca. 210 kN/mm².

Veränderung von Stahleigenschaften [Bearbeiten]

Stahl kann gewollte Eigenschaften (Härte, Duktilität, Kerbschlagzähigkeit...) annehmen. Die drei grundsätzlichen Methoden, die natürlich in Kombination miteinander verwendet werden können, zur Veränderung der Stahleigenschaften sind:

• Legieren
• Wärmebehandeln (Glühen, Härten, Vergüten, Tempcore-Verfahren...)
• Kaltverformen (Walzen, Ziehen...)

Arten von Stählen [Bearbeiten]

Nach DIN EN 10020 wird zwischen zwei Hauptgüteklassen unterschieden:

• Qualitätsstahl (QS)
• Edelstahl (SS)

Die Kurznamen der Stähle sind in der DIN EN 10027 festgelegt. Heute werden ca. 2500 verschiedene Stahlsorten hergestellt.

Die Stahlwerkstoffe werden nach den Legierungselementen, den Gefügebestandteilen und den mechanischen Eigenschaften in Gruppen eingeteilt.

In Abhängigkeit vom Legierungsgehalt wird unterteilt in:

Unlegierte Stähle [Bearbeiten]

Unlegierte Stähle werden in Stahlwerkstoffe, die nicht für eine Wärmebehandlung vorgesehen sind, und in Stähle für eine Wärmebehandlung eingeteilt.

Niedriglegierte Stähle [Bearbeiten]

Als niedriglegierter Stahl gilt, wenn die Summe der Legierungselemente größer gleich 1 % ist, aber die 5 %-Grenze nicht übersteigt.

Niedriglegierte Stähle haben grundlegend andere Eigenschaften als unlegierte Stähle. Technisch wichtig ist ihre wesentlich bessere Eignung zur Beeinflussung der mechanischen Eigenschaften durch Wärmebehandlung und mit speziellen Legierungskombinationen auch die erhöhte Warmfestigkeit.

Hochlegierte Stähle [Bearbeiten]

Als hochlegierter Stahl gilt, wenn mindestens ein Legierungselement die 5%-Grenze übersteigt

Hochlegierte Stähle sind für Sondereigenschaften erforderlich. Zunderbeständigkeit, höchste Warmfestigkeit, Rostbeständigkeit oder besondere physikalische Eigenschaften lassen sich nur durch hochlegierte Stähle erzeugen.

Einteilung nach Anwendungsgebieten [Bearbeiten]

Weitere wichtige Eigenschaften für den Anwender sind die Einsatzbereiche und Verwendungsmöglichkeiten der Stähle. Daher ist auch eine Kennzeichnung sinnvoll, aus denen dies entnommen werden kann:

• Allgemeiner Baustahl
• Automatenstahl
• Bewehrungsstahl (Betonstahl)
• Einsatzstahl
• Federstahl
• Nichtrostender Stahl - Diese gibt es als ferritische und austenitische Stähle. Ersterer wird durch Legieren von mindestens zehn Prozent Chrom erhalten. In austenitischen nichtrostenden Stählen ist zusätzlich Nickel legiert. Die austenitischen Stähle sind bei Raumtemperatur nichtmagnetisch
• Nitrierstahl
• Säurebeständiger Stahl
• Spannstahl
• Tiefziehstahl - Darunter werden diejenigen Stahlsorten zusammengefasst, die zum Weiterverarbeiten durch Tiefziehen geeignet sind. Diese Stähle sind im Allgemeinen sehr weich und dürfen keine ausgeprägte Streckgrenze aufweisen.
• Vergütungsstahl
• Werkzeugstahl - Wird zur Herstellung von Werkzeugen und Formen verwendet.
  • Schnellarbeitsstahl
• Messerstahl
  • Damaszener Stahl - Dieser ist ein Werkstoff für Säbel und ist für seine Flexibilität und Festigkeit bekannt. Damaszener Stahl ist kein Stahl im eigentlichen Sinn, sondern ein Verbundwerkstoff aus verschiedenen Stählen, die durch Feuerschweißen verbunden werden.

Herstellung [Bearbeiten]

siehe: Stahlerzeugung

Wirtschaftliche und historische Bedeutung [Bearbeiten]

Die Verhüttung von Eisen ist bereits für das 2. Jahrtausend v. Chr. im damaligen Hethiter-Reich belegt. Die erste Herstellung eines einfachen Stahls wird auf den Anfang des 1. Jahrtausends v. Chr. datiert (vgl. Artikel Eisen).

Im 12. Jahrhundert n. Chr. wurde in Europa der Holzkohle-Hochofen entwickelt, dessen Prozesstemperatur das Schmelzen von Eisenerzen ermöglichte. Anfangs war dieses Eisen wegen seines hohen Kohlenstoffgehaltes nicht schmiedbar; es musste zunächst „gereinigt“ werden, indem der Kohlenstoff und andere Begleitelemente herausgebrannt wurden.

Gussstahl stellte erstmals 1740 der Engländer Benjamin Huntsman im Tiegelstahlverfahren her. Die erste deutsche Gussstahlfabrik gründete Alfred Krupp 1811 in Essen. Der Impuls für die sprunghafte Zunahme der Stahlproduktion erfolgte vor ca. 150 Jahren durch die gleichzeitige Anwendung mehrerer technischer Erfindungen: Die Dampfmaschine stellte der Eisenindustrie eine leistungsstarke und flexible Arbeitskraft zur Verfügung, der Steinkohlebergbau erzeugte den für die Stahlerzeugung notwendigen Koks, und die Entwicklung des Eisenbahnwesens sowie der Dampfschifffahrt schufen neue, große Absatzmärkte für Stahl.

Die Stahlindustrie hatte in allen Ländern, unabhängig von ökonomischen Erwägungen, eine enorme politische Bedeutung, da sie auch eine nationale Prestigefrage war. Die Bedeutung des Stahls für die damalige Zeit symbolisiert der Eiffelturm, der anlässlich der Pariser Weltausstellung von 1889 als ein Monument des technischen Fortschritts aus Stahl erbaut wurde.

Für die Nationalsozialisten, die 1935 ein umfangreiches Rüstungsprogramm gestartet hatten, war Stahl ein kriegswichtiger Werkstoff. So galt der Norwegenfeldzug unter anderem der Sicherung des Nachschubs von schwedischem Eisenerz, das für die damalige Stahlerzeugung ein unverzichtbarer Rohstoff war. Die Alliierten bombardierten das Ruhrgebiet, die größte stahlproduzierende Region Europas. Am Ende des Krieges hatten die Luftangriffe ca. 20 Prozent der Produktionskapazitäten zerstört. Erst 1957 wurde mit einer Rohstahlproduktion von 16 Millionen Tonnen der Vorkriegsstand wieder erreicht.

Die auf der Potsdamer Konferenz beschlossene Demilitarisierung des Deutschen Reiches beinhaltete auch eine Demontage der Stahlindustrie. Ein Teil der demontierten Betriebe ging an die Sowjetunion, die diese zum Wiederaufbau des durch den Krieg zerstörten Landes benötigte. In den westlichen Besatzungszonen regte sich bald Widerstand gegen die Demontage, und so stellten die Alliierten die Demontage schon 1949 wieder ein. Eine weitere Maßnahme der alliierten Kontrollbehörde war die sogenannte „Entflechtung“ der Stahlindustrie. Damit sollte das neuerliche Aufkommen von marktbeherrschenden Unternehmenszusammenschlüssen, wie die „Vereinigte Stahlwerke“, verhindert werden.

Um eine gemeinsame Kontrolle der Kohle- und Stahlproduktion sicherzustellen, wurde 1952 auf französische Initiative hin die Montanunion gegründet. Aus der Montanunion entwickelte sich dann schrittweise die Europäische Union. In der Folge erlebte die Stahlindustrie in der Bundesrepublik Deutschland einen großen Aufschwung. 1961 produzierten 420.568 Beschäftigte 33 Millionen Tonnen Rohstahl, was einen Höchststand bei der Mitarbeiterzahl bedeutete. Einen Produktionsrekord stellte die westdeutsche Stahlindustrie 1974 auf, als sie über 53 Millionen Tonnen Stahl fertigte. Heutzutage benötigt die Stahlindustrie im wiedervereinigten Deutschland etwa 92.000 Mitarbeiter, um rund 45 Millionen Tonnen Stahl herzustellen. Diese enorme Produktivitätssteigerung war nur durch bedeutende technische Innovationen möglich, die häufig zuerst in Deutschland erfolgten.

Rohstoffsituation [Bearbeiten]

Obwohl die Erdkruste zu fünf Prozent aus Eisen, dem wichtigsten Ausgangsmaterial für Stahl, besteht, wird gegenwärtig der Rohstoffbedarf der Industrie nicht gedeckt. Beginnend im 2. Halbjahr 2003 zeigt sich eine dramatisch veränderte Rohstoffsituation, die vor allem durch den stark steigenden Stahlbedarf der Volkswirtschaften in der Volksrepublik China, Indien und Brasilien verursacht wurde. Seit einigen Jahren wächst allein die Stahlproduktion in China jährlich um mehr als die gegenwärtige Gesamtproduktion Deutschlands. Plötzlich reichte die Erzeugung der Erzminen nicht mehr aus, die Umschlagkapazitäten der Erzhäfen waren erschöpft, und es waren auch nicht mehr genug Schiffe für den Erztransport verfügbar. Ähnliche Entwicklungen ergaben sich für Koks, welcher für die Roheisenherstellung benötigt wird, und für Schrott als Sekundärrohstoff für die Stahlerzeugung.

Die Konsequenzen aus dieser Entwicklung wurden von den großen Stahlherstellern der Industrieländer unterschätzt, so dass der aktuelle Rohstoffbedarf nicht gedeckt werden kann. Infolgedessen haben sich die Preise für Rohstoffe und Stahlprodukte vervielfacht. Gegenwärtig ist Stahl knapp und teuer.

Es ist keine Trendwende in Sicht, die Stahlproduktion und der Rohstoffbedarf werden weiter steigen, obwohl die Wachstumsrate durch staatliche Eingriffe gegenwärtig sinkt. Der Bedarf an Eisenerz wird durch das Erschließen neuer Abbaugebiete gedeckt werden können.

Außer der Stahlindustrie sind auch Beton und Aluminium von diesem Phänomen betroffen. Eine Ursache für den hohen Erdölpreis ist ebenfalls der gestiegene Rohstoffbedarf der Schwellenländer.

Alternative Materialien [Bearbeiten]

Stahl steht insbesondere in der Automobilindustrie in direkter Konkurrenz mit Werkstoffen mit geringerem spezifischem Gewicht, wie Aluminium, Magnesium, Kunststoffen und Faserverbundwerkstoffen. Da die anderen metallischen Werkstoffe aber durchwegs weniger fest sind als Stahl, kann der Gewichtsvorteil durch gezieltes Verwenden von hochfesten Stählen und konstruktiven Maßnahmen (etwa dünneres Blech mit Aussparungen, aber dafür Sicken) ausgeglichen werden. Faserverbundwerkstoffe haben zwar wesentlich höhere Festigkeiten (Zugfestigkeit, E-Modul) in Faserrichtung, die Konstruktion und Verarbeitung ist jedoch vollkommen anders als bei metallischen Werkstoffen.

Ökologie [Bearbeiten]

Stahl ist aus ökologischer Sicht ein hervorragender Werkstoff, da er nahezu ohne Qualitätsverlust unbegrenzt wiederverwertbar ist, indem der Schrott wieder zu Stahl geschmolzen wird.

Die Erzeugung von Rohstahl ist energieintensiv, da die metallurgischen Prozessschritte Temperaturen von 1.500 bis 1.800 °C erfordern. Aus ökologischer Sicht wird bei der Hochofenroute CO₂ emittiert, da der Hochofen verfahrensbedingt nicht ohne eine bestimmte Menge Koks und Kohlenstoff betrieben werden kann. In Deutschland und Österreich sind bei den Hochöfen allerdings inzwischen Werte erreicht worden, die am verfahrenstechnischen Minimum liegen. Eine weitere Reduktion ist technisch-physiko-chemisch bedingt nicht möglich. Es wird seit Jahren an neuen Verfahren zur Roheisenerzeugung geforscht. Die in die Betriebspraxis umgesetzten Verfahren basieren allerdings auch auf Kohlenstoff, einem der Edukte für Kohlenmonoxid, das als Reduktionsmittel für das Eisenerz fungiert, und so tragen auch diese neuen Verfahren nicht zur Reduzierung der CO₂-Emissionen bei.

Siehe auch [Bearbeiten]

• Stahl/Tabellen und Grafiken
• Stahlsorte - Bezeichnungen und Abkürzungen von Stählen
• Eisen(II)-oxid
• Stahlblech
• Stahlkrise
• Stahlindustrie
• Stahlerzeugung
• Nickellegierung

Weblinks [Bearbeiten]

Wiktionary: Stahl – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme und Übersetzungen

• - weitere Datenblätter über Edelstahl und deren Verarbeitung.
• Stahlseite:Fotografien zu fast allen Verfahren der Stahlerzeugung und Stahlverarbeitung
• Transport-Informations-Service: Fachinformationen zum Transport von Stahl
• http://stahl.profzone.ch/ - Informationen zum Einfluss von Legierungselementen
• http://www.lpm.uni-sb.de/chemie/begleitmaterial/Metallkunde.pdf - Umfangreiches Dokument zur Metallkunde, besonders Eisengewinnung und Stahlherstellung. Im Adobe PDF Format.
• http://www.stahldat.de Informationen zu Normdaten etc. von Stahl
• Hüttenwerke Krupp Mannesmann Flash-Animation „Wege der Stahlerzeugung “
• KI-SMILE Stahlversuche
• http://www.iehk.rwth-aachen.de Stahlinstitut an der RWTH Aachen
• http://www.expeditionvoestalpine.com Zeigt die spannende Welt der Stahlherstellung

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Stahl bezeichnet alle metallischen Legierungen, deren Hauptbestandteil Eisen ist, und die als zweites Legierungselement Kohlenstoff mit einem Anteil unter 2% enthalten.

Definition [Bearbeiten]

Nach der klassischen Definition ist Stahl eine Eisen-Kohlenstoff-Legierung, die weniger als 2,06 % (Masse) Kohlenstoff enthält. Dieser Definition folgt auch die DIN EN 10020, nach der Stähle Werkstoffe, deren Massenanteil an Eisen größer ist als der jedes anderen Elements, dessen Kohlenstoffgehalt im allgemeinen kleiner als 2 Gew.-% C sind. Chemisch betrachtet handelt es sich bei dem Werkstoff Stahl um eine Legierung aus Eisen und Eisenkarbid.

Bei höheren Anteilen von Kohlenstoff spricht man von Gusseisen, hier liegt der Kohlenstoff in Form von Graphit vor.

Eigenschaften [Bearbeiten]

Stähle sind die am meisten verwendeten metallischen Werkstoffe. Durch Legieren mit Kohlenstoff und anderen Legierungselementen in Kombination mit Wärme- und thermomechanischer Behandlung (gleichzeitige thermische Behandlung mit plastischer Umformung) können seine Eigenschaften für einen breiten Anwendungsbereich angepasst werden.

Der Stahl kann zum Beispiel sehr weich und dafür ausgezeichnet verformbar hergestellt werden, wie etwa das Weißblech von Konservendosen. Demgegenüber kann er sehr hart und dafür spröde hergestellt werden, wie etwa martensitische Stähle für Messer (Messerstahl). Moderne Entwicklungen zielen darauf, den Stahl gleichzeitig fest und duktil (verformbar) herzustellen, als Beitrag für Leichtbau von Maschinen.

Das wichtigste Legierungselement im Stahl ist Kohlenstoff. Er liegt als Verbindung (Zementit, Fe₃C) vor. Die Bedeutung von Kohlenstoff im Stahl ergibt sich aus seinem Einfluss auf die Stahleigenschaften und Phasenumwandlungen.

Im Allgemeinen wird Stahl mit höherem Kohlenstoffanteil fester, aber auch spröder. Durch Legieren mit Kohlenstoff entstehen in Abhängigkeit von der Konzentration und der Umgebungstemperatur unterschiedliche Phasen: Austenit, Ferrit, Primär-, Sekundär-, Tertiärzementit und Phasengemische: Perlit, Ledeburit. Durch beschleunigtes Abkühlen von Austenit, in dem Kohlenstoff gelöst ist, können die weiteren Phasengemische wie fein- (ex Sorbit) und feinststreifiger Perlit (ex Troostit) sowie nadeliger/körniger Bainit ("Zwischenstufe") und massiver/nadeliger Martensit bzw. Hardenit entstehen (siehe auch Härten (Stahl)).

Die Phasenzusammensetzung von Stahl wird für den Gleichgewichtszustand mit dem Eisen-Kohlenstoff-Diagramm beschrieben.

Die Dichte von Stahl bzw. Eisen beträgt rund 7850 kg/m³, der E-Modul ca. 210 kN/mm².

Veränderung von Stahleigenschaften [Bearbeiten]

Stahl kann gewollte Eigenschaften (Härte, Duktilität, Kerbschlagzähigkeit...) annehmen. Die drei grundsätzlichen Methoden, die natürlich in Kombination miteinander verwendet werden können, zur Veränderung der Stahleigenschaften sind:

• Legieren
• Wärmebehandeln (Glühen, Härten, Vergüten, Tempcore-Verfahren...)
• Kaltverformen (Walzen, Ziehen...)

Arten von Stählen [Bearbeiten]

Nach DIN EN 10020 wird zwischen zwei Hauptgüteklassen unterschieden:

• Qualitätsstahl (QS)
• Edelstahl (SS)

Die Kurznamen der Stähle sind in der DIN EN 10027 festgelegt. Heute werden ca. 2500 verschiedene Stahlsorten hergestellt.

Die Stahlwerkstoffe werden nach den Legierungselementen, den Gefügebestandteilen und den mechanischen Eigenschaften in Gruppen eingeteilt.

In Abhängigkeit vom Legierungsgehalt wird unterteilt in:

Unlegierte Stähle [Bearbeiten]

Unlegierte Stähle werden in Stahlwerkstoffe, die nicht für eine Wärmebehandlung vorgesehen sind, und in Stähle für eine Wärmebehandlung eingeteilt.

Niedriglegierte Stähle [Bearbeiten]

Als niedriglegierter Stahl gilt, wenn die Summe der Legierungselemente größer gleich 1 % ist, aber die 5 %-Grenze nicht übersteigt.

Niedriglegierte Stähle haben grundlegend andere Eigenschaften als unlegierte Stähle. Technisch wichtig ist ihre wesentlich bessere Eignung zur Beeinflussung der mechanischen Eigenschaften durch Wärmebehandlung und mit speziellen Legierungskombinationen auch die erhöhte Warmfestigkeit.

Hochlegierte Stähle [Bearbeiten]

Als hochlegierter Stahl gilt, wenn mindestens ein Legierungselement die 5%-Grenze übersteigt

Hochlegierte Stähle sind für Sondereigenschaften erforderlich. Zunderbeständigkeit, höchste Warmfestigkeit, Rostbeständigkeit oder besondere physikalische Eigenschaften lassen sich nur durch hochlegierte Stähle erzeugen.

Einteilung nach Anwendungsgebieten [Bearbeiten]

Weitere wichtige Eigenschaften für den Anwender sind die Einsatzbereiche und Verwendungsmöglichkeiten der Stähle. Daher ist auch eine Kennzeichnung sinnvoll, aus denen dies entnommen werden kann:

• Allgemeiner Baustahl
• Automatenstahl
• Bewehrungsstahl (Betonstahl)
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• Federstahl
• Nichtrostender Stahl - Diese gibt es als ferritische und austenitische Stähle. Ersterer wird durch Legieren von mindestens zehn Prozent Chrom erhalten. In austenitischen nichtrostenden Stählen ist zusätzlich Nickel legiert. Die austenitischen Stähle sind bei Raumtemperatur nichtmagnetisch
• Nitrierstahl
• Säurebeständiger Stahl
• Spannstahl
• Tiefziehstahl - Darunter werden diejenigen Stahlsorten zusammengefasst, die zum Weiterverarbeiten durch Tiefziehen geeignet sind. Diese Stähle sind im Allgemeinen sehr weich und dürfen keine ausgeprägte Streckgrenze aufweisen.
• Vergütungsstahl
• Werkzeugstahl - Wird zur Herstellung von Werkzeugen und Formen verwendet.
  • Schnellarbeitsstahl
• Messerstahl
  • Damaszener Stahl - Dieser ist ein Werkstoff für Säbel und ist für seine Flexibilität und Festigkeit bekannt. Damaszener Stahl ist kein Stahl im eigentlichen Sinn, sondern ein Verbundwerkstoff aus verschiedenen Stählen, die durch Feuerschweißen verbunden werden.

Herstellung [Bearbeiten]

siehe: Stahlerzeugung

Wirtschaftliche und historische Bedeutung [Bearbeiten]

Die Verhüttung von Eisen ist bereits für das 2. Jahrtausend v. Chr. im damaligen Hethiter-Reich belegt. Die erste Herstellung eines einfachen Stahls wird auf den Anfang des 1. Jahrtausends v. Chr. datiert (vgl. Artikel Eisen).

Im 12. Jahrhundert n. Chr. wurde in Europa der Holzkohle-Hochofen entwickelt, dessen Prozesstemperatur das Schmelzen von Eisenerzen ermöglichte. Anfangs war dieses Eisen wegen seines hohen Kohlenstoffgehaltes nicht schmiedbar; es musste zunächst „gereinigt“ werden, indem der Kohlenstoff und andere Begleitelemente herausgebrannt wurden.

Gussstahl stellte erstmals 1740 der Engländer Benjamin Huntsman im Tiegelstahlverfahren her. Die erste deutsche Gussstahlfabrik gründete Alfred Krupp 1811 in Essen. Der Impuls für die sprunghafte Zunahme der Stahlproduktion erfolgte vor ca. 150 Jahren durch die gleichzeitige Anwendung mehrerer technischer Erfindungen: Die Dampfmaschine stellte der Eisenindustrie eine leistungsstarke und flexible Arbeitskraft zur Verfügung, der Steinkohlebergbau erzeugte den für die Stahlerzeugung notwendigen Koks, und die Entwicklung des Eisenbahnwesens sowie der Dampfschifffahrt schufen neue, große Absatzmärkte für Stahl.

Die Stahlindustrie hatte in allen Ländern, unabhängig von ökonomischen Erwägungen, eine enorme politische Bedeutung, da sie auch eine nationale Prestigefrage war. Die Bedeutung des Stahls für die damalige Zeit symbolisiert der Eiffelturm, der anlässlich der Pariser Weltausstellung von 1889 als ein Monument des technischen Fortschritts aus Stahl erbaut wurde.

Für die Nationalsozialisten, die 1935 ein umfangreiches Rüstungsprogramm gestartet hatten, war Stahl ein kriegswichtiger Werkstoff. So galt der Norwegenfeldzug unter anderem der Sicherung des Nachschubs von schwedischem Eisenerz, das für die damalige Stahlerzeugung ein unverzichtbarer Rohstoff war. Die Alliierten bombardierten das Ruhrgebiet, die größte stahlproduzierende Region Europas. Am Ende des Krieges hatten die Luftangriffe ca. 20 Prozent der Produktionskapazitäten zerstört. Erst 1957 wurde mit einer Rohstahlproduktion von 16 Millionen Tonnen der Vorkriegsstand wieder erreicht.

Die auf der Potsdamer Konferenz beschlossene Demilitarisierung des Deutschen Reiches beinhaltete auch eine Demontage der Stahlindustrie. Ein Teil der demontierten Betriebe ging an die Sowjetunion, die diese zum Wiederaufbau des durch den Krieg zerstörten Landes benötigte. In den westlichen Besatzungszonen regte sich bald Widerstand gegen die Demontage, und so stellten die Alliierten die Demontage schon 1949 wieder ein. Eine weitere Maßnahme der alliierten Kontrollbehörde war die sogenannte „Entflechtung“ der Stahlindustrie. Damit sollte das neuerliche Aufkommen von marktbeherrschenden Unternehmenszusammenschlüssen, wie die „Vereinigte Stahlwerke“, verhindert werden.

Um eine gemeinsame Kontrolle der Kohle- und Stahlproduktion sicherzustellen, wurde 1952 auf französische Initiative hin die Montanunion gegründet. Aus der Montanunion entwickelte sich dann schrittweise die Europäische Union. In der Folge erlebte die Stahlindustrie in der Bundesrepublik Deutschland einen großen Aufschwung. 1961 produzierten 420.568 Beschäftigte 33 Millionen Tonnen Rohstahl, was einen Höchststand bei der Mitarbeiterzahl bedeutete. Einen Produktionsrekord stellte die westdeutsche Stahlindustrie 1974 auf, als sie über 53 Millionen Tonnen Stahl fertigte. Heutzutage benötigt die Stahlindustrie im wiedervereinigten Deutschland etwa 92.000 Mitarbeiter, um rund 45 Millionen Tonnen Stahl herzustellen. Diese enorme Produktivitätssteigerung war nur durch bedeutende technische Innovationen möglich, die häufig zuerst in Deutschland erfolgten.

Rohstoffsituation [Bearbeiten]

Obwohl die Erdkruste zu fünf Prozent aus Eisen, dem wichtigsten Ausgangsmaterial für Stahl, besteht, wird gegenwärtig der Rohstoffbedarf der Industrie nicht gedeckt. Beginnend im 2. Halbjahr 2003 zeigt sich eine dramatisch veränderte Rohstoffsituation, die vor allem durch den stark steigenden Stahlbedarf der Volkswirtschaften in der Volksrepublik China, Indien und Brasilien verursacht wurde. Seit einigen Jahren wächst allein die Stahlproduktion in China jährlich um mehr als die gegenwärtige Gesamtproduktion Deutschlands. Plötzlich reichte die Erzeugung der Erzminen nicht mehr aus, die Umschlagkapazitäten der Erzhäfen waren erschöpft, und es waren auch nicht mehr genug Schiffe für den Erztransport verfügbar. Ähnliche Entwicklungen ergaben sich für Koks, welcher für die Roheisenherstellung benötigt wird, und für Schrott als Sekundärrohstoff für die Stahlerzeugung.

Die Konsequenzen aus dieser Entwicklung wurden von den großen Stahlherstellern der Industrieländer unterschätzt, so dass der aktuelle Rohstoffbedarf nicht gedeckt werden kann. Infolgedessen haben sich die Preise für Rohstoffe und Stahlprodukte vervielfacht. Gegenwärtig ist Stahl knapp und teuer.

Es ist keine Trendwende in Sicht, die Stahlproduktion und der Rohstoffbedarf werden weiter steigen, obwohl die Wachstumsrate durch staatliche Eingriffe gegenwärtig sinkt. Der Bedarf an Eisenerz wird durch das Erschließen neuer Abbaugebiete gedeckt werden können.

Außer der Stahlindustrie sind auch Beton und Aluminium von diesem Phänomen betroffen. Eine Ursache für den hohen Erdölpreis ist ebenfalls der gestiegene Rohstoffbedarf der Schwellenländer.

Alternative Materialien [Bearbeiten]

Stahl steht insbesondere in der Automobilindustrie in direkter Konkurrenz mit Werkstoffen mit geringerem spezifischem Gewicht, wie Aluminium, Magnesium, Kunststoffen und Faserverbundwerkstoffen. Da die anderen metallischen Werkstoffe aber durchwegs weniger fest sind als Stahl, kann der Gewichtsvorteil durch gezieltes Verwenden von hochfesten Stählen und konstruktiven Maßnahmen (etwa dünneres Blech mit Aussparungen, aber dafür Sicken) ausgeglichen werden. Faserverbundwerkstoffe haben zwar wesentlich höhere Festigkeiten (Zugfestigkeit, E-Modul) in Faserrichtung, die Konstruktion und Verarbeitung ist jedoch vollkommen anders als bei metallischen Werkstoffen.

Ökologie [Bearbeiten]

Stahl ist aus ökologischer Sicht ein hervorragender Werkstoff, da er nahezu ohne Qualitätsverlust unbegrenzt wiederverwertbar ist, indem der Schrott wieder zu Stahl geschmolzen wird.

Die Erzeugung von Rohstahl ist energieintensiv, da die metallurgischen Prozessschritte Temperaturen von 1.500 bis 1.800 °C erfordern. Aus ökologischer Sicht wird bei der Hochofenroute CO₂ emittiert, da der Hochofen verfahrensbedingt nicht ohne eine bestimmte Menge Koks und Kohlenstoff betrieben werden kann. In Deutschland und Österreich sind bei den Hochöfen allerdings inzwischen Werte erreicht worden, die am verfahrenstechnischen Minimum liegen. Eine weitere Reduktion ist technisch-physiko-chemisch bedingt nicht möglich. Es wird seit Jahren an neuen Verfahren zur Roheisenerzeugung geforscht. Die in die Betriebspraxis umgesetzten Verfahren basieren allerdings auch auf Kohlenstoff, einem der Edukte für Kohlenmonoxid, das als Reduktionsmittel für das Eisenerz fungiert, und so tragen auch diese neuen Verfahren nicht zur Reduzierung der CO₂-Emissionen bei.

Siehe auch [Bearbeiten]

• Stahl/Tabellen und Grafiken
• Stahlsorte - Bezeichnungen und Abkürzungen von Stählen
• Eisen(II)-oxid
• Stahlblech
• Stahlkrise
• Stahlindustrie
• Stahlerzeugung
• Nickellegierung

Weblinks [Bearbeiten]

Wiktionary: Stahl – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme und Übersetzungen

• - weitere Datenblätter über Edelstahl und deren Verarbeitung.
• Stahlseite:Fotografien zu fast allen Verfahren der Stahlerzeugung und Stahlverarbeitung
• Transport-Informations-Service: Fachinformationen zum Transport von Stahl
• http://stahl.profzone.ch/ - Informationen zum Einfluss von Legierungselementen
• http://www.lpm.uni-sb.de/chemie/begleitmaterial/Metallkunde.pdf - Umfangreiches Dokument zur Metallkunde, besonders Eisengewinnung und Stahlherstellung. Im Adobe PDF Format.
• http://www.stahldat.de Informationen zu Normdaten etc. von Stahl
• Hüttenwerke Krupp Mannesmann Flash-Animation „Wege der Stahlerzeugung “
• KI-SMILE Stahlversuche
• http://www.iehk.rwth-aachen.de Stahlinstitut an der RWTH Aachen
• http://www.expeditionvoestalpine.com Zeigt die spannende Welt der Stahlherstellung

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Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια

Ο χάλυβας (κν. ατσάλι) είναι κράμα σιδήρου–άνθρακα που περιέχει λιγότερο από 2,06% κ.β. άνθρακα, λιγότερο από 1,0% μαγγάνιο και πολύ μικρά ποσοστά πυριτίου, φωσφόρου, θείου και οξυγόνου. Οι κραματωμένοι χάλυβες, όπως π.χ. οι ανοξείδωτοι χάλυβες, οι εργαλειοχάλυβες, κ.λπ., αποτελούν ειδική κατηγορία κραμάτων που περιέχουν υψηλότερα ποσοστά άλλων μετάλλων.

Ο χάλυβας είναι το πιο διαδεδομένο κατασκευαστικό υλικό μετά την πέτρα και το ξύλο. Χρησιμοποιείται παντού: από την αρχιτεκτονική και την ναυπηγική μέχρι την κατασκευή χειρουργικών εργαλείων.

Ο χάλυβας είναι ένα από τα σημαντικότερα βιομηχανικά υλικά και οι χαλυβουργίες (εργοστάσια παραγωγής χάλυβα) ανήκουν στις «βαριές βιομηχανίες». Σε παλαιότερες εποχές, η βιομηχανική παραγωγή μιας χώρας αξιολογούνταν από την παραγωγή της σε χάλυβα. Μια από τις τρεις Ευρωπαϊκές Κοινότητες που ιδρύθηκαν το 1957 ήταν και η Ευρωπαϊκή Κοινότητα Άνθρακα και Χάλυβα.

[Επεξεργασία] Ιστορία του χάλυβα

Η ιστορία του χάλυβα^[1] αρχίζει ίσως γύρω 1000 π.Χ., όταν μεταλλουργοί της εποχής εκείνης κατόρθωσαν να παράγουν χάλυβα με ενανθράκωση σπογγώδους σιδήρου. Την εποχή της Ρωμαϊκής Αυτοκρατορίας, πολλοί μεσογειακοί λαοί, αλλά και οι Ινδοί, οι Κινέζοι και οι Ιάπωνες γνώριζαν την τέχνη της παραγωγής σπογγώδους σιδήρου και χάλυβα, καθώς και την τέχνη της σκλήρυνσης του χάλυβα με θέρμανση και απότομη ψύξη («βαφή»).

Η σύγχρονη ιστορία του χάλυβα αρχίζει στα μέσα του 19ου αι., όταν ο άγγλος εφευρέτης Χένρυ Μπέσσεμερ (αγγλ., Henry Bessemer), ανακάλυψε πως να μετατρέπει τον τηγμένο χυτοσίδηρο σε χάλυβα με εμφύσηση οξυγόνου σε έναν κάδο («μεταλλάκτη») επενδυμένο με βασικά πυρίμαχα τούβλα. Την ίδια εποχή ανακαλύφθηκε η μετατροπή του χυτοσιδήρου σε χάλυβα σε καμίνους ανοικτής εστίας (κάμινος Siemens-Martin). Πάντως σήμερα, η ανακάλυψη του Μπέσσεμερ χρησιμοποιείται σχεδόν αποκλειστικά για την απανθράκωση του χυτοσιδήρου. Η κάμινος Siemens-Martin εγκαταλείφθηκε ως πιο ενεργοβόρος και λιγότερο φιλική προς το περιβάλλον.

[Επεξεργασία] Η παραγωγή του χάλυβα

Ο χάλυβας παράγεται με τρεις βασικές μεθόδους:

1. με αναγωγή σιδηρομεταλλευμάτων σε υψικάμινο για την παραγωγή χυτοσιδήρου, και την μετατροπή του χυτοσιδήρου σε χάλυβα μέσα σε μεταλλάκτη με εμφύσηση οξυγόνου·
2. με την άμεση αναγωγή σιδηρομεταλλευμάτων (δηλ. αναγωγή σε στερεά κατάσταση) σε φρεατώδη κάμινο για την παραγωγή σπογγώδους σιδήρου (αγγλ., Direct Reduced Iron ή DRI), και την μετατροπή του σπογγώδους σιδήρου σε χάλυβα μέσα σε κάμινο (κλίβανο) ηλεκτρικού τόξου· και
3. με την ανάτηξη παλαιοσιδήρου (σκραπ) σε κάμινο (κλίβανος) ηλεκτρικού τόξου.

Σχηματικό διάγραμμα της παραγωγής χυτοσιδήρου και ημιτελών προϊόντων χάλυβα.

Σχηματικό διάγραμμα της παραγωγής τελικών προϊόντων χάλυβα.

Σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία του 2005, το 65,4% της παγκόσμιας παραγωγής χάλυβα προέρχεται από τις δύο πρώτες καθετοποιημένες μεθόδους και το 31,7% από την ανάτηξη παλαιοσιδήρων και σπογγώδους σιδήρου σε κλιβάνους ηλεκτρικού τόξου. Ένα μικρό ποσοστό της παγκόσμιας παραγωγής χάλυβα (2,9% για το 2005) προέρχεται από την μετατροπή χυτοσιδήρου σε κάμινους ανοικτής εστίας ή άλλες μεθόδους.

Στην Ελλάδα, όλη η παραγωγή χάλυβα (περίπου 2,5 εκατ. τόνοι ετησίως) προέρχεται από την ανάτηξη παλαιοσιδήρου και προορίζεται κυρίως για την παραγωγή μπετόβεργας.

[Επεξεργασία] Ποιότητες του χάλυβα

Απόχυση τηγμένου χάλυβα από ηλεκτρική κάμινο τόξου αμερικανικού χαλυβουργείου (περί το 1941).

Ο χάλυβας δεν είναι ένα μοναδικό προϊόν. Σήμερα υπάρχουν περισσότερα από 3.500 διαφορετικά είδη χαλύβων με πολύ διαφορετικές φυσικές, χημικές και περιβαλλοντικές ιδιότητες. Περίπου τα τρία τέταρτα των ειδών των χαλύβων δημιουργήθηκαν μόλις τα τελευταία είκοσι χρόνια. Οι σύγχρονοι χάλυβες είναι πολύ πιο ανθεκτικοί σε σύγκριση με παλιότερες ποιότητες χαλύβων. Αν χτίζονταν σήμερα ο Πύργος του Άιφελ στο Παρίσι, θα χρειάζονταν το ένα τρίτο της ποσότητας χάλυβα. Ένα σύγχρονο αυτοκίνητο χρειάζεται 25% λιγότερο χάλυβα από ό,τι χρειάζονταν ένα αυτοκίνητο πριν από δυο με τρεις δεκαετίες.

Οι χάλυβες διακρίνονται σε διάφορες κατηγορίες (αγγλ., grades) ανάλογα με την χημική τους σύσταση, την παραιτέρω κατεργασία τους, την κρυσταλλική τους δομή ή και την τελική τους χρήση.

Ως προς την χημική τους σύσταση, οι χάλυβες ταξινομούνται ως εξής:

• Κοινοί ή ανθρακούχοι χάλυβες (αγγλ., carbon steels). Περιέχουν άνθρακα (έως 2,06%) και μικρό ποσοστό μαγγανίου (έως 1,65%), πυριτίου (έως 0,6%) και χαλκού (έως 0,6%). Χρησιμοποιούνται πολύ και συγκολλούνται εύκολα. Με βάση τον περιεχόμενο άνθρακα, οι κοινοί χάλυβες διακρίνονται στις εξής υποκατηγορίες:
  • χάλυβες χαμηλού άνθρακα ή μαλακοί χάλυβες (αγγλ., mild steels· C <>
  • χάλυβες μέτριου άνθρακα (αγγλ., medium carbon steels· 0,30% <>
  • χάλυβες υψηλού άνθρακα (αγγλ., high carbon steels· 0,60% <>
  • χάλυβες πολύ υψηλού άνθρακα (αγγλ., ultra-high carbon steels· 1,00% < id="_ref-1" class="reference">[2].
• Κραματωμένοι χάλυβες (αγγλ., alloy steels), δηλ. κράματα σιδήρου με άλλα μέταλλα σε σημαντική περιεκτικότητα. Τέτοιοι είναι οι
  • ελαφρά κραματωμένοι χάλυβες ή χάλυβες χαμηλής κραμάτωσης, που περιέχουν συνήθως χρώμιο, μολυβδαίνιο, βανάδιο, νικέλιο κ.λπ. σε συνολικό ποσοστό που δεν ξεπερνά το 10 % κ.β., όπως π.χ. οι εργαλειοχάλυβες (0,7% <>
  • ισχυρά κραματωμένοι χάλυβες ή χάλυβες υψηλής κραμάτωσης, όπως οι ανοξείδωτοι χάλυβες (Cr > 10,5%), οι ταχυχάλυβες (C ~ 0.7%, Cr ~4,0%, 5,0% <>

Ανάλογα με την περαιτέρω κατεργασία τους, οι χάλυβες διακρίνονται σε:

• χάλυβες διαμόρφωσης, που υφίστανται περαιτέρω μηχανική κατεργασία (έλαση, διέλαση, κ.λπ.), και
• χυτοχάλυβες, που παράγονται απευθείας με χύτευση υπό μορφή χελωνών και επαναχυτεύονται για την παραγωγή δημιουργία διαφόρων εξαρτημάτων.

Τέλος, συχνά γίνεται λόγος για ωστενιτικούς, μαρτενσιτικούς, μπαινιτικούς κ.λπ. χάλυβες ανάλογα με την κύρια κρυσταλλική φάση τους.

Η ονοματολογία των χαλύβων γίνεται σύμφωνα με διάφορα συστήματα τυποποίησης όπως DIN, ASTM, ΕΛΟΤ κ.λπ. Συχνά υπάρχει αντιστοιχία ανάμεσα στο όνομα μιας κατηγορίας χάλυβα και την αντοχή της συγκεκριμένης κατηγορίας χάλυβα σε εφελκυσμό. Για παράδειγμα, το πρότυπο ΕΛΟΤ 1421-3 ορίζει ότι ο χάλυβας B500C πρέπει να έχει όριο διαρροής μεγαλύτερο από 500 MPa (500 N/mm²).

[Επεξεργασία] Χαλυβουργικά προϊόντα

Τα χαλυβουργεία παράγουν ημιτελή και τελικά προϊόντα χάλυβα. Τα ημιτελή προϊόντα χάλυβα είναι συνήθως δοκοί τετραγωνικής διατομής («μπιγιέτες») με ακμή περίπου 10 εκ. ή κυκλικής διατομής με διάμετρο περίπου 25 εκ. (κυλινδρικές «μπιγιέτες» ή «κορμοί») και μήκος μερικά μέτρα, ή ακόμα πλατιά πρίσματα (πλάκες ή «σλαμπ») διατομής 10 εκ. x 100 εκ. και με μήκος μερικών μέτρων. Η παραγωγή των ημιτελών προϊόντων γίνεται με συνεχή χύτευση σε μήτρες από χαλκό, που ψύχονται με νερό και με έλαση σε ειδικά έλαστρα.

Τα ημιτελή προϊόντα αναθερμαίνονται και υποβάλλονται σε έλαση, διέλαση, ολκή κ.λπ. για την παραγωγή των τελικών προϊόντων, που μπορεί να είναι πλατέα (sic) ή επιμήκη^[3]. Τόσο τα πλατέα προϊόντα όσο και τα επιμήκη παράγονται με ψυχρή ή ψυχρή έλαση. Η θερμή έλαση γίνεται σε θερμοκρασίες που ξεπερνούν τους 925 °C, οπότε οι παραμορφωμένοι κόκκοι του μετάλλου ανακρυσταλλώνονται. Η ψυχρή έλαση ωστόσο επιτρέπει την παραγωγή προϊόντων με διαστάσεις πολύ πλησιέστερες στις τελικές διαστάσεις που θέλει ο καταναλωτής.

Τα πλατέα προϊόντα διακρίνονται σε πλάκες ή χονδρές κατασκευαστικές λαμαρίνες (αγγλ., plates), με πάχος 1 έως 20 εκ. για χρήση στην ναυπηγική, την οικοδομή, κ.ά., και σε λεπτές λαμαρίνες σε ρολά ή επίπεδα φύλλα (αγγλ., strips), με πάχος 0,1 έως 1 εκ. για την αυτοκινητοβιομηχανία, την βιομηχανία οικιακών συσκευών, την οικοδομή, κ.ά.