Ο χάλυβας, με τους πιο βασικούς όρους, είναι ο εξευγενισμένος στοιχειακός σίδηρος αναμεμειγμένος με άνθρακα για να σχηματίσει ένα ισχυρότερο υλικό. Ωστόσο, υπάρχουν χιλιάδες διαφορετικές μορφές χάλυβα, καθώς πρόκειται για μια χημική διαδικασία με δεκάδες πιθανές χημικές ουσίες που προστίθενται για συγκεκριμένες ιδιότητες. Παρά το ευρύ φάσμα των διαφορετικών συνθέσεων, ο χάλυβας μπορεί να κατηγοριοποιηθεί σε μία από τις τρεις βασικές οικογένειες: ανοξείδωτοι χάλυβες, χάλυβες εργαλείων και ήπιο ή χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα χάλυβα.
Στο χυτήριο προστίθενται διαφορετικές χημικές ουσίες στον χάλυβα για συγκεκριμένες ιδιότητες.Χημεία
Η πιο καθοριστική διαφορά μεταξύ του εργαλείου, του ήπιου και του ανοξείδωτου χάλυβα είναι η χημική σύνθεση του χάλυβα. Γενικά, οι ήπιοι χάλυβες είναι απλοί χάλυβες με πολύ λίγα στοιχειακά πρόσθετα. Οι χάλυβες εργαλείων είναι προσαρμοσμένοι για συγκεκριμένες ιδιότητες χρησιμοποιώντας πολλαπλά πρόσθετα και οι ανοξείδωτοι χάλυβες έχουν πολύ μεγάλες συγκεντρώσεις ενός ή δύο στοιχείων. Ο άνθρακας είναι ίσως το πιο κρίσιμο χημικό πρόσθετο, καθώς καθορίζει άμεσα τη σκληρότητα του χάλυβα. Οι ήπιοι χάλυβες τυπικά περιέχουν λιγότερο από 1% άνθρακα κατά μάζα. οι χάλυβες εργαλείων μπορούν να περιέχουν έως και 15% άνθρακα, όπως και οι ανοξείδωτοι χάλυβες. Οι ανοξείδωτοι χάλυβες περιέχουν μέχρι 20 τοις εκατό χρώμιο και σχετικά υψηλές συγκεντρώσεις νικελίου, χημικά που συνήθως δεν προστίθενται σε ήπιους χάλυβες ή χάλυβες εργαλείων. Οι χάλυβες εργαλείων μπορούν να περιέχουν πολλαπλές προσθήκες σε ίχνη ή σε υψηλότερες συγκεντρώσεις. Αυτά τα στοιχεία καθορίζουν συγκεκριμένες φυσικές και μηχανικές ιδιότητες.
Φυσικές ιδιότητες
Οι φυσικές ιδιότητες του χάλυβα καθορίζονται από τη χημεία του. Γενικά, οι ήπιοι χάλυβες έχουν μέτρια ανθεκτικότητα και είναι αρκετά εύκολο να συγκολληθούν, λόγω της απλής σύνθεσής τους, αλλά είναι επιρρεπείς στη διάβρωση. Ανοξείδωτοι χάλυβες και μέτρια έως δύσκολο να συγκολληθούν, λόγω της πολύπλοκης σύνθεσής τους, αλλά είναι πολύ ανθεκτικά στη διάβρωση. Οι χάλυβες εργαλείων έχουν εξαιρετική μηχανική ικανότητα, σκληρότητα και αντοχή στη φθορά, αλλά μπορούν να είναι επιρρεπείς στη διάβρωση.
Σκληρότητα
Η σκληρότητα ή η ικανότητα μετασχηματισμού του χάλυβα από ελατό σε σκληρό καθορίζεται από την περιεκτικότητα σε άνθρακα και σε μικρότερο βαθμό από ιχνοστοιχεία. Κατά κανόνα, οι ήπιοι χάλυβες δεν είναι γενικά σε θέση να σκληρυνθούν, δεδομένου ότι περιέχουν τόσο λίγο άνθρακα. Μερικοί ανοξείδωτοι χάλυβες μπορούν να σκληρυνθούν, αλλά δεν έχουν κάθε μορφή ανοξείδωτου χάλυβα αυτή τη δυνατότητα. Σχεδόν όλοι οι χάλυβες εργαλείων μπορούν να σκληρυνθούν, αλλά με τη χρήση διαφορετικών μέσων. Ορισμένοι πρέπει να σβήνουν σε λάδι ή νερό για να σκληρυνθούν σωστά, ενώ άλλοι μπορούν να σκληρυνθούν στον αέρα μετά από κατάλληλη θερμική επεξεργασία.
Χρησιμοποιεί
Οι ήπιοι χάλυβες είναι γενικά οι φθηνότεροι χάλυβες, και αυτοί που κατασκευάζονται με τη μεγαλύτερη δυνατή αφθονία. Χρησιμοποιούνται ως δομικά υλικά και σαν φύλλα στις οικοδομικές εργασίες. Οι ανοξείδωτοι χάλυβες χρησιμοποιούνται σε τελικά προϊόντα, όπως υλικά επισκευής τροφίμων ή σαν επένδυση, όπου απαιτείται αντίσταση στη διάβρωση. Ο χάλυβας εργαλείων χρησιμοποιείται σχεδόν αποκλειστικά στη μηχανική κατεργασία και την κατασκευή εργαλείων, αν και ορισμένα είδη μαχαιροποιίας κατασκευάζονται επίσης από συγκεκριμένους βαθμούς.
