Verwendung von Stahlwerkstoffen in Amerika: Eine Geschichte

Stahl - es ist absolut überall. Es ist in unseren Küchen, Autos, Brücken, Häusern und Bürogebäuden. Wo immer Sie hinschauen, wird Stahl verwendet, um den Dingen, die wir in unserem täglichen Leben verwenden, Festigkeit und Haltbarkeit zu verleihen.

Frühe Verwendungen von Stahl

Die Geschichte zeigt, dass Stahl seit Tausenden von Jahren von Schmieden verwendet wurde, jedoch wurde seine Verwendung im 17. Jahrhundert immer wichtiger, nachdem effizientere Produktionsmethoden entwickelt wurden. In der Mitte des 19. Jahrhunderts wurde das Bessemer-Verfahren entwickelt, das es ermöglichte, Stahl kostengünstig in Serie herzustellen. Durch weitere Entwicklungen konnten die Produktionskosten weiter gesenkt und gleichzeitig die Qualität des Endprodukts erhöht werden.

Stahl ist derzeit eines der weltweit am häufigsten verwendeten Materialien. Jedes Jahr werden mehr als 1,3 Milliarden Tonnen Stahl produziert und anhand verschiedener Sorten und Standards identifiziert. Es wird als Hauptkomponente in Werkzeugen, Maschinen, Geräten, Waffen, Automobilen, Gebäuden, Schiffen, Infrastrukturen, Geräten und vielem mehr verwendet.

Was ist Stahl? Stahl ist eine Legierung, die aus Eisen und einer Kombination anderer Elemente einschließlich Kohlenstoff besteht. Es gibt verschiedene Arten von Stahl, die auf den anderen Elementen basieren, aus denen er hergestellt wird. Wenn zum Beispiel Kohlenstoff das Hauptelement in der Legierung ist, muss sein Gehalt im Stahl zwischen 0,002 und 2,1 Gewichtsprozent liegen.

Während andere Legierungen verwendet werden können, müssen die folgenden Elemente immer in Stahl vorhanden sein:

• Aluminium (Spur)

• Kohlenstoff

• Mangan

• Sauerstoff (Spur)

• Stickstoff (Spur)

• Phosphor

• Silizium

• Schwefel

Zusätzlich zu diesen Elementen können zu den anderen Elementen, die absichtlich hinzugefügt werden können, um die Eigenschaften des fertigen Stahlprodukts zu ändern, gehören:

• Bor

• Chrom

• Mangan

• Molybdän

• Nickel

• Niob

• Titan

• Vanadium

Kohlenstoff und andere Elemente, die bei der Herstellung von Stahl verwendet werden, wirken als Härtungsmittel. Durch die Änderung der Menge der Legierungselemente und der Form, in der sie im Stahl verwendet werden, werden die Eigenschaften wie Festigkeit, Verformbarkeit und Härte verändert. Beispielsweise kann Stahl, der einen höheren Kohlenstoffgehalt aufweist, stärker und härter gemacht werden, aber noch weniger duktil als Eisen.

Stahl lässt sich leicht von zwei bekannten Legierungsversionen unterscheiden, die als Gusseisen und Schmiedeeisen bekannt sind. Gusseisen hat eine Legierung, die mehr als 2,1 Prozent Kohlenstoff enthält. Schmiedeeisen enthält nur eine kleine Menge Kohlenstoff, wodurch das Biegen und Drehen leichter wird.

Behandlungsmöglichkeiten

Neben den grundlegenden Stahlsorten, die von den Elementen der Legierungsherstellung bestimmt werden, gibt es viele verschiedene Arten von Wärmebehandlungsoptionen. Anlassen, Härten und Glühen sind heute die gebräuchlichsten Arten der Behandlung in der Stahlherstellung.

Das Abschrecken und Anlassen wird erreicht, indem der Stahl auf die sogenannte Austenitphase erhitzt wird, bevor er in einer Lösung aus Öl oder Wasser abgeschreckt wird, um ihn schnell abzukühlen. Dieser schnelle Abkühlungsprozess erzeugt eine harte und spröde Struktur, die dann mit einer speziellen Art des Temperns getempert wird. Das Tempern ist ein Prozess, bei dem der Stahl erhitzt wird, bis er durch einen dreiteiligen Prozess der Gewinnung, Rekristallisation und des Kornwachstums erweicht wird.

Wie wird Stahl heute verwendet?

Stahl wird in einer Vielzahl von Anwendungen im modernen Bauwesen eingesetzt, einschließlich beim Bau von Eisenbahnen, Straßen, Gebäuden, Geräten und anderen Infrastrukturen. In der Tat sind die meisten modernen Strukturen wie Wolkenkratzer, Stadien, Flughäfen und Brücken mit einem robusten Stahlskelett erstellt. Selbst bei Konstruktionen, die Beton verwenden, wird Stahl als Verstärkungsmaterial verwendet.

Stahl wird auch in vielen verschiedenen Arten von Fahrzeugen und Geräten verwendet. Aufgrund seiner Haltbarkeit und Festigkeit wird es auch in grundlegenden Baumaterialien verwendet. Einige dieser Materialien umfassen Schrauben, Nägel und Bolzen. Es wird auch in Industrien wie Bergbau, Pipeline-Transport, Luft- und Raumfahrt, Schiffbau und Konstruktion von Schwermaschinen eingesetzt.

Stahl ist auch in anderen gebräuchlichen Materialien zu finden, wie z. B. Basiswerkzeugen, Stahlwolle und persönlichen Panzerwesten für Sicherheit und Strafverfolgung. Stahl wird nicht nur in der Praxis eingesetzt, sondern auch in künstlerischen Bereichen wie Skulpturen, Rahmen und Ausstellungsstrukturen.