Kas ir tērauds?

Tērauds ir visizplatītākais metālu sakausējums pasaulē. Vienkāršākajā formā tas sastāv no dzelzs un dažāda daudzuma oglekļa. Tā kā gan dzelzs, gan ogleklis ir bijuši labi zināmi kopš seniem laikiem, sakausējums vienā vai otrā veidā ir ražots jau krietni pirms Kristus dzimšanas. Daži no senākajiem tēraudiem tika ražoti Āfrikas austrumu reģionos, aptuveni 1400. gadu p.m.ē

Dzelzs ir galvenā tērauda sastāvdaļa, un ogleklis ir attālā otrā daļa, no 0.2% līdz 2.14%, atkarībā no kategorijas. Ogleklis ir visrentablākais veids, kā leģēt dzelzi, bet citus metālus var izmantot, lai palielinātu elementu un piešķirtu metālam noteiktas īpašības. Metāls, kas pazīstams kā čuguns, patiesībā ir tērauds ar ļoti augstu oglekļa saturu, kas tam nodrošina zemāku kušanas temperatūru un lielāku liejamību. Tērauds ir labi pazīstams ar savu izturību, ko tam piešķir tieši leģējošie elementi.

Kad dzelzs atrodas cietā metāla stāvoklī, atomi veido kristāla režģa struktūru. Lai gan šī struktūra ir diezgan stingra, tajā var būt nepilnības, kas rada nelielas metāla vājās vietas. Leģējošu elementu atomi var aizpildīt šīs mikroskopiskās vājās vietas režģī, piešķirot sakausējumam zināmo elastību un stiepes izturību.

Mūsdienu tērauda rūpniecība ražo metālu, izmantojot tā saukto pamata skābekļa krāsni. Šajās krāsnīs izkausētais dzelzs tiek izpūsts cauri tīram skābeklim, kas samazina piemaisījumu līmeni. Šim pašam nolūkam tiek pievienoti arī tīrīšanas līdzekļi, ko sauc par kušņiem. Šī procesa galvenā priekšrocība, izņemot augstas kvalitātes produktu, ir tā ātrums.

Iepriekšējie procesi ietvēra Bessemer procesu, kurā gaiss tika izspiests caur kausētu dzelzi, lai oksidētu piemaisījumus. Oglekļa monoksīds ir viens no šī procesa blakusproduktiem, bet pārējie piemaisījumi veido izdedžus. Bessemer procesa izgudrojums bija īpaši ievērības cienīgs, jo tas padarīja tēraudu par masveidā ražotu, lētu preci. Sakausējums tika ražots ar dažādām metodēm viduslaikos un pirms tam, taču neviens no tiem nebija īpaši efektīvs, un tos nevarēja izmantot plašā mērogā.

Tērauda ražošanas metodēm pilnveidojoties, ir kļuvis pieejams plašāks sakausējumu klāsts. Izmantojot vairākus dažādus metālus, piemēram, volframu un hromu, var izgatavot metālu, kas ir pielāgots ļoti specifiskiem lietojumiem. Īpašību klāsts, ko tēraudam var piešķirt, pievienojot dažādus elementus, ir redzams, piemēram, faktā, ka divas tik atšķirīgas lietas kā samuraju zobeni un automašīnas ir izgatavotas no dzelzs, kas leģēts ar citiem metāliem.