Teräs

Todella korkeita taloja kutsutaan pilvenpiirtäjiksi. Pilvenpiirtäjillä, vähän kuin meillä ihmisillä, on tietynlainen luuranko, joka tukee kaikkia kerroksia. Kuitenkaan pilvenpiirtäjän runko ei ole luuta, vaan toista materiaalia: terästä. Mitä teräs on? Ja miksi se on niin käytännöllinen materiaali?

Teräs on sekoitus useampaa eri ainetta: metalliseos eli lejeerinki. Metalliseoksessa on aina vähintään yhtä metallia. Teräksessä on aina rautaa, joka on metalli, ja aina hieman hiiltä, joka on epämetalli. Hiilen määrä teräksessä, eli hiilipitoisuus, vaihtelee 0,15 ja 2,0 prosentin välillä. Hiilipitoisuus määrittää teräksen ominaisuudet.

Korkea hiilipitoisuus tuottaa kovempaa terästä. Sitä voidaan käyttää monien leikkuuvälineiden tuotannossa. Alhainen hiilipitoisuus saa aikaan pehmeämpää terästä, jota on helpompi taivuttaa ja muotoilla hajoamatta. Matalahiilistä terästä on helppo venyttää, särmätä ja hitsata: se on taottavaa. Tästä teräksestä voidaan valmistaa teräsvaijereita, peltiä sekä siltojen ja talojen runkojen palkkeja.

Teräksen pääainesosa rauta muuttuu ruskeaksi ja hajoaa kun se on kosketuksissa happeen ja veteen: se ruostuu. Jotta teräs ei ruostuisi ja muuttuisi käyttökelvottomaksi, siihen lisätään kromia. Kromi luo suojaavan kerroksen teräkseen. Tulos on: ruostumaton teräs. Sitä voidaan käyttää esimerkiksi liesiin, pannuihin ja aterimiin.

Lääke- ja elintarviketeollisuus käyttävät ruostumatonta terästä, sillä ne tarvitsevat materiaaleja, jotka eivät saastuta lääkkeitä tai ruokaa. Korkeita lämpötiloja kestävän teräksen valmistamiseksi lisätään volframia. Tällaista terästä käytetään leikkaamis- ja poraamisvälineisiin, jotka kuumenevat yleensä paljon. Rauta, teräksen pääainesosa, on magneettista. Mutta jos tarvitaan terästä, jolla on paremmat magneettiset ominaisuudet, seokseen lisätään kobolttia.

Teräs, joka sisältää kobolttia, sopii magneettien tekoon. Joskus teräksen tulee olla pehmeää ja taottavaa, mutta myös kovaa ja kestävää. Tätä varten teräs kuumennetaan korkeaan lämpötilaan 750 ja 950 celsiusasteen välille. Hiili sekoittuu tasaisemmin raudan kanssa teräksen rakenteessa. Sitten teräs jäähdytetään nopeasti vedessä tai öljyssä.

Tämä tuottaa kovempaa terästä. Prosessia kutsutaan teräksen karkaisemiseksi. Mutta nopea jäähdytys saa toiset alueet jäähtymään nopeammin kuin toiset, mikä muodostaa teräkseen lämpöjännitystä. Teräksestä tulee haurasta. Siispä se lämmitetään uudestaan, mutta hieman alempaan lämpötilaan: 150 ja 650 asteen välille.

Teräs päästetään. Tällä tavoin rauta ja hiili voivat liikkua teräksessä hieman, jolloin jännitykset laukeavat. Teräs on nyt kovaa ja kestävää, mutta samalla kuitenkin taottavaa. Kestävä teräs, joka on myös elastista, kestää esimerkiksi tuulen aiheuttamaa venytystä. Joten se on täydellinen materiaali hyvin korkeisiin taloihin.

Kuten pilvenpiirtäjiin.