Stål kommer från det latinska namnet ”chalybs” eller ”aciarium” och är en böjlig legering som i huvudsak består av järn. Det viktigaste ämnet som alltid ingår i stål är kol. Forskare försöker få bort kolen som legeringsämne, och flera moderna stålsorter innehåller även andra ämnen. En del av dessa ämnen är vanadin, molybden och krom och det gör att stålet får olika egenskaper. Om stålet innehåller mindre mängder legeringsämnen förutom kol, kallas det för legerad stål. Är kolhalten högre än 0,4 % – men lägre än 2 % blir smidesgodset tåligare. Genom avkylning i olja eller i vatten kan stålet göras hårdare. Järn däremot har lägre halt av kol. Exempel är gjutjärn och tackjärn, och dessa går absolut inte att smida. Eftersom kol är både ett viktigt och vanligt legeringsämne i stål, kallade man det tidigare för en ”järn-kol-legering”. Det finns även andra fördelar med stål och det är dess mjukhet, materialet går att forma i både varmt och kallt tillstånd. Andra fördelar är att stålet kan härdas på flera olika sätt och det är att legeringsämnena kan ändra om stålets egenskaper, och att det går att återvinna. Några exempel på hur stål kan härdas:
• Lösningshärdning – Om man tillsätter legeringsämnen (främmande atomer) som tar upp plats i kristallgittret skapas det spänningar och dessa förhindrar de dislokationsrörelser som finns.
• Deformationshärdning – När stålet utsätts för en mekanisk bearbetning uppstår dislokationer i kristallgittret. Det är dislokationerna som förebygger att nya dislokationsrörelser uppstår och då kan materialet härdas.
• Utskiljningshärdning – För att förhindra dislokationsrörelser i kristallgittret, bör främmande atomer tillsättas och med en temperaturhöjning sker då ett tillstånd som är enfasigt. Efteråt ska materialet snabbt kylas ner till en temperatur som gör att legeringsämnet inte längre är lösligt. Då uppkommer en övermättad lösning.
