Staal, in de meest basale termen, is geraffineerd elementair ijzer gemengd met koolstof om een sterker materiaal te vormen. Er zijn echter duizenden verschillende vormen van staal, omdat het een chemisch proces is waaraan tientallen mogelijke chemicaliën zijn toegevoegd voor specifieke eigenschappen. Ondanks het brede scala aan verschillende samenstellingen, kan staal worden onderverdeeld in een van de drie basisfamilies: roestvrij staal, gereedschapsstaal en zacht of koolstofarm staal.
Bij de gieterij worden verschillende chemicaliën aan staal toegevoegd voor specifieke eigenschappen.Chemie
Het meest bepalende verschil tussen gereedschap, zacht en roestvrij staal is de chemische samenstelling van het staal. Over het algemeen zijn zacht staal eenvoudig staal met zeer weinig elementaire additieven. Gereedschapsstaal is op maat gemaakt voor specifieke eigenschappen met meerdere additieven en roestvrij staal heeft zeer grote concentraties van één of twee elementen. Koolstof is misschien wel het meest kritische chemische additief, omdat het rechtstreeks de hardbaarheid van staal bepaalt. Milde staalsoorten bevatten typisch minder dan 1 massaprocent koolstof; gereedschapsstaal kan tot 15 procent of meer koolstof bevatten, net als roestvrij staal. Roestvrij staal bevat tot 20 procent chroom en relatief hoge concentraties nikkel, chemicaliën die meestal niet worden toegevoegd aan zacht staal of gereedschapsstaal. Gereedschapsstaal kan meerdere additieven bevatten in sporenhoeveelheden of in hogere concentraties. Deze elementen bepalen specifieke fysische en mechanische eigenschappen.
Fysieke eigenschappen
De fysische eigenschappen van een staal worden bepaald door zijn chemie. Over het algemeen hebben zacht staal een matige taaiheid en zijn ze vrij eenvoudig te lassen vanwege hun eenvoudige samenstelling, maar zijn ze gevoelig voor corrosie. Roestvrij staal en matig tot moeilijk te lassen, vanwege hun complexe samenstelling, maar zijn zeer bestand tegen corrosie. Gereedschapsstaal heeft een uitstekende bewerkbaarheid, hardbaarheid en slijtvastheid, maar kan gevoelig zijn voor corrosie.
Hardbaarheid
De hardbaarheid, of het vermogen om staal van kneedbaar naar hard te maken, wordt bepaald door het koolstofgehalte, en in mindere mate, spoorelementen. In de regel kunnen zacht staal over het algemeen niet worden gehard, omdat ze zo weinig koolstof bevatten. Sommige roestvrij staal kan worden gehard, maar niet elke vorm van roestvrij staal heeft dit vermogen. Bijna alle gereedschapsstaal kan worden gehard, maar met het gebruik van verschillende media. Sommige moeten worden afgeschrikt in olie of water om goed te kunnen uitharden, terwijl anderen na een goede warmtebehandeling in de lucht kunnen uitharden.
Toepassingen
Milde staalsoorten zijn over het algemeen de goedkoopste staalsoorten en worden in de grootste overvloed gemaakt. Ze worden gebruikt als structurele materialen en als platen in de bouw. Roestvrij staal wordt gebruikt in afgewerkte producten, zoals foodservice-materialen of als een bekleding, waar corrosiebestendigheid noodzakelijk is. Gereedschapsstaal wordt bijna uitsluitend gebruikt bij de bewerking en het maken van gereedschap, hoewel sommige bestekken ook van bepaalde kwaliteiten worden gemaakt.
