הפלדה היא מתכת חזקה המיוצרת מברזל היציקה. פלדות נבדלות מברזל בתכולת הפחמן הנמוכה שיש בהן (בין 0.5% ל- 1.5%), עובדה אשר הופכת את הפלדות לעמידות יותר בפני מכות וזעזועים בהשוואה לברזל. לכן, אנו עדים ליותר ויותר מוצרים המיוצרים מפלדות ובאים לידי שימוש במגוון רחב של תעשיות ותחומים.
מה בין ברזל לפלדות?
בניגוד לפלדות, הברזל הוא יסוד כימי מתכתי. על פני כדור הארץ מצויים מרבצי עפרות ברזל בשפע, שמהם מפיקים את ברזל היציקה וממנו של פלדות השונות. כבר בעת העתיקה החרשים הפיקו את הברזל מתחמוצותיו בתוך כורים שנחפרו באדמה, בהם הניחו שכבות של עפרות ברזל ופחם-עץ זו על גבי זו. בטמפרטורה של 1,000 מעלות צלסיוס החמצן משתחרר מהברזל, מתרכב עם הפחמן שבפחם והופך לגז. באופן זה ולאחר מספר ימי בעירה מתקבלת "עיסת ברזל" המכילה סיגים. כשעיסה זו מצטננת היו מסלקים ממנה את הסיגים, מתיכים ומצננים שוב את העיסה, מסירים שוב את הסיגים שמתגבשים על פניה, וחוזר חלילה – עד לקבלת עיסת ברזל נקייה, שממנה ייצרו לאחר מכן את הפלדות השונות.
תהליכי התכת הברזל וייצור הפלדות השתכללו במאה ה- 18, עם המצאת תנורי ההתכה. בתנורים אלו פחם קוקס החליף את פחם העץ ואפשר ליהנות מיעילות רבה יותר של בעירה, הסיגים שבעיסה "צפו" על פניה כשהגיעה לרתיחה, והברזל הניתך ניגר דרך פתחים בתחתית כור ההתכה אל תבניות.
מברזל יציקה ועד למוצרי פלדות
כאמור, מוצרי הפלדות מיוצרים מברזל היציקה. אך איך מתחיל התהליך? ברזל היציקה הוא אותה עיסה נקייה שמתקבלת בתהליך ההתכה, הצינון והניקוי המחזורי בתנורי ההתכה. בברזל היציקה יש כ- 2.5% פחמן ושאריות של סיגים, והוא עובר שלב נוסף של התכה וזיקוק לפני שמשתמשים בו. על מנת להפיק את הפלדות אפשר להסתפק בסילוק חלקי של הפחמן שמצוי בברזל היציקה. דבר זה התאפשר עם המצאתו של מתקן יציקה מיוחד, שהומצא ב- 1855 ונקרא "בסמר". זהו מכל ענק, שלתוכו יוצקים את ברזל היציקה מתנור ההתכה. אל מכל זה מוזרם אוויר בלחץ גבוה, הישר לתוך הברזל הרותח, עד שהפחמן שבו מתחמצן, הופך לגז ומתנדף.
אחד הגורמים החשובים שמאפשרים את היווצרות מוצרי הפלדות השונים הוא מהירות הקירור של הפלדה. ככל שמקררים את הברזל המותך במהירות גבוהה יותר (למשל על ידי טבילה במים), כך מתקבלות פלדות קשיחות יותר. וכאשר תהליך הקירור הוא איטי יותר, מקבלים פלדות רכות יותר.
פלדות אל חלד
קטגוריה נוספת במוצרי הפלדות הן פלדות אל-חלד (כמו נירוסטה למשל): פלדות שאינן מחלידות במגע עם מים, רטיבות או לחות. פלדות אל-חלד מתקבלות בעקבות תוספת של כרום בשיעור של 12%. פלדות אל-חלד נפוצות במיוחד עבור ייצור מוצרים החשופים לאיתני הטבע ולמקורות מים, כמו: מעקות, שערים, משטחי עבודה במטבח ובמעבדות, כלי בישול ועוד.