Mikä on musta hiiliteräs?

Teräs on raudan seos tai seos hiilen kanssa ja pienet määrät muita metalleja. Puhdas rauta voidaan sulattaa ja muotoilla, mutta on yleensä pehmeää. Hiilen lisääminen vahvistaa metallia, ja suurin osa hiiliteräksistä sisältää yhden tai kaksi prosenttia hiiltä. Musta hiiliteräs syntyy valmistusprosessin aikana, kun korkeat lämpötilat muodostavat ohuen hapettuneen raudan kerroksen ulkopinnalle.

Hiili sitoutuu kemiallisesti raudan kanssa teräseoksissa, jolloin syntyy paljon kovempaa materiaalia kuin puhdasta rautaa. Hiilipitoisuuden kasvaessa materiaalista tulee kovempaa, mutta hauraampaa, tai altis murtua rasituksen tai kuormituksen vaikutuksesta. Terästä, joka sisältää hiiltä määrää yli 2%, pidetään valurauhana; tätä voidaan käyttää putkistoissa ja muissa kuin rakenteellisissa materiaaleissa, mutta sitä pidetään liian hauraana rakenneteräksen suhteen.

Rauta reagoi helposti ilman hapen kanssa aiheuttaen rautaoksidia tai ruostetta, joka aiheuttaa osien rikkoutumisen, joten se pinnoitetaan usein pinnan ruosteen estämiseksi. Yksi mustan hiiliteräksen etu on mustan rautaoksidipinnoitteen luonnollinen korroosionesto-ominaisuus, koska oksidi toimii esteenä hapen pitämiseksi raudasta alapuolella. Ohut oksidikerros muodostetaan korkeissa lämpötiloissa muodostaen kestävän kerroksen, joka ei vaadi lisäkäsittelyä tai pinnoitusta.

Sovelluksiin, joissa korroosionesto on kriittinen, hiiliteräs voidaan maalata tai sinkitty. Teräs galvanoidaan pesemällä se hapolla, upottamalla sitten teräs sulaan sinkkihauteeseen. Sinkki muodostaa kerroksen teräksen ulkopuolelle ja syöpyy ensin ilmaan tai kosteuteen joutuessaan. Sinkitys parantaa teräsosien käyttöikää, mutta sitä ei käytetä mustalla hiiliteräksellä, koska oksidikerros suojaa jo terästä.

Mustaa hiiliterästä käytetään usein kaasu- tai vesiputkistoihin, koska sen kustannukset ovat alhaiset ja se voidaan hitsata yleisin menetelmin. Joissakin pitkän matkan öljyputkissa on käytetty mustan hiiliteräksen putkistoja, koska putki voidaan kytkeä pellolle eikä ruostu nopeasti. Tätä terästä voidaan käyttää ilmasto- tai maa-olosuhteissa, jotka voivat kiihdyttää korroosiota, mutta lisäsuojaus, kuten anodit, saattaa olla tarpeen. Anodit ovat sinkistä valmistettuja haudattuja sauvoja, jotka syövyttävät ensin, kun ne on kytketty teräsputkeen.

Keittiövälineitä voidaan kutsua mustasta teräksestä, mutta tumma väri on tuote öljykäsittelystä, jota kutsutaan mausteeksi, sen sijaan että valmistettaisiin. Hiiliteräs päällystetään usein öljyllä ruostumisen estämiseksi, ja teräsastiat voidaan öljyttää ja kuumentaa öljymolekyylien imeyttämiseksi. Teräs tummuu ja saavuttaa joitain ruostumista estäviä ominaisuuksia, mutta maustaminen on väliaikainen pinnoite, joka on toistettava määräajoin.