Mis on teras?

Teras on maailmas kõige levinum metallisulam. Kõige lihtsamal kujul koosneb see rauast ja erinevas koguses süsinikust. Kuna nii raud kui süsinik on tuntud juba iidsetest aegadest, on sulamit ühel või teisel kujul toodetud juba palju enne Kristuse sündi. Mõned kõige varasemad terased valmistati Aafrika idapoolsetes piirkondades, umbes 1400 eKr

Raud on terase põhikomponent, millest kaugemal teisel kohal on süsinik, sõltuvalt kvaliteediklassist 0.2–2.14%. Süsinik on kõige kuluefektiivsem viis raua legeerimiseks, kuid elemendi täiendamiseks ja metallile teatud omaduste andmiseks saab kasutada ka teisi metalle. Malmina tuntud metall on tegelikult teras, millel on väga kõrge süsinikusisaldus, mis annab sellele madalama sulamistemperatuuri ja parema valatavuse. Teras on tuntud oma tugevuse poolest, mille annavad talle just legeerivad elemendid.

Kui raud on tahkes metallis, moodustavad aatomid kristallvõre struktuuri. Kuigi see struktuur on üsna jäik, võib selles esineda puudusi, mis tekitavad metallis väikseid nõrku kohti. Legeerelementide aatomid võivad täita need mikroskoopilised nõrgad kohad võres, andes sulamile tuntud paindlikkuse ja tõmbetugevuse.

Kaasaegne terasetööstus toodab metalli nn põhihapnikuahju abil. Nendes ahjudes puhutakse sula rauast läbi puhast hapnikku, mis vähendab lisandite taset. Samal eesmärgil lisatakse ka puhastusaineid, mida nimetatakse räbustiteks. Selle protsessi peamine eelis, välja arvatud kvaliteetne toode, on selle kiirus.

Varasemad protsessid hõlmasid Bessemeri protsessi, kus õhk suruti läbi sularaua lisandite oksüdeerimiseks. Süsinikoksiid on selle protsessi üks kõrvalsaadus, ülejäänud lisandid moodustavad räbu. Bessemeri protsessi leiutamine oli eriti tähelepanuväärne, kuna see muutis terasest masstoodanguna toodetud odavaks kaubaks. Sulamit valmistati nii keskajal kui ka varem erinevatel meetoditel, kuid ükski neist ei olnud eriti tõhus ega olnud võimalik ka suures mahus kasutada.

Kuna terase valmistamise tehnikad on paranenud, on saadaval laiem valik sulameid. Mitme erineva metalli, nagu volfram ja kroom, kasutamine võib valmistada metalli, mis on kohandatud väga spetsiifilisteks rakendusteks. Erinevate elementide lisamisega terasele antud omaduste hulk ilmneb näiteks selles, et kaks nii erinevat asja nagu samuraimõõgad ja autod on mõlemad valmistatud rauast, mis on legeeritud teiste metallidega.