В повседневной жизни мы часто используем слова «железо» и «сталь» как синонимы.

В повседневной жизни мы часто используем слова «железо» и «сталь» как синонимы. Мы говорим «железный забор», «железная дорога» или «железный характер», хотя в большинстве случаев речь идет именно о стали. Однако с точки зрения химии и металлургии это два совершенно разных материала, и разница между ними фундаментальна.

Во-первых, химическая суть. Железо (Fe) — это химический элемент. В чистом виде это мягкий, пластичный металл серебристо-белого цвета. В периодической таблице он находится под номером 26.

Сталь в таблице Менделеева можно не искать, её там нет. Потому что это не элемент, а сплав. Она состоит из железа, углерода и других добавок. То есть сталь — это модифицированное углеродом железо.

Чистое железо мягкое и легко гнется, оно ковкое, легко поддаётся деформации. Но если в расплавленное железо добавить углерод, атомы углерода внедряются в кристаллическую решетку железа и не дают слоям атомов железа свободно скользить друг относительно друга — получается твёрдое железо с другими свойствами — сталь.

Важный нюанс: если углерода слишком много (более 2,14%), то получается уже не сталь, а чугун. Чугун очень твердый, но хрупкий — он не гнется, а ломается.

Сталь гораздо прочнее чистого железа, поэтому стальные листы и стержни можно делать тоньше и легче без потери несущей способности. К тому же температура плавления стали ниже, чем уже железа, да и ржавеет сталь менее охотно чистого железа, хотя тоже ржавеет, если не оцинкована.

Почти везде в быту используется именно сталь. Машины делают из стали, мосты, инструменты, оружие и прочее из того, что мы обычно называем железным. Чистое железо используется в специфических областях, где нужна высокая магнитная проницаемость, но не нужна высокая механическая прочность, например, в сердечниках трансформаторов, электромагнитах и в лабораториях в качестве химического реагента.

Парадоксально, но и «железный век» на самом деле не железный, а стальной. Хотя в школе об этом почему-то не рассказывают. Чистое железо (без углерода) получить в древности было практически невозможно, да и не нужно — оно слишком мягкое. Поэтому все «железные» изделия прошлого (мечи, подковы, гвозди) по факту были стальными, просто твёрдость часто была невысокой из-за довольно низкого содержания углерода. Секрет же булатной и дамасской стали заключался в особой технологии ковки и насыщения углеродом.

Современная металлургия пошла дальше простого добавления углерода. В сталь добавляют и другие элементы (легирующие добавки, из которых получается легированная сталь), чтобы получить нужные свойства. Хром делает сталь нержавеющей. Никель повышает прочность и вязкость. Марганец увеличивает износостойкость. Ванадий и вольфрам используются для создания сверхпрочных инструментальных сталей. И так далее.

Короче говоря, когда вы в следующий раз возьмете в руки гвоздь или нож, знайте: вы держите не железо, а сталь. И вообще железо в чистом виде получить куда сложнее стали.