Stål latinskt namn: chalybs eller aciarium är en smidbar legering huvudsakligen bestående av järn. Traditionella stålsorter har kol som viktigaste legeringsämne. Moderna stålsorter innehåller även många andra ämnen exempelvis krommolybden och vanadinvilket ger stålet olika egenskaper.
Stål med små mängder legeringsämnen utöver kol kallas olegerade stål eller kolstål. Stål som innehåller en högre halt av legeringsämnen utöver kol kallas legerade stål. Dock avtar magnetismen med ökad temperatur för att upphöra vid °C. Traditionella ståls kolhalt är högre än 0,4 procent men lägre än cirka 2 procent [ 3 ] [ 4 ].
Detta gör smidesgodset härdbart[ 5 ] och det kan göras hårdare genom avkylning i vatten eller olja. Järn har antingen lägre eller betydligt högre halt av kol; gjutjärn och tackjärn [ 3 ] har dock mycket hög kolhalt, vilket gör det omöjligt att smida.
Några av fördelarna med stål är att det går att forma plastiskt i både kallt och varmt tillstånd, att det kan härdas på ett flertal sätt, att legeringsämnen kan förändra stålets egenskaper samt att det går att materialåtervinna. Stålets historia sammanfaller delvis med järnets, då en exakt avgränsning mellan stål och järn i många fall är svår att göra.
Normalt menas med stål en järnlegering med mellan 0, procent kolinnehåll, men definitionen styrs även av förekomsten av andra legeringar. När man först började framställa järn var kolhalten vanligen mycket låg, och man hade problem med att järnet blev för mjukt.
Mycket tidigt upptäckte man att man genom att upphetta järn på en kolbädd under längre tid kunde få järnet att ta upp kol. Ett av de äldsta beläggen på detta är en egyptisk kniv från f. I Kina hade man under Handynastin smält samman smidesjärn och gjutjärn och på så sätt fått en form av laminerat stål ca f.
Sedan man börjat framställa tackjärn och infört masugnar omkring år och därigenom fått ett järn med hög kolhalt som gör järnet hårt, sprött och osmidbart, börjar stål framställas genom reducering av kolhalten i detta stål genom de så kallade härdjärnsmetoderna.
Under trycket av den tilltagande träkolsbristen uppkom i England omkring en ny välljärnsmetod, puddlingsmetodendär tackjärnet behandlas i en stenkolseldad flammugn. En metod för framställning av stål i smält form hade uppfunnits redan omkringnämligen degelstålsmetoden.
Den moderna stålproduktionen tog sin början i samband med de tätt på varandra följande uppfinningarna av bessemer- och martinprocesserna. Ytterligare ett steg i utvecklingen togs i början av talet genom införandet av elektriska masugnar och elektrostålugnar.
När rent järn värms upp från rumstemperatur till sin smältpunkt omvandlas dess kristallstruktur i flera steg som åskådliggörs i fasdiagram se fasdiagram för järn och kol. Järnet kommer då att uppträda i två olika tillstånd, nämligen austenit och ferrit.
Det ferrita tillståndet är stabilt vid två temperaturintervall. Det första intervallet ligger upp till °C kallat α-järn alfajärn alternativt α-ferrit. Det andra intervallet ligger mellan °C och smältpunkten och kallas δ -järn deltajärn alternativt δ-ferrit.
Austenit är enbart stabilt i ett intervall mellan °C och °C, kallat γ -järn gammajärn alternativt γ-austenit. Rent järn är mjukt och böjbart.