Karbon eller kullstoff er et ikke-metallisk grunnstoff med det kjemiske symbol C. Stoffet er plassert i p-blokken i det periodiske system. Karbon har bemerkelsesverdige egenskaper, noen er et paradoks. De forskjellige allotropiske formene inkluderer det hardeste naturlige materialet (diamant) men også et av de mykeste (grafitt).
• Karbon har flere allotroper, det vil si varianter eller grunnstrukturer:
Diamant (karbon 13-diamantene) er det hardeste kjente mineralet. Struktur: Hvert atom er tetraedrisk bundet til fire andre karbonatomer, og danner en tredimensjonal kovalent nettverkstruktur. Diamant er en elektrisk isolator, men har svært god evne til å lede varme. Årsaken er at molekylet holdes sammen at et nettverk av kovalente bindinger som tillater lite bevegelse til individuelle karbonatomer. Derfor vil all tilført varme overføres som molekylær bevegelse gjennom diamanten.
• Grafitt er en myk forbindelse. Struktur: Hvert atom er trigonalt, planart bundet til tre andre karbonatomer slik at det dannes lag av karbonatomer ordnet i bikubemønster. Bindingsavstanden mellom karbonatomene i lagene er 141 pm. Avstanden mellom lagene er 335 pm, noe som gir svake krefter mellom lagene.
• Fullerener har følgende struktur: Store molekyler bestående av karbonatomer som er trigonalt, men ikke-planart bundet slik at de danner sfæriske molekyler.
• Lonsdaleitt er et mineral som kan bli dannet når grafittholdige meteoritter treffer bakken. Struktur: Som diamant, men danner heksagonalt krystallgitter.
• Karbonnanorør er små rør bestående av karbon. Struktur: Hvert karbonatom er trigonalt bundet i et kurvet ark som danner en hul sylinder.
Mer enn 95 prosent av alle kjente stoffer inneholder karbon, dette kommer av at karbon lett inngår kjemiske forbindelser med andre grunnstoffer.
Sink
Sink er et grunnstoff med kjemisk symbol Zn.
Sink er et moderat reaktivt blågrått transisjonsmetall som korroderer i fuktig luft. Det brenner med en sterk blågrønn flamme og avgir sinkoksid-damper i prosessen. Det reagerer med syrer, baser og andre ikke-metaller. Mellom 100 og 210°C er sink formbart og kan lett smis i forskjellige former. Over 210°C blir det imidlertid sprøtt og vil pulveriseres hvis det blir forsøkt smidd. Sink er ikke magnetisk.
Sink er et uedelt metall og forekommer derfor aldri fritt i naturen. Sink inntar 23.-plassen over de mest utbredte grunnstoffer på Jorden og finnes i form av en rekke mineraler, blant annet sinkblende, sinkspat (smithsonitt), hemimorfitt og franklinitt.
Sink brukes mye i legering, f.eks. i messing
Kobber
Kobber er et rødlig farget transisjonsmetall (overgangsmetall). Den karakteristiske fargen kommer av at kobber reflekterer rødt og orange lys og absorberer andre frekvenser i det synlige spekteret, pga dets overflatestruktur.
Kobber er i samme familie i periodesystemet som sølv og gull, og deler mange av egenskapene til disse metallene. Alle har høy ledningsevne av varme og elektrisk strøm. Av grunnstoffene er det bare sølv som har bedre termisk og elektrisk ledningsevne. Både sølv, gull og kobber er smibare metaller.
Kobber er uløselig i vann (H2O) og i isopropanol, men oksiderer i kontakt med luft. I tørt klima (liten luftfuktighet) får kobber en tilnærmet usynlig hinne som stanser videre oksidasjon. I fuktig klima dannes basiske kobbersalter med en blågrønn farve som kalles irr. Irr er giftig, så kjeler og kar til matlaging må fortinnes innvendig for å forhindre irring.
Kobber er et av de få metallene som forekommer i ren form naturlig. Kommersiell utvinning foregår imidlertid ved foredling av kobberholdige mineraler, som kobbersulfid.
Brukes til legering, f.eks. i messing eller bronse.
Messing
Messing er en legering med kobber og sink som hovedelement. Den inneholder vanligvis 10-40% sink. Messingen kan også ha andre tilsatsmaterialer, som tinn, aluminium, jern og bly. Det er et slitesterkt materiale med gylden overflate, og er mye brukt for dekorative anvendelser.
StålStål fremstilles ved raffinering av råjern. Fremstillingen går over fire hovedtrinn:
1) FERSKING
Ved ferskingen blir råjernets innhold av karbon og andre oksiderbare grunnstoffer som silisium, mangan, svovel og fosfor fjernet i form av oksider.
2) DESOKSIDASJON OG LEGERING
Desoksidasjon og legering blir foretatt for å få kontroll over gassutviklingen under størkningen og for justering av sammensetningen. Den kan foregå i konverter eller ovn. Man trekker da først av den oksiderende slaggen fra ferskingsperioden, og vanligvis desoksiderer man under tappingen. Ferrolegeringer og eventuelt andre tilsetninger anbringes da i øsen, slik at omrøring i øsebadet under tappingen bidrar til en effektiv blanding. Tilsetningene doseres med sikte på et kontrollert innhold av oksygen i stålet.
3) UTSTØPINGEN
Utstøpingen foregår gjennom et tappehull med stopper i bunnen av øsen, enten direkte ned i kokillene (fallstøping) eller via en sentral trakt med kanaler til bunnen av kokillene (stigestøping). Stål med lavt oksygeninnhold kan også støpes kontinuerlig (strengstøping). Man støper da via en forherd ned i en vannkjølt form uten bunn, der fast stål trekkes ut nedenfra som en sammenhengende streng i takt med tilførselen av flytende stål fra forherden.
4) VALSING
Fjerde trinn i stålfremstillingen omfatter varmformgivning ved valsing og smiing eller varmebehandling av støpt gods som ikke skal bearbeides plastisk. Disse prosessene utføres ofte på stålverket i tilslutning til fremstillingen, og ansees derfor å høre med til denne. Valsingen foregår i flere trinn etter utjevning av temperaturen i emnet under opphold i varmegrop. Samspillet mellom plastisk deformasjon og temperatur er et viktig ledd i kontroll av egenskapene hos det valsede stålet. For visse anvendelser foretas en varmebehandling etter valsingen (normalisering, seigherding). En rekke produkter blir videre tilvirket ved kaldbearbeiding i form av valsing og trekking.
