Το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο κράμα παγκοσμίως είναιατσάλι, ένα κράμα σιδήρου που αποτελείται κυρίως από σίδηρο (συνήθως 98-99% κατά βάρος) με ελεγχόμενες ποσότητες άνθρακα (0,02-2,14%) και ιχνοστοιχεία όπως μαγγάνιο, πυρίτιο, φωσφόρος και θείο. Η κυριαρχία του προέρχεται από έναν απαράμιλλο συνδυασμό δύναμης, ευελιξίας, κόστους-αποτελεσματικότητας και επεκτασιμότητας, καθιστώντας την απαραίτητη σε σχεδόν κάθε κλάδο.
Κατασκευή: Ο χάλυβας σχηματίζει τη ραχοκοκαλιά των ουρανοξύστες, των γέφυρων και της υποδομής λόγω της ικανότητάς του να φέρει βαριά φορτία. Η ενίσχυση των χαλύβδινων ράβδων (οπλισμός) ενισχύει τις δομές σκυροδέματος, ενώ οι δομικές δοκούς χάλυβα παρέχουν ακαμψία σε κτίρια μεγάλης κλίμακας.
Αυτοκινητοβιομηχανία και μεταφορά: Από τα σώματα αυτοκινήτων και το σασί σε πλαίσια φορτηγών, σιδηροδρομικές γραμμές και σκώματα πλοίων, η αντοχή σε εφελκυσμό και η αντοχή στην κρούση του χάλυβα εξασφαλίζουν την ασφάλεια και την ανθεκτικότητα. Ακόμη και όταν τα ελαφρύτερα υλικά κερδίζουν έδαφος, ο χάλυβας παραμένει κρίσιμος για τα εξαρτήματα ανθεκτικά σε σύγκρουση.
Κατασκευή και μηχανήματα: Βιομηχανικός εξοπλισμός, εργαλεία και μηχανικά εξαρτήματα βασίζονται στην σκληρότητα και την αντίσταση στη φθορά του χάλυβα. Οι χάλυβες αλουμινίου (π.χ. άτομα με χρώμιο ή μολυβδαινικό) είναι προσαρμοσμένοι για συγκεκριμένες ανάγκες, όπως η ανοχή υψηλής θερμοκρασίας σε στρόβιλους ή αντοχή στη διάβρωση στις αντλίες.
Συσκευασία και καταναλωτικά αγαθά: Τα δοχεία χάλυβα που διατηρούνται από κασσίτερο διατηρούν τρόφιμα και ποτά αντισταθμίζοντας τη διάβρωση, ενώ ο χάλυβας χρησιμοποιείται επίσης σε συσκευές, έπιπλα και ακόμη και μαχαιροπίρουνα για τη μακροζωία του.
Η παγκόσμια παραγωγή του Steel-extefting 1,8 δισεκατομμυρίων μετρικών τόνων ετησίως-dwarfs από όλα τα άλλα κράματα σε συνδυασμό. Η ανακύκλωση του (πάνω από το 90% του χάλυβα ανακυκλώνεται παγκοσμίως) ενισχύει περαιτέρω το ρόλο του ως το πιο χρησιμοποιούμενο κράμα, εξισορροπώντας τη βιομηχανική ζήτηση με βιωσιμότητα.
Ενώ ο χάλυβας είναι ευπροσάρμοστος, πολλά κράματα ξεπερνούν τη δύναμη, συχνά λόγω προχωρημένων μεταλλουργικών σχεδίων ή συνδυασμών στοιχείων υψηλής απόδοσης. Αυτά περιλαμβάνουν:
Κράματα τιτανίου (π.χ. TI-6AL-4V):
Τα κράματα τιτανίου γιορτάζονται για την εξαιρετική τους αναλογία αντοχής προς βάρος. Το TI-6AL-4V, ο πιο συνηθισμένος βαθμός, έχει αντοχή εφελκυσμού ~ 900-1.100 MPa (megapascals), ξεπερνώντας τους περισσότερους χάλυβες άνθρακα (400-800 MPa) ενώ ζυγίζει μόνο το 60% όσο το χάλυβα. Αυτό τα καθιστά ιδανικά για αεροδιαστημική (εξαρτήματα κινητήρα, αεροσκάφη, αεροσκάφη), στρατιωτικό υλικό και αθλητικό εξοπλισμό υψηλής απόδοσης. Η αντίσταση τους στη διάβρωση και την κόπωση ενισχύει περαιτέρω την έκκλησή τους.
SuperAloys με βάση το νικέλιο (π.χ. Inconel 718, Waspaloy):
Αυτά τα κράματα (νικελίου-χρωμίου-σιδήρου με προσθήκες όπως Niobium, μολυβδαίνιο ή κοβάλτιο) υπερέχουν σε αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία. Το IncoLEL 718, για παράδειγμα, διατηρεί αντοχή εφελκυσμού ~ 1.300 MPa σε 650 μοίρες (1.200 βαθμούς F) -a θερμοκρασία όπου ο χάλυβας χάνει πάνω από το ήμισυ της αντοχής του. Είναι κρίσιμοι σε κινητήρες αεριωθουμένων, αεριοστρόβιλων και πυρηνικών αντιδραστήρων, όπου η αντοχή κάτω από ακραία θερμότητα είναι μη διαπραγματεύσιμη.
Κράματα κοβαλτίου-χρωμίου (CoCRMO):
Τα κράματα κοβαλτίου-χρωμίου συνδυάζουν υψηλή αντοχή σε εφελκυσμό (έως 1.500 MPa) με εξαιρετική αντοχή στη φθορά και τη διάβρωση. Χρησιμοποιούνται ευρέως σε ιατρικά εμφυτεύματα (αντικαταστάσεις ισχίου/γόνατος) και μηχανικά μέρη υψηλής πίεσης (π.χ. λεπίδες στροβίλων) επειδή αντιστέκονται στην κυκλική φόρτιση καλύτερα από τον χάλυβα και αντισταθμίζουν την υποβάθμιση σε βιολογικά ή σκληρά χημικά περιβάλλοντα.
Προχωρημένοι χάλυβες υψηλής αντοχής (AHSS):
Ενώ τεχνικά ένα υποσύνολο χάλυβα, το AHSS (π.χ. μαρτενσίτη, διπλή φάση ή χάλυβες TWIP) έχει σχεδιαστεί για να υπερβαίνει την παραδοσιακή ισχύ του χάλυβα. Το Martensitic AHSS, για παράδειγμα, μπορεί να φτάσει σε αντοχές εφελκυσμού 1.500-2.000 MPA-FAR υψηλότερα από τη συμβατική θερμική επεξεργασία με χαλύβδινο χάλυβα που δημιουργεί μια σκληρή, ισχυρή μικροδομή. Χρησιμοποιούνται σε εξαρτήματα ασφαλείας αυτοκινήτων (π.χ. δοκάρια σύγκρουσης) όπου η υψηλή αντοχή και το ελαφρύ βάρος είναι κρίσιμα.
Αυτά τα κράματα συχνά έρχονται με υψηλότερο κόστος παραγωγής από τον χάλυβα, περιορίζοντας τη χρήση τους σε εφαρμογές όπου η ανώτερη αντοχή τους, η εξοικονόμηση βάρους ή η περιβαλλοντική αντίσταση δικαιολογούν τα έξοδα-όπως η αεροδιαστημική, η άμυνα και η κατασκευή υψηλής τεχνολογίας.
