Çelik, dünyadaki en yaygın metal alaşımıdır. En basit haliyle demir ve çeşitli miktarlarda karbondan oluşur. Hem demir hem de karbon, eski zamanlardan beri iyi bilindiğinden, alaşım, Mesih'in doğumundan çok önce bir biçimde veya başka bir biçimde üretildi. En erken çeliğin bir kısmı, MÖ 1400 civarında, Afrika'nın doğu bölgelerinde yapıldı.
Demir çeliğin ana bileşenidir; karbon uzak bir saniyedir, kaliteye bağlı olarak% 0.2 ile% 2.14 arasındadır. Karbon, alaşımlı demirin en ekonomik yoludur, ancak elementi güçlendirmek ve metale belirli özellikler vermek için başka metaller kullanılabilir. Dökme demir olarak bilinen metal aslında çok yüksek bir karbon içeriğine sahip olan çeliktir, bu da daha düşük bir erime noktası ve daha fazla dökülebilirlik sağlar. Çelik, tam olarak alaşım elementleri tarafından verilen kuvveti ile bilinir.
Demir, katı metal halindeyken, atomlar bir kristal kafes yapısı oluşturur. Bu yapı oldukça katı olmakla birlikte, metalde küçük zayıf noktalar yaratan kusurlar olabilir. Alaşım elementlerinin atomları, kafes içindeki bu mikroskobik zayıf noktaları doldurarak, alaşımın bilinen olduğu esnekliği ve gerilme mukavemetini verir.
Modern çelik endüstrisi metali, temel oksijen fırını adı verilen şeyin kullanımıyla üretiyor. Bu fırınlarda, erimiş demir, içinden üflenen saf oksijene sahiptir, bu da yabancı maddelerin seviyelerini düşürür. Aynı amaç için akı adı verilen temizlik maddeleri de eklenir. Yüksek kaliteli bir ürün dışında bu sürecin en büyük avantajı hızıdır.
Önceki prosesler, havayı erimiş demirden zorlamak için havanın oksitlenmesi için zorlandığı Bessemer işlemini içerir. Karbon monoksit bu işlemin bir yan ürünüdür, diğeri ise cüruf oluşturur. Bessemer sürecinin icadı özellikle dikkat çekiciydi, çünkü çeliği seri üretilen ucuz bir mal haline getirdi. Alaşım Orta Çağ'da ve daha önce çeşitli yöntemlerle üretilmişti, ancak bunların hiçbiri özellikle verimli değildi, büyük bir ölçekte kullanılamadı.
Çelik üretim teknikleri geliştikçe, daha geniş çeşitlilikte alaşımlar mevcuttur. Tungsten ve krom gibi birkaç farklı metalin kullanılması, çok özel uygulamalara uyarlanmış metal yapabilir. Çeliğin farklı elemanların eklenmesiyle sağlayabileceği özellikler dizisinin, örneğin, samuray kılıçları ve otomobilleri kadar farklı iki şeyin, diğer metaller tarafından alaşımlı demirden yapılmış olması gerçeği görülür.
