فولاد یک آلیاژ آهن و دیگر عناصر به ویژه کربن است که در ساختمان و کاربردهای بسیار دیگری به صورت گسترده به دلیل قدرت کششی و هزینه کم آن استفاده می شود. فلز پایه آهن بسته به دمایش قادر به گرفتن دو شکل کریستالی (آلوتروپ) است که عبارت اند از:

1. Body centered cubic (BCC)
2. Face centered cubic (FCC)

   ویژگی های منحصر بفرد فولاد به دلیل واکنش این آلوتروپ ها با عناصر آلیاژی به ویژه کربن است. در کریستال BCC یک اتم اضافی آهن در مرکز حجم کریستال است و در مدل FCC یک اتم اضافی در هر 6 وجه مکعب است. کربن و عناصر دیگر باعث استحکام بیشتر فولاد شده از جابجایی هایی که در کریستال اتفاق می افتد، جلوگیری می کند.

   کربن نزدیک به 2/1 % از وزن فولاد را شامل می شود. مقدار این کربن می تواند تعیین کننده کیفیت فولاد از جمله سختی، شکل پذیری و قدرت کششی فولاد باشد. در نتیجه پالایش های بعدی در فرآیند تولید فولاد مانند فرآیند تولید فولاد بر اساس اکسیژن (basic oxygen steelmaking (BOS)) که جایگزین روش های تولید قبلی شدند، هزینه تولید کاهش و کیفیت محصول افزایش پیدا کرد. امروزه فولاد یکی از پرکاربرد ترین محصولات در دنیا است که بیش از 1/3 میلیارد تن سالانه استفاده می شود. فولاد اساسی ترین ماده در ساخت ساختمان ها، زیر ساخت ها، ابزار، کشتی ها، اتومبیل ها، ماشین ها، تجهیزات و اسلحه است. فولاد های مدرن بر اساس درجه بندی سازمان های استاندارد تقسیم بندی می شوند.

   مقدار کربن موجود در فولاد بین 0/002 % تا 2/1% متغیر است. مقدار این کربن به عناصر موجود دیگر در آلیاژ مانند منگنز، کروم، نیکل آهن و تنگستن و ... بستگی دارد. کربن خیلی کم، یک آلیاژ نرم، شکننده و ضعیف ایجاد می کند.

   آلیاژهای با بیش از 2/1% کربن به عنوان چدن شناخته می شوند. این چدن ها حتی وقتی داغ می شوند، قابل انعطاف نیستند، اما می توان در ریخته گری به آن شکل داده زیرا که نقطه ذوب کمتری نسبت به فولاد دارد.

تولید فولاد

   هنگامی که آهن از سنگ معدنش مذاب می شود، کربن بیشتری نسبت به مقدار مطلوب دارد. برای تبدیل به فولاد شدن، برای رسیدن به مقدار مطلوب باید مجدداً پروسس شود. در این مرحله عناصر دیگر را می توان اضافه کرد. در تولید امروزی فولاد، محصول ابتدایی بسیار نزدیک به ترکیب نهایی است و دائماً در حال قالب گیری به شکل ورقه، برش و میله ای شکل شدن و پرداخت گرما برای رسیدن به محصول نهایی است. امروزه کسر کوچکی در حدود 4% به شکل شمش تولید می شود و مابقی 96% دائماً در فرآیند قالب گیری است.

   به دلیل نقش کلیدی فولاد در زیر ساخت ها و توسعه اقتصادی، صنعت فولاد به عنوان نشانه پیشرفت اقتصادی شناخته می شود. به دلیل رشد اقتصادی در هند و چین، تقاضا برای فولاد زیاد شده است. در سال های 2000 تا 2005، تقاضای فولاد 6% افزایش یافت. در سال 2005 طبق تحقیقات سازمان تحقیقات بریتانیا، چین اولین تولید کننده فولاد با داشتن 1/3 سهم کل دنیا، شناخته شد و بعد از آن ژاپن، روسیه و آمریکا قرار گرفتند.

بازیافت

   فولاد یکی از بیشترین بازیافت شونده های دنیا با نرخ 60% در کل دنیا است. در سال 2008 در آمریکا، حدود 83% مقدار فولاد موجود، بازیافت شد.