פלדה
English: Steel

גשר פלדה
ברזל - חומר הגלם לפלדה
פסל מפלדת אל-חלד

פלדה היא סגסוגת המורכבת ברובה מן המתכת ברזל, ומכילה ריכוז נמוך של האל-מתכת פחמן (0.04%-‏2.25%).

לעיתים מוסיפים לסגסוגת הפלדה יסודות אחרים, כמו צורן, מגנזיום, מנגן, כרום וניקל. בעזרת שינוי של שיעורי תוספות אלה, אפשר להפיק סוגים שונים של פלדות בעלות תכונות מיוחדות, כמו: קשיות, גמישות, עמידות בפני חום ועוד. סוגיה השונים של הפלדה מצטיינים בחוזקה ובגמישות רבה.

אחד מסוגי הפלדה הנפוצים הוא פלדת אל-חלד, המכילה כרום בשיעור של 10.5% לפחות, והיא עמידה בפני חלודה.

כיוון שהפלדה מאופיינת בחוזק מתיחה גבוה ובמחיר נמוך היא משמשת כרכיב עיקרי בייצור מוצרים רבים: מכוניות, גשרים, מסמרים, קפיצים, להבים של סכינים, כלי עבודה, מחטים וכדומה.

הברזל הוא המרכיב העיקרי בפלדה. הברזל מופיע בשני מופעים גבישיים שונים: מבנה קובייתי ממורכז גוף ומבנה קובייתי ממורכז פאה, כתלות בטמפרטורת הסביבה. במבנה קובייתי ממורכז גוף (BCC) ישנו אטום ברזל במרכז ושמונה אטומים בקדקודי התא. במבנה קובייתי ממורכז פאה (FCC) ישנו אטום ברזל במרכז של כל אחת משש פאות המבנה הקובייתי ושמונה אטומים בקדקודי התא. האינטראקציה של אלטרופיות הברזל עם שאר היסודות המסוגסגים בפלדה, בראש ובראשונה הפחמן מאפשרת לפלדה וליצקת הברזל מגוון של תכונות ומאפיינים ייחודיים.

בברזל טהור, המבנה הגבישי מאופיין בהתנגדות קטנה יחסית להחלקה של אטומי ברזל אחד כנגד השני, לכן ברזל בתצורתו הטהורה ניתן לריקוע, רך וניתן לשינוי צורה בקלות. בפלדה, כמות נמוכה של פחמן ויסודות אחרים, תהליכים כמו הקשייה, זיקון וכדומה מונעים תנועה של נקעים המצויים במבנים גבישיים-סריגים של אטומי ברזל.

הפחמן בסגסוגות פלדה אופייניות עשוי להרכיב עד 2.14% ממשקלה. שונות כמויות הפחמן ושאר היסודות, מכתיבה את הקשרים הכימיים ואת המאפיינים הפיזיקליים המאפיינים את הפלדה (או כאלמנטים מומסים או כזרזים בפאזות השונות). מרכיבים אלו מאטים את הנקעים שהופכים את הברזל הטהור לרך, מאפשרים שליטה ובקרה על מאפייני הפלדה וכך משפרים את איכות הפלדה. שיפורים אלו יעילים עבור מגוון רחב של תכונות הפלדה: הקשייה, חישול, חיסום, מאמץ כניעה, חוזק למתיחה. עליית חוזק הפלדה בהשוואה לברזל הטהור מקטינה את משיכות הברזל.

פלדה הופקה באמצעות תנורים אלפי שנים, אך בתפוצה רחבה ובאופן תעשייתי נעשה בה שימוש רק לאחר שתהליכי הייצור נעשו יעילים ומתוחכמים יותר בסביבות המאה ה-17, עם המצאת כבשני בטון ולאחר מכן כורי פלדה. עם המצאת תהליך בסמר (Bessemer process) במחצית המאה ה-19, החל עידן חדש של הפקת פלדה בייצור המוני. תהליך בסלר וייצור הפלדה באמצעות תנורי כבשן פתוח שקדם לו העלו ושיפרו את איכות הפלדה. בעקבות פיתוחים אלו, הפלדה החליפה את יצקת הברזל.

שיפורים נוספים בתהליך הפקת הפלדה, החליפו פרוצדורות קודמות, הוזילו את מחיר ההפקה והעלו את איכות התוצר הסופי. היום, הפלדה היא אחת מהחומרים הנפוצים ביותר מעשה ידי אדם בעולם. 1.6 מיליארד טונות פלדה מיוצרים מדי שנה. פלדה מודרנית מזוהה בדרך כלל על ידי ציונים שונים שהוגדרו על ידי ארגונים ותקנים שונים.