Teräs on raudan seos tai seos hiiltä ja pieniä määriä muita metalleja. Puhdas rauta voidaan sulattaa ja muotoilla, mutta se on yleensä pehmeää. Hiilen lisääminen vahvistaa metallia, ja useimmat hiiliteräkset sisältävät XNUMX–XNUMX prosenttia hiiltä. Musta hiiliteräs syntyy valmistusprosessin aikana, kun korkeat lämpötilat muodostavat ohuen kerroksen hapettunutta rautaa ulkopinnalle.
Hiili sitoutuu kemiallisesti raudan kanssa terässeoksissa, mikä luo paljon kovempaa materiaalia kuin puhdas rauta. Hiilipitoisuuden kasvaessa materiaali muuttuu kovemmaksi, mutta hauraammaksi tai taipuu murtumaan rasituksen tai kuormituksen alaisena. Terästä, joka sisältää hiiltä yli 2%, pidetään valurautana; Tätä voidaan käyttää putkistoissa ja muissa kuin rakenteellisissa materiaaleissa, mutta sitä pidetään liian hauraana rakenneteräkselle.
Rauta reagoi helposti ilmassa olevan hapen kanssa muodostaen rautaoksidia tai ruostetta, joka aiheuttaa osien rikkoutumisen, joten se on usein pinnoitettu estämään pinnan ruostumista. Yksi mustan hiiliteräksen eduista on mustan rautaoksidipinnoitteen luonnollinen korroosionesto-ominaisuus, koska oksidi toimii esteenä pitämään happea alla olevasta raudasta. Ohut oksidikerros muodostuu korkeissa lämpötiloissa muodostaen kestävän kerroksen, joka ei vaadi lisäkäsittelyä tai päällystystä.
Sovelluksissa, joissa korroosiosuojaus on kriittistä, hiiliteräs voidaan maalata tai galvanoida. Teräs galvanoidaan happopesulla ja upotetaan sitten teräs sulaan sinkkikylpyyn. Sinkki muodostaa kerroksen teräksen ulkopuolelle ja syöpyy ensin, kun se altistuu ilmalle tai kosteudelle. Sinkitys pidentää teräsosien käyttöikää, mutta sitä ei käytetä mustalla hiiliteräksellä, koska oksidikerros suojaa jo terästä.
Musta hiiliterästä käytetään usein kaasu- tai vesiputkistoon, koska se on edullinen ja voidaan hitsata tavallisilla menetelmillä. Joissakin pitkän matkan öljyputkissa on käytetty mustaa hiiliteräsputkea, koska putki voidaan liittää kentälle eikä ruostu nopeasti. Tätä terästä voidaan käyttää ilmasto- tai maaperäolosuhteissa, jotka voivat nopeuttaa korroosiota, mutta lisäsuojaa, kuten anodeja, voidaan tarvita. Anodit ovat sinkistä valmistettuja sauvoja, jotka syövyttävät ensin, kun ne on liitetty teräsputkeen.
Keittoastioita voidaan kutsua mustaksi teräkseksi, mutta tumma väri on öljykäsittelyn tuote, jota kutsutaan mausteeksi eikä valmistukseksi. Hiiliteräs on usein päällystetty öljyllä ruostumisen estämiseksi, ja teräsastiat voidaan öljyä ja lämmittää öljymolekyylien imeyttämiseksi. Teräs tummenee ja saa ruostesuojaavia ominaisuuksia, mutta mauste on väliaikainen pinnoite ja se on toistettava säännöllisesti.