Čelik, u najosnovnijim crtama, je rafinirano elementarno željezo pomiješano s ugljikom kako bi se dobio jači materijal. Međutim, postoje tisuće različitih oblika čelika, jer je to kemijski postupak s dodatkom desetaka mogućih kemikalija za specifična svojstva. Unatoč širokom rasponu različitih sastava, čelik se može svrstati u jednu od tri osnovne skupine: nehrđajući čelik, čelik s alatima i čelik s blagim ili niskim udjelom ugljika.
U livnicu se čeliku dodaju različite kemikalije za specifična svojstva.Kemija
Najviše definirajuća razlika između alata, mekog i nehrđajućeg čelika je kemijska sastav čelika. Općenito, blagi čelici su jednostavni čelici s vrlo malo elementarnih dodataka. Čelici za alat prilagođeni su za specifična svojstva koristeći više aditiva, a nehrđajući čelici imaju vrlo velike koncentracije od jednog ili dva elementa. Ugljik je možda najkritičniji kemijski dodatak, jer izravno određuje stvrdnjavanje čelika. Blagi čelici obično sadrže manje od 1 posto ugljika u masi; Čelici alata mogu sadržavati do 15 posto ili više ugljika, kao i nehrđajući čelici. Nehrđajući čelici sadrže do 20 posto kroma i relativno visoke koncentracije nikla, kemikalija koje se obično ne dodaju u blagi ili alatni čelik. Čelici alata mogu sadržavati više aditiva u tragovima ili u većim koncentracijama. Ovi elementi određuju specifična fizička i mehanička svojstva.
Fizička svojstva
Fizička svojstva čelika određena su njegovom kemijom. Blagi čelici općenito imaju umjerenu žilavost i lako ih je zavarivati, zbog svog jednostavnog sastava, ali podložni su koroziji. Nehrđajući čelici i umereno do teško zavarivanje, zbog složenog sastava, ali vrlo su otporni na koroziju. Čelici alata imaju izvrsnu obradivost, mogućnost otvrdnjavanja i otpornost na habanje, ali mogu biti podložni koroziji.
Tvrdoće
Otvrdnjavanje, odnosno sposobnost pretvaranja čelika iz kovnog u tvrdog, određuje se sadržajem ugljika i, u manjoj mjeri, elementima u tragovima. U pravilu se blagi čelici općenito ne mogu očvrsnuti jer sadrže tako malo ugljika. Neki nehrđajući čelici mogu se očvrsnuti, ali ne postoji svaki oblik nehrđajućeg čelika. Gotovo svi čelici alata mogu se očvrsnuti, ali uz upotrebu različitih medija. Neke je potrebno ugasiti u ulju ili vodi da bi se pravilno očvrsnulo, dok se drugi mogu očvrsnuti na zraku nakon pravilne toplinske obrade.
Koristi
Blagi čelici su obično najjeftiniji čelici i oni izrađeni u najvećem obilju. Koriste se kao konstrukcijski materijali i kao oblaganje u građevinskim obrtima. Nehrđajući čelici koriste se u gotovim proizvodima, poput materijala za usluživanje hrane ili kao obloga tamo gdje je potrebna korozijska otpornost. Alatni čelik koristi se gotovo isključivo u obradi i izradi alata, premda se neki pribor za jelo također proizvodi iz određenih vrsta.
