Çelik, insanlığın en önemli mühendislik malzemelerinden biridir. Onu anlamak için önce demire bakmak gerekir. Demir doğada saf halde bulunmaz; çoğunlukla hematit, manyetit gibi cevherler içinde ve karbon, silisyum, fosfor, kükürt gibi elementlerle birlikte yer alır. Bu cevher, yüksek fırınlarda eritilir ve “ham demir” ya da “pik demir” adı verilen, karbon oranı çok yüksek (%3–4 civarı) ve oldukça kırılgan bir malzeme elde edilir. Ham demir bu haliyle yapı malzemesi olarak kullanılamaz. İşte burada rafine yöntemleri devreye girer.
Çeliğin üretimi, ham demirin içerisindeki karbon miktarının kontrollü şekilde düşürülmesi ve istenmeyen elementlerin uzaklaştırılmasıyla başlar. Karbon oranı genellikle %0.02 ile %2 arasında tutulur. Bu hassas aralık, çeliğin sertliğini, dayanımını ve sünekliğini belirler. Ayrıca rafine süreçlerinde çeliğe krom, nikel, molibden, vanadyum, niyobyum gibi alaşım elementleri de katılabilir. Bu elementler çeliğin özelliklerini adeta yeniden programlar: krom paslanmazlık kazandırır, nikel tokluğu artırır, molibden yüksek sıcaklık direnci sağlar, vanadyum ve niyobyum tane yapısını incelterek aşınma ömrünü uzatır.
Buradan şu farkı net görmek mümkündür: Demir, doğanın sunduğu ham bir elementtir. Çelik ise insan bilgisinin ürünü olan, rafine edilmiş ve tasarlanmış bir alaşımdır. Saf demir yumuşak ve sınırlı kullanım alanına sahipken, çelik köprülerden gemilere, cerrahi aletlerden otomotiv parçalarına kadar sayısız yerde kullanılır. Çeliğin çeşitliliği ve uyarlanabilirliği, onu modern dünyanın bel kemiği yapar.
Üniversite öğrencileri için çelik, aynı zamanda bir “malzeme laboratuvarı” gibidir. Aynı temel ham maddeden, farklı rafine yöntemleri ve ısıl işlemler uygulanarak bambaşka özelliklerde malzemeler üretilebilir. Çeliğin içinde martenzit, östenit, ferrit veya sementit gibi fazların nasıl oluştuğunu öğrenmek, aslında mikroskop altında gözlenen dünyanın, bir gökdelenin ayakta kalmasında veya bir otomobilin güvenliğinde nasıl rol oynadığını anlamak demektir.
