Van alle metalen spelen het ijzer en het staal in het hedendaagse leven de belangrijkste rol. Men heeft berekend, dat het jaarlijks verbruik van ijzer in Nederland aan kachels, strijkijzers, messen, sleutels, maar vooral aan locomotieven, spoorrails, stoomboten, machines, auto’s, lantaarnpalen, gasbuizen, bruggen enz. gemiddeld op 190 K.G. per inwoner uitkomt.
Niet ten onrechte noemt men onze eeuw, die van staal en ijzer. Deze geweldige hoeveelheden worden niet vernietigd, maar het overgrote deel wordt en blijft in bestaande voorwerpen vastgelegd.De vraag, of de natuur in de ijzerertsvoorraden genoeg heeft neergelegd, om dit enorm gebruik op den duur mogelijk te doen blijven, werd op het 11de Internationale Geologische congres tenslotte bevestigend beantwoord.
De ijzerertsen voor ijzerproductie zijn in drie groepen te verdelen:
a) ij z e r o x y d e, d.i. scheikundige verbinding van ijzer met zuurstof, maar steeds min of meer verontreinigd door pijpaarde, kiezelzuur, magnesia en zwavel. Het belangrijkste mineraal dezer groep is het zwarte magneetijzer of magnetiet, dat in grote hoeveelheden in Zweden, in Noorwegen, in Lapland en in Silezië gevonden wordt. Dit erts bevat 40 tot 60% ijzer en levert een uitstekend metaal, bekend als z.g. Zweeds staal. Verder behoort tot deze groep de z.g. Roodijzersteen, die slechts 30 à 40% ijzer bevat. Vindplaatsen zijn Cumberland en het Noorden van Lancashire, het Ertsgebergte, Thüringen en de Harz, België, Elba, Algerië en Noord Amerika, enz.
b) ijzerhydroxyde, dus ijzer, scheikundig verbonden met waterstof en zuurstof. Hiertoe behoort het bruinijzererts. Het ijzergehalte van dit mineraal is zeer verschillend, het varieert tussen 20 en 60%.
c) ijzercarbonaat, d.i. ijzer gebonden aan koolzuur. Dit mineraal, dat in verschillende variaties en onder verschillende namen (ijzerspaat, blackband, spherosideriet) gewonnen wordt, is meestal sterk met pijpaarde, mergel of kalk vermengd en bevat 20 tot 40% ijzer. Ijzerspaat is geelbruin of bruin, vormt in het gesteente dikke lagen en wordt in Karinthië, Stiermarken en Westfalen gevonden. Blackband, zo genoemd naar het gehalte aan steenkool, die in het mineraal zwarte strepen vormt, wordt vooral in Schotland en Engeland gevonden. Spherosideriet is een mengsel van ijzerspaat en pijpaarde of mergel. Het vormt kogel- of niervormige massa’s. Geweldige lagen van dit mineraal vindt men in Engeland, Duitsland en in Noord Amerika. Het Engelse ijzer wordt uit de beide laatstgenoemde ertsen gewonnen.
In de Oudheid haalde men het ijzer hoofdzakelijk uit magnetiet en ijzerspaat, door de zuurstof, door middel van kool, onder sterke verhitting en afsluiting der lucht, aan het ijzer te onttrekken. Men noemt dit het desoxyderen of de reductie-methode. Zodoende verkreeg men een min of meer koolhoudend product (0.5 tot 2% koolstof), dat smeedbaar was. Eerst in de Middeleeuwen begon men met de vorming van het z.g. ruw ijzer, dat twee tot zes percent koolstof bevat, niet smeedbaar is, maar gemakkelijk smelt en dus in vormen kan worden gegoten. Tegenwoordig haalt men uit de ertsen steeds ruw ijzer, waaruit later, al naar de vraag luidt, door onttrekking van een gedeelte koolstof smeedbaar ijzer of staal gemaakt wordt, of dat als gietijzer zijn plaats in de industrie inneemt.
Het reductieproces vindt in geweldige ovens, de z.g. hoogovens, plaats (zie: Hoogovens). Het door smelting in den hoogoven verkregen ruwijzer wordt voor de vervaardiging van gegoten ijzeren voorwerpen nog eens in koepelovens gesmolten.
Gietijzer is hard en bros, zodat het bij slag of stoot kan breken. Smeedbaar ijzer, dat door hameren, persen en trekken van vorm kan veranderen, onderscheidt men in hoofdzaak in drie soorten, n.l. welijzer, vloeiijzer en staal. Alle hebben de eigenschap in gloeienden toestand week te worden, terwijl zij dan aan elkaar gesmeed, gelast of geweld kunnen worden, zodat er één homogeen stuk uit ontstaat.
Wel- en vloeiijzer hebben 0.04 tot 0.12% koolstof; staal bevat minder dan 1,3% en meer dan 0.12% koolstof en bijna altijd een weinig mangaan. Staal is, in tegenstelling met de andere ijzersoorten, hardhaar; als het stuk verhit en daarna plotseling afgekoeld wordt, verkrijgt het een grote hardheid, die weer te verminderen is door verhitting en langzameafkoeling.
Ruwijzer wordt in speciaal daartoe bestemde ovens in smeedbaar omgezet door het te oxyderen met lucht, waardoor een deel van het ijzer, de koolstof, zwavel, fosfor en mangaan verbrandt; een gedeelte van de verbrandingsproducten ontwijkt als gas en de rest wordt tot slakken gebonden.
De voornaamste methode van staalfabricatie is het Bessemer proces. Hierbij heeft de verbranding plaats in een z.g. Bessemer peer of converter, dat is een om twee assen draaibaar, peervormig vat, opgebouwd uit vuurvasten steen, omgeven door plaatijzer. Voor het Bessemer proces moet fosforarm ruwijzer gebruikt worden. Fosforhoudend materiaal wordt volgens het Thomas-proces gereduceerd.
Wat speciaal-staal aangaat, dit is sterker en taaier dan gewoon staal. De belangrijkste vormen daarvan (legeringen) zijn:
Mangaanstaal: bevat 12 tot 14% mangaan, is zeer hard en dient voor rails, maaltoestellen en brandkasten.
Chroomstaal, met 2.5 tot 5% chroom en 0.8 tot 2% kool; een hard staal, voor werktuigen; het dient ook voor projectielen.
Wolframstaal, bevat 5 a 8% wolfram en dient voornamelijk voor de vervaardiging van magneten.
Vanadiumstaal, nikkelstaal en legeringen met silicium en de zeldzame metalen als cerium, yttrium, samarium e.a.
Vanadiumstaal en nikkelstaal zijn vooral van betekenis voor de chemische industrie, wijl zij bestand zijn tegen roesten en zuren.
De welbekende „vuursteentjes” in de sigarenaanstekers zijn vervaardigd uit ijzer, dat in gesmolten toestand, onder afsluiting van de lucht, met salmoniak behandeld is.
