förhållanden, som förefinnas vid de högre temperaturerna, så att de kvarstå trots afsvalningen. Afkyles därför järnet hastigt, innan temperaturen sjunkit till 700° C., erhålles således kolet i lösning i en modifikation, som kallas martensit, i järnet, och särskildt gäller detta, om temperaturen ej nedgått till öfre kritiska temperaturen. Då martensiten utmärkes för stor hårdhet, blir järnet på detta sätt härdadt (se Härdning). Resultatet af härdningen är beroende äfven af kolhalten i järnet. Om kolhalten understiger cirka 0,45 proc., förändras hårdheten genom härdningen i så ringa grad, att man för dylika järnsorter ej brukar använda härdning. Järn af mindre än omkr. 0,45 proc. kolhalt kallas mjukt järn. Öfverstiger kolhalten 0,45 proc., låter järnet efter härdning använda sig till skärande verktyg, och vid omkr. 0,90 proc. uppnår järnet maximum af härdbarhet. Järn, som sålunda låter härda sig, kallas stål. Stål har med det mjuka järnet den egenskapen gemensam, att det i värme låter smida sig, hvarför dessa järnsorter sammanfattas med det gemensamma namnet smidbart järn. Stiger kolhalten öfver 2 proc., är järnet ej smidbart. Det benämnes då tackjärn. Gränserna mellan tackjärn och stål och särskildt mellan stål och mjukt järn äro rätt sväfvande. Mer och mer vanlig blir äfven en annan indelningsgrund i fråga om benämningarna järn och stål, i det allt smidbart material, som vid tillverkningen erhållits i smält tillstånd (se nedan), kallas stål, under det att sådant material, som erhålles i degigt tillstånd, i motsats därtill kallas järn. Smidbart järn smälter vid lägre temperatur, ju högre kolhalten är; vid 0,1 proc. kol är smältpunkten omkr. 1,475° C. och vid 1,5 proc. kol omkr. 1,360° C. Järnstycken med lägre kolhalt än omkr. 1,2 proc. kol kunna genom vällning sammanfogas vid hög temperatur, s. k. vällvärme, hvarvid dock en nödvändig förutsättning är, att beröringsytorna äro fullt metalliskt rena och fria från oxider. Smidbarheten är större, ju lägre kolhalten är. Järnets hållfasthetsegenskaper (se Hållfasthet) äro olika vid olika kolhalter. Hårdheten ökas med stigande kolhalt. Hållfastheten är större, ju högre kolhalten är upp till en gräns af omkr. 0,90 proc. kol, hvarefter den med stigande kolhalt åter minskas. Tänjbarheten är störst hos kolfattigt material och sjunker med stigande kolhalt. Såväl genom härdning som genom bearbetning af järnet i kallt tillstånd, t. ex. genom kallsmidning eller dragning, höjes hållfastheten, men samtidigt minskas tänjbarheten. Hög hållfasthet och hög tänjbarhet, hvilka hvar för sig i regel äro mycket önskvärda egenskaper, låta därför ej gärna förena sig hos ett och samma material. Till förmån för hållfasthetsegenskaperna är det, om järnet är finkornigt i stället för grofkornigt; i så fall är hållfastheten jämförelsevis hög, samtidigt som tänjbarheten minskats, om än ej i samma grad (se Härdning). Följande siffror angifva hållfasthetsegenskaperna hos en del svenska järnsorter (martingötjärn, se nedan) med olika kolhalter. <table c> <td>Kolhalt i <td>Draghållfasthet <td>Töjning i proc. på 10 <td>proc. <td>kg. pr kvcm. <td>cm. längd <td>0,10 <td>3,476 <td>41,6 <td>0,20 <td>3,970 <td>35,5 <td>0,30 <td>4,323 <td>32,6 <td>0,40 <td>4,971 <td>30,4 <td>0,50 <td>5,677 <td>26,3 <td>0,60 <td>6,693 <td>20,6 <td>0,70 <td>7,388 <td>15,6 <td>0,80 <td>7,874 <td>13,4 <td>0,90 <td>8,777 <td>10,7 <td>1,00 <td>8,742 <td>11,9 <td>1,10 <td>8,368 <td>7,9 <td>1,20 <td>7,833 <td>7,3 </table> Jämte kol förekomma i det smidbara järnet mangan, kisel, svafvel och fosfor, hvilka upptagits af järnet under framställningen. Mangan och kisel inverka på järnets egenskaper på likartadt sätt som kolet. Fosfor utöfvar ett menligt inflytande, i det att järnet blir kallbräckt, d. v. s. det brister lätt för slag och stötar, särskildt vid låg temperatur. Sedan gammalt har det räknats till en af det svenska järnets största förtjänster, att dess fosforhalt är låg till följd af våra fosforfattiga råmaterial. Ett godt svenskt järn håller blott 0,020 till 0,030 proc. fosfor, under det utländskt handelsjärn ofta håller upp till 0,060 à 0,1 proc. Svaflets menliga inverkan gör sig hufvudsakligen gällande vid smidning eller valsning af järnet vid rödvärme, i det att järnet då blir skört och spricker i kanterna och vid högre svafvelhalt faller sönder. Järnet kallas då rödbräckt. ”Rödbräckan” motverkas af en manganhalt hos järnet. Genom tillsats af vissa metaller, såsom nickel, krom, volfram m. fl., har man kunnat framställa järn med afsevärdt bättre egenskaper än det vanliga järnets. På så sätt framställdt specialstål (se d. o.) användes särskildt för skärande verktyg samt för krigsmaterial. Tackjärn uppvisar afsevärdt olika egenskaper, antingen kolet har utfallit som grafit eller vid stelnandet förblifvit löst i järnet. Har grafit bildats, blir järnet grått i brottet och benämnes då grått tackjärn, under det att tackjärn, som hållit kolet i lösning, får ett ljust brott och kallas hvitt tackjärn. Öfvergångsformer mellan dessa slag finnas, som t. ex. vissa såväl mörka som hvita partier jämnt fördelade i brottet, s. k. hagelsatt tackjärn, eller som uppvisa en skarp gräns mellan en mörk och en ljus del. Grått tackjärn smälter vid 1,150°—1,200° C., hvitt tackjärn vid 1,050°—1,100° C. Tackjärnet låter icke välla sig. Det har icke så goda hållfasthetsegenskaper som smidbart järn. Särskildt har det hvita tackjärnet mycket underlägsna egenskaper, hvarför endast det gråa tackjärnet användes vid framställning af föremål af tackjärn (se Gjutning). Det hvita tackjärnet däremot förekommer endast som ett mellanstadium vid framställning af andra järnsorter. Det gråa tackjärnets hållfasthet vid dragning varierar mellan 1,000 och 2,500 kg. per kvcm. och är sålunda betydligt underlägsen det smidbara järnets. Tryckhållfastheten är däremot större och uppgår i medeltal till 7,000 à 7,500 kg. per kvcm. Tackjärnet utmärkes särskildt för stor sprödhet, hvarför det är känsligt för stötar eller slag. Hårdheten hos det gråa tackjärnet är ungefär densamma som hos det kolfattiga järnet. Det låter med lätthet bearbeta sig med fil eller skärande verktyg. Det hvita tackjärnet har sämre hållfasthet än det gråa, är ännu sprödare och så hårdt, att det endast med svårighet låter bearbeta sig. Det gråa tackjärnet är i smält tillstånd