Полагаю, что немногим приходилось держать в руках чистое железо. То, что обычно принимают за железо, на самом деле сталь, так как химически чистое железо в технике не используется. Из железной руды в доменных печах выплавляют чугун, богатый углеродом сплав железа, содержащий кремний или марганец.
Чугун, содержащий кремний, имеет серый цвет. Он служит сырьем для изготовления
серого чугуна и литейного чугу на. В сером чугуне углерод не входит в кристаллическую
структуру железа, а остается инородным телом. Вследствие этого серый чугун при соответ
ствующей нагрузке разру шается или ломается в том месте, где выделяется много углерода. Серый чугун твердый, но хрупкий. Стандартный серый чугун нековкий и неподдается закаливанию.
Однако его можно заливать в самые сложные формы и обрабатывать резанием. Наряду со стандартным серым чугуном существует несколько специальных сортов, среди которых следует отметить ковкий чугун, который обладает некоторой ковкостью. Для домашних работ он практически не применяется, а серый чугун используется, как правило, только для ремонтныхработ.
Сталь | Как это сделано
При варке стали в нее вводят в определенных количествах легирующие добавки: хром, никель, кобальт, вольфрам, ванадий, молибден, марганец, а также кремний. В зависимости от состава образующихся сплавов улучшаются такие свойства, как прочность, твердость, закаливаемость, огнеупорность (тугоплавкость) и коррозиеустойчивость.
Источник: www.rosstan.ru
Железо. Сталь. Чугун
В истории человеческой цивилизаций огромную роль сыграло железо. До сих пор оно является самым распространенным материалом.
В отличие от золота, серебра и меди, которые встречаются в самородном состоянии и поэтому первыми из всех металлов начали использоваться человеком, железо в чистом виде почти не встречается. Оно соединяется с кислородом воздуха и превращается в оксид — железную руду. И. только когда человек научился получать железо в большом количестве из руды, оно получило широкое распространение. Недаром возникло название «железный век», который продолжается до сих пор.
Чистое железо — светлый, мягкий металл. Но железо используется человеком не в чистом виде, а только в виде сплавов, т. е. в соединении с другими химическими элементами. Одни элементы присутствуют в железной руде и прямо при выплавке железа переходят в него. Другие элементы вводят в железо специально, чтобы придать ему те или иные свойства (см. Легирование).
Даже небольшие примеси некоторых химических элементов меняют свойства железа—делают его прочным, твердым, помогают успешно противостоять высоким температурам и воздействию кислот.
Непременный компонент железных сплавов — углерод. Если углерода мало, не более 0,04%, то сплав сохраняет природные физические свойства железа — он мягкий, пластичный, легко изменяет форму под давлением. Он так и называется — железо или техническое железо. Чем больше углерода, тем металл делается более твердым и менее пластичным.
Железо — Самый Полезный МЕТАЛЛ НА ЗЕМЛЕ!
Однако пока количество углерода не превышает 2%, сплав можно ковать, штамповать. Это с т а л ь. Из нее сделано большинство тех предметов, которые мы называем железными. А если углерода больше 2%, сплав называют чугуном. Он твердый и хрупкий. Его нельзя ковать: он ломается под ударами, а можно только отливать в форму.
Хотя один из видов чугуна и называется «ковкий чугун», он практически ковке не подвергается. Зато обладает высокой, по сравнению с другими видами чугуна, пластичностью. Отливки из ковкого чугуна широко применяются в различных отраслях промышленности.
Примеси, попадающие в железо из руды, по разному изменяют его свойства. Одни из них — кремний, марганец — полезны, поскольку увеличивают прочность и пластичность сплава. Другие — сера, фосфор, мышьяк — вредны, так как делают сплав ломким.
Производство стали в мире постоянно растет. Несмотря на то что в последнее время широко применяют и другие металлы — алюминий, титан, магний — и сплавы на их основе, доля железа в мировом производстве всех металлов очень высока — около 95%.
Железо — самый дешевый металл. К тому же стальной прокат обладает большей удельной прочностью, отнесенной к стоимости единицы объема, чем прокат из любого другого металла. Это и обеспечило стальному прокату широчайшее распространение. Он является главным исходным материалом в машиностроении и других отраслях промышленности. Именно поэтому в прокат перерабатывается 80—85% всей выплавленной Стали.
Количество стали на душу населения — один из важнейших показателей промышленного развития страны. В дореволюционной России на душу населения приходилось меньше 30 кг стали в год. А в СССР в 1978 г. количество выплавленной стали на душу населения составляло уже 600 кг.
Источник: bibliotekar.ru
Проводниковые железо и сталь
В природе железо находится в различных соединениях с кислородом ( F еО, F е2 O 3 и др.). Выделить химически чистое железо из этих соединений чрезвычайно трудно. По электрическим и магнитным свойствам к химически чистому железу приближается железо, очищенное от примесей электролитическим способом ( электролитическое железо ). Общее количество примесей в электролитическом железе не превышает 0,03%.
Основными примесями в железе являются: кислород (О 2 ), азот (N2), углерод (С), сера ( S ), фосфор (Р), кремний ( Si ), марганец (М n ) и некоторые другие. Большинство примесей попадают в железо из руды и топлива.
Кремний и марганец специально вводятся в железо в качестве раскислителей. Они легко соединяются с кислородом и образуют окислы, которые в расплавленном железе (стали) всплывают на поверхность в виде шлака и удаляются. Этим улучшают механические свойства сталей, но, оставаясь в небольшом количестве в стали, они снижают ее электропроводность.
Сера и фосфор — вредные примеси . Попадая в железо и сталь из руды и топлива, они вызывают хрупкость сталей. Газы (азот и кислород) — тоже вредные примеси, так как они ухудшают электрические и магнитные свойства железа и сталей .
Примесью, резко снижающей электропроводность железа, является углерод. Сплавы железа с углеродом называются сталями. Кроме углерода, в сталях содержатся другие элементы, вводимые специально с целью получения тех или иных свойств (легирующие элементы).
Железо и сталь — наиболее дешевые и доступные проводниковые материалы, обладающие высокой механической прочностью при растяжении, но их применение ограничивается следующими недостатками.
Железо и сталь имеют низкую коррозионную стойкость, т. е. они легко окисляются на воздухе — ржавеют. Кроме того, обладают повышенным удельным сопротивлением (р = 0,13 — 0,14 ом х мм2/м) по сравнению с медью и алюминием. Электрическое сопротивление у железа и стали на переменном токе сильно возрастает, поскольку железо и сталь являются магнитными материалами. Поэтому ток в большей степени вытесняется из средней части провода к его поверхности (поверхностный эффект).
Для снижения этого эффекта и величины электрического сопротивления переменному току стараются применять стали с возможно меньшей величиной магнитной проницаемости.
Для защиты от атмосферной коррозии стальные провода покрывают тонким слоем меди или цинка (0,016 — 0,020 мм).
Стальную проволоку и шины применяют также в качестве сердечников в биметаллических проводниках, обеспечивающих значительную экономию проводниковой меди. Биметаллические проводники применяют в электрических аппаратах (рубильники, контакторы и др.).
Рис. 1. Поперечное сечение биметалического провода
Рис. 2. Поперечное сечение биметаллического провода сталеалюминиевого провода: 1 — алюминиевая проволока, 2 — стальная проволока
Стальная оцинкованная проволока с большой механической прочностью при растяжении (130 — 170 кг/мм2) используется в качестве сердечников в сталеалюминиевых проводах для повышения их механической прочности на разрыв.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Источник: electricalschool.info