Maan päällä sitä arvostettiin paljon enemmän kuin kultaa. Neuvostoliiton historioitsija G. Areshyan tutki raudan vaikutusta Välimeren maiden muinaiseen kulttuuriin.

Hän antaa seuraavan osuuden: 1:160: 1280: 6400. Tämä on kuparin, hopean, kullan ja raudan hintasuhde muinaisten heettiläisten keskuudessa. Kuten Homeros todistaa Odysseiassa, Akhilleuksen järjestämien pelien voittaja palkittiin kullalla ja palalla rautaa.

Se oli yhtä tarpeellinen sekä soturille että kyntäjälle, ja käytännön tarve, kuten tiedätte, on tuotannon ja teknisen kehityksen paras moottori.

Termi "rautakausi" otettiin käyttöön tieteessä 1800-luvun puolivälissä. Tanskalainen arkeologi K. Yu. Thomsen. Tämän ihmiskunnan historian ajanjakson "viralliset" rajat: IX-VII vuosisadalta. eKr e. kun rautametallurgia alkoi kehittyä monien Euroopan ja Aasian kansojen ja heimojen keskuudessa, ja siihen asti, kun näiden heimojen keskuuteen syntyi luokkayhteiskunta ja valtio. Mutta jos aikakaudet nimetään työkalujen päämateriaalin mukaan, rautakausi tietysti jatkuu tänään.

Miten kaukaiset esi-isämme ottivat vastaan? Ensinnäkin niin kutsuttu juustonvalmistusmenetelmä. Juustouunit sijoitettiin suoraan maahan, yleensä rotkojen ja ojien rinteisiin. Ne näyttivät putkilta. Tämä putki oli täytetty hiilellä ja rautamalmilla. Hiili sytytettiin, ja rotkon rinteeseen puhaltava tuuli piti hiilen palamassa.

Rautamalmia pelkistettiin ja saatiin pehmeää rautaa - rautaa, jossa oli kuonasulkeumaa. Tällaista rautaa kutsutaan hitsaukseksi; se sisälsi hiiltä ja malmista siirtyneitä epäpuhtauksia. Vasara oli taottu, kuonapalat putosivat pois, ja vasaran alla oli rautaa, joka oli lävistetty kuonalangoilla. Siitä takottiin erilaisia ​​työkaluja.

Takoraudan ikä oli pitkä, mutta antiikin ja varhaiskeskiajan ihmiset tunsivat myös muun raudan. Kuuluisa Damaskoksen teräs (tai damastiteräs) valmistettiin idässä Aristoteleen aikana (4. vuosisadalla eKr.). Mutta sen valmistustekniikka sekä damaskin terien valmistusprosessi pidettiin salassa vuosisatojen ajan.

Talosta taloon

Juuston valmistusprosessi riippui pitkälti säästä: tuulen piti puhaltaa "putkeen". Halu päästä eroon sään oikkuista johti palkeiden luomiseen, jotka puhalsivat tulta raakauunissa. Paljeen tultua rinteille ei enää tarvinnut rakentaa raakauuneja. Uuden tyyppinen uuni ilmestyi - niin sanotut susikuopat, jotka kaivettiin maahan, ja masuunit, jotka kohosivat maan yläpuolelle. Ne tehtiin kivistä, joita pidettiin yhdessä saven kanssa. Paljeputki työnnettiin domnitsan pohjassa olevaan reikään ja uunia alettiin puhaltaa. Hiili paloi, ja uunin tulisijassa kuului jo meille tuttu huuto. Yleensä sen vetämiseksi ulos he mursivat useita kiviä uunin pohjalta. Sitten ne laitettiin takaisin paikoilleen, uuni täytettiin hiilellä ja malmilla, ja kaikki alkoi alusta.

Itse sana "domnitsa" tulee slaavilaisesta sanasta "dmuti", joka tarkoittaa "puhaltaa". Sanat "ylimielinen" (paisutettu) ja "savu" tulevat samasta sanasta. Englannissa masuunia kutsutaan venäjän tapaan masuuniksi. Ja ranskaksi ja saksaksi näitä uuneja kutsutaan korkeaksi (saksaksi Hochofen ja ranskaksi haut fourneau).

Dominicasta tuli yhä enemmän. Turkkien tuottavuus parani; hiili palaa kuumemmin ja rauta oli kyllästetty hiilellä.

Kun krakkausyksikkö poistettiin uunista, kaadettiin myös sulaa valurautaa - yli 2 % hiiltä sisältävää ja alemmissa lämpötiloissa sulavaa rautaa. Kiinteässä muodossa valurautaa ei voi takoa, se hajoaa paloiksi yhdestä vasaran iskusta. Siksi valurautaa, kuten kuonaa, pidettiin alun perin jätetuotteena. Britit jopa kutsuivat sitä "harkkorautaksi" - harkkorautaksi. Vasta myöhemmin metallurgit ymmärsivät, että nestemäistä rautaa voitiin kaataa muotteihin ja saada siitä erilaisia ​​tuotteita, kuten kanuunankuulat.

XIV-XV vuosisadalla. harkkorautaa tuottavat masuunit tulivat nopeasti alalle. Niiden korkeus saavutti 3 m tai enemmän, he sulattivat valimorautaa, josta ei vain kaadettiin ytimiä, vaan myös itse tykit.

Varsinainen käännös masuunista masuuniin tapahtui vasta 1700-luvun 80-luvulla, jolloin yksi Demidovin virkailijoista keksi ajatuksen puhaltaa masuuniin ei yhden suuttimen, vaan kahden suuttimen kautta. ne tulisijan molemmille puolille. Down and Out -ongelmat alkoivat! Suuttimien eli lansien (kuten niitä nykyään kutsutaan) määrä kasvoi, puhallus muuttui yhä tasaisemmaksi, tulisijan halkaisija kasvoi ja uunien tuottavuus kasvoi.

Kaksi muuta löytöä vaikuttivat suuresti masuunituotannon kehitykseen. Masuunien polttoaineena käytettiin monta vuotta puuhiiltä. Siellä oli koko teollisuus, joka oli omistautunut hiilen polttamiseen puusta. Tämän seurauksena Englannin metsiä hakattiin siinä määrin, että kuningatar antoi erityisasetuksen, joka kielsi metsien tuhoamisen rauta- ja terästeollisuuden tarpeisiin. Sen jälkeen englantilainen metallurgia alkoi laskea nopeasti. Britannia joutui tuomaan harkkorautaa ulkomailta, pääasiassa Venäjältä. Tämä jatkui 1700-luvun puoliväliin saakka, jolloin Abraham Derby keksi tavan saada koksia kivihiilestä, jonka varastot Englannissa ovat erittäin suuret. Koksista tuli masuunien pääpolttoaine.

Koksin keksintö liittyy legendaan Dade Dudleysta, jonka väitetään keksineen koksin 1500-luvulla, kauan ennen Derbyä. Mutta hiilenvalmistajat pelkäsivät tulojaan ja suostuttuaan tappoivat keksijän.

Vuonna 1829 J. Nilson Kleidin tehtaalla (Skotlanti) käytti ensimmäisen kerran lämmitettyä ilmaa puhaltamalla masuuneihin. Tämä innovaatio lisäsi uunien tuottavuutta ja vähensi dramaattisesti polttoaineen kulutusta.

Viimeinen merkittävä parannus masuuniprosessissa on tehty jo tänään. Sen ydin on korvata osa koksista halvalla maakaasulla.

Mikä on Bulat

Sekä damastiteräs että Damaskosteräs eivät eroa kemialliselta koostumukseltaan tavallisesta seostamattomasta teräksestä. Se on rautaa ja hiiltä. Mutta toisin kuin tavallisella hiiliteräksellä, damastiteräksellä on erittäin korkea kovuus ja elastisuus sekä kyky antaa terälle poikkeuksellisen terävä.

Damaskiteräksen salaisuus kummitteli monien vuosisatojen ja maiden metallurgeja. Mitä vain menetelmiä ja reseptejä ei tarjottu! Jalokiviä, norsunluuta lisättiin rautaan. Nerokkaimmat (ja joskus kauheimmat) "teknologiat" keksittiin. Yksi vanhimmista vinkeistä: kovettumista varten upota terä ei veteen, vaan lihaksikkaan orjan kehoon - jotta hänen voimansa muuttuu teräkseksi.

Viime vuosisadan ensimmäisellä puoliskolla merkittävä venäläinen metallurgi P.P. Anosov onnistui paljastamaan damastiteräksen salaisuuden. Hän otti puhtaimman flash-raudan ja asetti sen avoimeen upokkaaseen hiiliuuniin. Rauta, sulava, oli kyllästetty hiilellä, peitetty kuonalla kiteisestä dolomiitista, joskus lisäämällä puhdasta rautaa. Tämän kuonan alla se vapautettiin erittäin intensiivisesti hapesta, rikistä, fosforista ja piistä. Mutta se oli vasta puoli taistelua. Teräs oli myös tarpeen jäähdyttää mahdollisimman rauhallisesti ja hitaasti, jotta kiteytysprosessin aikana voisi muodostua ensin suuria, haarautuneita kiteitä, ns. dendriittejä. Jäähdytys meni suoraan tulisijaan, täynnä kuumaa hiiltä. Tätä seurasi taitava taonta, jonka ei olisi pitänyt häiritä muodostunutta rakennetta. Toinen venäläinen metallurgi, D.K. Chernov, selitti myöhemmin damastiteräksen ainutlaatuisten ominaisuuksien alkuperän yhdistämällä ne rakenteeseen. Dendriitit koostuvat tulenkestävästä, mutta suhteellisen pehmeästä teräksestä, ja niiden "oksien" välinen tila täyttyy metallin jähmettymisprosessissa hiilikyllästetymmällä ja siten kovemmalla teräksellä. Tästä johtuen suurempi kovuus ja suurempi viskositeetti samanaikaisesti. Takomisen aikana tämä teräs "hybridi" ei tuhoudu, sen puurakenne säilyy, mutta vain suorasta linjasta se muuttuu siksakiksi. Piirustuksen ominaisuudet riippuvat suurelta osin iskujen voimakkuudesta ja suunnasta, sepän taidosta.

Antiikin Damaskosteräs on sama damastiteräs, mutta myöhemmin sitä kutsuttiin useista teräslangoista tai -nauhoista takohitsauksella saaduksi teräkseksi, joka valmistettiin eri hiilipitoisista teräksistä, eli samat ominaisuudet kuin damastiteräksellä. Keskiajalla tällaisen teräksen valmistus saavutti suurimman kehityksensä. Tunnetaan japanilainen terä, jonka rakenteesta löydettiin noin 4 miljoonaa mikroskooppisen ohutta teräslankaa. Luonnollisesti aseiden valmistus Damaskoksen teräksestä on vielä työläämpää kuin damaskin sapelien valmistus.

Mihin resurssimme on tarkoitettu?

Sivustomme päätavoitteena on auttaa oppilaita ja opiskelijoita, joilla on vaikeuksia tietyn tehtävän ratkaisemisessa tai joilta puuttui jokin kouluaihe. Resurssimme tulee myös avuksi opiskelijoiden vanhemmille, joilla on vaikeuksia tarkistaa lastensa läksyjä.

Resurssistamme löydät valmiita läksyjä mille tahansa luokalle 1.–11. kaikista oppiaineista. Löydät GDZ:n esimerkiksi matematiikasta, vieraista kielistä, fysiikasta, biologiasta, kirjallisuudesta jne. Tätä varten sinun tarvitsee vain valita haluttu luokka, vaadittu aihe ja sopivien tekijöiden GDZ-ratkaisukirjat, jonka jälkeen sinun on löydettävä tarvittava osa ja saatava vastaus tehtävään. GDZ:n avulla voit nopeasti tarkistaa opiskelijalle annettu tehtävä kotona ja valmistella lasta kontrolliin.

Kuinka saada A kotitehtäviin?

Tätä varten sinun on siirryttävä resurssimme, joka sisältää valmiita kotitehtäviä kaikilla koulun opetussuunnitelman aloilla. Samanaikaisesti sinun ei tarvitse huolehtia virheistä, kirjoitusvirheistä ja muista GDZ:n puutteista, koska kokeneet asiantuntijat tarkastivat kaikki meille lähetetyt oppaat. Kaikki kotitehtävien vastaukset ovat oikeita, joten voimme luottavaisin mielin sanoa, että mistä tahansa niistä saat 5-ku! Mutta sinun ei pitäisi mielettömästi kirjoittaa kaikkea muistikirjaasi, päinvastoin, sinun on tehtävä tehtävät itse ja tarkistettava ne sitten GDZ: n avulla ja vasta sen jälkeen kirjoitettava ne puhtaaksi kopioksi. Tämän avulla voit saada tarvittavat tiedot ja korkeat arvosanat.

GDZ verkossa

Nyt kenelläkään ei ole vaikeuksia päästä GDZ:hen, koska Internet-resurssimme on mukautettu kaikille nykyaikaisille laitteille: tietokoneille, kannettaville tietokoneille, tableteille ja älypuhelimille, joissa on Internet-yhteys. Nyt, jopa tauolla, voit mennä puhelimellasi verkkosivuillemme ja saada vastauksen aivan mihin tahansa tehtävään. Kätevä navigointi ja sivuston nopea lataaminen mahdollistavat GDZ:n haun ja katselun mahdollisimman nopeasti ja mukavasti. Pääsy resurssimme on ilmainen, mutta rekisteröityminen on erittäin nopeaa.

GDZ uusi ohjelma

Koulun opetussuunnitelma muuttuu ajoittain, joten opiskelijat tarvitsevat jatkuvasti uusia opetusvälineitä, oppikirjoja ja GDZ:tä. Asiantuntijamme seuraavat jatkuvasti innovaatioita ja julkaisevat niiden käyttöönoton jälkeen välittömästi resurssille uusia oppikirjoja ja GDZ:tä, jotta käyttäjillä on uusimmat versiot. Resurssimme on eräänlainen koululaisten kirjasto, jota tarvitaan jokaiselta opiskelijalta onnistuneeseen opiskeluun. Lähes joka vuosi koulun opetussuunnitelma vaikeutuu, samalla kun uusia aineita ja materiaaleja otetaan käyttöön. Oppimisesta tulee yhä vaikeampaa, mutta sivustomme avulla voit yksinkertaistaa vanhempien ja opiskelijoiden elämää.

Apua opiskelijoille

Emme unohda opiskelijoiden vaikeaa kiireistä elämää. Jokainen uusi lukuvuosi nostaa rimaa tiedon suhteen, joten kaikki opiskelijat eivät kestä näin suurta kuormitusta. Pitkät tunnit, erilaiset esseet, laboratorio ja opinnäytetyöt vievät lähes kaiken opiskelijoiden vapaa-ajan. Sivustomme avulla jokainen opiskelija voi helpottaa arkeaan. Tätä varten asiantuntijamme sijoittavat portaaliin lähes joka päivä uusia teoksia. Nyt opiskelijat voivat löytää huijausarkkimme mihin tahansa tehtävään ja ilmaiseksi.

Nyt sinun ei tarvitse kuljettaa valtavaa määrää oppikirjoja kouluun joka päivä

Koululaisten hoitamiseksi asiantuntijamme ovat julkaisseet sivustolle kaikki koulun opetussuunnitelman oppikirjat. Siksi nykyään kuka tahansa oppilas tai vanhempi voi käyttää niitä, eikä oppilaiden tarvitse enää kuormittaa selkänsä joka päivä raskaiden oppikirjojen kuljettamisen vuoksi kouluun. Riittää, kun lataat tarvittavat oppikirjat tabletille, puhelimelle ja muulle nykyaikaiselle laitteelle, ja oppikirjat ovat aina mukanasi missä tahansa. Ne voidaan myös lukea verkossa suoraan sivustolla - se on erittäin mukava, nopea ja täysin ilmainen.

Valmiita koulun esseitä

Jos sinun on yhtäkkiä kirjoitettava essee kirjasta, muista, että verkkosivustoltamme löydät aina valtavan määrän valmiita kouluesseitä, jotka ovat kirjoittaneet sanamestarit ja hyväksyneet opettajat. Laajennamme joka päivä esseeluetteloa, kirjoitamme uusia esseitä monista aiheista ja otamme huomioon käyttäjien suositukset. Näin pystymme vastaamaan kaikkien opiskelijoiden päivittäisiin tarpeisiin.

Itsekirjoittaviin esseihin olemme tarjonneet lyhennettyjä teoksia, jotka ovat katsottavissa ja ladattavissa myös sivustolta. Ne sisältävät koulujen kirjallisten teosten päämerkityksen, mikä vähentää merkittävästi kirjojen opiskelua ja säästää opiskelijan voimaa, jota hän tarvitsee muiden aineiden opiskeluun.

Esityksiä eri aiheista

Jos sinun on kiireellisesti tehtävä kouluesitys tietystä aiheesta, josta et tiedä mitään, voit tehdä sen verkkosivustomme avulla. Nyt sinun ei pitäisi viettää paljon aikaa kuvien, valokuvien, painetun tiedon etsimiseen ja aiheesta asiantuntijoiden kuulemiseen jne., koska resurssimme luo korkealaatuisia esityksiä multimediasisällöllä mistä tahansa aiheesta. Asiantuntijamme ovat julkaisseet sivustolle suuren määrän kirjoittajien esityksiä, joita voi katsella ja ladata ilmaiseksi. Siksi harjoittelu on sinulle informatiivisempaa ja mukavampaa, koska sinulla on enemmän aikaa lepoon ja muihin aiheisiin.

Edumme:

* suuri tietokanta kirjoja ja GDZ;

* materiaalit päivitetään päivittäin;

* pääsy mistä tahansa modernista gadgetista;

* otamme huomioon käyttäjien toiveet;

* tehdä oppilaiden, opiskelijoiden ja vanhempien elämästä vapaampaa ja iloisempaa.

Kehitämme jatkuvasti resurssejamme tehdäksemme käyttäjiemme elämästä mukavampaa ja huolettomampaa. Gdz.hostin avulla sinusta tulee erinomainen opiskelija, joten sinulla on hyvät mahdollisuudet aikuisikään. Sen seurauksena vanhempasi ovat sinusta ylpeitä, koska olet hyvä esimerkki kaikille ihmisille.

Monia vuosituhansia sitten planeettamme eri osissa asuvat kansat, lähes samaan aikaan, tutustuivat alkuperäisiin metalleihin. Tutustuminen rauta- kuuluu myöhempään ajanjaksoon. Jotkut kansat oppivat vastaanottamaan sen aikaisemmin ja jotkut paljon myöhemmin. Tosiasia on, että luontaista rautaa ei juuri koskaan löydy luonnosta. Oletetaan, että ensimmäinen ihmisen käsiin pudonnut rauta oli meteorista alkuperää. Ensimmäinen maininta raudasta tapahtuu noin 5 tuhatta vuotta sitten, jolloin sitä arvostettiin enemmän kuin alkuperäiskulta, joka toimi rautatuotteiden ympäristönä.

Historiallisten tosiasioiden mukaan nykyaikaisen Armenian alueella asuvat heimot pystyivät hankkimaan rautaa jo kolmannen vuosituhannen alussa eKr. Egyptissä ja muinaisessa Kreikassa rautaa saatiin toisessa ja Kiinassa - 1. vuosituhannen puolivälissä eKr. e. Näiden luonnollisten metallien, kuten kuparin ja tinan, pienet varannot toimivat sysäyksenä uusien metallien etsinnässä. Ja Amerikassa, jossa oli runsaasti suuria kupariesiintymiä, rautaa alettiin louhia vasta eurooppalaisten saapuessa mantereelle. Afrikkalaiset heimot päinvastoin astuivat välittömästi rautakauteen ohittaen kuparikauden.

Totta, raudan uuttamisprosessi oli paljon monimutkaisempi kuin kupari. Muinaisilla mestarilla ei ollut keinoa saavuttaa niin korkeaa lämpötilaa, jossa rauta alkoi sulaa. Raakaraudan pelkistysmenetelmä ilmestyi vasta ensimmäisellä vuosituhannella eKr., ja sitä käytettiin laajalti aseiden, työkalujen ja erilaisten työkalujen valmistuksessa, koska se oli tuolloin vahvin tunnettu metalli. Aluksi metallista rautaa louhittiin rautamalmeista kuumentamalla niitä kivihiilellä hyvin ilmastoiduissa paikoissa. Aluksi tällainen rauta oli sienimäistä, hauras ja sisälsi paljon kuonaa. Todettiin, että metallista rautaa voidaan saada ilman sulamispisteeseen saattamista, vain polttoainetta saisi olla enemmän ja sen tulisi olla laadukkaampaa kuin kuparia sulatettaessa, mutta sen tulisi olla erittäin "kuumaa". Kaikki tämä vaati ylimääräisiä sulatusolosuhteita ja erityistä uunin suunnittelua.

Tärkeä askel kohti raudan tuotantoa oli sisäpuolelta tulenkestävällä materiaalilla vuoratun ja ylhäältä avoimen takon keksiminen. Tämän menetelmän ansiosta rauta osoittautui laadukkaammaksi. Metallin jatkokäsittely tapahtui takomossa, jossa uunissa kuumennettua metallia käsiteltiin vasaran iskuilla kuonan poistamiseksi, minkä jälkeen saatiin laadultaan tyydyttävä rauta. Takomisesta on tullut useiden vuosisatojen ajan pääasiallinen metallinkäsittelyn tyyppi, ja seppätyöstä on tullut tärkeä teollisuus.

Rautaa oli vaikea käyttää puhtaassa muodossaan sen pehmeyden vuoksi, raudan ja hiilen seos sai käytännön merkitystä. Jos rauta sisälsi jopa 1,7 % hiiltä, ​​saatiin terästä ja rauta sai kyvyn karkaistua. Aluksi työkalu kuumennettiin kuumaksi ja kastettiin sitten veteen, minkä jälkeen siitä tuli erittäin kova ja erinomaiset leikkausominaisuudet. Hyvin pian rauta yhtenä saavutettavimmista ja halvimmista materiaaleista tunkeutui kaikille ihmistoiminnan aloille ja teki valtavan vallankumouksen ihmisen kehityksen historiassa.

Rautaseokset

On enemmän tai vähemmän tunnettua, että yleisesti raudaksi kutsuttu materiaali on jopa yksinkertaisimmassa tapauksessa raudan, kemiallisena alkuaineena, seos hiilen kanssa. Alle 0,3 %:n hiilipitoisuudella saadaan pehmeä sitkeä tulenkestävä metalli, jonka taakse annetaan sen pääainesosan, raudan, nimi. Käsityksen esivanhempamme käsittelemästä raudasta voi nyt saada tutkimalla kynnen mekaanisia ominaisuuksia.

Kun hiilipitoisuus on suurempi kuin 0,3 % mutta alle 2,14 %, seosta kutsutaan teräkseksi. Alkuperäisessä muodossaan teräs muistuttaa ominaisuuksiltaan rautaa, mutta toisin kuin se, se voidaan karkaista - äkillisellä jäähdytyksellä teräs saa kovemman - huomattava etu, joka kuitenkin lähes kokonaan mitätöi saman karkaisun aikana syntyneen haurauden.

Lopuksi, kun hiilipitoisuus on yli 2,14%, saamme valurautaa. Hauras, sulava, sopii hyvin valuun, mutta ei taonta, metalli.

Ensimmäinen askel kehittyvässä rautameallurgiassa oli raudan saaminen pelkistämällä sitä oksidista. Malmi sekoitettiin hiilen kanssa ja laitettiin uuniin. Hiilen polttamisesta syntyneessä korkeassa lämpötilassa hiili alkoi yhdistyä paitsi ilmakehän hapen, myös rautaatomeihin liittyvän hapen kanssa.

Hiilen polton jälkeen uunissa jäi jäljelle niin kutsuttu kritz - ainepala, johon oli lisätty pelkistettyä rautaa. Kritsa kuumennettiin sitten uudelleen ja altistettiin takolle, jolloin rauta lyötiin pois kuonasta. Rautametallurgiassa taonta oli pitkään teknologisen prosessin pääelementti, ja lisäksi se oli viimeinen tuotteen muotoiluun liittyvä asia. Itse materiaali oli taottu.

Teräs valmistettiin valmiista raudasta hiilettämällä jälkimmäinen. Korkeissa lämpötiloissa ja hapen puutteessa hiili, joka ei ehtinyt hapettua, kyllästetään rautaa. Mitä enemmän hiiltä oli, sitä kovempaa teräs oli karkaisun jälkeen.

Kuten näette, millään yllä luetelluista seoksista ei ole sellaista ominaisuutta kuin elastisuus. Rautaseos voi saavuttaa tämän laadun vain, jos siinä ilmenee selkeä kiderakenne, joka ilmenee esimerkiksi sulatteen jähmettymisprosessissa. Muinaisten metallurgien ongelma oli, että he eivät kyenneet sulattamaan rautaa. Tätä varten se on lämmitettävä 1540 asteeseen, kun taas antiikin tekniikat mahdollistivat 1000-1300 asteen lämpötilojen saavuttamisen. 1800-luvun puoliväliin asti pidettiin mahdollisena sulattaa vain valurautaa nestemäiseen tilaan, koska rautaseosten sulavuus lisääntyy hiilipitoisuuden kasvaessa.

Siten rauta tai teräs eivät itsessään olleet sopivia aseiden valmistukseen. Puhdasta raudasta tehdyt työkalut ja työkalut olivat liian pehmeitä ja puhtaasta teräksestä tehdyt liian hauraita. Siksi esimerkiksi miekan valmistamiseksi oli tarpeen tehdä voileipä kahdesta rautalevystä, joiden väliin asetettiin teräslevy. Teroitaessa pehmeä rauta hiottiin ja teräksinen leikkuureuna ilmestyi.

Tällaisia ​​​​aseita, jotka oli hitsattu useista kerroksista, joilla oli erilaiset mekaaniset ominaisuudet, kutsuttiin hitsatuiksi. Tämän tekniikan yleisiä haittoja olivat tuotteiden liiallinen massiivisuus ja riittämätön lujuus. Hitsattu miekka ei voinut joustaa, minkä seurauksena se väistämättä katkesi tai taipui osuessaan ylitsepääsemättömään esteeseen.

Elastisuuden puute ei tyhjentänyt hitsattujen aseiden puutteita. Mainittujen puutteiden lisäksi sitä ei esimerkiksi saatu kunnolla teroitettua. Raudalle voitiin antaa mitä tahansa terävyyttä (vaikka se hiottiin kauhealla nopeudella), mutta raudan pehmeä leikkuureuna tylsistyi melkein välittömästi. Teräs ei halunnut teroittaa - leikkuureuna mureni. Tässä on täydellinen analogia lyijykynien kanssa - pehmeästä lyijystä on helppo tehdä erittäin terävä, mutta se tylsyy välittömästi, etkä saa sitä erityiseen terävyyteen - se katkeaa kymmenen kertaa. Joten partaveitset piti tehdä raudasta ja teroittaa uudelleen päivittäin.

Yleensä hitsatut aseet eivät ylittäneet pöytäveitsen terävyyttä. Pelkästään tämä seikka edellytti sen tekevän tarpeeksi massiiviseksi antamaan tyydyttävät leikkausominaisuudet.

Ainoa keino saavuttaa terävyyden ja kovuuden yhdistelmä hitsaustekniikan puitteissa oli tuotteen karkaisu teroituksen jälkeen. Tätä menetelmää sovellettiin, jos teräksen leikkuureuna hitsattiin yksinkertaisesti rautapäähän, eikä sitä ollut suljettu rauta-"sandwich" -kiinnitykseen. Tai terät voitiin karkaista teroituksen jälkeen, jolloin rautasydän sidottiin ulkopuolelta teräksellä.

Tämän menetelmän haittana oli, että teroitus oli mahdollista vain kerran. Kun terästerä oli sahalaitainen ja tylsistynyt, koko terä oli takottava uudelleen.

Siitä huolimatta hitsaustekniikan kehitys - kaikista sen puutteista huolimatta - teki todellisen vallankumouksen kaikilla ihmisen toiminnan osa-alueilla ja johti tuotantovoimien valtavaan kasvuun. Hitsatut aseet olivat varsin toimivia ja lisäksi julkisesti saatavilla. Vasta niiden leviämisen myötä kivityökalut lopulta syrjäytettiin ja metallin aikakausi alkoi.

Rautatyökalut laajensivat ratkaisevasti ihmisen käytännön mahdollisuuksia. Tuli mahdolliseksi esimerkiksi rakentaa hirsistä leikattuja taloja - loppujen lopuksi rautakirves kaatoi puuta ei kolme kertaa kuin kupari, vaan 10 kertaa nopeammin kuin kivi. Myös hakattu kivirakentaminen yleistyi. Luonnollisesti sitä käytettiin myös pronssikaudella, mutta suhteellisen pehmeän ja kalliin metallin suuri kulutus rajoitti voimakkaasti tällaisia ​​kokeita. Myös viljelijöiden mahdollisuudet ovat laajentuneet merkittävästi.

Anatolian kansat oppivat käsittelemään rautaa ensimmäistä kertaa. Muinainen kreikkalainen perinne piti Khalibsin kansaa raudan löytäjänä, jolle kirjallisuudessa käytettiin vakaata ilmaisua "raudan isä", ja kansan nimi tulee kreikan sanasta Χάλυβας ("rauta").

Rautavallankumous alkoi 1. vuosituhannen vaihteessa eKr. e. Assyriassa. 8. vuosisadalta eKr Hitsattu rauta alkoi nopeasti levitä Euroopassa, III vuosisadalla eKr. e. syrjäytti pronssi Kiinassa ja Galliassa, ilmestyi Saksaan 200-luvulla jKr., ja 6. vuosisadalla jKr sitä käytettiin jo laajalti Skandinaviassa ja tulevan Venäjän alueella asuvien heimojen keskuudessa. Japanissa rautakausi tuli vasta 800-luvulla jKr.

Metallurgit pystyivät näkemään nestemäisen raudan vasta 1800-luvulla, mutta jopa rautametallurgian kynnyksellä - 1. vuosituhannen alussa eKr. - intialaiset käsityöläiset onnistuivat ratkaisemaan ongelman saada elastinen teräs sulattamatta rautaa. Tällaista terästä kutsuttiin bulatiksi, mutta valmistuksen monimutkaisuuden ja tarvittavien materiaalien puutteen vuoksi suurimmassa osassa maailmaa tämä teräs pysyi Intian salaisuutena pitkään.

Teknologisempi tapa saada elastista terästä, joka ei vaatinut erityisen puhdasta malmia tai grafiittia tai erityisiä uuneja, löydettiin Kiinasta 200-luvulla jKr. Teräs taottiin uudelleen monta kertaa, jolloin jokainen taonta taisi aihion puoliksi, jolloin tuloksena oli erinomainen asemateriaali nimeltä Damascus, josta valmistettiin erityisesti kuuluisat japanilaiset katanat.

Ensinnäkin on sanottava, että 1700-luvulle asti hiiltä ei käytännössä käytetty metallurgiassa - tuotteen laadulle haitallisten epäpuhtauksien, pääasiassa rikin, suuren pitoisuuden vuoksi. 1000-luvulta lähtien Kiinassa ja 1600-luvulta Englannissa kivihiiltä alettiin kuitenkin käyttää vankkumisuuneissa valuraudan hehkutukseen, mutta tämä mahdollisti vain pienen hiilen säästön - suurin osa polttoaineesta kului. sulatuksessa, jossa oli mahdotonta sulkea pois hiilen ja malmin välistä kosketusta.

Polttoaineen kulutus metallurgiassa oli jo tuolloin valtavaa - masuuni söi kärryn hiiltä tunnissa. Puuhiilestä on tullut strateginen resurssi. Juuri puun runsaus Ruotsissa ja siihen kuuluvassa Suomessa mahdollisti ruotsalaisten tuotannon laajentamisen tässä mittakaavassa. Britit, joilla oli vähemmän metsiä (ja nekin oli varattu laivaston tarpeisiin), pakotettiin ostamaan rautaa Ruotsista, kunnes he oppivat käyttämään hiiltä.

Metallin käsittely

Ensimmäinen rautatuotteiden tuotannon organisointimuoto oli amatöörisepät. Tavalliset talonpojat, jotka vapaa-aikanaan maanviljelystä kävivät kauppaa sellaisella ammatilla. Tämäntyyppinen seppä itse löysi "malmia" (ruosteisen suon tai punaisen hiekan), poltti itse hiiltä, ​​sulatti itse rautaa, takoi sen itse, käsitteli sen itse.

Mestarin taidot tässä vaiheessa rajoittuivat luonnollisesti yksinkertaisimman muotoisten tuotteiden takomiseen. Hänen työkalujaan olivat palkeet, kivivasara ja alasin sekä hiomakivi. Rautatyökalut valmistettiin kivityökalujen avulla.

Jos lähellä olisi kaivostoimintaan soveltuvia malmiesiintymiä, koko kylä voisi harjoittaa raudan tuotantoa, mutta tämä oli mahdollista vain, jos oli vakaa mahdollisuus kannattavaan tuotteiden markkinointiin, mikä ei käytännössä voinut olla barbaarisissa olosuhteissa.

Jos esimerkiksi 1000 hengen heimolle oli kymmenkunta raudantuottajaa, joista jokainen rakentaisi pari juustouunia vuodessa, niin heidän työnsä turvasi rautatuotteiden pitoisuuden vain noin 200 grammaa henkeä kohti. Eikä vuodessa, vaan yleisesti.

Tämä luku on tietysti hyvin likimääräinen, mutta tosiasia on, että tällä tavalla tuottamalla rautaa ei ole koskaan ollut mahdollista kattaa täysin kaikkia yksinkertaisimpien aseiden ja välttämättömimpien työkalujen tarpeita sen kustannuksella. Kirveet valmistettiin edelleen kivestä, naulat ja aurat puusta. Metalliset panssarit jäivät jopa johtajien ulottumattomiin.

Brittien, germaanien ja slaavien alkeellisimmilla heimoilla aikakautemme alussa oli tämä mahdollisuus. Balttilaiset ja suomalaiset taistelivat ristiretkeläisiä vastaan ​​kivi- ja luu-aseilla - ja tämä osoittautui jo XII-XIII vuosisatoja. Tietenkin kaikki nämä kansat osasivat jo valmistaa rautaa, mutta he eivät vielä pystyneet saamaan sitä tarvittavassa määrin.

Rautametallin kehityksen seuraava vaihe oli ammattisepät, jotka edelleen sulattivat metallia itse, mutta muita miehiä lähetettiin useammin louhimaan rautahiekkaa ja polttamaan hiiltä - vastineeksi luontoissuorituksina. Tässä vaiheessa sepällä oli yleensä jo vasaraapulainen ja takomo jollakin tavalla varusteltu.

Seppien myötä rautatuotteiden pitoisuus kasvoi neljästä viiteen kertaan. Nyt jokainen talonpoikatalo voi saada henkilökohtaisen veitsen ja kirvesen. Myös tuotteiden laatu parani. Sepät olivat ammattilaisia, pääsääntöisesti he tunsivat hitsaustekniikan ja osasivat vetää lankaa. Periaatteessa sellainen käsityöläinen voisi saada myös Damaskoksen, jos hän tietäisi, mutta Damaskoksen aseiden valmistus vaati niin paljon rautaa, että sitä ei vielä voitu valmistaa massatuotantona.

Rauta on kemiallinen alkuaine, jonka atominumero on 26 jaksollisessa järjestelmässä ja jota merkitään symbolilla Fe (lat. Ferrum), joka on yksi maankuoren yleisimmistä metalleista. Yksinkertainen aine rauta on hopeanvalkoinen, muokattava metalli, jolla on korkea kemiallinen reaktiivisuus: rauta syöpyy nopeasti korkeissa lämpötiloissa tai korkeassa ilman kosteudessa. Rautaa löytyy harvoin luonnosta puhtaassa muodossaan. Ihminen käyttää sitä usein seoksien luomiseen muiden metallien ja hiilen kanssa, ja se on teräksen pääkomponentti. Raudan esiintyvyys maankuoressa (4,65 %, 4. sija O, Si, Al jälkeen) ja tiettyjen ominaisuuksien yhdistelmä tekevät siitä "metallin nro 1" ihmisille tärkeänä. Raudan uskotaan myös muodostavan suurimman osan maapallon ytimestä.

Slaavilaisen sanan "rauta" alkuperästä on useita versioita (valkovenäjäksi zhalez, bulgariaksi zhelyazo, ukrainaksi zalizo, puolaksi Żelazo, sloveniaksi Železo). Yksi versioista yhdistää tämän sanan sanskritin sanaan "sääli", joka tarkoittaa "metallia, malmia". Toinen versio näkee sanassa slaavilaisen juuren "lez", sama kuin sanassa "terä" (koska rautaa käytettiin pääasiassa aseiden valmistukseen). Sanalla "hyytelö" on myös yhteys "marsh malmin" hyytelömäiseen koostumukseen, josta metalli louhittiin jonkin aikaa. Luonnollisen rautakarbonaatin (sideriitti) nimi tulee lat. sidereus - tähti; todellakin ensimmäinen rauta, joka joutui ihmisten käsiin, oli meteorista alkuperää. Ehkä tämä yhteensattuma ei ole sattumaa. Erityisesti muinaisen kreikan sanalla sideros, joka tarkoittaa rautaa, ja latinalaisella sidus-sanalla, joka tarkoittaa "tähteä", on todennäköisesti yhteinen alkuperä.

Litosfäärissä rauta on 4. sijalla kaikista alkuaineista ja 2. sijalla alumiinin jälkeen metallien joukossa. Sen massaprosentti maankuoressa on 4,65 %. Rauta on osa yli 300 mineraalia, mutta teollisesti tärkeitä ovat vain malmit, joiden rautapitoisuus on vähintään 16 %: magnetiitti (magneettinen rautamalmi) - Fe3O4 (72,4 % Fe), hematiitti (raudan kiilto tai punainen rautamalmi) - Fe2O3 (70 % Fe), ruskea rautamalmi (goetiitti, limoniitti jne.), jonka rautapitoisuus on jopa 66,1 % Fe, mutta useammin 30-55 %.

Rautaa on käytetty pitkään laajalti tekniikassa, eikä niinkään sen laajan levinneisyyden vuoksi, vaan ominaisuuksiensa vuoksi: se on muovia, helposti soveltuva kuuma- ja kylmätakomiseen, leimaamiseen ja vetämiseen. Puhtaalla raudalla on kuitenkin alhainen lujuus ja kemiallinen kestävyys (se hapettuu ilmassa kosteuden läsnä ollessa ja peittyy liukenemattomalla ruskealla löysällä ruosteella). Tämän vuoksi puhtaassa muodossaan rautaa ei käytännössä käytetä. Se, mitä kutsuimme arkielämässä "raudaksi" ja "rautatuotteeksi, on itse asiassa valmistettu valuraudasta ja teräksestä - rauta-hiiliseoksista, joihin on joskus lisätty muita niin kutsuttuja seosaineita, jotka antavat näille seoksille erityisiä ominaisuuksia.

Oli aika, jolloin maan päällä olevaa rautaa arvostettiin paljon enemmän kuin kultaa. 1:160:1280:6400. Tämä on kuparin, hopean, kullan ja raudan suhde muinaisten heettiläisten keskuudessa. Kuten Homeros todistaa Odysseiassa, Akhilleuksen järjestämien pelien voittaja palkittiin kullalla ja palalla rautaa.
Rauta oli yhtä tarpeellinen sekä soturille että kyntäjälle, ja käytännön tarve, kuten tiedätte, on tuotannon ja teknisen kehityksen paras moottori. Termi "rautakausi" otettiin käyttöön tieteessä 1800-luvun puolivälissä. Tanskalainen arkeologi K.Yu. Thomsen. Tämän ihmiskunnan historian ajanjakson "viralliset" rajat: IX...VII vuosisadalta. eKr. kun rautametallurgia alkoi kehittyä monien Euroopan ja Aasian kansojen ja heimojen keskuudessa, ja siihen asti, kun näiden heimojen keskuuteen syntyi luokkayhteiskunta ja valtio. Mutta jos aikakaudet nimetään työkalujen päämateriaalin mukaan, niin rautakausi jatkuu ilmeisesti tänäänkin.

Miten kaukaiset esi-isämme saivat rautaa? Ensinnäkin niin kutsuttu juustonvalmistusmenetelmä. Juustouunit sijoitettiin suoraan maahan, yleensä rotkojen ja ojien rinteisiin. Ne näyttivät putkilta. Tämä putki oli täytetty hiilellä ja rautamalmilla. Hiili sytytettiin, ja rotkon rinteeseen puhaltava tuuli piti hiilen palamassa. Rautamalmia pelkistettiin, ja saatiin pehmeä huuto - rautaa kuonasulkeutumalla. Tällaista rautaa kutsuttiin hitsaukseksi; se sisälsi hiiltä ja malmista siirtyneitä epäpuhtauksia. Critsu oli väärennetty. Kuonanpalaset putosivat pois ja rauta jäi vasaran alle kuonalankojen lävistämänä. Siitä takottiin erilaisia ​​työkaluja. Takoraudan ikä oli pitkä, mutta antiikin ja varhaiskeskiajan ihmiset tunsivat myös muun raudan. Kuuluisa Damaskoksen teräs (tai damastiteräs) valmistettiin idässä Aristoteleen aikana (4. vuosisadalla eKr.). Mutta sen valmistustekniikka sekä damaskin terien valmistusprosessi pidettiin salassa.

Sekä damastiteräs että Damaskosteräs eivät eroa kemialliselta koostumukseltaan tavallisesta seostamattomasta teräksestä. Nämä ovat raudan ja hiilen seoksia. Mutta toisin kuin tavallisella hiiliteräksellä, damastiteräksellä on erittäin korkea kovuus ja elastisuus sekä kyky antaa terälle poikkeuksellisen terävä.
Damaskiteräksen salaisuus kummitteli monien vuosisatojen ja maiden metallurgeja. Mitä vain menetelmiä ja reseptejä ei tarjottu! Rautaan lisättiin kultaa, hopeaa, jalokiviä, norsunluuta. Nerokkaimmat (ja joskus kauheimmat) "teknologiat" keksittiin. Yksi vanhimmista vinkeistä: kovettumista varten upota terä ei veteen, vaan lihaksikkaan orjan kehoon, jotta hänen voimansa muuttuu teräkseksi.

Viime vuosisadan ensimmäisellä puoliskolla merkittävä venäläinen metallurgi P.P. onnistui paljastamaan damastiteräksen salaisuuden. Anosov. Hän otti puhtaimman flash-raudan ja asetti sen avoimeen upokkaaseen hiiliuuniin. Rauta, sulava, oli kyllästetty hiilellä, peitetty kuonalla kiteisestä dolomiitista, joskus lisäämällä puhdasta rautaa. Tämän kuonan alla se vapautettiin erittäin intensiivisesti hapesta, rikistä, fosforista ja piistä. Mutta se oli vasta puoli taistelua. Teräs oli myös tarpeen jäähdyttää mahdollisimman rauhallisesti ja hitaasti, jotta kiteytysprosessin aikana voisi muodostua ensin suuria, haarautuneita kiteitä, ns. dendriittejä. Jäähdytys meni suoraan tulisijaan, täynnä kuumaa hiiltä. Tätä seurasi taitava taonta, jonka ei pitänyt rikkoa syntynyttä rakennetta.

Toinen venäläinen metallurgi - D.K. Tšernov selitti myöhemmin Bulatin ainutlaatuisten ominaisuuksien alkuperän yhdistämällä ne rakenteeseen. Dendriitit koostuvat tulenkestävästä, mutta suhteellisen pehmeästä teräksestä, ja niiden "oksien" välinen tila täytetään metallin jähmettymisprosessissa hiilikyllästetymmällä ja siten kovemmalla teräksellä. Tästä johtuen suurempi kovuus ja suurempi viskositeetti samanaikaisesti. Takomisen aikana tämä teräs "hybridi" ei tuhoudu, sen puurakenne säilyy, mutta vain suorasta linjasta se muuttuu siksakiksi. Piirustuksen ominaisuudet riippuvat suurelta osin iskujen voimakkuudesta ja suunnasta, sepän taidosta.

Antiikin Damaskosteräs on samaa damastiterästä, mutta myöhemmin ns. terästä, joka on saatu takomalla useista teräslangoista tai -nauhoista. Langat valmistettiin teräksistä, joiden hiilipitoisuus on erilainen, joten ominaisuudet olivat samat kuin damastiteräksellä. Keskiajalla tällaisen teräksen valmistus saavutti suurimman kehityksensä. Tunnetaan japanilainen terä, jonka rakenteesta löydettiin noin 4 miljoonaa mikroskooppisen ohutta teräslankaa. Luonnollisesti aseiden valmistus Damaskoksen teräksestä on vielä työläämpää kuin damaskin sapelien valmistus.

Juuston valmistusprosessi riippui pitkälti säästä: tuulen piti puhaltaa "putkeen". Halu päästä eroon sään oikkuista johti palkeiden luomiseen, jotka puhalsivat tulta raakauunissa. Paljeen tultua rinteille ei enää tarvinnut rakentaa raakauuneja. Uuden tyyppinen uuni ilmestyi - niin sanotut susikuopat, jotka kaivettiin maahan, ja masuunit, jotka kohosivat maan yläpuolelle. Ne tehtiin kivistä, joita pidettiin yhdessä saven kanssa. Paljeputki työnnettiin domnitsan pohjassa olevaan reikään ja uunia alettiin puhaltaa. Hiili paloi, ja uunin tulisijassa kuului jo meille tuttu huuto. Yleensä sen vetämiseksi ulos he mursivat useita kiviä uunin pohjalta. Sitten ne laitettiin takaisin paikoilleen, uuni täytettiin hiilellä ja malmilla, ja kaikki alkoi alusta.

Krakkausta poistettaessa uunista kaadettiin myös sulaa valurautaa - yli 2 % hiiltä sisältävää rautaa, joka sulaa alemmissa lämpötiloissa. Kiinteässä muodossa valurautaa ei voi takoa, se hajoaa paloiksi yhdestä vasaran iskusta. Siksi valurautaa, kuten kuonaa, pidettiin alun perin jätetuotteena. Britit jopa kutsuivat sitä "harkkorautaksi" - harkkorautaksi. Vasta myöhemmin metallurgit ymmärsivät, että nestemäistä rautaa voitiin kaataa muotteihin ja saada siitä erilaisia ​​tuotteita, kuten kanuunankuulat. XIV ... XV vuosisadalla. masuunit, jotka tuottivat harkkorautaa, tulivat vakaasti alalle. Niiden korkeus saavutti 3 metriä enemmän, he sulattivat valimorautaa, josta kaadettiin paitsi ytimet, myös itse tykit. Varsinainen käännös masuunista masuuniin tapahtui vasta 1700-luvun 80-luvulla, jolloin yksi Demidovin virkailijoista keksi ajatuksen puhaltaa masuuniin ei yhden suuttimen, vaan kahden suuttimen kautta. ne tulisijan molemmille puolille. Suuttimien eli lansien (kuten niitä nykyään kutsutaan) määrä kasvoi, puhallus muuttui yhä tasaisemmaksi, tulisijan halkaisija kasvoi ja uunien tuottavuus kasvoi.

Kaksi muuta löytöä vaikuttivat suuresti masuunituotannon kehitykseen. Masuunien polttoaineena käytettiin monta vuotta puuhiiltä. Siellä oli koko teollisuus, joka oli omistautunut hiilen polttamiseen puusta. Tämän seurauksena Englannin metsiä hakattiin siinä määrin, että kuningatar antoi erityisasetuksen, joka kielsi metsien tuhoamisen rauta- ja terästeollisuuden tarpeisiin. Sen jälkeen englantilainen metallurgia alkoi laskea nopeasti. Britannia joutui tuomaan harkkorautaa ulkomailta, pääasiassa Venäjältä. Tämä jatkui 1700-luvun puoliväliin saakka, jolloin Abraham Derby keksi tavan saada koksia kivihiilestä, jonka varastot Englannissa ovat erittäin suuret. Koksista tuli masuunien pääpolttoaine. Vuonna 1829 J. Nilson Kleidin tehtaalla (Skotlanti) käytti ensimmäisen kerran lämmitettyä ilmaa puhaltamalla masuuneihin. Tämä innovaatio lisäsi uunien tuottavuutta ja vähensi dramaattisesti polttoaineen kulutusta. Viimeinen merkittävä parannus masuuniprosessissa on tehty jo tänään. Sen ydin on korvata osa koksista halvalla maakaasulla.

Teräksen valmistusprosessi rajoittuu olennaisesti valuraudan epäpuhtauksien polttamiseen, niiden hapettamiseen ilmakehän hapella. Se, mitä metallurgit tekevät, voi tuntua typerältä tavalliselle kemistille: ensin he pelkistävät rautaoksidia, samanaikaisesti kyllästävät metallin hiilellä, piillä, mangaanilla (raudan tuotanto), ja sitten he yrittävät polttaa ne. Ärsyttävintä on, että kemisti on täysin oikeassa: metallurgit käyttävät ilmeisen naurettavaa menetelmää. Mutta heillä ei ollut muuta. Tärkein metallurginen uudelleenjako - teräksen tuotanto valuraudasta - syntyi 1300-luvulla. Teräs hankittiin sitten bloomeryn takomoissa. Valurauta asetettiin hiilen päälle ilmalanssin yläpuolelle. Kivihiilen palamisen aikana valurauta suli ja tippui alas pisaroiden kautta kulkien happirikkaamman alueen läpi - hormin ohi. Täällä rauta vapautettiin osittain hiilestä ja lähes kokonaan piistä ja mangaanista. Sitten se päätyi tulisijan pohjalle edellisestä sulatuksesta jäljelle jääneen rautapitoisen kuonakerroksen peittämänä. Kuona hapetti vähitellen metallissa vielä olevan hiilen, jolloin metallin sulamispiste nousi ja se paksuuntui. Tuloksena oleva pehmeä harkko nostettiin sorkkaraudalla. Hormon yläpuolella olevalla vyöhykkeellä se sulatettiin uudelleen, samalla kun osa raudan sisältämästä hiilestä hapettui. Kun uudelleensulatuksen jälkeen tulisijan pohjalle muodostui 50 ... 100 kilon huuto, se poistettiin tulisijasta ja lähetettiin välittömästi takomiseen, jonka tarkoituksena ei ollut vain metallin tiivistäminen, vaan myös päästää siitä nestemäistä kuonaa.

Menneisyyden edistynein raudanvalmistusyksikkö oli vankkauuni, jonka englantilainen Henry Cort keksi 1700-luvun lopulla. (Muuten, hän keksi myös muotoraudan valssaamisen rullille, joihin oli leikattu mittareita. Mittareiden läpi kulkenut kuuma metallinauha otti muodon.). Kortin lätäkköuuni oli ladattu valuraudalla, ja sen pohja (pohja) ja seinät vuorattiin rautamalmilla. Ne uusittiin jokaisen sulatuksen jälkeen. Uunista tulevat kuumat kaasut sulattivat raudan, minkä jälkeen ilman happi ja malmin sisältämä happi hapettivat epäpuhtaudet. Kiukaan vieressä seisova lätäkkö sekoitti kylpyä rautakangolla, jolle muodostui kiteitä, jotka muodostivat rautavarren. Puddling-uunin keksimisen jälkeen tällä rautametallurgian alueella ei näkynyt mitään uutta pitkään aikaan, lukuun ottamatta englantilaisen Gunstmanin kehittämää upokasmenetelmää korkealaatuisen teräksen valmistamiseksi. Mutta upokkaat olivat tehottomia, ja teollisuuden ja liikenteen kehitys vaati yhä enemmän terästä.

Henry Bessemer patentoi vuonna 1856 menetelmän teräksen valmistamiseksi puhaltamalla ilmaa nestemäisen raudan läpi muuntimessa - päärynänmuotoisessa rautalevystä tehdyssä astiassa, joka on vuorattu sisäpuolelta tulenkestävällä kvartsilla. Tulenkestävä pohja, jossa on useita reikiä, toimii räjähdyksen tuottamiseen. Muuntimessa on 300° kiertolaite. Ennen työn aloittamista muunnin asetetaan "selälleen", valurautaa kaadetaan siihen, puhalletaan ja vasta sitten muunnin asetetaan pystysuoraan. Ilman happi hapettaa raudan FeO:ksi. Jälkimmäinen liukenee valurautaan ja hapettaa hiiltä, ​​piitä, mangaania ... Kuonat muodostuvat raudan, mangaanin ja piin oksideista. Taksiprosessia suoritetaan, kunnes hiili on palanut kokonaan. Sitten muunnin asetetaan jälleen "selälleen", puhallus sammutetaan, laskettu määrä ferromangaania viedään metalliin - hapettumisen poistamiseksi. Tämä johtaa korkealaatuiseen teräkseen.
Harkkoraudan muuntamismenetelmästä tuli ensimmäinen valuteräksen massatuotantomenetelmä.

Bessemer-muuntimen uudelleenjaolla, kuten myöhemmin kävi ilmi, oli myös haittoja. Erityisesti valuraudasta poistettiin haitalliset epäpuhtaudet - rikki ja fosfori. Siksi konvertterissa käsittelyyn käytettiin pääasiassa rikki- ja fosforitonta valurautaa. Myöhemmin he oppivat pääsemään eroon rikistä (tietenkin osittain) lisäämällä mangaania sisältävää "peili"valurautaa nestemäiseen teräkseen ja myöhemmin ferromangaania. Fosforilla, jota ei poistettu masuunissa ja jota ei sidottu mangaani, tilanne oli monimutkaisempi. Jotkut malmit, kuten Lorraine, jotka sisältävät runsaasti fosforia, jäivät teräksen tuotantoon soveltumattomiksi. Ratkaisun löysi englantilainen kemisti S.D. Thomas, joka ehdotti fosforin sitomista kalkkiin. Thomas-muunnin, toisin kuin Bessemer, vuorattiin poltetulla dolomiitilla, ei piidioksidilla. Kalkkia lisättiin valuraudaan puhalluksen aikana. Muodostui kalkki-fosforikuona, joka erottui helposti teräksestä. Myöhemmin tätä kuonaa käytettiin jopa lannoitteena.

Teräksenvalmistuksen suurin vallankumous tapahtui vuonna 1865, jolloin isä ja poika Pierre ja Emile Martin käyttivät W. Siemensin piirustusten mukaan rakennettua regeneratiivista kaasuuunia teräksen valmistukseen. Siinä kaasun ja ilman lämmityksen ansiosta erityisissä kammioissa, joissa oli tulenkestävä suutin, saavutettiin niin korkea lämpötila, että uunikylvyn teräs ei enää mennyt tahnaksi, kuten lätäkköuunissa, vaan nesteeksi osavaltio. Se voitiin kaataa kauhoihin ja muotteihin, tehdä harkoiksi ja rullata kiskoiksi, palkkeiksi, rakennusprofiileiksi, levyiksi... Ja kaikki tämä valtavassa mittakaavassa! Lisäksi monien vuosien aikana kertynyt valtavia rautaromumääriä tuli mahdolliseksi hyödyntää metallurgisissa ja koneenrakennuslaitoksissa. Jälkimmäinen seikka oli erittäin tärkeä rooli uuden prosessin kehittämisessä. XX vuosisadan alussa. avouunit korvasivat lähes kokonaan Bessemer- ja Thomas-konvertterit, jotka, vaikka ne kuluttivatkin romua, olivat hyvin pieniä määriä.

Konvertterituotannosta voisi tulla historiallinen harvinaisuus, sama kuin lätäköstä, ellei happipuhallusta varten. Ajatus typen poistamisesta ilmasta, joka ei ole mukana prosessissa, ja harkkoraudan puhaltamisesta pelkällä hapella, tuli monille menneisyyden merkittäville metallurgeille; varsinkin 1800-luvulla. Venäläinen metallurgi D.K. Tšernov ja ruotsalainen R. Åkerman kirjoittivat siitä. Mutta siihen aikaan happi oli liian kallista. Vasta 1900-luvun 30-40-luvuilla, kun halpoja teollisia menetelmiä hapen saamiseksi ilmasta otettiin käyttöön, metallurgit pystyivät käyttämään happea teräksen valmistuksessa. Tietenkin avouunissa. Yritykset puhaltaa happea muuntimien harkkoraudan läpi eivät onnistuneet; niin korkea lämpötila kehittyi, että laitteen pohjat paloivat läpi. Avouunissa kaikki oli yksinkertaisempaa: happea annettiin sekä polttimeen liekin lämpötilan nostamiseksi että kylpyyn (nestemäiseksi metalliksi) epäpuhtauksien polttamiseksi. Tämä mahdollisti avouunien tuottavuuden lisäämisen, mutta samalla nosti niiden lämpötilaa niin paljon, että tulenkestävät aineet alkoivat sulaa. Siksi happea käytettiin tässäkin kohtalaisesti.

Vuonna 1952 Itävallassa Linzin kaupungissa Festin tehdas alkoi ensimmäistä kertaa käyttää uutta teräksen tuotantomenetelmää - happimuunninta. Muuntimeen kaadettiin valurautaa, jonka pohjassa ei ollut reikiä puhallusta varten, se oli kuuro. Nestemäisen raudan pinnalle syötettiin happea. Epäpuhtauksien palaminen nosti niin korkean lämpötilan, että nestemäistä metallia jouduttiin jäähdyttämään lisäämällä muuntimeen rautamalmia ja -romua. Ja melko suuria määriä. Konvertterit ilmestyivät uudelleen metallurgisille tehtaille. Uusi terästuotantomenetelmä alkoi levitä nopeasti kaikissa teollisuusmaissa. Nyt sitä pidetään yhtenä teräksentuotannon lupaavimmista. Muuntimen etuja ovat, että se vie vähemmän tilaa kuin avouuni, sen rakentaminen on paljon halvempaa ja sen tuottavuus on korkeampi. Aluksi konverttereissa sulatettiin kuitenkin vain vähähiilisiä mietoja teräksiä. Seuraavina vuosina kehitettiin prosessi korkeahiilisten ja seosterästen sulattamiseksi konvertterissa.

Terästen ominaisuudet vaihtelevat. On teräksiä, jotka on suunniteltu kestämään pitkään merivedessä, teräksiä, jotka kestävät korkeita lämpötiloja ja kuumien kaasujen aggressiivista vaikutusta, teräksiä, joista valmistetaan pehmeät sidelangat, sekä teräksiä elastisten ja kovien jousien valmistukseen. Tällaiset ominaisuudet johtuvat erilaisista teräskoostumuksista. Joten lujat kuulalaakerit on valmistettu teräksestä, joka sisältää 1 % hiiltä ja 1,5 % kromia; 18 % kromia ja 8...9 % nikkeliä sisältävä teräs on tunnettu "ruostumaton teräs", ja sorvaustyökalut valmistetaan teräksestä, joka sisältää 18 % volframia, 4 % kromia ja 1 % vanadiinia. Nämä teräskoostumukset tekevät niistä erittäin vaikea sulattaa. Todellakin avouunissa ja konvertterissa ilmakehä hapettuu ja alkuaineet, kuten kromi, hapettuvat helposti ja muuttuvat kuonaksi, ts. ovat hukassa. Tämä tarkoittaa, että saadakseen terästä, jonka kromipitoisuus on 18 %, tulee uuniin syöttää paljon enemmän kromia kuin 180 kg per tonni terästä. Kromi on kallis metalli. Kuinka löytää tie ulos tästä tilanteesta?

1900-luvun alussa löydettiin ulospääsy. Metallin sulatukseen ehdotettiin sähkökaaren lämmön käyttöä. Metalliromu ladattiin pyöreään uuniin, valurautaa kaadettiin ja hiili- tai grafiittielektrodit laskettiin alas. Niiden ja uunissa olevan metallin ("kylpy") välillä tapahtui sähkökaari, jonka lämpötila oli noin 4000 ° C. Metalli sulasi helposti ja nopeasti. Ja sellaisessa suljetussa sähköuunissa voit luoda minkä tahansa ilmapiirin - hapettavan, pelkistävän tai täysin neutraalin. Toisin sanoen arvoesineitä voidaan estää palamasta loppuun. Näin syntyi korkealaatuisten terästen metallurgia. Myöhemmin ehdotettiin toista sähkösulatusmenetelmää - induktiota. Fysiikasta tiedetään, että jos metallijohdin asetetaan kelaan, jonka läpi korkeataajuinen virta kulkee, siihen indusoituu virta ja johdin lämpenee. Tämä lämpö riittää sulattamaan metallin tietyssä ajassa. Induktiouuni koostuu upokkaasta, jonka vuoraukseen on upotettu spiraali. Spiraalin läpi johdetaan korkeataajuinen virta ja upokkaan metalli sulaa. Tällaisessa uunissa voit myös luoda minkä tahansa tunnelman.

Valokaariuuneissa sulatusprosessi tapahtuu yleensä useissa vaiheissa. Ensinnäkin tarpeettomat epäpuhtaudet poltetaan pois metallista hapettaen ne (hapetusjakso). Sitten kuona, joka sisältää näiden alkuaineiden oksideja, poistetaan (ladataan) uunista ja ladataan ferroseokset - rautaseokset elementeillä, jotka on lisättävä metalliin. Uuni suljetaan ja sulatusta jatketaan ilman ilman sisäänpääsyä (palautusjakso). Tämän seurauksena teräs kyllästyy vaadituilla elementeillä tietyssä määrässä. Valmis metalli vapautetaan kauhaan ja kaadetaan.

Teräkset, erityisesti korkealaatuiset, osoittautuivat erittäin herkiksi epäpuhtauksille. Pienetkin määrät happea, typpeä, vetyä, rikkiä, fosforia heikentävät suuresti niiden ominaisuuksia - lujuutta, sitkeyttä, korroosionkestävyyttä. Nämä epäpuhtaudet muodostavat ei-metallisia yhdisteitä raudan ja muiden teräksen sisältämien alkuaineiden kanssa, jotka kiilautuvat metallin rakeiden väliin, heikentävät sen tasaisuutta ja heikentävät laatua. Joten terästen lisääntyneen happi- ja typen pitoisuuden myötä niiden lujuus heikkenee, vety aiheuttaa hiutaleita - metalliin mikrohalkeamia, jotka johtavat teräsosien odottamattomaan tuhoutumiseen kuormituksen alaisena, fosfori lisää teräksen haurautta kylmässä, rikki aiheuttaa punaista haurautta - teräksen tuhoutumista kuormituksen alaisena korkeissa lämpötiloissa. Metallurgit ovat etsineet tapoja poistaa nämä epäpuhtaudet jo pitkään. Avouunissa, konverttereissa ja sähköuuneissa sulatuksen jälkeen metalli deoksitetaan - siihen lisätään alumiinia, ferropiitä (raudan ja piin seos) tai ferromangaania. Nämä alkuaineet yhdistyvät aktiivisesti hapen kanssa, kelluvat kuonaan ja vähentävät teräksen happipitoisuutta. Mutta happea jää edelleen teräkseen, ja korkealaatuisille teräksille sen jäljellä olevat määrät ovat liian suuria. Oli tarpeen löytää muita, tehokkaampia tapoja.

1950-luvulla metallurgit alkoivat evakuoida terästä teollisessa mittakaavassa. Nestemäistä metallia sisältävä kauha asetetaan kammioon, josta ilma pumpataan pois. Metalli alkaa kiehua voimakkaasti ja siitä vapautuu kaasuja. Kuvittele kuitenkin kauhaa, jossa on 300 tonnia terästä - kuinka kauan kestää, kunnes se kiehuu kokonaan, ja kuinka paljon metalli jäähtyy tänä aikana. Sinulle tulee heti selväksi, että tämä menetelmä sopii vain pienille määrille terästä. Siksi on kehitetty muita, nopeampia ja tehokkaampia imurointimenetelmiä. Nyt niitä käytetään kaikissa kehittyneissä maissa, mikä on parantanut teräksen laatua. 60-luvun alussa kehitettiin menetelmä teräksen sähkökuonan uudelleensulatukseen, jota alettiin pian käyttää monissa maissa. Tämä menetelmä on hyvin yksinkertainen. Vesijäähdytteiseen metalliastiaan - muottiin - asetetaan metalliharkko, joka on puhdistettava ja peitettävä erityisen koostumuksen kuonalla. Sitten harkko liitetään virtalähteeseen. Valanteen päässä syntyy sähkökaari ja metalli alkaa sulaa. Nestemäinen teräs reagoi kuonan kanssa ja puhdistetaan paitsi oksideista, myös nitrideistä, fosfideista ja sulfideista. Uusi, haitallisista epäpuhtauksista puhdistettu harkko jähmettyy muotissa. Käytettiin myös vaihtoehtoista menetelmää: metallin puhdistamiseen tarkoitetun erityisen koostumuksen kuonat sulatetaan ja kaadetaan kauhaan, minkä jälkeen metalli vapautetaan uunista tähän nestemäiseen kuonaan. Kuona sekoittuu metalliin ja imee epäpuhtauksia. Tämä menetelmä on nopea, tehokas eikä vaadi suuria määriä sähköä.

Raudan saaminen suoraan malmista, ohittaen masuuniprosessin, aloitettiin viime vuosisadalla. Sitten tätä prosessia kutsuttiin suoraksi vähentämiseksi. Viime aikoihin asti se ei kuitenkaan ole löytänyt laajaa leviämistä. Ensinnäkin kaikki ehdotetut suorapelkistysmenetelmät olivat tehottomia, ja toiseksi tuloksena saatu tuote - sienirauta - oli huonolaatuista ja epäpuhtauksien saastuttamaa. Ja silti harrastajat jatkoivat työtä tähän suuntaan. Tilanne on muuttunut radikaalisti maakaasun laajan käytön jälkeen teollisuudessa. Se osoittautui ihanteelliseksi välineeksi rautamalmin talteenottoon. Maakaasun pääkomponentti, metaani CH4, hajoaa hapettamalla katalyytin läsnä ollessa erityisissä laitteissa - reformaattoreissa reaktion 2CH4 + O2 → 2CO + 2H2 mukaisesti.

Osoittautuu pelkistäviä kaasuja - hiilimonoksidia ja vetyä - seos. Tämä seos tulee reaktoriin, johon syötetään rautamalmia.
Reaktoreiden muodot ja rakenteet ovat hyvin erilaisia. Joskus reaktori on pyörivä putkiuuni, kuten sementtiuuni, joskus kuiluuuni, joskus suljettu retortti. Tämä selittää suorien pelkistysmenetelmien eri nimet: Midrex, Purofer, Ohalata-i-Lamina, SL-RN jne. Reittien määrä on jo ylittänyt kaksi tusinaa. Mutta niiden olemus on yleensä sama. Rikas rautamalmi pelkistetään hiilimonoksidin ja vedyn seoksella. Sieniraudasta ei vain hyvä kirves - hyvää naulaa ei voi takoa. Riippumatta siitä, kuinka rikas alkuperäinen malmi on, puhdasta rautaa ei siitä silti tule ulos. Kemiallisen termodynamiikan lakien mukaan ei ole edes mahdollista palauttaa kaikkea malmin sisältämää rautaa; osa siitä jää edelleen tuotteeseen oksidien muodossa. Sienirauta osoittautuu lähes ihanteelliseksi raaka-aineeksi sähkömetallurgiaan. Se sisältää vähän haitallisia epäpuhtauksia ja sulaa hyvin. Suoran vähennysjärjestelmän etu - sähköuuni on sen alhaiset kustannukset. Suorapelkistyslaitokset ovat paljon halvempia ja kuluttavat vähemmän energiaa kuin masuunit. Suora uudelleensulatus ei ole ainoa tapa käyttää sienirautaa rautameallurgiassa. Sitä voidaan käyttää myös metalliromun korvikkeena avotakkauuneissa, muuntimissa ja valokaariuuneissa.

Rautakausi jatkuu. Noin 9/10 kaikista ihmiskunnan käyttämistä metalleista ja seoksista on rautapohjaisia ​​seoksia. Rautaa sulatetaan maailmassa noin 50 kertaa enemmän kuin alumiinia, muista metalleista puhumattakaan. Muovit? Mutta meidän aikanamme niillä on useimmiten itsenäinen rooli erilaisissa malleissa, ja jos perinteen mukaisesti he yrittävät tuoda ne "korvaamattomien korvikkeiden" joukkoon, niin useammin ne korvaavat ei-rautametallit, eivät rautapitoiset. Vain muutama prosentti kuluttamastamme muovista korvaa teräksen. Rautapohjaiset seokset ovat yleismaailmallisia, teknisesti edistyneitä, saatavilla ja halpoja irtotavarana. Myöskään tämän metallin raaka-ainepohja ei aiheuta huolta: jo tutkitut rautamalmivarat riittäisivät ainakin kahdeksi vuosisadaksi. Rauta on ollut pitkään sivilisaation perusta.