Di bumi itu dihargai lebih dari emas. Sejarawan Soviet G. Areshyan mempelajari pengaruh besi pada budaya kuno negara-negara Mediterania.

Dia memberikan proporsi berikut: 1:160: 1280:6400. Ini adalah rasio biaya tembaga, perak, emas dan besi di antara orang Het kuno. Saat Homer bersaksi di Odyssey, pemenang permainan yang diatur oleh Achilles dihadiahi sepotong emas dan sepotong besi.

Itu sama-sama diperlukan untuk prajurit dan pembajak, dan kebutuhan praktis, seperti yang Anda tahu, adalah mesin produksi dan kemajuan teknis terbaik.

Istilah "Zaman Besi" diperkenalkan ke dalam sains pada pertengahan abad ke-19. Arkeolog Denmark K. Yu. Thomsen. Batas-batas "resmi" dari periode sejarah manusia ini: dari abad IX-VII. SM e. ketika metalurgi besi mulai berkembang di antara banyak orang dan suku di Eropa dan Asia, dan sampai saat masyarakat kelas dan negara muncul di antara suku-suku ini. Namun jika zaman-zaman tersebut dinamai menurut bahan utama alat-alatnya, jelas Zaman Besi masih berlanjut hingga saat ini.

Bagaimana nenek moyang kita yang jauh menerima? Pertama, yang disebut metode pembuatan keju. Tempat pembakaran keju diatur tepat di atas tanah, biasanya di lereng jurang dan parit. Mereka tampak seperti pipa. Pipa ini diisi dengan arang dan bijih besi. Batubara dinyalakan, dan angin yang bertiup ke lereng jurang membuat batubara tetap menyala.

Bijih besi berkurang, dan besi lunak diperoleh - besi dengan inklusi terak. Besi seperti itu disebut pengelasan; itu mengandung beberapa karbon dan kotoran yang ditransfer dari bijih. Palu ditempa, potongan terak jatuh, dan di bawah palu ada besi, ditusuk dengan benang terak. Berbagai alat ditempa darinya.

Zaman besi tempa itu panjang, tetapi orang-orang kuno dan awal Abad Pertengahan juga akrab dengan besi lainnya. Baja Damaskus yang terkenal (atau baja damask) dibuat di Timur pada zaman Aristoteles (abad ke-4 SM). Namun teknologi produksinya, serta proses pembuatan bilah damask, dirahasiakan selama berabad-abad.

Dari rumah ke rumah

Proses pembuatan keju sangat bergantung pada cuaca: angin harus bertiup ke dalam "pipa". Keinginan untuk menghilangkan keanehan cuaca menyebabkan terciptanya bellow, yang mengipasi api di tungku mentah. Dengan munculnya bellow, tidak ada lagi kebutuhan untuk membangun tungku mentah di lereng. Jenis tungku baru muncul - yang disebut lubang serigala, yang digali di tanah, dan tungku ledakan, yang menjulang di atas tanah. Mereka terbuat dari batu yang disatukan dengan tanah liat. Sebuah tabung bellow dimasukkan ke dalam lubang di dasar domnitsa dan tungku mulai mengembang. Batubara terbakar, dan di perapian tungku sudah ada teriakan yang akrab bagi kita. Biasanya, untuk menariknya keluar, mereka memecahkan beberapa batu di bagian bawah tungku. Kemudian mereka diletakkan kembali di tempatnya, tungku diisi dengan batu bara dan bijih, dan semuanya dimulai dari awal lagi.

Kata "domnitsa" sendiri berasal dari kata Slavia "dmuti", yang berarti "meniup". Kata "sombong" (menggembung) dan "asap" berasal dari kata yang sama. Dalam bahasa Inggris, tanur tinggi disebut, seperti dalam bahasa Rusia, tanur sembur. Dan dalam bahasa Prancis dan Jerman, tungku ini disebut tinggi (Hochofen dalam bahasa Jerman dan haut fourneau dalam bahasa Prancis).

Dominika menjadi lebih dan lebih. Produktivitas bulu meningkat; batu bara terbakar lebih panas, dan besi jenuh dengan karbon.

Ketika cracker dikeluarkan dari tungku, besi tuang cair juga dituangkan - besi yang mengandung lebih dari 2% karbon dan meleleh pada suhu yang lebih rendah. Dalam bentuk padat, besi tuang tidak dapat ditempa; itu hancur berkeping-keping dari satu pukulan dengan palu. Oleh karena itu, besi tuang, seperti terak, pada awalnya dianggap sebagai produk limbah. Inggris bahkan menyebutnya "pig iron" - pig iron. Baru kemudian ahli metalurgi menyadari bahwa besi cair dapat dituangkan ke dalam cetakan dan berbagai produk, seperti bola meriam, dapat diperoleh darinya.

Pada abad XIV-XV. tanur sembur yang menghasilkan besi kasar dengan cepat memasuki industri. Tingginya mencapai 3 m atau lebih, mereka melebur besi tuang, dari mana tidak hanya inti yang dituangkan, tetapi juga meriam itu sendiri.

Pergantian nyata dari tanur sembur ke tanur sembur hanya terjadi pada tahun 80-an abad ke-18, ketika salah satu pegawai Demidov datang dengan ide meniup ke dalam tanur sembur tidak melalui satu nosel, tetapi melalui dua, menempatkan mereka di kedua sisi perapian. Masalah Turun dan Keluar dimulai! Jumlah nozel, atau tombak (seperti yang sekarang disebut), tumbuh, ledakan menjadi lebih dan lebih seragam, diameter perapian meningkat, dan produktivitas tungku meningkat.

Dua penemuan lagi sangat mempengaruhi perkembangan produksi blast-furnace. Selama bertahun-tahun tanur tinggi berbahan bakar arang. Ada seluruh industri yang didedikasikan untuk membakar batu bara dari kayu. Akibatnya, hutan-hutan di Inggris ditebang sedemikian rupa sehingga dikeluarkan dekrit khusus oleh Ratu yang melarang perusakan hutan untuk kebutuhan industri besi dan baja. Setelah itu, metalurgi Inggris mulai menurun dengan cepat. Inggris terpaksa mengimpor pig iron dari luar negeri, terutama dari Rusia. Hal ini berlanjut hingga pertengahan abad ke-18, ketika Abraham Derby menemukan cara untuk mendapatkan kokas dari batu bara, yang cadangannya di Inggris sangat besar. Coke menjadi bahan bakar utama untuk blast furnace.

Penemuan kokas dikaitkan dengan legenda Dade Dudley, yang diduga menemukan kokas pada abad ke-16, jauh sebelum Derby. Tetapi produsen arang takut akan pendapatan mereka dan, setelah setuju, membunuh penemunya.

Pada tahun 1829, J. Nilson di pabrik Kleid (Skotlandia) pertama kali menerapkan hembusan udara panas ke dalam tanur tinggi. Inovasi ini meningkatkan produktivitas tungku dan secara dramatis mengurangi konsumsi bahan bakar.

Peningkatan signifikan terakhir dalam proses tanur sembur telah terjadi hari ini. Esensinya adalah penggantian sebagian kokas dengan gas alam yang murah.

Apa itu Bulat

Baik baja damask dan baja Damaskus tidak berbeda dalam komposisi kimia dari baja murni biasa. Ini besi dengan karbon. Namun tidak seperti baja karbon biasa, baja damask memiliki kekerasan dan elastisitas yang sangat tinggi, serta kemampuan untuk memberikan bilah ketajaman yang luar biasa.

Rahasia baja damask menghantui para ahli metalurgi selama berabad-abad dan negara. Apa hanya metode dan resep yang tidak ditawarkan! Batu mulia, gading ditambahkan ke besi. "Teknologi" yang paling cerdik (dan kadang-kadang paling mengerikan) ditemukan. Salah satu tip tertua: untuk pengerasan, rendam bilah bukan di air, tetapi di tubuh budak berotot - sehingga kekuatannya berubah menjadi baja.

Pada paruh pertama abad terakhir, ahli metalurgi Rusia yang luar biasa P.P. Anosov berhasil mengungkap rahasia baja damask. Dia mengambil besi flash paling murni dan meletakkannya di wadah terbuka di tungku arang. Besi, meleleh, jenuh dengan karbon, ditutupi dengan kristal dolomit terak, kadang-kadang dengan penambahan skala besi murni. Di bawah terak ini, sangat intensif dibebaskan dari oksigen, belerang, fosfor dan silikon. Tapi itu hanya setengah dari pertempuran. Itu juga perlu untuk mendinginkan baja setenang dan sepelan mungkin, sehingga selama proses kristalisasi, kristal besar dari struktur bercabang, yang disebut dendrit, pertama kali dapat terbentuk. Pendinginan terjadi tepat di perapian, diisi dengan batu bara panas. Ini diikuti oleh penempaan yang terampil, yang seharusnya tidak mengganggu struktur yang dihasilkan. Ahli metalurgi Rusia lainnya, D.K. Chernov, kemudian menjelaskan asal usul sifat unik baja damask, menghubungkannya dengan strukturnya. Dendrit terdiri dari baja tahan api tetapi relatif lunak, dan ruang antara "cabang" mereka diisi dalam proses pemadatan logam dengan lebih banyak karbon-jenuh, dan karena itu baja lebih keras. Oleh karena itu kekerasan yang lebih besar dan viskositas yang lebih besar pada waktu yang sama. Selama penempaan, "hibrida" baja ini tidak dihancurkan, struktur pohonnya dipertahankan, tetapi hanya dari garis lurus yang berubah menjadi zig-zag. Fitur gambar sangat bergantung pada kekuatan dan arah pukulan, pada keterampilan pandai besi.

Baja damaskus zaman dahulu adalah baja damask yang sama, tetapi kemudian disebut baja yang diperoleh dengan menempa pengelasan dari berbagai kawat atau strip baja.Kabel terbuat dari baja dengan kandungan karbon yang berbeda, sehingga memiliki sifat yang sama dengan baja damask. Pada Abad Pertengahan, seni membuat baja semacam itu mencapai perkembangan terbesarnya. Pisau Jepang diketahui, dalam struktur yang ditemukan sekitar 4 juta benang baja tipis mikroskopis. Tentu saja, proses pembuatan senjata dari baja Damaskus bahkan lebih melelahkan daripada proses pembuatan pedang damask.

Untuk apa sumber daya kita?

Tujuan utama situs kami adalah untuk membantu siswa dan siswa yang mengalami kesulitan dalam menyelesaikan tugas tertentu, atau yang melewatkan topik sekolah. Juga, sumber daya kami akan datang untuk membantu orang tua siswa yang menghadapi kesulitan memeriksa pekerjaan rumah anak-anak mereka.

Pada sumber daya kami, Anda dapat menemukan pekerjaan rumah yang sudah jadi untuk kelas apa pun dari 1 hingga 11 di semua mata pelajaran akademik. Misalnya, Anda dapat menemukan GDZ dalam matematika, bahasa asing, fisika, biologi, sastra, dll. Untuk melakukan ini, Anda hanya perlu memilih kelas yang diinginkan, subjek yang diperlukan, dan buku solusi GDZ dari penulis yang sesuai, setelah itu Anda perlu menemukan bagian yang diperlukan dan mendapatkan jawaban untuk tugas tersebut. GDZ memungkinkan Anda untuk dengan cepat memeriksa tugas yang diberikan kepada siswa di rumah, serta mempersiapkan anak untuk kontrol.

Bagaimana cara mendapatkan nilai A untuk pekerjaan rumah?

Untuk melakukan ini, Anda harus pergi ke sumber kami, yang berisi pekerjaan rumah yang sudah jadi di semua disiplin ilmu kurikulum sekolah. Pada saat yang sama, Anda tidak perlu khawatir tentang kesalahan, kesalahan ketik, dan kekurangan lainnya di GDZ, karena semua manual yang diposting bersama kami diperiksa oleh spesialis berpengalaman. Semua jawaban untuk tugas pekerjaan rumah benar, jadi kami dapat dengan yakin mengatakan bahwa untuk salah satu dari mereka, Anda akan mendapatkan 5-ku! Tetapi Anda tidak boleh menulis ulang semua yang ada di buku catatan Anda tanpa berpikir, sebaliknya, Anda perlu melakukan tugas sendiri, kemudian memeriksanya dengan bantuan GDZ dan hanya setelah itu menulis ulang dalam salinan yang bersih. Ini akan memungkinkan Anda untuk mendapatkan pengetahuan yang diperlukan dan nilai tinggi.

GDZ online

Sekarang tidak ada yang kesulitan mengakses GDZ, karena sumber daya Internet kami disesuaikan untuk semua perangkat modern: PC, laptop, tablet, dan ponsel cerdas yang memiliki akses Internet. Sekarang, bahkan saat istirahat, Anda dapat mengunjungi situs web kami dari ponsel Anda dan menemukan jawaban untuk tugas apa pun. Navigasi yang nyaman dan pemuatan situs yang cepat memungkinkan Anda untuk mencari dan melihat GDZ secepat dan senyaman mungkin. Akses ke sumber daya kami gratis, sementara pendaftaran sangat cepat.

Program baru GDZ

Kurikulum sekolah berubah secara berkala, sehingga siswa selalu membutuhkan alat peraga baru, buku teks dan GDZ. Pakar kami terus memantau inovasi dan, setelah penerapannya, segera memposting buku teks dan GDZ baru di sumber daya sehingga pengguna memiliki edisi terbaru. Sumber daya kami adalah semacam perpustakaan untuk anak sekolah, yang diperlukan bagi setiap siswa untuk belajar dengan sukses. Hampir setiap tahun, kurikulum sekolah menjadi lebih sulit, sementara mata pelajaran dan materi baru diperkenalkan. Belajar menjadi semakin sulit, tetapi situs kami memungkinkan Anda menyederhanakan kehidupan orang tua dan siswa.

Bantuan untuk siswa

Kami tidak melupakan kehidupan siswa yang sibuk dan sulit. Setiap tahun ajaran baru meningkatkan standar dalam hal pengetahuan, sehingga tidak semua siswa mampu mengatasi beban yang begitu tinggi. Kelas panjang, berbagai esai, laboratorium, dan tesis mengisi hampir semua waktu luang siswa. Dengan bantuan situs kami, setiap siswa dapat membuat kehidupan sehari-hari mereka lebih mudah. Untuk melakukan ini, hampir setiap hari spesialis kami menempatkan karya baru di portal. Sekarang siswa dapat menemukan lembar contekan kami untuk tugas apa pun, dan gratis.

Sekarang Anda tidak perlu membawa banyak buku pelajaran ke sekolah setiap hari

Untuk merawat anak-anak sekolah, spesialis kami telah memposting di situs di domain publik semua buku teks kurikulum sekolah. Oleh karena itu, saat ini setiap siswa atau orang tua dapat menggunakannya, dan siswa tidak perlu lagi membawa beban setiap hari karena membawa buku pelajaran yang berat ke sekolah. Cukup mengunduh buku teks yang diperlukan ke tablet, ponsel, dan perangkat modern lainnya, dan buku teks akan selalu ada di mana saja. Mereka juga dapat dibaca online langsung di situs - sangat nyaman, cepat, dan sepenuhnya gratis.

Esai sekolah siap

Jika Anda tiba-tiba diminta untuk menulis esai tentang sebuah buku, maka ingatlah bahwa di situs web kami, Anda selalu dapat menemukan sejumlah besar esai sekolah siap pakai yang ditulis oleh ahli kata dan disetujui oleh guru. Setiap hari kami memperluas daftar esai, menulis esai baru tentang banyak topik dan mempertimbangkan rekomendasi pengguna. Hal ini memungkinkan kami untuk memenuhi kebutuhan sehari-hari semua siswa.

Untuk esai yang ditulis sendiri, kami telah menyediakan karya ringkasan, yang dapat dilihat dan diunduh juga di situs. Mereka mengandung makna utama karya sastra sekolah, yang secara signifikan mengurangi studi buku dan menghemat kekuatan siswa, yang ia butuhkan untuk mempelajari mata pelajaran lain.

Presentasi tentang berbagai topik

Jika Anda sangat perlu membuat presentasi sekolah tentang topik tertentu yang tidak Anda ketahui, maka Anda dapat melakukannya dengan bantuan situs web kami. Sekarang Anda tidak perlu menghabiskan banyak waktu mencari gambar, foto, informasi tercetak dan konsultasi tentang topik dengan para ahli, dll., karena sumber daya kami membuat presentasi berkualitas tinggi dengan konten multimedia tentang topik apa pun. Pakar kami telah memposting di situs sejumlah besar presentasi penulis yang dapat dilihat dan diunduh secara gratis. Oleh karena itu, pelatihan akan lebih informatif dan nyaman bagi Anda, karena Anda akan memiliki lebih banyak waktu untuk istirahat dan untuk mata pelajaran lainnya.

Keuntungan kita:

* database besar buku dan GDZ;

* materi diperbarui setiap hari;

* akses dari gadget modern apa pun;

* kami memperhitungkan keinginan pengguna;

* membuat kehidupan murid, siswa dan orang tua lebih bebas dan menyenangkan.

Kami terus meningkatkan sumber daya kami untuk membuat kehidupan pengguna kami lebih nyaman dan tanpa beban. Dengan bantuan gdz.host, Anda akan menjadi siswa yang sangat baik, sehingga Anda akan memiliki prospek yang bagus di masa dewasa. Alhasil, orang tuamu akan bangga padamu karena kamu akan menjadi contoh yang baik bagi semua orang.

Ribuan tahun yang lalu, orang-orang yang menghuni berbagai bagian planet kita, hampir pada saat yang sama, berkenalan dengan logam asli. Kenalan dengan besi milik periode selanjutnya. Beberapa negara belajar untuk menerimanya lebih awal, dan beberapa lebih lama lagi. Faktanya adalah bahwa besi asli hampir tidak pernah ditemukan di alam. Diasumsikan bahwa besi pertama yang jatuh ke tangan manusia berasal dari meteorik. Penyebutan pertama besi terjadi sekitar 5 ribu tahun yang lalu, ketika itu dinilai lebih dari emas asli, yang berfungsi sebagai pengaturan untuk produk besi.

Menurut fakta sejarah, suku-suku yang tinggal di wilayah Armenia modern sudah dapat memperoleh besi pada awal milenium ketiga SM. Di Mesir dan Yunani Kuno, besi diperoleh pada abad kedua, dan di Cina - pada pertengahan milenium pertama SM. e. Cadangan kecil negara-negara bagian ini dari logam asli seperti tembaga dan timah menjadi dorongan untuk mencari logam baru. Dan di Amerika, yang kaya akan deposit tembaga terbesar, besi mulai ditambang hanya dengan kedatangan orang Eropa di benua itu. Suku-suku Afrika, sebaliknya, segera melangkah ke Zaman Besi, melewati Zaman Tembaga.

Benar, proses mengekstraksi besi jauh lebih rumit daripada tembaga. Para empu kuno tidak memiliki cara untuk mendapatkan suhu setinggi itu di mana besi mulai meleleh. Baru pada milenium pertama SM metode reduksi besi mentah muncul dan digunakan secara luas dalam pembuatan senjata, perkakas, dan berbagai perkakas, karena merupakan logam terkuat yang dikenal saat itu. Awalnya, besi logam ditambang dari bijih besi dengan memanaskannya dengan batu bara di tempat yang berventilasi baik. Awalnya, besi seperti itu kenyal, rapuh dan mengandung banyak terak. Perlu dicatat bahwa besi metalik dapat diperoleh tanpa membawanya ke titik leleh, hanya saja harus ada lebih banyak bahan bakar dan kualitasnya harus lebih baik daripada saat melebur tembaga, tetapi harus sangat "panas". Semua ini membutuhkan kondisi leleh tambahan dan desain tungku khusus.

Sebuah langkah penting menuju produksi besi adalah penemuan bengkel, yang dilapisi dengan bahan tahan api, dan dibuka dari atas. Berkat metode ini, besi ternyata memiliki kualitas yang lebih baik. Pemrosesan lebih lanjut dari logam terjadi di bengkel, di mana logam yang dipanaskan dalam tungku diperlakukan dengan pukulan palu untuk menghilangkan terak, setelah itu besi dengan kualitas yang memuaskan diperoleh. Penempaan selama berabad-abad telah menjadi jenis utama pemrosesan logam, dan pandai besi - industri penting.

Sulit untuk menggunakan besi dalam bentuk murni karena kelembutannya; paduan besi dengan karbon menjadi penting secara praktis. Jika besi mengandung karbon hingga 1,7%, baja diperoleh, dan besi memperoleh kemampuan untuk dikeraskan. Pada awalnya, alat ini dipanaskan hingga merah membara, dan kemudian dicelupkan ke dalam air, setelah itu menjadi sangat keras dengan kualitas pemotongan yang sangat baik. Segera, besi, sebagai salah satu bahan yang paling mudah diakses dan murah, merambah ke semua bidang aktivitas manusia dan membuat revolusi besar dalam sejarah perkembangan manusia.

Paduan besi

Kurang lebih diketahui bahwa bahan yang biasa disebut besi, bahkan dalam kasus yang paling sederhana, adalah paduan besi itu sendiri, sebagai unsur kimia, dengan karbon. Pada konsentrasi karbon kurang dari 0,3%, logam tahan api ulet lunak diperoleh, di belakangnya nama bahan utamanya, besi, ditetapkan. Gagasan tentang besi yang ditangani nenek moyang kita sekarang dapat diperoleh dengan memeriksa sifat mekanik paku.

Pada konsentrasi karbon lebih besar dari 0,3% tetapi kurang dari 2,14%, paduan tersebut disebut baja. Dalam bentuk aslinya, baja menyerupai besi dalam sifat-sifatnya, tetapi, tidak seperti itu, ia dapat dikeraskan - dengan pendinginan mendadak, baja memperoleh kekerasan yang lebih besar - keuntungan yang luar biasa, namun, hampir sepenuhnya dinegasikan oleh kerapuhan yang diperoleh selama pengerasan yang sama.

Akhirnya, pada konsentrasi karbon di atas 2,14%, kami mendapatkan besi tuang. Rapuh, melebur, cocok untuk pengecoran, tetapi tidak dapat ditempa, logam.

Langkah pertama dalam metalurgi besi yang muncul adalah memperoleh besi dengan mereduksinya dari oksida. Bijih dicampur dengan arang dan dimasukkan ke dalam tungku. Pada suhu tinggi yang diciptakan oleh pembakaran batu bara, karbon mulai bergabung tidak hanya dengan oksigen atmosfer, tetapi juga dengan apa yang terkait dengan atom besi.

Setelah pembakaran batu bara di tungku, yang disebut kritz tetap - gumpalan zat dengan campuran besi tereduksi. Kritsa kemudian dipanaskan kembali dan ditempa, menjatuhkan besi dari terak. Untuk waktu yang lama dalam metalurgi besi, penempaan merupakan elemen utama dari proses teknologi, dan, terlebih lagi, itu adalah hal terakhir yang terkait dengan pembentukan produk. Bahannya sendiri dipalsukan.

Baja dibuat dari besi jadi dengan karburasi yang terakhir. Pada suhu tinggi dan kekurangan oksigen, karbon, tidak punya waktu untuk mengoksidasi, besi diresapi. Semakin banyak karbon yang ada, semakin keras baja setelah mengeras.

Seperti yang Anda lihat, tidak ada paduan yang tercantum di atas yang memiliki sifat seperti elastisitas. Paduan besi dapat memperoleh kualitas ini hanya jika struktur kristal yang jelas muncul di dalamnya, yang terjadi, misalnya, dalam proses pemadatan dari lelehan. Masalah para ahli metalurgi kuno adalah mereka tidak bisa melelehkan besi. Untuk melakukan ini, Anda perlu memanaskannya hingga 1540 derajat, sedangkan teknologi kuno memungkinkan untuk mencapai suhu 1000-1300 derajat. Sampai pertengahan abad ke-19, dianggap mungkin untuk melelehkan hanya besi tuang ke keadaan cair, karena peleburan paduan besi meningkat dengan meningkatnya konsentrasi karbon.

Jadi, baik besi maupun baja sendiri tidak cocok untuk membuat senjata. Perkakas dan perkakas yang terbuat dari besi murni terlalu lunak, dan perkakas yang terbuat dari baja murni terlalu rapuh. Oleh karena itu, untuk membuat, misalnya, pedang, perlu membuat sandwich dari dua pelat besi, di antaranya pelat baja diletakkan. Saat mengasah, besi lunak digiling dan ujung tombak baja muncul.

Senjata semacam itu, dilas dari beberapa lapisan dengan sifat mekanik yang berbeda, disebut dilas. Kerugian umum dari teknologi ini adalah massa yang berlebihan dan kekuatan produk yang tidak mencukupi. Pedang yang dilas tidak bisa melompat, akibatnya pedang itu pasti patah atau bengkok ketika menabrak rintangan yang tidak dapat diatasi.

Kurangnya elastisitas tidak menghilangkan kekurangan senjata yang dilas. Selain kekurangan yang disebutkan, itu, misalnya, tidak dapat diasah dengan benar. Besi dapat diberikan ketajaman apa pun (meskipun digiling dengan kecepatan yang mengerikan), tetapi ujung tombak besi yang lembut tumpul hampir seketika. Baja tidak ingin diasah - ujung tombaknya hancur. Ada analogi lengkap dengan pensil di sini - mudah untuk membuat timah lunak menjadi sangat tajam, tetapi akan segera menjadi tumpul, dan Anda tidak akan membawanya ke timah yang keras - itu akan patah sepuluh kali. Jadi, pisau cukur harus dibuat dari besi dan diasah ulang setiap hari.

Secara umum, senjata yang dilas tidak melebihi ketajaman pisau meja. Keadaan ini saja diperlukan untuk membuatnya cukup besar untuk memberikan sifat pemotongan yang memuaskan.

Satu-satunya ukuran yang memungkinkan untuk mencapai kombinasi ketajaman dan kekerasan dalam kerangka teknologi pengelasan adalah pengerasan produk setelah diasah. Metode ini dapat diterapkan jika ujung tombak baja dilas hanya pada batang besi, dan tidak ditutup dengan "sandwich" besi. Atau, bilah bisa dikeraskan setelah diasah, di mana inti besi diikat di luar dengan baja.

Kerugian dari metode ini adalah bahwa penajaman hanya mungkin dilakukan sekali. Ketika bilah baja menjadi bergerigi dan tumpul, seluruh bilah harus ditempa ulang.

Namun demikian, perkembangan teknologi pengelasan - terlepas dari semua kekurangannya - yang membuat revolusi nyata di semua bidang aktivitas manusia dan menyebabkan peningkatan besar dalam kekuatan produktif. Senjata yang dilas cukup fungsional dan, terlebih lagi, tersedia untuk umum. Hanya dengan penyebarannya alat-alat batu akhirnya digantikan, dan zaman logam dimulai.

Alat-alat besi dengan tegas memperluas kemungkinan praktis manusia. Menjadi mungkin, misalnya, untuk membangun rumah yang dipotong dari kayu gelondongan - lagi pula, kapak besi menebang pohon bukan tiga kali seperti yang tembaga, tetapi 10 kali lebih cepat daripada yang batu. Konstruksi batu pahat juga menjadi tersebar luas. Secara alami, itu juga digunakan di Zaman Perunggu, tetapi konsumsi besar logam yang relatif lunak dan mahal sangat membatasi eksperimen semacam itu. Kemungkinan petani juga telah berkembang secara signifikan.

Untuk pertama kalinya, orang-orang Anatolia belajar mengolah besi. Tradisi Yunani kuno menganggap orang-orang Khalibs sebagai penemu besi, untuk siapa ungkapan stabil "bapak besi" digunakan dalam literatur, dan nama orang itu sendiri berasal dari kata Yunani ("besi").

Revolusi Besi dimulai pada pergantian milenium ke-1 SM. e. di Asyur. Dari abad ke-8 SM Besi yang dilas dengan cepat mulai menyebar di Eropa, pada abad III SM. e. perunggu terlantar di Cina dan Galia, muncul di Jerman pada abad ke-2 M, dan pada abad ke-6 M itu sudah banyak digunakan di Skandinavia dan di antara suku-suku yang tinggal di wilayah Rusia masa depan. Di Jepang, Zaman Besi baru datang pada abad ke-8 Masehi.

Ahli metalurgi hanya dapat melihat besi cair pada abad ke-19, namun, bahkan pada awal metalurgi besi - pada awal milenium 1 SM - pengrajin India berhasil memecahkan masalah memperoleh baja elastis tanpa melelehkan besi. Baja seperti itu disebut bulat, tetapi karena kerumitan pembuatan dan kurangnya bahan yang diperlukan di sebagian besar dunia, baja ini tetap menjadi rahasia India untuk waktu yang lama.

Cara yang lebih berteknologi untuk mendapatkan baja elastis, yang tidak memerlukan bijih murni, atau grafit, atau tungku khusus, ditemukan di Cina pada abad ke-2 Masehi. Baja ditempa ulang berkali-kali, dengan masing-masing penempaan melipat bagian yang kosong menjadi dua, menghasilkan bahan senjata yang sangat baik yang disebut Damaskus, dari mana, khususnya, katana Jepang yang terkenal dibuat.

Pertama-tama, harus dikatakan bahwa sampai abad ke-18, inklusif, batu bara praktis tidak digunakan dalam metalurgi - karena tingginya kandungan pengotor yang berbahaya bagi kualitas produk, terutama belerang. Dari abad ke-11 di Cina dan dari abad ke-17 di Inggris, batu bara, bagaimanapun, mulai digunakan di tungku pelumpuran untuk anil besi cor, tetapi ini memungkinkan untuk mencapai hanya penghematan kecil dalam arang - sebagian besar bahan bakar dihabiskan pada peleburan, di mana tidak mungkin untuk mengecualikan kontak antara batu bara dan bijih .

Konsumsi bahan bakar dalam metalurgi sudah sangat besar pada waktu itu - tanur sembur menghabiskan sekeranjang batu bara per jam. Arang telah menjadi sumber daya yang strategis. Kelimpahan kayu di Swedia sendiri dan Finlandia, yang menjadi miliknya, yang memungkinkan Swedia untuk memperluas produksi dalam skala seperti itu. Inggris, yang memiliki lebih sedikit hutan (dan bahkan hutan itu disediakan untuk kebutuhan armada), terpaksa membeli besi di Swedia sampai mereka belajar cara menggunakan batu bara.

Pemrosesan logam

Bentuk pertama dari pengorganisasian produksi produk besi adalah pandai besi amatir. Petani biasa, yang, di waktu luang mereka dari mengolah tanah, memperdagangkan kerajinan seperti itu. Pandai besi semacam ini sendiri menemukan "bijih" (rawa berkarat atau pasir merah), membakar batu bara sendiri, melebur besi sendiri, menempanya sendiri, mengolahnya sendiri.

Keterampilan master pada tahap ini secara alami terbatas pada produk tempa dari bentuk yang paling sederhana. Alat-alatnya terdiri dari bellow, palu batu dan landasan, dan batu asah. Alat-alat besi dibuat dengan bantuan batu.

Jika ada deposit bijih yang cocok untuk penambangan di dekatnya, maka seluruh desa dapat terlibat dalam produksi besi, tetapi ini hanya mungkin jika ada peluang stabil untuk pemasaran produk yang menguntungkan, yang secara praktis tidak dapat dilakukan dalam kondisi barbar.

Jika, misalnya, untuk suku 1000 orang ada selusin produsen besi, yang masing-masing akan membangun beberapa tungku keju dalam setahun, maka kerja keras mereka memastikan konsentrasi produk besi hanya sekitar 200 gram per kapita. Dan tidak dalam setahun, tetapi secara umum.

Angka ini, tentu saja, sangat mendekati, tetapi faktanya, dengan memproduksi besi dengan cara ini, tidak mungkin untuk sepenuhnya menutupi semua kebutuhan senjata paling sederhana dan peralatan paling penting dengan biayanya. Kapak terus dibuat dari batu, paku dan bajak dari kayu. Armor logam tetap tidak dapat diakses bahkan oleh para pemimpin.

Suku-suku paling primitif dari Inggris, Jerman, dan Slavia pada awal era kita memiliki tingkat peluang ini. Balt dan Finlandia melawan tentara salib dengan senjata batu dan tulang - dan ini sudah menjadi abad XII-XIII. Semua orang ini, tentu saja, sudah tahu cara membuat besi, tetapi mereka belum dapat memperolehnya dalam jumlah yang dibutuhkan.

Tahap selanjutnya dalam pengembangan metalurgi besi adalah pandai besi profesional, yang masih melebur logam sendiri, tetapi orang lain lebih sering dikirim untuk mengekstrak pasir besi dan membakar batu bara - sebagai imbalannya. Pada tahap ini, pandai besi biasanya sudah memiliki asisten palu dan entah bagaimana dilengkapi.

Dengan munculnya pandai besi, konsentrasi produk besi meningkat empat hingga lima kali lipat. Sekarang setiap rumah tangga petani dapat diberikan pisau dan kapak pribadi. Kualitas produk juga meningkat. Pandai besi adalah profesional, sebagai aturan, mereka tahu teknik pengelasan dan bisa menggambar kawat. Pada prinsipnya, pengrajin seperti itu juga bisa mendapatkan Damaskus, jika dia tahu caranya, tetapi produksi senjata Damaskus membutuhkan besi dalam jumlah yang begitu besar sehingga belum bisa diproduksi secara massal.

Besi adalah unsur kimia dengan nomor atom 26 dalam sistem periodik, dilambangkan dengan simbol Fe (lat. Ferrum), salah satu logam paling umum di kerak bumi. Zat besi sederhana adalah putih keperakan, logam lunak dengan reaktivitas kimia tinggi: besi cepat berkarat pada suhu tinggi atau kelembaban tinggi di udara. Besi jarang ditemukan di alam dalam bentuk murni. Sering digunakan oleh manusia untuk membuat paduan dengan logam lain dan dengan karbon, itu adalah komponen utama baja. Prevalensi besi di kerak bumi (4,65%, tempat ke-4 setelah O, Si, Al) dan kombinasi sifat-sifat tertentu menjadikannya "logam No. 1" yang penting bagi manusia. Juga diyakini bahwa besi membentuk sebagian besar inti bumi.

Ada beberapa versi asal kata Slavia "besi" (Zhalez Belarusia, Zhelyazo Bulgaria, Zalizo Ukraina, elazo Polandia, elezo Slovenia). Salah satu versi menghubungkan kata ini dengan bahasa Sansekerta "sayang", yang berarti "logam, bijih". Versi lain melihat dalam kata akar Slavia "lez", sama seperti dalam kata "pisau" (karena besi terutama digunakan untuk membuat senjata). Ada juga hubungan antara kata "jeli" dan konsistensi agar-agar dari "bijih rawa", dari mana logam itu ditambang selama beberapa waktu. Nama karbonat besi alami (siderite) berasal dari lat. sidereus - bintang; memang, besi pertama yang jatuh ke tangan manusia berasal dari meteor. Mungkin kebetulan ini bukan kebetulan. Secara khusus, kata Yunani kuno sideros untuk besi dan bahasa Latin sidus yang berarti "bintang" kemungkinan besar memiliki asal usul yang sama.

Dalam hal prevalensi di litosfer, besi berada di tempat ke-4 di antara semua elemen dan di tempat ke-2 setelah aluminium di antara logam. Persentase massanya di kerak bumi adalah 4,65%. Besi adalah bagian dari lebih dari 300 mineral, tetapi hanya bijih dengan kandungan setidaknya 16% besi yang penting industri: magnetit (bijih besi magnetik) - Fe3O4 (72,4% Fe), hematit (kilap besi atau bijih besi merah) - Fe2O3 ( 70% Fe), bijih besi coklat (goetit, limonit, dll) dengan kandungan besi hingga 66,1% Fe, tetapi lebih sering 30-55%.

Besi telah lama digunakan secara luas dalam teknologi, bukan karena distribusinya yang luas di alam, tetapi karena sifatnya: plastik, mudah menerima penempaan panas dan dingin, stamping dan menggambar. Namun, besi murni memiliki kekuatan dan ketahanan kimia yang rendah (teroksidasi di udara dengan adanya uap air, menjadi tertutup oleh karat lepas berwarna coklat yang tidak larut). Karena itu, dalam bentuknya yang murni, besi praktis tidak digunakan. Apa yang biasa kita sebut produk "besi" dan "besi" dalam kehidupan sehari-hari sebenarnya terbuat dari besi tuang dan baja - paduan besi-karbon, terkadang dengan penambahan elemen paduan lain yang memberikan sifat khusus pada paduan ini.

Ada suatu masa ketika besi di bumi dihargai lebih dari emas. 1: 160: 1280: 6400. Ini adalah rasio nilai tembaga, perak, emas, dan besi di antara orang Het kuno. Saat Homer bersaksi di Odyssey, pemenang permainan yang diatur oleh Achilles dihadiahi sepotong emas dan sepotong besi.
Besi sama-sama diperlukan untuk prajurit dan pembajak, dan kebutuhan praktis, seperti yang Anda tahu, adalah mesin produksi dan kemajuan teknis terbaik. Istilah "Zaman Besi" diperkenalkan ke dalam sains pada pertengahan abad ke-19. Arkeolog Denmark K.Yu. Thomsen. Batas-batas "resmi" dari periode sejarah manusia ini: dari abad IX...VII. SM. ketika metalurgi besi mulai berkembang di antara banyak orang dan suku di Eropa dan Asia, dan sampai saat masyarakat kelas dan negara muncul di antara suku-suku ini. Namun jika zaman tersebut dinamai menurut bahan utama alatnya, maka jelas Zaman Besi masih berlanjut hingga sekarang.

Bagaimana nenek moyang kita yang jauh mendapatkan besi? Pertama, yang disebut metode pembuatan keju. Tempat pembakaran keju diatur tepat di atas tanah, biasanya di lereng jurang dan parit. Mereka tampak seperti pipa. Pipa ini diisi dengan arang dan bijih besi. Batubara dinyalakan, dan angin yang bertiup ke lereng jurang membuat batubara tetap menyala. Bijih besi berkurang, dan tangisan lembut diperoleh - besi dengan inklusi terak. Besi seperti itu disebut pengelasan; itu mengandung beberapa karbon dan kotoran yang ditransfer dari bijih. Critsu dipalsukan. Potongan terak jatuh, dan besi tetap berada di bawah palu, tertusuk oleh benang terak. Berbagai alat ditempa darinya. Zaman besi tempa itu panjang, tetapi orang-orang kuno dan awal Abad Pertengahan juga akrab dengan besi lainnya. Baja Damaskus yang terkenal (atau baja damask) dibuat di Timur pada zaman Aristoteles (abad ke-4 SM). Namun teknologi pembuatannya, serta proses pembuatan bilah damask, dirahasiakan.

Baik baja damask dan baja Damaskus tidak berbeda dalam komposisi kimia dari baja murni biasa. Ini adalah paduan besi dan karbon. Namun tidak seperti baja karbon biasa, baja damask memiliki kekerasan dan elastisitas yang sangat tinggi, serta kemampuan untuk memberikan bilah ketajaman yang luar biasa.
Rahasia baja damask menghantui para ahli metalurgi selama berabad-abad dan negara. Apa hanya metode dan resep yang tidak ditawarkan! Emas, perak, batu mulia, gading ditambahkan ke besi. "Teknologi" yang paling cerdik (dan kadang-kadang paling mengerikan) ditemukan. Salah satu tip tertua: untuk pengerasan, rendam bilah bukan di air, tetapi di tubuh budak yang berotot, sehingga kekuatannya berubah menjadi baja.

Pada paruh pertama abad terakhir, ahli metalurgi Rusia yang luar biasa P.P. berhasil mengungkap rahasia baja damask. Anosov. Dia mengambil besi flash paling murni dan meletakkannya di wadah terbuka di tungku arang. Besi, meleleh, jenuh dengan karbon, ditutupi dengan kristal dolomit terak, kadang-kadang dengan penambahan skala besi murni. Di bawah terak ini, sangat intensif dibebaskan dari oksigen, belerang, fosfor dan silikon. Tapi itu hanya setengah dari pertempuran. Itu juga perlu untuk mendinginkan baja setenang dan sepelan mungkin, sehingga selama proses kristalisasi, kristal besar dari struktur bercabang, yang disebut dendrit, pertama kali dapat terbentuk. Pendinginan terjadi tepat di perapian, diisi dengan batu bara panas. Ini diikuti oleh penempaan yang terampil, yang seharusnya tidak merusak struktur yang dihasilkan.

Ahli metalurgi Rusia lainnya - D.K. Chernov kemudian menjelaskan asal usul sifat unik bulat, menghubungkannya dengan struktur. Dendrit terdiri dari baja tahan api, tetapi relatif lunak, dan ruang antara "cabang" mereka diisi dalam proses pemadatan logam dengan lebih banyak karbon jenuh, dan karenanya baja lebih keras. Oleh karena itu kekerasan yang lebih besar dan viskositas yang lebih besar pada waktu yang sama. Selama penempaan, "hibrida" baja ini tidak dihancurkan, struktur pohonnya dipertahankan, tetapi hanya dari garis lurus yang berubah menjadi zig-zag. Fitur gambar sangat bergantung pada kekuatan dan arah pukulan, pada keterampilan pandai besi.

Baja Damaskus jaman dahulu adalah baja damask yang sama, tetapi kemudian baja yang disebut diperoleh dengan menempa pengelasan dari banyak kabel atau strip baja. Kawat terbuat dari baja dengan kandungan karbon yang berbeda, sehingga memiliki sifat yang sama dengan baja damask. Pada Abad Pertengahan, seni membuat baja semacam itu mencapai perkembangan terbesarnya. Pisau Jepang diketahui, dalam struktur yang ditemukan sekitar 4 juta benang baja tipis mikroskopis. Tentu saja, proses pembuatan senjata dari baja Damaskus bahkan lebih melelahkan daripada proses pembuatan pedang damask.

Proses pembuatan keju sangat bergantung pada cuaca: angin harus bertiup ke dalam "pipa". Keinginan untuk menghilangkan keanehan cuaca menyebabkan terciptanya bellow, yang mengipasi api di tungku mentah. Dengan munculnya bellow, tidak ada lagi kebutuhan untuk membangun tungku mentah di lereng. Jenis tungku baru muncul - yang disebut lubang serigala, yang digali di tanah, dan tungku ledakan, yang menjulang di atas tanah. Mereka terbuat dari batu yang disatukan dengan tanah liat. Sebuah tabung bellow dimasukkan ke dalam lubang di dasar domnitsa dan tungku mulai mengembang. Batubara terbakar, dan di perapian tungku sudah ada teriakan yang akrab bagi kita. Biasanya, untuk menariknya keluar, mereka memecahkan beberapa batu di bagian bawah tungku. Kemudian mereka diletakkan kembali di tempatnya, tungku diisi dengan batu bara dan bijih, dan semuanya dimulai dari awal lagi.

Saat mengeluarkan kerupuk dari tungku, besi cor cair juga dituangkan - besi yang mengandung lebih dari 2% karbon, meleleh pada suhu yang lebih rendah. Dalam bentuk padat, besi tuang tidak dapat ditempa; itu hancur berkeping-keping dari satu pukulan dengan palu. Oleh karena itu, besi tuang, seperti terak, pada awalnya dianggap sebagai produk limbah. Inggris bahkan menyebutnya "pig iron" - pig iron. Baru kemudian ahli metalurgi menyadari bahwa besi cair dapat dituangkan ke dalam cetakan dan berbagai produk, seperti bola meriam, dapat diperoleh darinya. Pada abad XIV ... XV. tanur sembur, yang menghasilkan besi kasar, dengan kuat memasuki industri. Tingginya mencapai 3 m lebih, mereka melebur besi tuang, dari mana tidak hanya inti, tetapi juga meriam itu sendiri dituangkan. Pergantian nyata dari tanur sembur ke tanur sembur hanya terjadi pada tahun 80-an abad ke-18, ketika salah satu pegawai Demidov datang dengan ide meniup ke dalam tanur sembur tidak melalui satu nosel, tetapi melalui dua, menempatkan mereka di kedua sisi perapian. Jumlah nozel, atau tombak (seperti yang sekarang disebut), tumbuh, ledakan menjadi lebih dan lebih seragam, diameter perapian meningkat, dan produktivitas tungku meningkat.

Dua penemuan lagi sangat mempengaruhi perkembangan produksi blast-furnace. Selama bertahun-tahun tanur tinggi berbahan bakar arang. Ada seluruh industri yang didedikasikan untuk membakar batu bara dari kayu. Akibatnya, hutan-hutan di Inggris ditebang sedemikian rupa sehingga dikeluarkan dekrit khusus oleh Ratu yang melarang perusakan hutan untuk kebutuhan industri besi dan baja. Setelah itu, metalurgi Inggris mulai menurun dengan cepat. Inggris terpaksa mengimpor pig iron dari luar negeri, terutama dari Rusia. Hal ini berlanjut hingga pertengahan abad ke-18, ketika Abraham Derby menemukan cara untuk mendapatkan kokas dari batu bara, yang cadangannya di Inggris sangat besar. Coke menjadi bahan bakar utama untuk blast furnace. Pada tahun 1829, J. Nilson di pabrik Kleid (Skotlandia) pertama kali menerapkan hembusan udara panas ke dalam tanur tinggi. Inovasi ini meningkatkan produktivitas tungku dan secara dramatis mengurangi konsumsi bahan bakar. Peningkatan signifikan terakhir dalam proses tanur sembur telah terjadi hari ini. Esensinya adalah penggantian sebagian kokas dengan gas alam yang murah.

Proses produksi baja pada dasarnya direduksi menjadi pembakaran kotoran dari besi tuang, untuk mengoksidasinya dengan oksigen atmosfer. Apa yang dilakukan ahli metalurgi mungkin tampak tidak masuk akal bagi ahli kimia biasa: pertama mereka mereduksi oksida besi, secara bersamaan menjenuhkan logam dengan karbon, silikon, mangan (produksi besi), dan kemudian mereka mencoba membakarnya. Hal yang paling menjengkelkan adalah bahwa ahli kimia itu benar sekali: ahli metalurgi menggunakan metode yang jelas-jelas konyol. Tapi mereka tidak punya apa-apa lagi. Redistribusi metalurgi utama - produksi baja dari besi tuang - muncul pada abad ke-14. Baja kemudian diperoleh di bengkel berkembang. Besi cor ditempatkan di atas tempat tidur arang di atas tombak udara. Selama pembakaran batu bara, besi cor meleleh dan menetes ke bawah, melewati zona yang lebih kaya oksigen - melewati tuyere. Di sini, besi sebagian dibebaskan dari karbon dan hampir seluruhnya dari silikon dan mangan. Kemudian berakhir di dasar perapian, ditutupi dengan lapisan terak besi yang tersisa dari peleburan sebelumnya. Terak secara bertahap mengoksidasi karbon yang masih dalam logam, menyebabkan titik leleh logam naik dan menebal. Ingot lunak yang dihasilkan diangkat dengan linggis. Pada zona di atas tuyere dicairkan kembali, sedangkan sebagian karbon yang terkandung dalam besi mengalami oksidasi. Ketika, setelah peleburan kembali, seruan 50 ... 100 kilogram terbentuk di bagian bawah perapian, itu dikeluarkan dari perapian dan segera dikirim untuk ditempa, yang tujuannya tidak hanya untuk memadatkan logam, tetapi juga untuk memberikan terak cair dari itu.

Unit pembuatan besi paling canggih di masa lalu adalah oven puddling, ditemukan oleh orang Inggris Henry Cort pada akhir abad ke-18. (Omong-omong, dia juga menemukan penggulungan besi berbentuk pada gulungan dengan pengukur dipotong ke dalamnya. Sepotong logam merah-panas, melewati pengukur, mengambil bentuknya.). Oven puddling Kort diisi dengan besi tuang, dan bagian bawah (bawah) serta dindingnya dilapisi dengan bijih besi. Mereka diperbarui setelah setiap pencairan. Gas panas dari tungku melelehkan besi, dan kemudian oksigen di udara dan oksigen yang terkandung dalam bijih mengoksidasi kotoran. Genangan air yang berdiri di dekat kompor sedang mengaduk bak mandi dengan tongkat besi, di mana kristal-kristal yang terbentuk, membentuk lubang besi, diendapkan. Setelah penemuan tungku puddling, tidak ada yang baru muncul di bidang metalurgi besi ini untuk waktu yang lama, kecuali metode wadah untuk memproduksi baja berkualitas tinggi yang dikembangkan oleh orang Inggris Gunstman. Tetapi cawan lebur itu tidak efisien, dan perkembangan industri serta transportasi membutuhkan lebih banyak baja.

Henry Bessemer pada tahun 1856 mematenkan metode untuk memproduksi baja dengan meniupkan udara melalui besi cair dalam konverter - bejana berbentuk buah pir yang terbuat dari besi lembaran, dilapisi dengan bahan tahan api kuarsa dari dalam. Sebuah dasar tahan api dengan banyak lubang berfungsi untuk memasok ledakan. Konverter memiliki perangkat untuk rotasi dalam 300 °. Sebelum mulai bekerja, konverter ditempatkan "di punggungnya", besi tuang dituangkan ke dalamnya, ledakan ditiup, dan baru kemudian konverter ditempatkan secara vertikal. Oksigen udara mengoksidasi besi menjadi FeO. Yang terakhir larut dalam besi cor dan mengoksidasi karbon, silikon, mangan ... Terak terbentuk dari oksida besi, mangan dan silikon. Proses taksi dilakukan hingga karbon habis terbakar. Kemudian konverter ditempatkan lagi "di punggungnya", ledakan dimatikan, jumlah ferromangan yang dihitung dimasukkan ke dalam logam - untuk deoksidasi. Ini menghasilkan baja berkualitas tinggi.
Metode konversi pig iron menjadi metode pertama produksi massal baja cor.

Redistribusi dalam konverter Bessemer, ternyata kemudian, juga memiliki kelemahan. Secara khusus, kotoran berbahaya - belerang dan fosfor - dihilangkan dari besi cor. Oleh karena itu, untuk pemrosesan dalam konverter, terutama besi cor yang bebas dari belerang dan fosfor digunakan. Mereka kemudian belajar untuk menghilangkan belerang (sebagian, tentu saja), dengan menambahkan besi cor "cermin" yang kaya mangan ke baja cair, dan kemudian ferromangan. Dengan fosfor, yang tidak dihilangkan dalam proses tungku ledakan dan tidak terikat oleh mangan, situasinya lebih rumit. Beberapa bijih, seperti Lorraine, yang tinggi fosfor, tetap tidak cocok untuk produksi baja. Solusinya ditemukan oleh ahli kimia Inggris S.D. Thomas, yang mengusulkan untuk mengikat fosfor dengan kapur. Konverter Thomas, tidak seperti yang Bessemer, dilapisi dengan dolomit yang terbakar, bukan silika. Kapur ditambahkan ke besi tuang selama peniupan. Terak kapur-fosfor terbentuk, yang mudah dipisahkan dari baja. Selanjutnya, terak ini bahkan digunakan sebagai pupuk.

Revolusi terbesar dalam pembuatan baja terjadi pada tahun 1865, ketika ayah dan anak Pierre dan Emile Martin menggunakan tungku gas regeneratif yang dibangun sesuai dengan gambar W. Siemens untuk memproduksi baja. Di dalamnya, berkat pemanasan gas dan udara, di ruang khusus dengan nosel tahan api, suhu setinggi itu tercapai sehingga baja di bak tungku tidak lagi menjadi pucat, seperti dalam tungku puding, tetapi menjadi cairan negara. Itu bisa dituangkan ke dalam sendok dan cetakan, dibuat menjadi batangan dan digulung menjadi rel, balok, profil bangunan, lembaran... Dan semua ini dalam skala besar! Selain itu, menjadi mungkin untuk menggunakan sejumlah besar besi tua yang terakumulasi selama bertahun-tahun di pabrik metalurgi dan pembuatan mesin. Keadaan terakhir memainkan peran yang sangat penting dalam pengembangan proses baru. Pada awal abad XX. tungku perapian terbuka hampir sepenuhnya menggantikan konverter Bessemer dan Thomas, yang, meskipun memakan sisa, dalam jumlah yang sangat kecil.

Produksi konverter bisa menjadi kelangkaan sejarah, sama seperti pelumpuran, jika bukan karena peledakan oksigen. Gagasan menghilangkan nitrogen dari udara, yang tidak terlibat dalam proses, dan meniup besi kasar dengan oksigen saja, muncul di banyak ahli metalurgi terkemuka di masa lalu; terutama pada abad ke-19. Ahli metalurgi Rusia D.K. Chernov dan orang Swedia R. kerman menulis tentang itu. Tapi saat itu oksigen terlalu mahal. Hanya pada 30-an-40-an abad ke-20, ketika metode industri murah untuk memperoleh oksigen dari udara diperkenalkan, ahli metalurgi dapat menggunakan oksigen dalam pembuatan baja. Tentu saja, di tungku perapian terbuka. Upaya untuk meniup oksigen melalui pig iron di konverter tidak berhasil; suhu tinggi berkembang sehingga bagian bawah peralatan terbakar. Di tungku perapian terbuka, semuanya lebih sederhana: oksigen diberikan baik ke obor untuk meningkatkan suhu nyala api, dan ke bak mandi (menjadi logam cair) untuk membakar kotoran. Ini memungkinkan untuk sangat meningkatkan produktivitas tungku perapian terbuka, tetapi pada saat yang sama menaikkan suhu di dalamnya sedemikian rupa sehingga refraktori mulai meleleh. Oleh karena itu, di sini juga, oksigen digunakan dalam jumlah sedang.

Pada tahun 1952, di kota Linz, Austria, pabrik Fest untuk pertama kalinya mulai menggunakan metode baru produksi baja - pengubah oksigen. Besi cor dituangkan ke dalam konverter, yang bagian bawahnya tidak memiliki lubang untuk meniup, itu tuli. Oksigen disuplai ke permukaan besi cair. Pembakaran kotoran menciptakan suhu tinggi sehingga logam cair harus didinginkan dengan menambahkan bijih besi dan skrap ke konverter. Dan dalam jumlah yang cukup banyak. Konverter muncul kembali di pabrik metalurgi. Metode baru produksi baja mulai menyebar dengan cepat di semua negara industri. Sekarang ini dianggap sebagai salah satu yang paling menjanjikan dalam pembuatan baja. Keuntungan dari konverter adalah bahwa ia membutuhkan lebih sedikit ruang daripada tungku perapian terbuka, konstruksinya jauh lebih murah, dan produktivitasnya lebih tinggi. Namun, pada awalnya, hanya baja ringan karbon rendah yang dilebur dalam konverter. Pada tahun-tahun berikutnya, sebuah proses dikembangkan untuk peleburan baja karbon tinggi dan baja paduan dalam sebuah konverter.

Sifat baja bervariasi. Ada baja yang dirancang untuk tahan lama di air laut, baja yang dapat menahan suhu tinggi dan aksi agresif gas panas, baja dari mana kabel pengikat lunak dibuat, dan baja untuk membuat pegas elastis dan keras. Keragaman sifat tersebut dihasilkan dari variasi komposisi baja. Jadi, bantalan bola kekuatan tinggi terbuat dari baja yang mengandung 1% karbon dan 1,5% kromium; baja yang mengandung 18% kromium dan 8 ... 9% nikel adalah "baja tahan karat" yang terkenal, dan alat pemutar terbuat dari baja yang mengandung 18% tungsten, 4% kromium, dan 1% vanadium. Variasi komposisi baja ini membuatnya sangat sulit untuk dilebur. Memang, dalam tungku perapian terbuka dan konverter, atmosfer teroksidasi, dan unsur-unsur seperti kromium mudah teroksidasi dan berubah menjadi terak, mis. tersesat. Ini berarti bahwa untuk mendapatkan baja dengan kandungan kromium 18%, lebih banyak kromium yang harus dimasukkan ke dalam tungku daripada 180 kg per ton baja. Chrome adalah logam yang mahal. Bagaimana menemukan jalan keluar dari situasi ini?

Jalan keluar ditemukan pada awal abad ke-20. Untuk peleburan logam, diusulkan untuk menggunakan panas busur listrik. Logam bekas dimasukkan ke dalam tungku melingkar, besi tuang dituangkan dan elektroda karbon atau grafit diturunkan. Di antara mereka dan logam di tungku ("mandi") busur listrik dengan suhu sekitar 4000 ° C terjadi. Logam meleleh dengan mudah dan cepat. Dan dalam tungku listrik tertutup seperti itu, Anda dapat menciptakan atmosfer apa pun - pengoksidasi, reduksi, atau sepenuhnya netral. Dengan kata lain, barang berharga dapat dicegah agar tidak hangus. Ini adalah bagaimana metalurgi baja berkualitas tinggi diciptakan. Kemudian, metode lain dari peleburan listrik diusulkan - induksi. Dari fisika diketahui bahwa jika sebuah konduktor logam ditempatkan dalam sebuah kumparan yang dilalui arus frekuensi tinggi, maka arus diinduksi di dalamnya dan konduktor memanas. Panas ini cukup untuk melelehkan logam dalam waktu tertentu. Tungku induksi terdiri dari wadah dengan spiral tertanam di lapisan. Arus frekuensi tinggi dilewatkan melalui spiral, dan logam di dalam wadah meleleh. Dalam tungku seperti itu, Anda juga dapat menciptakan suasana apa pun.

Dalam tungku busur listrik, proses peleburan biasanya berlangsung dalam beberapa tahap. Pertama, pengotor yang tidak perlu dibakar dari logam, mengoksidasinya (periode oksidasi). Kemudian, terak yang mengandung oksida dari elemen-elemen ini dikeluarkan (diunduh) dari tungku, dan ferroalloy dimuat - paduan besi dengan elemen yang perlu dimasukkan ke dalam logam. Tungku ditutup dan peleburan dilanjutkan tanpa akses udara (masa pemulihan). Akibatnya, baja jenuh dengan elemen yang dibutuhkan dalam jumlah tertentu. Logam jadi dilepaskan ke sendok dan dituangkan.

Baja, terutama yang berkualitas tinggi, ternyata sangat sensitif terhadap kandungan pengotor. Bahkan sejumlah kecil oksigen, nitrogen, hidrogen, belerang, fosfor sangat merusak sifatnya - kekuatan, ketangguhan, ketahanan korosi. Kotoran ini membentuk senyawa non-logam dengan besi dan elemen lain yang terkandung dalam baja, yang terjepit di antara butiran logam, merusak keseragaman dan mengurangi kualitas. Jadi, dengan peningkatan kandungan oksigen dan nitrogen dalam baja, kekuatannya berkurang, hidrogen menyebabkan munculnya serpihan - retakan mikro pada logam, yang menyebabkan kerusakan tak terduga pada bagian baja di bawah beban, fosfor meningkatkan kerapuhan baja dalam cuaca dingin, belerang menyebabkan kerapuhan merah - penghancuran baja di bawah beban pada suhu tinggi. Ahli metalurgi telah mencari cara untuk menghilangkan kotoran ini sejak lama. Setelah peleburan di tungku perapian terbuka, konverter dan tungku listrik, logam dideoksidasi - aluminium, ferosilikon (paduan besi dan silikon) atau ferromangan ditambahkan ke dalamnya. Unsur-unsur ini secara aktif bergabung dengan oksigen, mengapung ke dalam terak dan mengurangi kandungan oksigen dalam baja. Tetapi oksigen masih tersisa di dalam baja, dan untuk baja berkualitas tinggi, jumlah yang tersisa terlalu besar. Itu perlu untuk menemukan cara lain yang lebih efektif.

Pada 1950-an, ahli metalurgi mulai mengevakuasi baja dalam skala industri. Sendok dengan logam cair ditempatkan di ruang dari mana udara dipompa keluar. Logam mulai mendidih hebat dan gas dilepaskan darinya. Namun, bayangkan sebuah sendok dengan 300 ton baja - berapa lama waktu yang dibutuhkan sampai mendidih sepenuhnya, dan berapa banyak logam akan dingin selama waktu ini. Akan segera menjadi jelas bagi Anda bahwa metode ini hanya cocok untuk sejumlah kecil baja. Oleh karena itu, metode penyedotan debu lain yang lebih cepat dan lebih efisien telah dikembangkan. Sekarang mereka digunakan di semua negara maju, dan ini telah meningkatkan kualitas baja. Pada awal 60-an, metode peleburan ulang electroslag baja dikembangkan, yang segera mulai digunakan di banyak negara. Metode ini sangat sederhana. Ingot logam yang akan dimurnikan ditempatkan dalam wadah logam berpendingin air - cetakan - dan ditutup dengan terak dengan komposisi khusus. Kemudian ingot terhubung ke sumber arus. Busur listrik terjadi di ujung ingot, dan logam mulai meleleh. Baja cair bereaksi dengan terak dan dimurnikan tidak hanya dari oksida, tetapi juga dari nitrida, fosfida, dan sulfida. Sebuah ingot baru, dimurnikan dari kotoran berbahaya, mengeras dalam cetakan. Metode alternatif juga digunakan: terak dengan komposisi khusus untuk membersihkan logam dilebur dan dituangkan ke dalam sendok, dan kemudian logam dilepaskan dari tungku ke dalam terak cair ini. Terak bercampur dengan logam dan menyerap kotoran. Cara ini cepat, efisien dan tidak membutuhkan listrik dalam jumlah besar.

Mendapatkan besi langsung dari bijih, melewati proses tungku ledakan, terlibat dalam abad terakhir. Kemudian proses ini disebut reduksi langsung. Namun, sampai saat ini belum ditemukan penyebarannya yang luas. Pertama, semua metode reduksi langsung yang diusulkan tidak efisien, dan kedua, produk yang dihasilkan - besi spons - berkualitas buruk dan terkontaminasi kotoran. Namun para penggemar terus bekerja ke arah ini. Situasi telah berubah secara radikal sejak meluasnya penggunaan gas alam di industri. Ini terbukti menjadi cara yang ideal untuk memulihkan bijih besi. Komponen utama gas alam, metana CH4, diuraikan oleh oksidasi dengan adanya katalis dalam perangkat khusus - pembaharu sesuai dengan reaksi 2CH4 + O2 → 2CO + 2H2.

Ternyata campuran gas pereduksi - karbon monoksida dan hidrogen. Campuran ini memasuki reaktor, yang diumpankan dengan bijih besi.
Bentuk dan desain reaktor sangat beragam. Kadang-kadang reaktor adalah kiln tabung yang berputar, seperti kiln semen, kadang-kadang kiln poros, kadang-kadang retort tertutup. Ini menjelaskan berbagai nama untuk metode reduksi langsung: Midrex, Purofer, Ohalata-i-Lamina, SL-RN, dll. Jumlah cara telah melebihi dua lusin. Tapi esensi mereka biasanya sama. Bijih besi yang kaya direduksi dengan campuran karbon monoksida dan hidrogen. Dari besi spons, bukan hanya kapak yang bagus - paku yang bagus tidak bisa ditempa. Tidak peduli seberapa kaya bijih aslinya, besi murni tetap tidak akan keluar darinya. Menurut hukum termodinamika kimia, bahkan tidak mungkin mengembalikan semua besi yang terkandung dalam bijih; beberapa di antaranya akan tetap berada dalam produk dalam bentuk oksida. Besi spons ternyata menjadi bahan baku yang hampir ideal untuk elektrometalurgi. Ini mengandung sedikit kotoran berbahaya dan meleleh dengan baik. Manfaat dari skema reduksi langsung - tungku listrik adalah biayanya yang rendah. Pabrik reduksi langsung jauh lebih murah dan menggunakan lebih sedikit energi daripada tanur sembur. Peleburan langsung bukan satu-satunya cara untuk menggunakan besi spons dalam metalurgi besi. Ini juga dapat digunakan sebagai pengganti besi tua di tungku perapian terbuka, konverter dan tungku busur listrik.

Zaman Besi berlanjut. Sekitar 9/10 dari semua logam dan paduan yang digunakan oleh umat manusia adalah paduan berbasis besi. Besi dilebur di dunia sekitar 50 kali lebih banyak dari aluminium, belum lagi logam lainnya. plastik? Tetapi di zaman kita, mereka paling sering memainkan peran independen dalam berbagai desain, dan jika, sesuai dengan tradisi, mereka mencoba memasukkannya ke dalam peringkat "pengganti yang tak tergantikan", maka lebih sering mereka mengganti logam non-ferrous, bukan yang besi. Hanya beberapa persen dari plastik yang kita konsumsi menggantikan baja. Paduan berbasis besi bersifat universal, berteknologi maju, tersedia dan murah dalam jumlah besar. Basis bahan baku logam ini juga tidak mengkhawatirkan: cadangan bijih besi yang sudah dieksplorasi akan cukup untuk setidaknya dua abad yang akan datang. Besi telah lama menjadi fondasi peradaban.