Todo mundo sabe que quase três quartos da tabela periódica dos elementos químicos D.I. Mendeleev, são metais. O lugar dos metais no mundo moderno é um dos centrais, e sua importância para uma pessoa moderna dificilmente pode ser superestimada. Parece que uma pessoa sabe tudo sobre metais, não há segredos para ela nesta área, mas vamos, os funcionários da empresa Metall-SK, que há muito tempo se dedica com sucesso à laminação de metais, duvidemos disso e apresentar alguns segredos da história dos metais de uso humano. Vamos olhar para as profundezas misteriosas da história humana, porque foi lá que uma jovem tribo de pessoas se familiarizou com os metais, descobriu algumas de suas propriedades mágicas, aprendeu a torná-los úteis. No entanto, quando exatamente isso aconteceu e como exatamente - este é o maior segredo e o mistério mais importante dos metais, que está tentando em vão desvendar.

Segundo a lenda, o primeiro ferro foi para as pessoas do céu. Foi encontrado em meteoritos. Isso é confirmado pelas palavras que denotam ferro em diferentes idiomas - no antigo Egito, o ferro é chamado de "vaaepere", traduzido como "nascido no céu", e no antigo copta é chamado de "pedra do céu". No entanto, a raridade de meteoritos de ferro na natureza confunde, o que reduz significativamente a probabilidade de sua descoberta por povos antigos. Os cientistas estão inclinados à origem terrena do ferro, o que confirma a ocorrência extremamente rara de pepitas na natureza.

Os produtos metálicos mais antigos foram encontrados no local de assentamentos que existiam há cerca de oito mil anos! No início, o homem simplesmente encontrou alguns metais que ocorrem na natureza em estado natural ou nativo - ouro, prata, cobre. Eles brilhavam misteriosamente, agradáveis ​​aos olhos e, portanto, eram usados ​​para fazer joias. No entanto, as pessoas logo usaram o cobre nativo como material para várias ferramentas: anzóis, pontas de flechas e lanças.

Mas como uma pessoa começou a extrair metal da pedra? Como começou a mineração de minério? Oh, isso não aconteceu imediatamente, e não sem a ajuda das forças divinas, que neste caso representavam o fogo. Divindades antigas protegiam as pessoas, mas elas mesmas precisavam de proteção. Para que o fogo não se apagasse, estava cercado de pedras, e entre essas pedras havia também pedaços de minério de cobre. Sob a influência dos poderes mágicos do fogo, o minério foi derretido e transformado em cobre. Por muito tempo, o ancião não percebeu essas transformações mágicas, mas finalmente percebeu e começou a carregar especialmente minério de cobre no fogo para obter metal. O cobre, fundido a partir do minério, acabou sendo mais forte que o cobre nativo, no entanto, ainda era inferior em força à pedra - era muito macio. Uma liga de cobre e estanho, bronze, acabou sendo muito mais forte. As ferramentas de bronze substituíram gradualmente as de cobre semelhantes.

Por muito tempo, o ferro foi valorizado em pé de igualdade com o ouro, porque era igualmente escasso. Mas no final, o homem descobriu a produção relativamente barata de ferro - fundindo-o a partir do minério em fornos metalúrgicos. A Idade do Ferro começou na Terra, que continua até hoje.

E agora vamos para outro mistério: quando uma pessoa descobriu por que os metais são obtidos. Sim, o homem primeiro aprendeu como os metais são obtidos, mas por muito tempo depois disso ele não conseguiu entender o porquê. Uma pessoa não conseguia entender todas as transformações do ferro: às vezes era duro, mas quebradiço, e às vezes, ao contrário, muito macio, mas as ferramentas feitas dele dobram, achatam e rapidamente se tornam maçantes. Assim, a história da mineração de minério é a história de vários experimentos que foram realizados com metais e continuaram até o último quartel do século XIX. Foi então que o cientista russo P.P. Anosov comprovou cientificamente a produção de aço. Ele levou 10 anos para fazê-lo.

Em nosso século 21, o aço é produzido em usinas metalúrgicas especialmente equipadas. Onde o minério de ferro é fundido pela primeira vez em grandes altos-fornos, nos quais é transformado em ferro-gusa. O ferro fundido, por sua vez, é fundido, mas já em fornos a céu aberto, convectores ou fornos elétricos, e depois se transforma em aço. Especialistas de vários perfis “conjuram” essa transformação mágica: sinterizadores, engenheiros metalúrgicos, convertedores, torrefadores, fundidores, vazadores, slingers, que controlam facilmente várias unidades metalúrgicas.

E como você conseguiu aço quando não havia todo esse arsenal de máquinas inteligentes? No Oriente, bem como no Egito, nas Ilhas Britânicas, na Antiga Hélade e na Antiga Rússia, o aço era fundido a partir de minério de ferro cuidadosamente preparado em pequenos vasos de barro (cadinhos). O minério de ferro foi primeiro esmagado em pequenos pedaços, depois esses pedaços foram queimados no fogo. No processo, queimaram enxofre, fósforo e outras substâncias, que, reunidas no minério, pioram as propriedades do metal. Claro, os antigos mestres não sabiam sobre a existência de todas essas substâncias e seus efeitos sobre o metal, eles simplesmente sabiam por experiência que o aço é melhor do minério triturado e queimado.

Após a finalização da torrefação, o minério era despejado no cadinho, além disso, era preenchido em camadas com pó de carvão; camadas, como regra, foram feitas 10-12 (camada de carvão - camada de minério - camada de carvão). Nesse caso, o carvão desempenhava o papel de transportador de calor, pois queimava e derretia o minério. Para que a combustão fosse mais intensa, havia um orifício na base do cadinho, por onde o ar era bombeado através de grandes foles de couro. Assim, a temperatura mais alta foi criada no cadinho, sob a influência de que o minério foi derretido, e o carbono, que compõe o carvão, removeu o oxigênio do minério, e ele se transformou em ferro. Metal-SK está fazendo isso.

No futuro, os cadinhos de barro foram substituídos por pequenos fornos domnitsa, que já davam mais metal. No entanto, no Oriente, por muito tempo, eles mantiveram a fidelidade justamente a esse método de criação do aço, que exigia o uso de um cadinho. Talvez por isso para um mestre oriental pegar ferro não seja o resultado final. O resultado final foi o aço damasco, conhecido e reverenciado em todo o mundo, pois nenhum outro poderia se comparar a ele em dureza e ao mesmo tempo flexibilidade. O segredo de fazer aço damasco foi passado de pai para filho e não foi preservado com certeza. Mas sabe-se que depois de receber o ferro, o mestre tirou plantas milagrosas de cantos isolados (os antigos mestres tinham certeza de que os sucos das plantas, com força, flexibilidade, viscosidade, transferiam essas propriedades para o metal) e as jogou no buraco do cadinho, mas mais importante - na proporção que só ele conhecia. E assim, as plantas queimaram, realmente transferindo suas propriedades mágicas para o ferro, transformando-o em aço. Certamente foi possível estabelecer que, junto com as raízes e as folhas, os mestres adicionaram pó de grafite ao metal, é claro, apenas em certas proporções. E os sábios mestres não sabiam que era o grafite, que eles consideravam mais um material auxiliar, que transformava o ferro em aço. O fato é que o grafite é carbono puro, que desempenha um dos principais papéis na produção do metal. A primeira regra mais importante da metalurgia é que somente aquela liga é considerada aço, na qual a quantidade de carbono não excede dois por cento. A segunda regra mais importante é que quanto mais carbono, mais forte o aço, mas menos dúctil e vice-versa.

Assim, até meados do século passado, selecionando a quantidade exata de carbono, a tarefa mais difícil de combinar dois opostos no metal - resistência e plasticidade foi resolvida. Assim, o benefício decisivo do grafite foi comprovado. Mas e as flores, as raízes? Qual é a sua utilização? O fato de que eles contêm uma enorme quantidade de diferentes substâncias inorgânicas: ferro, molibdênio, vanádio. Essas substâncias influenciaram o aço de diferentes maneiras, conferindo-lhe propriedades especiais e únicas. Falando da antiga produção do aço, é impossível não tocar num ponto tão importante como o seu endurecimento. Este é o momento mais misterioso e emocionante de fazer um tipo especial de aço. A têmpera foi inventada no antigo Egito, onde os artesãos, querendo resfriar rapidamente o produto forjado, o imergiam em água muito fria e, como resultado, notaram que após esse procedimento o metal se torna muito mais forte.

Os antigos acreditavam erroneamente que o endurecimento depende diretamente das qualidades do líquido em que o metal incandescente foi imerso. Mas essa falácia deu origem a muitos experimentos fantásticos e sofisticados. Então, em Bagdá, eles esfriaram o metal, mergulhando-o no corpo musculoso de um escravo, que deveria transferir sua força para a arma. Na Idade Média, era conhecida uma receita para endurecer o aço, na qual a urina de um menino ruivo era o principal ingrediente. Digamos, superstições sombrias? E você estará certo. Simplesmente, as lâminas são realmente melhor temperadas com sangue ou urina do que com água de poço simples, porque esse processo deve ser idealmente lento, que é o que acontece em soluções salinas. Ou se a lâmina esfria ao vento, como o aço era temperado na antiga Damasco.

Mas e os métodos modernos? Qual é a atração deles? Na privacidade do conhecimento científico sobre a mitopoética, que distingue a metalurgia moderna da antiga, mas de forma alguma exclui sua beleza. Isso é confirmado pelo trabalho bem coordenado e preciso da Metall-SK, onde cada detalhe feito de metal é calculado nos mínimos detalhes e é bonito em sua impecabilidade. Sim, no mundo moderno, fórmulas matemáticas, dependências numéricas, cálculos exatos resolvem muito. Assim, mesmo no papel, é possível prever com antecedência as propriedades que o aço terá como resultado, tendo calculado previamente toda a tecnologia de sua fabricação. É por isso que a indústria metalúrgica moderna surpreende com uma enorme variedade de aços: resistente, resistente ao desgaste, resistente ao calor, resistente a ácidos. Essa abordagem foi chamada de cientistas composicionais e metalúrgicos - compositores. Mas é verdade, se o famoso aforismo chama a arquitetura de "música congelada em pedra", então muitos produtos de metal não podem ser chamados de outra coisa senão música congelada em metal.

O aço é uma liga de ferro e carbono. O aço na vida cotidiana às vezes é chamado de ferro. Mas o ferro é apenas o material de partida para o aço.

No século 7 BC Os celtas sabiam fundir o ferro do minério de ferro. Para aquecer o minério, eles usaram uma chama de carvão em uma fornalha aberta. O resultado foi ferro fundido contendo uma grande quantidade de carbono. Mas o ferro fundido não pode ser forjado, pois é quebradiço. E se você reduzir o teor de carbono na liga, obtém aço. Afinal, a principal diferença entre ferro fundido e aço é a porcentagem de carbono. No aço, o carbono é inferior a 2,14% e no ferro fundido contém muito mais. Para melhorar a qualidade do aço, elementos de liga são adicionados a ele. O aço de liga é uma liga de ferro, carbono e elementos de liga, na qual o ferro contém pelo menos 45%.

História da invenção do aço

Redistribuição carmesim

chifre gritando

Para melhorar a qualidade do ferro fundido, o excesso de carbono foi removido pelo método redistribuição crítica. Este processo ocorreu em uma fornalha de floração - uma fornalha aberta na qual o ferro-gusa foi colocado diretamente sobre o carvão em brasa. O ferro fundido fundido foi limpo do excesso de carbono soprando ar quente. Além disso, ele se acumulou no fundo da forja. A ação oxidante da escória ferruginosa levou a uma descarbonetação adicional. Formou-se uma pasta, que foi chamada de florescer. Em seguida, o kritsa foi forjado para espremer a escória. A redistribuição do crime surgiu no século XIV. No século XVIII. foi substituído pelo método de poça.

Poça

Fornalha de poça

Um passo à frente na tecnologia do aço foi poça. Durante o processo de empoçamento, o ferro fundido foi limpo de carbono. A tecnologia do processo de puddling foi desenvolvida por um metalúrgico inglês Henry Court em 1784. Ao contrário do método bloomery, neste processo o ferro-gusa era fundido em um forno especial de pudling, onde o ferro-gusa não entrava em contato com o combustível. O metal fundido foi misturado com hastes especiais, nas quais partículas de metal aderiram. Gradualmente, um grito de massa se formou. O kritsu resultante foi forjado para obter os detalhes necessários. A principal diferença entre um forno de pudling e um bloomery era a capacidade de substituir o carvão caro por outros combustíveis.

Método Bessemer de obtenção de aço

Conversor Bessemer

Na segunda metade do século XIX. engenharia mecânica começou a se desenvolver rapidamente. Ferrovias foram construídas, em vez de veleiros de madeira, surgiram navios a vapor de aço. Tudo isso exigia uma grande quantidade de metal. A demanda por aço aumentou. E obter aço empoçando era muito lento, demorado e caro. Um gargalo particularmente na produção de aço foi o forjamento. Muitos cientistas pensaram em como obter aço líquido para usar na fundição.

Este problema foi resolvido por um engenheiro inglês Henry Bessemer em 1854

Naquela época, as armas de longo alcance eram feitas de ferro fundido. Como eles tinham que suportar um grande número de tiros, a qualidade do ferro fundido precisava ser alta. Bessemer trabalhou para melhorar a qualidade do ferro fundido. Ele descobriu que durante a fundição do ferro fundido, o ferro reduzido aparece primeiro nos tubos do soprador. Bessemer tentou fazer aço soprando ar através do ferro fundido. E logo recebeu aço de excelente qualidade. Além disso, Bessemer percebeu que não era necessário introduzir calor de fora no processo tecnológico. O ferro fundido contém impurezas combustíveis: carbono, silício, manganês. Quando queimados, aumentam a temperatura de fusão. O resultado é aço líquido.

Em 1856, um conversor para a produção de aço líquido foi demonstrado por Bessemer.

Como funciona o conversor Bessemer?

O ferro-gusa que sai do alto-forno é despejado em um conversor - um tanque com orifícios na parte inferior para suprimento de ar. O conversor é fixado em suportes móveis, para que possa ser facilmente transferido da posição horizontal para a vertical após o enchimento. O ar é soprado através de orifícios na parte inferior. O oxigênio no ar combina com o carbono no ferro fundido. O conversor é transferido para uma posição horizontal quando o processo é concluído e o ferro é formado no conversor. Depois disso, impurezas contendo carbono são adicionadas ao ferro. A oxidação adicional do ferro ocorre. O resultado é um aço com baixo percentual de carbono. Este processo é muito rápido. Em 10 minutos, 10 toneladas de ferro fundido podem ser transformadas em aço.

O método Bessemer possibilitou a produção de aço em quantidades ilimitadas.

O público muitas vezes fica sabendo das inovações tecnológicas por meio da mídia, mas essas mensagens geralmente não contam com fontes diplomáticas. Em 31 de janeiro de 1915, essa regra foi quebrada. O New York Times publicou um pequeno artigo intitulado A Non-Rusting Steel. Uma reportagem de jornal dizia que uma empresa da cidade britânica de Sheffield havia trazido ao mercado um novo tipo de aço "que não corrói, mancha ou mancha". O fabricante alegou que é extremamente indicado para a fabricação de talheres, pois os produtos dele são bem lavados e não perdem o brilho quando em contato com os alimentos mais ácidos. O cônsul americano em Sheffield, John Savage, foi apontado como fonte de informação. E assim, sem muito barulho e com um atraso razoável, o mundo soube da invenção do aço inoxidável.

Os aços inoxidáveis ​​diferem em propriedades, composição e finalidade, mas em geral podem ser divididos em vários grupos principais de acordo com sua estrutura cristalina: ferrítico, austenítico, martensítico e bifásico (ferrítico-austenítico). Os aços inoxidáveis ​​ferríticos são aços de cromo (10-30% de cromo) e de baixo carbono (menos de 0,1%). Eles são bastante fortes, plásticos, relativamente fáceis de processar e ao mesmo tempo baratos, mas não passíveis de tratamento térmico (endurecimento). Os aços inoxidáveis ​​martensíticos são aços de cromo (10-17% de cromo) contendo até 1% de carbono. Eles se prestam bem ao tratamento térmico (têmpera e revenimento), o que confere alta dureza aos produtos feitos desses aços (facas, rolamentos, ferramentas de corte são feitas deles). Os aços martensíticos são mais difíceis de usinar e, devido ao seu menor teor de cromo, são menos resistentes à corrosão do que os ferríticos. Os aços inoxidáveis ​​austeníticos são cromo-níquel. Eles contêm 16-26% de cromo e 6-12% de níquel, além de carbono e molibdênio. Eles são superiores em resistência à corrosão aos aços ferríticos e martensíticos e não são magnéticos. Alta resistência é obtida durante o endurecimento do trabalho (endurecimento do trabalho), durante o tratamento térmico (endurecimento), sua dureza diminui. Os aços duplex combinam as diferentes propriedades dos aços ferríticos e austeníticos.

Antepassados ​​do aço inoxidável

De fato, esse aço era produzido na Europa e nos EUA antes mesmo dos metalúrgicos de Sheffield. O aço comum, uma liga de ferro e carbono, é facilmente coberto com uma película de óxido de ferro - ou seja, enferruja. Aliás, essa circunstância foi uma das razões do brilhante sucesso comercial do empresário americano King Kemp Gillett, que inventou o aparelho de barbear. Em 1903, sua empresa vendeu apenas 51 lâminas, em 1904 - quase 91.000, e em 1915 o total de vendas ultrapassou 70 milhões de substituição frequente. É curioso que a receita para combater essa doença do principal metal da então indústria tenha sido encontrada há muito tempo. Em 1821, o geólogo e engenheiro de minas francês Pierre Berthier notou que as ligas de ferro-cromo tinham boa resistência a ácidos e sugeriu fazer facas de cozinha e de mesa, garfos e colheres com elas. No entanto, essa ideia permaneceu por muito tempo um bom desejo, já que as primeiras ligas de ferro e cromo eram muito frágeis. Foi apenas no início do século 20 que foram inventadas formulações de liga de ferro que poderiam reivindicar o título de aço inoxidável. Entre seus autores estava um dos pioneiros da indústria automotiva americana, Elwood Haynes, que ia usar sua liga para fazer ferramentas de corte de metal. Em 1912, ele solicitou uma patente correspondente, que foi recebida apenas sete anos depois, após longas disputas com o Escritório de Patentes dos EUA.

As lâminas das máquinas Gillette eram feitas de aço carbono duro. Eles não eram muito duráveis, pois enferrujavam facilmente devido à exposição constante à umidade.

acaso encontrar

Mas o pai oficial do conhecido aço inoxidável foi um homem que não o procurou e o criou apenas graças a um feliz acidente. A sorte coube ao metalúrgico inglês autodidata Harry Brearley, que em 1908 assumiu um pequeno laboratório montado por duas siderúrgicas de Sheffield. Em 1913, ele realizou pesquisas sobre ligas de aço que deveriam ser usadas para a fabricação de canos de armas. A ciência científica do metal estava então em sua infância, então Brearley trabalhou por tentativa e erro, testando ligas com diferentes aditivos para força e resistência ao calor. Espaços em branco sem sucesso, ele simplesmente dobrou no canto, e eles enferrujaram calmamente lá. Uma vez ele notou que a fundição, retirada do forno elétrico há um mês, não parece nada enferrujada, mas brilha como nova. Esta liga continha 85,3% de ferro, 0,2% de silício, 0,44% de manganês, 0,24% de carbono e 12,8% de cromo. Foi ele quem se tornou o primeiro exemplo mundial do aço, que mais tarde foi relatado pelo New York Times. Foi fundido em agosto de 1913.

E as facas de mesa feitas por uma das empresas de Sheffield podem não ter sido tão afiadas, mas resistiram bem à corrosão.

Falha e sucesso

Brearley se interessou pela inusitada fundição e logo descobriu que resistia bem à ação do ácido nítrico. Embora a nova liga não trouxesse sucesso como aço para armas, Brearley percebeu que esse material encontraria muitos outros usos. Sheffield é conhecido por trabalhos em metal, como facas e talheres desde o século 16, então Brearley decidiu experimentar sua liga nessa capacidade. No entanto, dois fabricantes locais para quem ele enviou os fundidos estavam céticos em relação à sua proposta. Eles achavam que facas feitas com o novo aço exigiam muito trabalho para serem feitas e endurecidas. As empresas siderúrgicas, incluindo aquela para a qual Brearley trabalhava, também não estavam entusiasmadas. Compreensivelmente, cuteleiros e fabricantes de metal temiam que os produtos de aço inoxidável fossem tão duráveis ​​que o mercado saturasse rapidamente e a demanda caísse. Portanto, até o verão de 1914, todas as tentativas de Brearley de convencer os industriais das perspectivas de uma nova liga não levaram a nada que valesse a pena.

Mas então ele teve sorte. No meio do verão, o destino o empurrou contra seu amigo de escola Ernest Stuart. Stewart de R.F. A Mosley & Co, que produzia talheres, a princípio não acreditou na realidade da existência do aço, que não está sujeito à ferrugem, mas concordou em fazer várias facas de queijo como experiência. Os produtos acabaram sendo excelentes, mas Stewart considerou essa ideia um fracasso, pois suas ferramentas rapidamente se tornaram maçantes na fabricação dessas facas. Mas, no final, Stuart e Brearley ainda adotaram um regime de aquecimento no qual o aço era trabalhável e não se tornava quebradiço após o resfriamento. Em setembro, Stewart fez um pequeno lote de facas de cozinha, que distribuiu a amigos para testes com uma condição: pediu que fossem devolvidas se aparecessem manchas ou ferrugem nas lâminas das facas. Mas nem uma única faca voltou à sua oficina, e logo os fabricantes de Sheffield reconheceram o novo aço.

Muitas vezes você pode encontrar a afirmação de que o ferro meteórico não enferruja. Na verdade, isso é puro mito. Os meteoritos ferro-níquel possuem cerca de 10% de níquel em sua composição, mas não contêm cromo, portanto não apresentam resistência à corrosão. Você pode se convencer disso visitando a seção mineralógica de algum museu de história natural. Olhando de perto para amostras de meteoritos de ferro-níquel (digamos, o Sikhote-Alin, que é frequentemente encontrado em tais exposições), pode-se ver numerosos vestígios de ferrugem. Mas uma amostra de um meteorito de ferro-níquel comprado em uma loja de souvenirs mineralógicos, provavelmente, não enferrujará realmente. O motivo está na "preparação de pré-venda", que consiste em revestir a amostra com um lubrificante protetor espesso. Vale a pena lavar essa graxa com um solvente - e então a umidade e o oxigênio da atmosfera se vingarão.

Cortadores e facas

Em agosto de 1915, Brearley recebeu uma patente de sua invenção no Canadá, em setembro de 1916 - nos Estados Unidos, depois em vários países europeus. A rigor, ele nem mesmo patenteou a liga em si, mas apenas facas, garfos, colheres e outros talheres feitos com ela. Haynes contestou a patente americana de Brearley, citando sua prioridade, mas as partes finalmente chegaram a um acordo. Isso possibilitou o estabelecimento em Pittsburgh de uma corporação anglo-americana conjunta, The American Stainless Steel Company. Mas essa é uma história completamente diferente. Vale a pena notar que o aço inoxidável Haynes continha muito mais carbono do que o aço Brearley e, portanto, tinha uma estrutura cristalina diferente. Isso é compreensível: o carbono fornece dureza durante o endurecimento, e Haynes procurou criar uma liga para a fabricação de máquinas-ferramentas e fresas. Agora os aços do tipo Haynes são chamados martensíticos, e os aços que historicamente remontam à liga Brierley são chamados ferríticos (existem outros tipos de aços inoxidáveis).

A Coluna de Ferro (Kutubov) é uma das principais atrações de Delhi. Erguido em 415, quase não sofreu corrosão por 1600 anos - apenas pequenas manchas de ferrugem são visíveis na superfície, enquanto produtos de aço comuns desse tamanho são quase completamente oxidados e se desintegram em pó nesse período. Na tentativa de explicar esse fenômeno, muitas hipóteses foram levantadas: o uso de ferro muito puro ou meteorítico, nitretação natural da superfície, azulamento, lubrificação constante e até exposição natural à radiação, que transformou a camada superior em ferro amorfo. Houve tentativas de explicar a segurança da coluna e fatores externos - em particular, um clima muito seco. As análises mostraram que a coluna é composta por 99,7% de ferro e não contém cromo, ou seja, não é inoxidável no sentido moderno da palavra. A principal impureza no material da coluna é o fósforo, e isso, segundo os cientistas, é o principal motivo da resistência à corrosão. Uma camada de fosfatos FePO4 H3PO4 4H2O com espessura inferior a 0,1 mm é formada na superfície e, ao contrário da ferrugem, que se desintegra e não impede a oxidação, essa camada forma uma forte película protetora que evita a ferrugem do ferro.

sabor natural

Stewart não apenas abriu o caminho para o uso de aço novo, mas também encontrou para ele o nome agora geralmente aceito em inglês, aço inoxidável, “aço inoxidável”. Segundo a explicação padrão, ocorreu-lhe quando mergulhou uma chapa de aço polido em vinagre e, olhando o resultado, disse com surpresa: “Este aço mancha menos”, ou seja, “Tem poucas manchas neste aço”. Brearley chamou sua ideia de forma um pouco diferente - aço sem ferrugem, que corresponde ao termo russo "aço inoxidável". By the way, o título da nota no New York Times anunciou o aparecimento de aço inoxidável precisamente (e não de baixa ferrugem!).

O segredo dela é simples. Com uma concentração suficiente de cromo (não inferior a 10,5% e até 26% para ambientes particularmente agressivos), um filme sólido transparente de óxido de cromo Cr 2 O 3 é formado na superfície dos produtos de aço inoxidável, firmemente aderidos ao metal. Forma uma camada protetora invisível aos olhos, que não se dissolve na água e evita a oxidação do ferro e, portanto, não permite que ele enferruje. Este filme tem outra qualidade valiosa - auto-repara-se em áreas danificadas, por isso não tem medo de arranhões. Os talheres de aço inoxidável ganharam imensa popularidade também porque tornaram possível livrar-se do sabor específico inerente aos utensílios de metal baratos. A camada de óxido de cromo permite desfrutar do sabor natural dos alimentos, pois evita o contato direto das papilas gustativas da língua com o metal. Em geral, o aço inoxidável, que a indústria moderna produz em muitas variedades, é uma invenção acidental verdadeiramente maravilhosa.

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A primeira menção ao aço remonta aos distantes séculos 8 e 12 aC. Mesmo assim, as tropas do rei indiano Por tinham armas fortes e afiadas. Os artesãos indianos conseguiram obter aço de alto carbono, chamado bulat. Sua fabricação foi difícil e o segredo da produção permaneceu desconhecido.

AçoÉ uma liga de ferro e carbono. Graças ao carbono, o aço torna-se duro e forte, enquanto a tenacidade e a ductilidade do ferro diminuem. Percentual de teor de carbono até 2,14.

Nos tempos antigos, as pessoas encontravam metais na natureza. No início eram apenas decoração. Depois, havia pontas de cobre para lanças e flechas. O ferro valia seu peso em ouro até que o homem aprendeu a fundi-lo do minério em fornalhas, marcando o início da Idade do Ferro. Muitos anos depois, eles conseguiram produzir produtos de aço inoxidável e laminados, você pode descobrir o custo clicando no link http://www.allmetal.ru/ .

Até mesmo os antigos metalúrgicos notaram que as propriedades do metal dependem da composição e do seu processamento. Então notou-se que se você aquecer o ferro em brasa e depois resfriá-lo em água, a dureza do metal aumenta. Esse endurecimento ainda é usado no processamento de aço. Então cada mestre tinha seu próprio segredo de endurecimento do aço, mas não havia explicação por que o metal se tornava mais forte.

Os antigos alquimistas tentaram descrever o processo da metalurgia em teoria. No século 13 d.C. o alquimista Magnus contribuiu registrando a transformação do ferro em aço por destilação da parte aquosa e têmpera. Ele afirmou que o aço fica mais branco devido à separação de impurezas, e também observou que o metal muito forte acaba se desintegrando sob o martelo.

Os cientistas dos séculos seguintes continuaram a procurar uma pista para os fenômenos que ocorriam no metal. Em particular, foi publicado um livro na Alemanha, que descrevia as propriedades do aço, tornando-o indispensável para ferramentas e implementos de corte. Notou-se que quando aquecido e resfriado lentamente, o aço tornava-se macio. E com o resfriamento rápido em um líquido, o metal tornou-se extremamente duro e perdeu sua fragilidade. Os britânicos há muito guardam o segredo do endurecimento do aço em chumbo fundido ou estanho.

A história da produção do aço é a história das experiências com metais, uma compreensão da transformação do ferro. Os cientistas há muito desvendaram o mistério da transformação do ferro em uma liga durável. Numerosos experimentos deram um metal forte, mas quebradiço, ou um metal macio, flexível e rapidamente sem corte. Demorou 10 anos para o cientista russo Anosov P.P. para justificar a produção de aço de alta qualidade. Por tentativa e erro, Anosov tentou descobrir o segredo do aço damasco.

Chernov D.K., que descreveu a transformação do minério em aço do ponto de vista científico, tornou-se o sucessor de suas ideias. Ele conseguiu fundir uma barra de aço de alta qualidade e fazer punhais de damasco com ela, descreveu o processo em um trabalho científico. Sua importante descoberta foi a descoberta dos pontos críticos do aço.

Agora o minério de ferro é fundido em enormes altos-fornos em usinas metalúrgicas. O minério é primeiro transformado em ferro. Em seguida, derrete em fornos a céu aberto, transformando-se em aço. Este processo é supervisionado por especialistas qualificados.

O aço é chamado de ligas de ferro-carbono, com um teor de carbono de até 2%. Durante a produção do aço, o teor de carbono e impurezas presentes no ferro fundido (Mn, Si, S, P, etc.) diminui devido à oxidação pelo oxigênio do ar e oxigênio contido no minério. A diminuição do teor de carbono e impurezas é facilitada pelo óxido ferroso FeO, que se forma no início da fusão de 2Fe + O 2 = 2FeO e depois C + FeO = CO + Fe. Como o excesso de óxido ferroso causa fragilidade do aço, o aço líquido é desoxidado pela introdução de ferroligas (ferromanganês, ferrosilício, ferroalumínio) de acordo com os seguintes esquemas:

Mn + FeO->MnO + Fe; Si + 2FeO->SiO2 +2Fe; 2А1 + 3FeO->Al 2 O 3 + 3Fe.

Os óxidos formados flutuam e são removidos juntamente com a escória.

Dependendo do grau de integridade da desoxidação, o aço calmo (si) é distinguido, ou seja, o mais degradado. Tal aço em um lingote tem uma estrutura densa e uniforme, de maior qualidade e mais caro; aço em ebulição (kp), em que o processo de desoxidação não foi concluído, contém bolhas de gás CO que permanecem no material laminado. O aço em ebulição é soldado, processado satisfatoriamente, mas a uma temperatura de 10 ° C apresenta fragilidade. O aço fervente é mais barato que o aço calmo. O aço semi-silencioso (ps) em termos de propriedades ocupa uma posição intermediária entre (sp) e (kp).

O aço é fundido em fornos abertos, conversores e fornos elétricos.

método a céu aberto

Esquema de funcionamento do forno aberto A. Injeção da mistura gás-ar B. Trocador de calor (aquecimento) C. Ferro líquido D. Lareira E. Trocador de calor (resfriamento) F. Exaustão de gases queimados

No processo de produção de aço pelo método de lareira aberta, está envolvido um forno reverberatório especial. Para aquecer o aço até a temperatura desejada (2000 graus), o calor adicional é introduzido no forno usando regeneradores. Esse calor é obtido pela queima do combustível em um jato de ar aquecido. O combustível é o gás (uma mistura de alto-forno, coque e gerador). Um pré-requisito é que o combustível deve ser completamente queimado no espaço de trabalho. Uma característica do método de forno aberto de produção de aço é que a quantidade de oxigênio fornecida ao forno excede o nível necessário. Isso permite que você crie um efeito no metal de uma atmosfera oxidante. As matérias-primas (ferro fundido, ferro e sucata de aço) são imersas em um forno, onde são fundidas por 4 ... 6 ou 8 ... 12 horas. A produtividade do forno para um fundido é de até 900 toneladas.Durante o processo de fusão, é possível verificar a qualidade do metal coletando uma amostra. É possível obter tipos especiais de aço em um forno aberto. Para fazer isso, as impurezas necessárias são introduzidas na matéria-prima.

Nos fornos a céu aberto (9.3), além do ferro-gusa, pode-se refundir sucata, minério e fundente. Em fornos de lareira aberta (9.3), a sucata metálica pode ser refundida (até 60 ... 70%), a automação do processo de fusão, é possível aumentar a precisão da composição química do aço. Desvantagens da fundição do aço em fornos a céu aberto: a frequência do processo de fundição, a complexidade do equipamento, o custo mais alto do aço sendo fundido. O oxigênio é amplamente utilizado para intensificar a produção de aço em fornos a céu aberto, o que garante um aumento na produtividade do forno em 25 ... vizinhos, e então há uma mudança na direção do fluxo, calor.

O método de produção de aço de forno aberto, o mais comum (90%), consiste na obtenção do aço em forno de forno aberto por refusão de ferro fundido e sucata. Quando aquecido pela queima do gás no forno, o silício, o manganês e o carbono queimam. O processo dura várias horas, o que permite ao laboratório determinar a composição química do aço a ser fundido em diferentes períodos de fusão e obter aço de qualquer qualidade. A capacidade dos fornos a céu aberto chega a 500 toneladas.