Každý vie, že takmer tri štvrtiny periodickej tabuľky chemických prvkov D.I. Mendelejev, sú kovy. Miesto kovov v modernom svete je jedným z ústredných a ich význam pre moderného človeka možno len ťažko preceňovať. Zdalo by sa, že človek vie o kovoch všetko, v tejto oblasti mu nezostali žiadne tajomstvá, ale o tom pochybujme aj my, zamestnanci firmy Metall-SK, ktorá sa valcovaniu kovov úspešne venuje už dlho. a predstaví vám niektoré tajomstvá z histórie používania kovov človekom. Nahliadnime do tajomných hlbín ľudskej histórie, pretože práve tam sa mladý kmeň ľudí zoznámil s kovmi, objavil niektoré z ich magických vlastností, naučil sa, ako ich využiť. Kedy presne sa tak stalo a ako presne - to je najväčšie tajomstvo a najdôležitejšia záhada kovov, ktorú sa márne snaží rozlúštiť.

Podľa legendy sa prvé železo dostalo k ľuďom z neba. Bol nájdený v meteoritoch. Potvrdzujú to slová označujúce železo v rôznych jazykoch - v starovekom Egypte sa železo nazýva "vaaepere", preložené ako "narodené v nebi" a v starovekej koptčine sa nazýva "kameň neba". Vzácnosť železných meteoritov v prírode však mätie, čo výrazne znižuje pravdepodobnosť ich objavenia starovekými ľuďmi. Vedci sa prikláňajú k pozemskému pôvodu železa, čo potvrdzuje mimoriadne zriedkavý výskyt nugetov v prírode.

Najstaršie kovové výrobky sa našli na mieste osád, ktoré existovali asi pred osemtisíc rokmi! Najprv človek jednoducho našiel niektoré kovy, ktoré sa vyskytujú v prírode v prirodzenom alebo pôvodnom stave – zlato, striebro, meď. Záhadne sa leskli, lahodili oku, a preto sa z nich vyrábali šperky. Ľudia však čoskoro používali domácu meď ako materiál pre rôzne nástroje: háčiky na ryby, hroty šípov a oštepy.

Ako však človek začal získavať kov z kameňa? Ako sa začalo s ťažbou rúd? Ach, to sa nestalo okamžite a nie bez pomoci božských síl, ktoré v tomto prípade predstavovali oheň. Staroveké božstvá chránili ľudí, ale oni sami potrebovali ochranu. Aby oheň nezhasol, bol obkolesený kameňmi a medzi týmito kameňmi boli aj kusy medenej rudy. Pod vplyvom magických síl ohňa sa ruda roztavila a premenila na meď. Staroveký človek si dlho nevšimol tieto magické premeny, ale nakoniec si to všimol a začal špeciálne nakladať medenú rudu do ohňa, aby získal kov. Meď, tavená z rudy, sa ukázala byť silnejšia ako pôvodná meď, ale stále mala nižšiu pevnosť ako kameň - bola príliš mäkká. Zliatina medi a cínu, bronz, sa ukázala byť oveľa pevnejšia. Bronzové nástroje postupne nahradili podobné medené.

Železo bolo dlho cenené na rovnakej úrovni ako zlato, pretože ho bolo rovnako málo. Ale nakoniec človek objavil relatívne lacnú výrobu železa - tavenie z rudy v hutníckych peciach. Na zemi začala doba železná, ktorá trvá dodnes.

A teraz prejdime k ďalšej záhade: keď človek zistil, prečo sa získavajú kovy. Áno, človek sa najprv dozvedel, ako sa získavajú kovy, ale ešte dlho potom nevedel pochopiť prečo. Človek nedokázal pochopiť všetky premeny železa: niekedy sa ukázalo, že je tvrdé, ale krehké a niekedy naopak príliš mäkké, ale nástroje z neho sa ohýbajú, splošťujú a rýchlo sa stávajú matnými. História ťažby rúd je teda históriou rôznych experimentov, ktoré sa robili s kovmi a pokračovali až do poslednej štvrtiny 19. storočia. Práve vtedy ruský vedec P.P. Anosov vedecky podložil výrobu ocele. Trvalo mu to 10 rokov.

V našom 21. storočí sa oceľ vyrába v špeciálne vybavených hutníckych závodoch. Kde sa najprv taví železná ruda v obrovských vysokých peciach, v ktorých sa mení na surové železo. Liatina sa zase taví, ale už v otvorených peciach, konvektoroch alebo elektrických peciach a potom sa mení na oceľ. Túto magickú premenu „vykúzlia“ špecialisti rôznych profilov: spekári, hutní inžinieri, konvertori, pražičky, taviče, odlievače, prakovače, ktorí ľahko ovládajú rôzne hutnícke celky.

A ako ste získali oceľ, keď neexistoval celý tento arzenál inteligentných strojov? Na východe, ako aj v Egypte, na Britských ostrovoch, v starovekej Hellase a v starovekom Rusku sa oceľ tavila zo starostlivo pripravenej železnej rudy v malých hlinených nádobách (téglikoch). Železná ruda sa najskôr rozdrvila na malé kúsky, potom sa tieto kúsky spálili na ohni. Pri tomto procese vyhorela síra, fosfor a ďalšie látky, ktoré pri stretnutí s rudou zhoršujú vlastnosti kovu. Samozrejme, starovekí majstri nevedeli o existencii všetkých týchto látok a ich vplyve na kov, jednoducho zo skúsenosti vedeli, že oceľ je lepšia z drvenej a vypálenej rudy.

Po ukončení praženia sa ruda nasypala do téglika, navyše sa vo vrstvách naplnila práškom z dreveného uhlia; vrstiev sa spravidla vyrábalo 10-12 (uhoľná vrstva - rudná vrstva - uhoľná vrstva). V tomto prípade uhlie zohrávalo úlohu nosiča tepla, pretože horí a roztavilo rudu. Aby bolo horenie intenzívnejšie, v dne téglika bol otvor, kde sa cez veľké kožené mechy pumpoval vzduch. V tégliku teda vznikla najvyššia teplota, pod vplyvom ktorej sa ruda roztavila a uhlík, z ktorého je uhlie, odobral z rudy kyslík a tá sa zmenila na železo. Metal-SK to robí.

V budúcnosti boli hlinené tégliky nahradené malými domnitsa pecami, ktoré už dávali viac kovu. Na východe však veľmi dlho zachovávali vernosť práve tomu spôsobu výroby ocele, ktorý si vyžadoval použitie téglika. Možno to je dôvod, prečo pre orientálneho majstra nie je získanie železa konečným výsledkom. Konečným výsledkom bola damašková oceľ, známa a uctievaná po celom svete, pretože žiadna iná sa s ňou nemohla porovnávať v tvrdosti a zároveň pružnosti. Tajomstvo výroby damaškovej ocele sa dedilo z otca na syna a s určitosťou sa nezachovalo. Je však známe, že po prijatí železa majster vytiahol zázračné rastliny z odľahlých kútov (starí majstri si boli istí, že rastlinné šťavy, ktoré majú silu, pružnosť, viskozitu, prenášajú tieto vlastnosti na kov) a hodil ich do téglikovej diery, ale čo je najdôležitejšie - v pomere, ktorý poznal iba on. A tak rastliny zhoreli, skutočne preniesli svoje magické vlastnosti na železo a zmenili ho na oceľ. Určite bolo možné zistiť, že spolu s koreňmi a listami majstri pridávali do kovu aj grafitový prášok, samozrejme, len v určitých pomeroch. A múdri majstri nevedeli, že práve grafit, ktorý považovali skôr za pomocný materiál, premieňa železo na oceľ. Faktom je, že grafit je čistý uhlík, ktorý hrá jednu z hlavných úloh pri výrobe kovu. Prvým najdôležitejším pravidlom metalurgie je, že za oceľ sa považuje len tá zliatina, v ktorej množstvo uhlíka nepresahuje dve percentá. Druhým najdôležitejším pravidlom je, že čím viac uhlíka, tým je oceľ pevnejšia, no menej ťažná a naopak.

Takže až do polovice minulého storočia sa výberom presného množstva uhlíka riešila najťažšia úloha spojiť dva protiklady v kove - pevnosť a plasticitu. Rozhodujúci prínos grafitu bol teda preukázaný. Ale čo kvety, korene? Aké je ich využitie? Skutočnosť, že obsahujú obrovské množstvo rôznych anorganických látok: železo, molybdén, vanád. Tieto látky ovplyvňovali oceľ rôznymi spôsobmi a dodávali jej špeciálne jedinečné vlastnosti. Keď už hovoríme o starodávnej výrobe ocele, nemožno sa nedotknúť takého dôležitého bodu, akým je jej kalenie. Toto je najzáhadnejší a najvzrušujúcejší moment výroby špeciálneho druhu ocele. Temperovanie bolo vynájdené v starovekom Egypte, kde remeselníci, ktorí chceli rýchlo ochladiť kovaný výrobok, ho ponorili do veľmi studenej vody a v dôsledku toho poznamenali, že po tomto postupe sa kov stáva oveľa silnejším.

Starovekí ľudia sa mylne domnievali, že vytvrdzovanie priamo závisí od vlastností kvapaliny, v ktorej bol rozpálený kov ponorený. Ale tento omyl viedol k mnohým fantastickým, najsofistikovanejším experimentom. V Bagdade teda schladili kov a ponorili ho do svalnatého tela otroka, ktorý mal preniesť svoju silu do zbrane. V stredoveku bol známy recept na kalenie ocele, v ktorom bol hlavnou zložkou moč ryšavého chlapca. Povedzte, temné povery? A budete mať pravdu. Jednoducho, čepele sú naozaj lepšie temperované v krvi alebo moči ako v jednoduchej studničnej vode, pretože tento proces by mal byť ideálne pomalý, čo sa deje v soľných roztokoch. Alebo ak sa čepeľ ochladí vo vetre, ako bola oceľ temperovaná v starovekom Damasku.

Ale čo moderné metódy? Aká je ich príťažlivosť? V súkromí vedeckého poznania nad mytopoetikou, ktorá odlišuje modernú metalurgiu od tej antickej, no v žiadnom prípade nevylučuje jej krásu. Potvrdzuje to zohratá a precízna práca Metall-SK, kde je každý detail vyrobený z kovu prepočítaný do najmenšieho detailu a je krásny vo svojej bezchybnosti. Áno, v modernom svete veľa riešia matematické vzorce, číselné závislosti, presné výpočty. Takže aj na papieri je možné vopred predpovedať vlastnosti, ktoré oceľ v dôsledku toho bude mať, po predchádzajúcom vypočítaní celej technológie jej výroby. To je dôvod, prečo moderný kovopriemysel udivuje obrovským rozsahom ocelí: odolných, odolných voči opotrebovaniu, žiaruvzdorných, odolných voči kyselinám. Tento prístup sa nazýval kompoziční a metalurgickí vedci - skladatelia. Ale je pravda, že ak známy aforizmus nazýva architektúru „hudbou zamrznutou v kameni“, tak mnohé metalové produkty nemožno nazvať inak ako hudbou zamrznutou v kovu.

Oceľ je zliatina železa a uhlíka. Oceľ v každodennom živote sa niekedy nazýva železo. Ale železo je len východiskovým materiálom pre oceľ.

V 7. stor BC Kelti vedeli taviť železo zo železnej rudy. Na ohrev rudy používali plameň dreveného uhlia v otvorenej peci. Výsledkom bola liatina obsahujúca veľké množstvo uhlíka. Ale liatinu nemožno kovať, pretože je krehká. A ak znížite obsah uhlíka v zliatine, získate oceľ. Koniec koncov, hlavný rozdiel medzi liatinou a oceľou je percento uhlíka. V oceli je uhlík menej ako 2,14% a v liatine obsahuje oveľa viac. Na zlepšenie kvality ocele sa do nej pridávajú legujúce prvky. Legovaná oceľ je zliatina železa, uhlíka a legujúcich prvkov, v ktorej železo obsahuje najmenej 45 %.

História vynálezu ocele

Crimson prerozdelenie

kričiaci klaksón

Na zlepšenie kvality liatiny sa z nej metódou odstránil prebytočný uhlík kritické prerozdelenie. Tento proces prebiehal v kvetárni – otvorenej peci, v ktorej sa surové železo ukladalo priamo na horiace drevené uhlie. Roztavená liatina sa čistila od prebytočného uhlíka fúkaním horúceho vzduchu. Ďalej sa hromadil na dne vyhne. Oxidačný účinok železitej trosky viedol k dodatočnému oduhličeniu. Vznikla kaša, ktorá bola tzv kvitnúť. Ďalej bola kritsa kovaná, aby sa z nej vytlačila troska. Prerozdelenie kriminality vzniklo v XIV storočí. V XVIII storočí. bola nahradená pudlingovou metódou.

Pudling

Pudlovacia pec

V technológii ocele bol krok vpred pudling. Počas procesu pudlovania bolo roztavené železo očistené od uhlíka. Technológiu procesu pudlovania vyvinul anglický metalurg Henry Court v roku 1784. Na rozdiel od taviaceho spôsobu sa pri tomto procese surové železo tavilo v špeciálnej pudlovacej peci, kde surové železo neprišlo do styku s palivom. Roztavený kov sa zmiešal so špeciálnymi tyčami, na ktorých sa prilepili kovové častice. Postupne sa vytvoril krik ako do cesta. Výsledný kritsu bol sfalšovaný, aby sa získali potrebné detaily. Hlavným rozdielom medzi pudlingovou pecou a bloomery bola schopnosť nahradiť drahé drevené uhlie inými palivami.

Bessemerova metóda získavania ocele

Bessemerov konvertor

V druhej polovici XIX storočia. strojárstvo sa začalo rýchlo rozvíjať. Stavali sa železnice, namiesto drevených plachetníc sa objavili oceľové parníky. To všetko si vyžadovalo veľké množstvo kovu. Dopyt po oceli sa zvýšil. A získavanie ocele pudlingom bolo veľmi pomalé, časovo náročné a drahé. Osobitnou prekážkou pri výrobe ocele bolo kovanie. Mnoho vedcov premýšľalo o tom, ako získať tekutú oceľ na použitie na odlievanie.

Tento problém vyriešil anglický inžinier Henry Bessemer v roku 1854

V tých časoch boli ďalekonosné zbrane vyrobené z liatiny. Keďže museli vydržať veľké množstvo výstrelov, kvalita liatiny musela byť vysoká. Bessemer pracoval na zlepšení kvality liatiny. Zistil, že pri tavení liatiny sa najskôr na rúrach dúchadla objavuje redukované železo. Bessemer sa pokúsil vyrobiť oceľ fúkaním vzduchu cez roztavené železo. A čoskoro dostal oceľ vynikajúcej kvality. Ďalej si Bessemer uvedomil, že do technologického procesu nie je potrebné privádzať teplo zvonku. Liatina obsahuje horľavé nečistoty: uhlík, kremík, mangán. Pri horení zvyšujú teplotu topenia. Výsledkom je tekutá oceľ.

V roku 1856 Bessemer predviedol konvertor na výrobu tekutej ocele.

Ako funguje Bessemer prevodník?

Surové železo opúšťajúce vysokú pec sa naleje do konvertora - nádrže s otvormi na dne na prívod vzduchu. Prevodník je upevnený na pohyblivých podperách, takže ho možno po naplnení ľahko premiestniť z horizontálnej do vertikálnej polohy. Vzduch je vháňaný cez otvory v spodnej časti. Kyslík vo vzduchu sa spája s uhlíkom v liatine. Konvertor sa po ukončení procesu presunie do vodorovnej polohy a v konvertore sa vytvorí železo. Potom sa do železa pridajú nečistoty obsahujúce uhlík. Dochádza k ďalšej oxidácii železa. Výsledkom je oceľ s nízkym percentom uhlíka. Tento proces je veľmi rýchly. Za 10 minút je možné premeniť 10 ton liatiny na oceľ.

Bessemerova metóda umožnila vyrábať oceľ v neobmedzenom množstve.

Verejnosť sa o technologických inováciách často dozvedá prostredníctvom médií, no takéto správy sa väčšinou nespoliehajú na diplomatické zdroje. 31. januára 1915 bolo toto pravidlo porušené. Denník New York Times uverejnil krátky článok s názvom Nehrdzavejúca oceľ. V novinovej správe sa uvádzalo, že spoločnosť v britskom meste Sheffield priniesla na trh nový typ ocele, "ktorá nekoroduje, nešpiní ani nešpiní." Výrobca tvrdil, že je mimoriadne vhodný na výrobu príborov, pretože výrobky z neho sa dobre umývajú a nestrácajú lesk ani pri kontakte s najkyslejšími potravinami. Ako zdroj informácií bol menovaný americký konzul v Sheffielde John Savage. A tak sa svet bez veľkého rozruchu a s poriadnym oneskorením dozvedel o vynáleze nehrdzavejúcej ocele.

Nerezové ocele sa líšia vlastnosťami, zložením a účelom, ale vo všeobecnosti ich možno rozdeliť do niekoľkých hlavných skupín podľa ich kryštálovej štruktúry: feritické, austenitické, martenzitické a dvojfázové (feriticko-austenitické). Feritické nehrdzavejúce ocele sú chrómové (10-30 % chrómu) a nízkouhlíkové (menej ako 0,1 %) ocele. Sú pomerne pevné, plastové, relatívne ľahko spracovateľné a zároveň lacné, ale nepodliehajú tepelnému spracovaniu (tvrdnutiu). Martenzitické nehrdzavejúce ocele sú chrómové (10-17% chrómu) ocele obsahujúce do 1% uhlíka. Dobre sa hodia na tepelné spracovanie (kalenie a popúšťanie), ktoré dodáva výrobkom z takýchto ocelí vysokú tvrdosť (vyrábajú sa z nich nože, ložiská, rezné nástroje). Martenzitické ocele sú ťažšie opracovateľné a vďaka nižšiemu obsahu chrómu sú menej odolné voči korózii ako feritické. Austenitické nehrdzavejúce ocele sú chrómniklové. Obsahujú 16-26% chrómu a 6-12% niklu, ako aj uhlík a molybdén. Majú vynikajúcu odolnosť voči korózii ako feritické a martenzitické ocele a sú nemagnetické. Vysoká pevnosť sa získava pri pracovnom spevnení (pracovné spevnenie), pri tepelnom spracovaní (kalenie) ich tvrdosť klesá. Duplexné ocele kombinujú rôzne vlastnosti feritických a austenitických ocelí.

Predkovia z nehrdzavejúcej ocele

V skutočnosti sa takáto oceľ vyrábala v Európe a USA ešte pred sheffieldskými metalurgmi. Obyčajná oceľ, zliatina železa a uhlíka, je ľahko pokrytá filmom oxidu železa - to znamená, že hrdzavie. Mimochodom, táto okolnosť bola jedným z dôvodov brilantného komerčného úspechu amerického podnikateľa Kinga Kempa Gilletta, ktorý vynašiel holiaci strojček. V roku 1903 jeho spoločnosť predala iba 51 čepelí, v roku 1904 - takmer 91 000 a do roku 1915 celkový predaj presiahol 70 mil.. časté výmeny. Je zvláštne, že recept na boj proti tejto chorobe hlavného kovu vtedajšieho priemyslu bol nájdený už dávno. V roku 1821 si francúzsky geológ a banský inžinier Pierre Berthier všimol, že zliatiny železa a chrómu majú dobrú odolnosť voči kyselinám, a navrhol vyrobiť z nich kuchynské a stolové nože, vidličky a lyžice. Táto myšlienka však dlho zostávala dobrým prianím, pretože prvé zliatiny železa a chrómu boli veľmi krehké. Až na začiatku 20. storočia boli vynájdené formulácie zliatin železa, ktoré si mohli nárokovať titul nehrdzavejúca oceľ. Medzi ich autormi bol jeden z priekopníkov amerického automobilového priemyslu Elwood Haynes, ktorý sa chystal použiť svoju zliatinu na výrobu nástrojov na obrábanie kovov. V roku 1912 požiadal o zodpovedajúci patent, ktorý po dlhých sporoch s americkým patentovým úradom získal až o sedem rokov neskôr.

Čepele pre stroje Gillette boli vyrobené z tvrdej uhlíkovej ocele. Neboli veľmi odolné, pretože pri neustálom vystavení vlhkosti ľahko hrdzaveli.

náhodný nález

No oficiálnym rodičom známeho nerezu bol muž, ktorý ho vôbec nehľadal a vytvoril ho len vďaka šťastnej náhode. Los pripadol na anglického metalurga-samouka Harryho Brearleyho, ktorý v roku 1908 prevzal malé laboratórium zriadené dvoma oceliarskymi spoločnosťami v Sheffielde. V roku 1913 uskutočnil výskum oceľových zliatin, ktoré sa mali použiť na výrobu hlavne zbraní. Vedecká veda o kovoch bola vtedy v plienkach, takže Brearley pracoval metódou pokus-omyl a testoval zliatiny s rôznymi prísadami na pevnosť a tepelnú odolnosť. Nepodarené blanky, jednoducho zložil v rohu a tie tam pokojne zhrdzaveli. Raz si všimol, že odliatok, vybratý pred mesiacom z elektrickej pece, vôbec nevyzerá hrdzavo, ale leskne sa ako nový. Táto zliatina obsahovala 85,3 % železa, 0,2 % kremíka, 0,44 % mangánu, 0,24 % uhlíka a 12,8 % chrómu. Bol to on, kto sa stal prvým príkladom ocele na svete, o čom neskôr informovali New York Times. Bol vytavený v auguste 1913.

A stolové nože vyrobené jednou zo Sheffieldských spoločností možno neboli také ostré, ale dobre odolávali korózii.

Neúspech a úspech

Brearley sa začal zaujímať o nezvyčajný odliatok a čoskoro zistil, že dobre odoláva pôsobeniu kyseliny dusičnej. Hoci nová zliatina nepriniesla úspech ako zbraňová oceľ, Brearley si uvedomil, že tento materiál nájde mnoho ďalších využití. Sheffield je známy výrobou kovov, ako sú nože a príbory, už od 16. storočia, a tak sa Brearley rozhodol vyskúšať svoju zliatinu v tejto funkcii. Dvaja miestni výrobcovia, ktorým odliatky poslal, sa však k jeho návrhu vyjadrili skepticky. Cítili, že nože vyrobené z novej ocele si vyžadujú veľa práce na výrobu a vytvrdzovanie. Oceliarske spoločnosti, vrátane tej, pre ktorú Brearley pracoval, tiež neboli nadšené. Je pochopiteľné, že nožiari aj výrobcovia kovov sa obávali, že výrobky z nehrdzavejúcej ocele budú natoľko odolné, že sa trh rýchlo nasýti a dopyt klesne. Preto až do leta 1914 všetky Brearleyho pokusy presvedčiť priemyselníkov o perspektívach novej zliatiny neviedli k ničomu hodnotnému.

Ale potom mal šťastie. Uprostred leta ho osud zatlačil proti kamarátovi zo školy Ernestovi Stuartovi. Stewart z R.F. Spoločnosť Mosley & Co, ktorá vyrábala príbory, najskôr neverila v realitu existencie ocele, ktorá nepodlieha hrdzi, ale súhlasila s tým, že z nej ako experiment vyrobí niekoľko nožov na syr. Výrobky sa ukázali ako vynikajúce, ale Stewart považoval tento nápad za neúspešný, pretože jeho nástroje sa pri výrobe týchto nožov rýchlo otupili. Nakoniec však Stuart a Brearley predsa len zvolili režim ohrevu, v ktorom bola oceľ spracovateľná a po ochladení neskrehla. V septembri Stewart vyrobil malú dávku kuchynských nožov, ktoré rozdal priateľom na testovanie s jedinou podmienkou: požiadal ich o vrátenie, ak sa na čepeli nožov objavia škvrny alebo hrdza. Do jeho dielne sa však už nevrátil ani jeden nôž a výrobcovia zo Sheffieldu čoskoro spoznali novú oceľ.

Pomerne často sa môžete stretnúť s tvrdením, že meteorické železo nehrdzavie. V skutočnosti je to čistý mýtus. Železo-niklové meteority majú vo svojom zložení asi 10% niklu, ale neobsahujú chróm, preto nemajú odolnosť proti korózii. Môžete sa o tom presvedčiť pri návšteve mineralogickej časti niektorého prírodovedného múzea. Pri bližšom pohľade na vzorky železo-niklových meteoritov (povedzme Sikhote-Alin, ktorý sa často nachádza v takýchto expozíciách), je možné vidieť početné stopy hrdze. Ale vzorka železno-niklového meteoritu kúpená v mineralogickom obchode so suvenírmi s najväčšou pravdepodobnosťou naozaj nezhrdzavie. Dôvod je v „predpredajnej príprave“, ktorá spočíva v natretí vzorky hustým ochranným lubrikantom. Stojí za to umyť toto mazivo rozpúšťadlom - a potom sa vlhkosť a kyslík v atmosfére vypomstí.

Frézy a nože

V auguste 1915 získal Brearley patent na svoj vynález v Kanade, v septembri 1916 - v Spojených štátoch, potom v niekoľkých európskych krajinách. Prísne vzaté, nedal si patentovať ani samotnú zliatinu, ale len nože, vidličky, lyžice a iné príbory z nej vyrobené. Haynes napadol Brearleyho americký patent s odvolaním sa na svoju prioritu, ale strany nakoniec dosiahli dohodu. To umožnilo založenie spoločnej anglo-americkej korporácie The American Stainless Steel Company v Pittsburghu. Ale to je úplne iný príbeh. Stojí za zmienku, že nehrdzavejúca oceľ Haynes obsahovala oveľa viac uhlíka ako oceľ Brearley, a preto mala inú kryštálovú štruktúru. Je to pochopiteľné: uhlík poskytuje tvrdosť počas kalenia a Haynes sa snažil vytvoriť zliatinu na výrobu obrábacích strojov a fréz. Teraz sa ocele typu Haynes nazývajú martenzitické a ocele, ktoré sa historicky datujú do zliatiny Brierley, sa nazývajú feritické (existujú aj iné typy nehrdzavejúcich ocelí).

Železný (Kutubov) stĺp je jednou z hlavných atrakcií Dillí. Postavili ho v roku 415 a už 1600 rokov takmer netrpí koróziou - na povrchu sú viditeľné len malé škvrny hrdze, zatiaľ čo bežné oceľové výrobky tejto veľkosti sú takmer úplne oxidované a rozpadajú sa na prach. V snahe vysvetliť tento jav bolo predložených mnoho hypotéz: použitie veľmi čistého alebo meteoritického železa, prirodzená nitridácia povrchu, modranie, neustále olejovanie a dokonca aj prirodzené vystavenie žiareniu, ktoré zmenilo vrchnú vrstvu na amorfné železo. Boli pokusy vysvetliť bezpečnosť kolóny a vonkajšie faktory - najmä veľmi suché podnebie. Analýzy ukázali, že kolóna pozostáva z 99,7 % železa a neobsahuje chróm, to znamená, že nie je nehrdzavejúca v modernom zmysle slova. Hlavnou nečistotou v materiáli kolóny je fosfor a to je podľa vedcov hlavným dôvodom odolnosti voči korózii. Na povrchu sa vytvorí vrstva fosforečnanov FePO4 H3PO4 4H2O s hrúbkou menšou ako 0,1 mm a na rozdiel od hrdze, ktorá sa drobí a nebráni ďalšej oxidácii, tvorí táto vrstva silný ochranný film, ktorý zabraňuje hrdzaveniu železa.

prirodzená chuť

Stewart nielen otvoril cestu k použitiu novej ocele, ale našiel pre ňu aj dnes už všeobecne akceptovaný anglický názov nehrdzavejúca oceľ, „nehrdzavejúca oceľ“. Podľa štandardného vysvetlenia mu to došlo, keď namočil leštenú oceľovú dosku do octu a pri pohľade na výsledok prekvapene povedal: „Táto oceľ sa menej farbí“, teda „Na tejto oceli je málo škvŕn“. Brearley nazval svoje duchovné dieťa trochu inak - nehrdzavejúca oceľ, čo zodpovedá ruskému výrazu "nehrdzavejúca oceľ". Mimochodom, názov poznámky v New York Times oznamoval vzhľad presne z nehrdzavejúcej (a nie málo hrdzavej!) ocele.

Jej tajomstvo je jednoduché. Pri dostatočnej koncentrácii chrómu (nie menej ako 10,5 % a do obzvlášť agresívneho prostredia až 26 %) sa na povrchu výrobkov z nehrdzavejúcej ocele vytvorí pevný transparentný film oxidu chrómu Cr 2 O 3, pevne spojený s kovom. Vytvára okom neviditeľnú ochrannú vrstvu, ktorá sa nerozpúšťa vo vode a zabraňuje oxidácii železa, a preto nedovolí jeho hrdzaveniu. Táto fólia má ďalšiu cennú kvalitu - sama sa opravuje na poškodených miestach, takže sa nebojí škrabancov. Nerezové príbory si získali obrovskú obľubu aj preto, že umožnili zbaviť sa špecifickej chuti, ktorá je vlastná lacnému kovovému riadu. Vrstva oxidu chrómu umožňuje vychutnať si prirodzenú chuť jedla, pretože zabraňuje priamemu kontaktu chuťových pohárikov jazyka s kovom. Vo všeobecnosti je nehrdzavejúca oceľ, ktorú moderný priemysel vyrába v mnohých odrodách, skutočne úžasným náhodným vynálezom.

*informácie zverejnené na informačné účely, aby ste nám poďakovali, zdieľajte odkaz na stránku so svojimi priateľmi. Zaujímavý materiál môžete poslať našim čitateľom. Radi odpovieme na všetky vaše otázky a návrhy, ako aj kritiku a priania na adrese [chránený e-mailom]

Prvé zmienky o oceli siahajú do 8. až 12. storočia pred naším letopočtom. Už vtedy mali vojská indického kráľa Por silné a ostré zbrane. Indickým remeselníkom sa podarilo získať oceľ s vysokým obsahom uhlíka, nazývanú bulat. Jeho výroba bola náročná a tajomstvo výroby zostalo neodhalené.

Oceľ Je to zliatina železa a uhlíka. Vďaka uhlíku sa oceľ stáva tvrdou a pevnou, zatiaľ čo húževnatosť a ťažnosť železa klesá. Percento obsahu uhlíka do 2,14.

V staroveku ľudia nachádzali kovy v prírode. Najprv boli len ozdobou. Potom tu boli medené hroty na oštepy a šípy. Železo malo cenu zlata, kým sa ho človek nenaučil taviť z rudy v peciach, čím sa začala doba železná. O mnoho rokov neskôr sa im podarilo vyrobiť výrobky z nehrdzavejúcej ocele a valcovaného kovu, ktorých náklady môžete zistiť kliknutím na odkaz http://www.allmetal.ru/ .

Už starí metalurgovia si všimli, že vlastnosti kovu závisia od zloženia a jeho spracovania. Potom sa zistilo, že ak zahrejete železo do červena a potom ho ochladíte vo vode, tvrdosť kovu sa zvýši. Takéto kalenie sa stále používa pri spracovaní ocele. Potom mal každý majster svoje vlastné tajomstvo kalenia ocele, ale neexistovalo žiadne vysvetlenie, prečo sa kov stal silnejším.

Starovekí alchymisti sa pokúsili teoreticky opísať proces metalurgie. V 13. storočí nášho letopočtu. alchymista Magnus prispel záznamom premeny železa na oceľ destiláciou vodnej časti a kalením. Tvrdil, že oceľ sa stáva belšou kvôli oddeľovaniu nečistôt a tiež poznamenal, že príliš silný kov sa nakoniec pod kladivom rozpadá.

Vedci nasledujúcich storočí pokračovali v hľadaní kľúča k javom vyskytujúcim sa v kove. Najmä v Nemecku vyšla kniha, ktorá popisovala vlastnosti ocele, vďaka čomu je nepostrádateľná pre rezné nástroje a náradie. Zistilo sa, že pri zahrievaní a pomalom ochladzovaní oceľ zmäkla. A rýchlym ochladením v kvapaline kov extrémne stvrdol a stratil svoju krehkosť. Briti dlho udržiavali tajomstvo kalenia ocele v roztavenom olove alebo cíne.

História výroby ocele je históriou experimentov na kovoch, chápaním premeny železa. Vedci už dlho odhalili záhadu premeny železa na odolnú zliatinu. Početné experimenty poskytli buď silný, ale krehký kov, alebo mäkký, ohýbajúci sa a rýchlo tupý kov. Trvalo 10 rokov, kým ruský vedec Anosov P.P. na zdôvodnenie výroby silnej kvalitnej ocele. Pokusom a omylom sa Anosov pokúsil odhaliť tajomstvo damaškovej ocele.

Pokračovateľom jeho myšlienok sa stal Chernov D.K., ktorý opísal premenu rudy na oceľ z vedeckého hľadiska. Podarilo sa mu odliať tyč z kvalitnej ocele a vyrobiť z nej damaškové dýky, opísal postup vo vedeckej práci. Jeho dôležitým objavom bolo objavenie kritických bodov ocele.

Teraz sa železná ruda taví v obrovských vysokých peciach v hutníckych závodoch. Ruda sa najskôr premení na železo. Potom sa taví v otvorených peciach a mení sa na oceľ. Tento proces je pod dohľadom kvalifikovaných odborníkov.

Oceľ sa nazýva železo-uhlíkové zliatiny, s obsahom uhlíka do 2%. Pri výrobe ocele sa obsah uhlíka a nečistôt prítomných v liatine (Mn, Si, S, P atď.) znižuje v dôsledku oxidácie vzdušným kyslíkom a kyslíkom obsiahnutým v rude. Pokles obsahu uhlíka a nečistôt uľahčuje oxid železnatý FeO, ktorý vzniká na začiatku tavenia 2Fe + O 2 = 2FeO a následne C + FeO = CO + Fe. Pretože nadmerný oxid železnatý spôsobuje krehkosť ocele, tekutá oceľ sa dezoxiduje zavedením ferozliatin (feromangán, ferosilicium, ferohliník) podľa nasledujúcich schém:

Mn + FeO -> MnO + Fe; Si + 2FeO ->Si02 + 2Fe; 2A1 + 3FeO->Al203 + 3Fe.

Vzniknuté oxidy plávajú nahor a odstraňujú sa spolu s troskou.

V závislosti od stupňa úplnosti dezoxidácie sa rozlišuje pokojná oceľ (si), t.j. najviac degradované. Takáto oceľ v ingotoch má hustú a rovnomernú štruktúru, vyššiu kvalitu a drahšiu; varná oceľ (kp), v ktorej nebol ukončený proces dezoxidácie, obsahuje bublinky plynu CO, ktoré zostávajú vo valcovanom materiáli. Varná oceľ je zváraná, spracovaná uspokojivo, ale pri teplote 10 ° C vykazuje krehkosť. Varná oceľ je lacnejšia ako pokojná oceľ. Polotichá oceľ (ps) z hľadiska vlastností zaujíma medzipolohu medzi (sp) a (kp).

Oceľ sa taví v otvorených peciach, konvertoroch a elektrických peciach.

metóda otvoreného krbu

Schéma prevádzky pece s otvoreným ohniskom A. Vháňanie zmesi plynu a vzduchu B. Výmenník tepla (vykurovanie) C. Kvapalné železo D. Ohnisko E. Výmenník tepla (chladenie) F. Odvod spalín

Do procesu výroby ocele metódou otvoreného ohniska je zapojená špeciálna dozvuková pec. Aby sa oceľ zahriala na požadovanú teplotu (2000 stupňov), do pece sa pomocou regenerátorov privádza dodatočné teplo. Toto teplo sa získava spaľovaním paliva v prúde ohriateho vzduchu. Palivom je plyn (zmes vysokej pece, koksu a generátora). Predpokladom je, že palivo musí byť úplne spálené v pracovnom priestore. Znakom metódy výroby ocele v otvorenom ohnisku je, že množstvo kyslíka dodávaného do pece presahuje požadovanú úroveň. To vám umožní vytvoriť účinok oxidačnej atmosféry na kov. Suroviny (liatina, železo a oceľový šrot) sa ponoria do pece, kde sa tavia 4 ... 6 alebo 8 ... 12 hodín. Produktivita pece na jednu taveninu je až 900 ton.Pri procese tavenia je možné kontrolovať kvalitu kovu odberom vzorky. V peci s otvorenou nístejom je možné získať špeciálne druhy ocele. Na tento účel sa do suroviny zavádzajú potrebné nečistoty.

V otvorených peciach (9.3) sa okrem surového železa môže pretavovať kovový šrot, ruda a tavivo. V otvorených peciach (9.3) je možné pretaviť kovový šrot (až 60 ... 70%), je možná automatizácia procesu tavenia, zvýšená presnosť chemického zloženia ocele. Nevýhody tavenia ocele v otvorených peciach: frekvencia procesu tavenia, zložitosť zariadenia, vyššie náklady na tavenie ocele. Kyslík je široko používaný na zintenzívnenie výroby ocele v otvorených peciach, čo zabezpečuje zvýšenie produktivity pece o 25 ... susedných a potom dochádza k zmene smeru prúdenia, tepla.

Otvorený spôsob výroby ocele, najbežnejší (90 %), spočíva v získavaní ocele v otvorenej peci pretavením liatiny a kovového šrotu. Pri zahrievaní z plynu horiaceho v peci horí kremík, mangán a uhlík. Proces trvá niekoľko hodín, čo umožňuje laboratóriu určiť chemické zloženie tavenej ocele v rôznych obdobiach tavenia a získať oceľ akejkoľvek kvality. Kapacita otvorených pecí dosahuje 500 ton.