Alam ng lahat na halos tatlong-kapat ng periodic table ng mga elemento ng kemikal D.I. Mendeleev, ay mga metal. Ang lugar ng mga metal sa modernong mundo ay isa sa mga sentral, at ang kanilang kahalagahan para sa isang modernong tao ay halos hindi ma-overestimated. Tila alam ng isang tao ang lahat tungkol sa mga metal, walang mga lihim na natitira para sa kanya sa lugar na ito, ngunit hayaan natin, ang mga empleyado ng kumpanya ng Metall-SK, na matagumpay na nakikibahagi sa metal rolling sa loob ng mahabang panahon, pagdudahan ito. at ipakilala sa iyo ang ilang mga lihim mula sa kasaysayan ng paggamit ng mga metal ng tao. Tingnan natin ang mahiwagang kalaliman ng kasaysayan ng tao, dahil doon nakilala ng isang kabataang tribo ng mga tao ang mga metal, natuklasan ang ilan sa kanilang mga mahiwagang katangian, natutunan kung paano gawin itong kapaki-pakinabang. Gayunpaman, kung kailan eksaktong nangyari ito at kung paano eksakto - ito ang pinakamalaking lihim at ang pinakamahalagang misteryo ng mga metal, na sinusubukan nitong malutas nang walang kabuluhan.

Ayon sa alamat, ang unang bakal ay napunta sa mga tao mula sa langit. Natagpuan ito sa mga meteorite. Ito ay kinumpirma ng mga salitang nagsasaad ng bakal sa iba't ibang wika - sa sinaunang Egyptian na bakal ay tinatawag na "vaaepere", isinalin bilang "ipinanganak sa langit", at sa sinaunang Coptic ito ay tinatawag na "bato ng langit". Gayunpaman, ang pambihira ng mga meteorite na bakal sa kalikasan ay nakakalito, na makabuluhang binabawasan ang posibilidad ng kanilang pagtuklas ng mga sinaunang tao. Ang mga siyentipiko ay hilig sa makalupang pinagmulan ng bakal, na nagpapatunay sa napakabihirang paglitaw ng mga nuggets sa kalikasan.

Ang mga pinakalumang produktong metal ay natagpuan sa site ng mga pamayanan na umiral mga walong libong taon na ang nakalilipas! Sa una, natagpuan lamang ng tao ang ilang mga metal na nangyayari sa kalikasan sa isang natural o katutubong estado - ginto, pilak, tanso. Nagningning sila nang misteryoso, nakalulugod sa mata, at samakatuwid sila ay ginamit upang gumawa ng alahas. Gayunpaman, hindi nagtagal, ginamit ng mga tao ang katutubong tanso bilang materyal para sa iba't ibang kasangkapan: mga kawit ng isda, mga pana at sibat.

Ngunit paano nagsimula ang isang tao na kumuha ng metal mula sa bato? Paano unang nagsimula ang pagmimina ng ore? Oh, hindi ito nangyari kaagad, at hindi nang walang tulong ng mga banal na puwersa, na sa kasong ito ay kumakatawan sa apoy. Ang mga sinaunang diyos ay nagpoprotekta sa mga tao, ngunit sila mismo ay nangangailangan ng proteksyon. Upang ang apoy ay hindi mamatay, ito ay napapaligiran ng mga bato, at sa mga batong ito ay mayroon ding mga piraso ng tansong mineral. Sa ilalim ng impluwensya ng mahiwagang kapangyarihan ng apoy, ang mineral ay natunaw at naging tanso. Sa loob ng mahabang panahon, hindi napansin ng sinaunang tao ang mga mahiwagang pagbabagong ito, ngunit sa wakas ay napansin niya at nagsimulang espesyal na i-load ang tansong ore sa apoy upang makakuha ng metal. Ang tanso, na natunaw mula sa ore, ay naging mas malakas kaysa sa katutubong tanso, gayunpaman, ito ay mas mababa pa rin sa lakas sa bato - ito ay masyadong malambot. Ang isang haluang metal na tanso at lata, tanso, ay naging mas malakas. Ang mga kasangkapang tanso ay unti-unting pinalitan ang mga katulad na tanso.

Sa mahabang panahon, ang bakal ay pinahahalagahan ng katumbas ng ginto, dahil ito ay mahirap lamang. Ngunit sa huli, natuklasan ng tao ang medyo murang produksyon ng bakal - ang pagtunaw nito mula sa ore sa mga metalurhiko na hurno. Ang Panahon ng Bakal ay nagsimula sa mundo, na nagpapatuloy hanggang ngayon.

At ngayon ay bumaling tayo sa isa pang misteryo: kapag nalaman ng isang tao kung bakit nakuha ang mga metal. Oo, unang natutunan ng tao kung paano nakuha ang mga metal, ngunit sa mahabang panahon pagkatapos nito ay hindi niya maintindihan kung bakit. Ang isang tao ay hindi maunawaan ang lahat ng mga pagbabagong-anyo ng bakal: kung minsan ito ay naging matigas, ngunit malutong, at kung minsan, sa kabaligtaran, masyadong malambot, ngunit ang mga tool na ginawa nito ay yumuko, patagin at mabilis na nagiging mapurol. Kaya, ang kasaysayan ng pagmimina ng mineral ay ang kasaysayan ng iba't ibang mga eksperimento na isinagawa gamit ang mga metal at nagpatuloy hanggang sa huling quarter ng ika-19 na siglo. Noon ay ang Russian scientist na si P.P. Si Anosov ay siyentipikong pinatunayan ang paggawa ng bakal. Inabot siya ng 10 taon para gawin ito.

Sa ating ika-21 siglo, ang bakal ay ginawa sa mga espesyal na kagamitang metalurhiko na halaman. Kung saan ang iron ore ay unang natunaw sa malalaking blast furnaces, kung saan ito ay ginawang baboy na bakal. Ang cast iron, naman, ay natunaw, ngunit nasa open-hearth furnaces, convectors o electric furnace, at pagkatapos ay nagiging bakal. Ang mga espesyalista ng iba't ibang mga profile ay "nag-iisip" ng mahiwagang pagbabagong ito: mga sinterer, mga inhinyero ng metalurhiko, mga converter, mga roaster, mga smelter, mga tagapagbuhos, mga slinger, na madaling makontrol ang iba't ibang mga yunit ng metalurhiko.

At paano ka nakakuha ng bakal kung wala ang lahat ng arsenal na ito ng mga matalinong makina? Sa Silangan, gayundin sa Ehipto, at sa British Isles, at sa Ancient Hellas, at sa Sinaunang Russia, ang bakal ay natunaw mula sa maingat na inihanda na iron ore sa maliliit na sisidlan ng luwad (crucibles). Ang iron ore ay unang dinurog sa maliliit na piraso, pagkatapos ang mga piraso ay sinunog sa apoy. Sa proseso, ang asupre, posporus at iba pang mga sangkap ay nasunog, na, na nakakatugon sa mineral, ay nagpapalala sa mga katangian ng metal. Siyempre, hindi alam ng mga sinaunang master ang tungkol sa pagkakaroon ng lahat ng mga sangkap na ito at ang epekto nito sa metal, alam lang nila mula sa karanasan na ang bakal ay mas mahusay mula sa durog at sinunog na ore.

Matapos ang pagkumpleto ng litson, ang mineral ay ibinuhos sa tunawan, bukod dito, ito ay napuno ng mga layer na may pulbos ng uling; ang mga layer, bilang panuntunan, ay ginawa 10-12 (coal layer - ore layer - coal layer). Sa kasong iyon, ginampanan ng karbon ang papel ng isang heat carrier, dahil sinunog at natunaw nito ang mineral. Upang ang pagkasunog ay maging mas matindi, mayroong isang butas sa base ng tunawan, kung saan ang hangin ay pumped sa pamamagitan ng malalaking leather bellows. Kaya, ang pinakamataas na temperatura ay nilikha sa tunawan, sa ilalim ng impluwensya kung saan ang mineral ay natunaw, at ang carbon, na bumubuo ng karbon, ay nag-alis ng oxygen mula sa mineral, at ito ay naging bakal. Ginagawa ito ng Metal-SK.

Sa hinaharap, ang mga clay crucibles ay pinalitan ng maliliit na domnitsa furnaces, na nagbigay na ng mas maraming metal. Gayunpaman, sa Silangan, sa loob ng napakahabang panahon, pinananatili nila ang katapatan sa eksaktong paraan ng paglikha ng bakal, na nangangailangan ng paggamit ng isang tunawan. Siguro iyon ang dahilan kung bakit para sa isang oriental master pagkuha ng bakal ay hindi ang huling resulta. Ang resulta ay damask steel, kilala at iginagalang sa buong mundo, dahil walang iba ang makakapaghambing dito sa tigas at sa parehong oras na kakayahang umangkop. Ang sikreto ng paggawa ng damask steel ay ipinasa mula sa ama hanggang sa anak na lalaki at hindi pa napanatili nang tiyak. Ngunit alam na pagkatapos makatanggap ng bakal, ang master ay naglabas ng mga mahimalang halaman mula sa mga liblib na sulok (sigurado ang mga sinaunang master na ang mga juice ng halaman, na may lakas, kakayahang umangkop, lagkit, inilipat ang mga katangiang ito sa metal) at itinapon ang mga ito sa butas ng tunawan, ngunit pinaka-mahalaga - sa proporsyon na kung saan ay kilala lamang sa kanya. At kaya, ang mga halaman ay nasunog, talagang inililipat ang kanilang mga mahiwagang katangian sa bakal, na ginagawa itong bakal. Tiyak na posible na maitatag na, kasama ang mga ugat at dahon, ang mga master ay nagdagdag ng graphite powder sa metal, siyempre, sa ilang mga proporsyon lamang. At hindi alam ng matatalinong master na ito ay grapayt, na itinuturing nilang higit na pantulong na materyal, na naging bakal. Ang katotohanan ay ang grapayt ay purong carbon, na gumaganap ng isa sa mga pangunahing tungkulin sa paggawa ng metal. Ang unang pinakamahalagang tuntunin ng metalurhiya ay ang haluang iyon lamang ang itinuturing na bakal, kung saan ang halaga ng carbon ay hindi lalampas sa dalawang porsyento. Ang pangalawang pinakamahalagang tuntunin ay ang mas maraming carbon, mas malakas ang bakal, ngunit mas mababa ang ductile, at kabaliktaran.

Kaya, hanggang sa kalagitnaan ng huling siglo, sa pamamagitan ng pagpili ng eksaktong dami ng carbon, ang pinakamahirap na gawain ng pagsasama-sama ng dalawang magkasalungat sa metal - ang lakas at plasticity ay nalutas. Kaya, ang mapagpasyang benepisyo ng grapayt ay napatunayan na. Ngunit ano ang tungkol sa mga bulaklak, mga ugat? Ano ang kanilang gamit? Ang katotohanan na naglalaman sila ng isang malaking halaga ng iba't ibang mga inorganic na sangkap: bakal, molibdenum, vanadium. Ang mga sangkap na ito ay nakaimpluwensya sa bakal sa iba't ibang paraan, na nagbibigay ng mga espesyal na natatanging katangian. Sa pagsasalita tungkol sa sinaunang produksyon ng bakal, imposibleng hindi hawakan ang isang mahalagang punto tulad ng pagtigas nito. Ito ang pinaka misteryoso, ang pinaka kapana-panabik na sandali ng paggawa ng isang espesyal na uri ng bakal. Ang tempering ay naimbento sa sinaunang Egypt, kung saan ang mga craftsmen, na gustong mabilis na palamig ang huwad na produkto, inilubog ito sa napakalamig na tubig, at bilang isang resulta ay nabanggit na pagkatapos ng pamamaraang ito ang metal ay nagiging mas malakas.

Ang mga sinaunang tao ay nagkamali na naniniwala na ang hardening ay direktang nakasalalay sa mga katangian ng likido kung saan ang red-hot metal ay nahuhulog. Ngunit ang kamalian na ito ay nagbunga ng maraming kamangha-manghang, pinaka-sopistikadong mga eksperimento. Kaya, sa Baghdad, pinalamig nila ang metal, inihulog ito sa maskuladong katawan ng isang alipin, na dapat ilipat ang kanyang lakas sa sandata. Sa Middle Ages, ang isang recipe para sa hardening steel ay kilala, kung saan ang ihi ng isang pulang buhok na batang lalaki ay ang pangunahing sangkap. Sabihin, madilim na pamahiin? At magiging tama ka. Sa madaling salita, ang mga blades ay talagang mas mahusay na pinainit sa dugo o ihi kaysa sa simpleng tubig ng balon, dahil ang prosesong ito ay dapat na mabagal, na kung ano ang nangyayari sa mga solusyon sa asin. O kung ang talim ay lumalamig sa hangin, gaya ng bakal sa sinaunang Damascus.

Ngunit ano ang tungkol sa mga modernong pamamaraan? Ano ang kanilang atraksyon? Sa pagkapribado ng pang-agham na kaalaman sa mythopoetic, na nagpapakilala sa modernong metalurhiya mula sa sinaunang isa, ngunit hindi nangangahulugang hindi kasama ang kagandahan nito. Ito ay kinumpirma ng mahusay na coordinated at tumpak na gawain ng Metall-SK, kung saan ang bawat detalye na gawa sa metal ay kinakalkula sa pinakamaliit na detalye at maganda sa hindi pagkakamali nito. Oo, sa modernong mundo, ang mga mathematical formula, numerical dependencies, eksaktong kalkulasyon ay malulutas ng maraming. Kaya, kahit na sa papel, posible na mahulaan nang maaga ang mga katangian na magkakaroon ng bakal bilang isang resulta, na dati nang nakalkula ang buong teknolohiya ng paggawa nito. Iyon ang dahilan kung bakit ang modernong industriya ng metal ay humanga sa isang malaking hanay ng mga bakal: mabigat na tungkulin, lumalaban sa pagsusuot, lumalaban sa init, lumalaban sa acid. Ang diskarte na ito ay tinatawag na compositional, at metalurhikong mga siyentipiko - mga kompositor. Ngunit ito ay totoo, kung ang sikat na aphorism ay tinatawag na arkitektura na "musika na nagyelo sa bato", kung gayon maraming mga produktong metal ang hindi matatawag na anuman maliban sa musika na nagyelo sa metal.

Ang bakal ay isang haluang metal ng bakal at carbon. Ang bakal sa pang-araw-araw na buhay ay tinatawag na bakal. Ngunit ang bakal ay ang panimulang materyal lamang para sa bakal.

Noong ika-7 siglo BC Alam ng mga Celts kung paano magtunaw ng bakal mula sa iron ore. Upang mapainit ang mineral, gumamit sila ng apoy ng uling sa isang bukas na hurno. Ang resulta ay cast iron na naglalaman ng malaking halaga ng carbon. Ngunit ang cast iron ay hindi maaaring huwad, dahil ito ay malutong. At kung bawasan mo ang nilalaman ng carbon sa haluang metal, makakakuha ka ng bakal. Pagkatapos ng lahat, ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng cast iron at steel ay ang porsyento ng carbon. Sa bakal, ang carbon ay mas mababa sa 2.14%, at sa cast iron naglalaman ito ng higit pa. Upang mapabuti ang kalidad ng bakal, ang mga elemento ng alloying ay idinagdag dito. Ang haluang metal na bakal ay isang haluang metal ng bakal, carbon at mga elemento ng haluang metal, kung saan ang bakal ay naglalaman ng hindi bababa sa 45%.

Kasaysayan ng pag-imbento ng bakal

Crimson redistribution

sumisigaw na busina

Upang mapabuti ang kalidad ng cast iron, ang labis na carbon ay tinanggal mula dito sa pamamagitan ng pamamaraan kritikal na muling pamamahagi. Ang prosesong ito ay naganap sa isang pamumulaklak - isang bukas na hurno kung saan ang baboy na bakal ay direktang inilagay sa nasusunog na uling. Ang tinunaw na bakal ay nilinis ng labis na carbon sa pamamagitan ng pag-ihip ng mainit na hangin. Dagdag pa, naipon siya sa ilalim ng forge. Ang oxidizing action ng ferruginous slag ay humantong sa karagdagang decarburization. Ang isang slurry ay nabuo, na tinawag namumulaklak. Sumunod, ang kritsa ay huwad para pisilin ang slag. Ang muling pamamahagi ng krimen ay lumitaw noong ika-14 na siglo. Noong siglo XVIII. ito ay pinalitan ng paraan ng pagbubuklod.

Puddling

Puddling furnace

Isang hakbang pasulong sa teknolohiyang bakal ay pagbubuklod. Sa panahon ng proseso ng puddling, ang tinunaw na bakal ay nilinis ng carbon. Ang teknolohiya ng proseso ng puddling ay binuo ng isang English metalurgist Henry Court noong 1784. Kabaligtaran sa paraan ng pagtunaw, sa prosesong ito ang baboy na bakal ay natunaw sa isang espesyal na pugon ng puddling, kung saan ang bakal na baboy ay hindi nakipag-ugnayan sa gasolina. Ang tinunaw na metal ay hinaluan ng mga espesyal na pamalo, kung saan ang mga particle ng metal ay nakadikit. Unti-unting nabuo ang mala-masa na sigaw. Ang resultang kritsu ay huwad upang makuha ang kinakailangang detalye. Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng isang puddling oven at isang bloomery ay ang kakayahang palitan ang mamahaling uling ng iba pang panggatong.

Bessemer na paraan ng pagkuha ng bakal

Bessemer Converter

Sa ikalawang kalahati ng siglo XIX. ang mechanical engineering ay nagsimulang umunlad nang mabilis. Ang mga riles ay itinayo, sa halip na mga kahoy na barko sa paglalayag, lumitaw ang mga barkong bakal na singaw. Ang lahat ng ito ay nangangailangan ng isang malaking halaga ng metal. Tumaas ang pangangailangan para sa bakal. At ang pagkuha ng bakal sa pamamagitan ng pagbubuklod ay napakabagal, nakakaubos ng oras at magastos. Ang isang partikular na bottleneck sa produksyon ng bakal ay forging. Maraming mga siyentipiko ang nag-iisip tungkol sa kung paano makakuha ng likidong bakal na gagamitin para sa paghahagis.

Ang problemang ito ay nalutas ng isang English engineer Henry Bessemer noong 1854

Noong mga panahong iyon, gawa sa cast iron ang mga long-range na baril. Dahil kinailangan nilang makatiis ng maraming shot, kailangang mataas ang kalidad ng cast iron. Nagtrabaho si Bessemer upang mapabuti ang kalidad ng cast iron. Natuklasan niya na sa panahon ng pagtunaw ng cast iron, ang pinababang bakal ay unang lumilitaw sa mga tubo ng blower. Sinubukan ni Bessemer na gumawa ng bakal sa pamamagitan ng pag-ihip ng hangin sa pamamagitan ng tinunaw na bakal. At sa lalong madaling panahon nakatanggap siya ng bakal na may mahusay na kalidad. Dagdag pa, napagtanto ni Bessemer na hindi kinakailangang ipasok ang init mula sa labas sa proseso ng teknolohikal. Ang cast iron ay naglalaman ng mga nasusunog na dumi: carbon, silikon, mangganeso. Kapag sinunog, pinapataas nila ang temperatura ng pagkatunaw. Ang resulta ay likidong bakal.

Noong 1856, ang isang converter para sa paggawa ng likidong bakal ay ipinakita ni Bessemer.

Paano gumagana ang Bessemer converter?

Ang pig iron na umaalis sa blast furnace ay ibinubuhos sa isang converter - isang tangke na may mga butas sa ibaba para sa suplay ng hangin. Ang converter ay naayos sa mga naitataas na suporta, kaya madali itong mailipat mula sa pahalang patungo sa patayong posisyon pagkatapos itong mapunan. Ang hangin ay hinihipan sa pamamagitan ng mga butas sa ilalim. Ang oxygen sa hangin ay pinagsama sa carbon sa cast iron. Ang converter ay inililipat sa isang pahalang na posisyon kapag ang proseso ay nakumpleto at ang bakal ay nabuo sa converter. Pagkatapos nito, ang mga impurities na naglalaman ng carbon ay idinagdag sa bakal. Ang karagdagang oksihenasyon ng bakal ay nangyayari. Ang resulta ay bakal na may mababang porsyento ng carbon. Napakabilis ng prosesong ito. Sa loob ng 10 minuto, 10 tonelada ng cast iron ay maaaring gawing bakal.

Ang pamamaraang Bessemer ay naging posible upang makagawa ng bakal sa walang limitasyong dami.

Madalas na natututo ang publiko tungkol sa mga makabagong teknolohiya sa pamamagitan ng media, ngunit ang mga ganitong mensahe ay karaniwang hindi umaasa sa mga diplomatikong mapagkukunan. Noong Enero 31, 1915, nasira ang panuntunang ito. Ang New York Times ay naglathala ng isang maikling artikulo na pinamagatang A Non-Rusting Steel. Sinabi ng isang ulat sa pahayagan na ang isang kumpanya sa lungsod ng Sheffield sa Britanya ay nagdala sa merkado ng isang bagong uri ng bakal "na hindi nabubulok, nabubulok o nabahiran." Sinabi ng tagagawa na ito ay lubos na angkop para sa paggawa ng mga kubyertos, dahil ang mga produkto mula dito ay mahusay na hugasan at hindi nawawala ang kanilang ningning kapag nakikipag-ugnay sa kahit na ang pinaka acidic na pagkain. Ang American consul sa Sheffield, John Savage, ay pinangalanan bilang isang mapagkukunan ng impormasyon. At kaya, nang walang labis na pagkabahala at may isang patas na pagkaantala, natutunan ng mundo ang tungkol sa pag-imbento ng hindi kinakalawang na asero.

Ang mga hindi kinakalawang na asero ay naiiba sa mga katangian, komposisyon at layunin, ngunit sa pangkalahatan maaari silang nahahati sa ilang pangunahing mga grupo ayon sa kanilang kristal na istraktura: ferritic, austenitic, martensitic at two-phase (ferritic-austenitic). Ang mga ferritic stainless steel ay chromium (10-30% chromium) at low-carbon (mas mababa sa 0.1%) na bakal. Ang mga ito ay medyo malakas, plastik, medyo madaling iproseso at sa parehong oras mura, ngunit hindi pumapayag sa init na paggamot (hardening). Ang mga martensitic stainless steel ay mga chromium (10-17% chromium) na bakal na naglalaman ng hanggang 1% na carbon. Mahusay nilang ipinahiram ang kanilang sarili sa paggamot sa init (pagsusubo at pag-tempera), na nagbibigay ng mataas na katigasan sa mga produktong gawa mula sa naturang mga bakal (mga kutsilyo, bearings, mga tool sa pagputol ay ginawa mula sa kanila). Ang mga martensitic steels ay mas mahirap i-machine at, dahil sa kanilang mas mababang chromium content, ay hindi gaanong lumalaban sa corrosion kaysa sa ferritic. Ang austenitic na hindi kinakalawang na asero ay chromium-nickel. Naglalaman ang mga ito ng 16-26% chromium at 6-12% nickel, pati na rin ang carbon at molibdenum. Ang mga ito ay higit na mataas sa corrosion resistance sa ferritic at martensitic steels at non-magnetic. Ang mataas na lakas ay nakuha sa panahon ng hardening ng trabaho (work hardening), sa panahon ng paggamot sa init (hardening), bumababa ang kanilang katigasan. Pinagsasama ng duplex steels ang iba't ibang katangian ng ferritic at austenitic steels.

Mga ninuno ng hindi kinakalawang na asero

Sa katunayan, ang naturang bakal ay ginawa sa Europa at USA kahit na bago ang mga metalurgist ng Sheffield. Ang ordinaryong bakal, isang haluang metal na bakal at carbon, ay madaling natatakpan ng isang pelikula ng iron oxide - iyon ay, ito ay kinakalawang. Sa pamamagitan ng paraan, ang pangyayaring ito ay isa sa mga dahilan para sa makikinang na komersyal na tagumpay ng Amerikanong negosyante na si King Kemp Gillett, na nag-imbento ng pang-ahit na pangkaligtasan. Noong 1903, ang kanyang kumpanya ay nagbebenta lamang ng 51 blades, noong 1904 - halos 91,000, at noong 1915 ang kabuuang benta ay lumampas sa 70 milyon. madalas na kapalit. Ito ay kakaiba na ang recipe para sa paglaban sa sakit na ito ng pangunahing metal ng industriya noon ay natagpuan na matagal na ang nakalipas. Noong 1821, napansin ng French geologist at mining engineer na si Pierre Berthier na ang mga iron-chromium alloy ay may mahusay na acid resistance, at iminungkahi ang paggawa ng mga kutsilyo, tinidor at kutsara sa kusina at mesa. Gayunpaman, ang ideyang ito ay matagal na nanatiling isang magandang hangarin, dahil ang mga unang haluang metal ng bakal at kromo ay napakarupok. Sa simula pa lamang ng ika-20 siglo naimbento ang mga pormulasyon ng bakal na haluang metal na maaaring mag-claim ng pamagat ng hindi kinakalawang na asero. Kabilang sa kanilang mga may-akda ang isa sa mga pioneer ng industriya ng automotive ng Amerika, si Elwood Haynes, na gagamitin ang kanyang haluang metal upang gumawa ng mga tool sa pagputol ng metal. Noong 1912, nag-aplay siya para sa isang kaukulang patent, na natanggap lamang pagkatapos ng pitong taon pagkatapos ng mahabang pagtatalo sa US Patent Office.

Ang mga blades para sa mga makina ng Gillette ay gawa sa matigas na carbon steel. Hindi sila masyadong matibay, dahil madali silang kalawangin mula sa patuloy na pagkakalantad sa kahalumigmigan.

paghahanap ng pagkakataon

Ngunit ang opisyal na magulang ng kilalang hindi kinakalawang na asero ay isang tao na hindi ito hinanap at nilikha lamang ito salamat sa isang masayang aksidente. Ang lote ay nahulog sa self-taught English metallurgist na si Harry Brearley, na noong 1908 ay kinuha ang isang maliit na laboratoryo na itinatag ng dalawang Sheffield steel company. Noong 1913, nagsagawa siya ng pananaliksik sa mga bakal na haluang metal na dapat gamitin para sa paggawa ng mga baril ng baril. Ang agham pang-agham na metal noon ay nasa simula pa lamang, kaya't nagtrabaho si Brearley sa pamamagitan ng pagsubok at pagkakamali, sinusubukan ang mga haluang metal na may iba't ibang mga additives para sa lakas at paglaban sa init. Hindi matagumpay na mga blangko, siya ay nakatiklop lamang sa sulok, at sila ay mahinahon na kinalawang doon. Sa sandaling napansin niya na ang paghahagis, na inalis mula sa electric furnace noong isang buwan, ay hindi mukhang kinakalawang, ngunit kumikinang na parang bago. Ang haluang ito ay naglalaman ng 85.3% iron, 0.2% silicon, 0.44% manganese, 0.24% carbon, at 12.8% chromium. Siya ang naging unang halimbawa ng bakal sa mundo, na kalaunan ay iniulat ng New York Times. Ito ay natunaw noong Agosto 1913.

At ang mga kutsilyo sa mesa na ginawa ng isa sa mga kumpanya ng Sheffield ay maaaring hindi kasing matalim, ngunit nilalabanan nila nang maayos ang kaagnasan.

Kabiguan at tagumpay

Naging interesado si Brearley sa hindi pangkaraniwang paghahagis at sa lalong madaling panahon nalaman nito na mahusay itong lumaban sa pagkilos ng nitric acid. Kahit na ang bagong haluang metal ay hindi nagdala ng tagumpay bilang isang sandata na bakal, natanto ni Brearley na ang materyal na ito ay makakahanap ng maraming iba pang gamit. Ang Sheffield ay kilala sa gawaing metal tulad ng mga kutsilyo at kubyertos mula pa noong ika-16 na siglo, kaya nagpasya si Brearley na subukan ang kanyang haluang metal sa kapasidad na iyon. Gayunpaman, dalawang lokal na tagagawa kung kanino siya nagpadala ng mga casting ay may pag-aalinlangan tungkol sa kanyang panukala. Nadama nila na ang mga kutsilyo na ginawa mula sa bagong bakal ay nangangailangan ng maraming paggawa upang makagawa at matigas. Ang mga kumpanya ng bakal, kabilang ang kung saan nagtrabaho si Brearley, ay hindi rin masigasig. Mauunawaan, ang mga cutler at mga tagagawa ng metal ay nangangamba na ang mga produktong hindi kinakalawang na asero ay magiging napakatibay na ang merkado ay mabilis na mababad at ang demand ay bumaba. Samakatuwid, hanggang sa tag-araw ng 1914, ang lahat ng mga pagtatangka ni Brearley na kumbinsihin ang mga industriyalista ng mga prospect ng isang bagong haluang metal ay hindi humantong sa anumang bagay na kapaki-pakinabang.

Ngunit pagkatapos ay sinuwerte siya. Sa kalagitnaan ng tag-araw, itinulak siya ng tadhana laban sa kanyang kaibigan sa paaralan na si Ernest Stuart. Stewart ng R.F. Ang Mosley & Co, na gumawa ng mga kubyertos, sa una ay hindi naniniwala sa katotohanan ng pagkakaroon ng bakal, na hindi napapailalim sa kalawang, ngunit sumang-ayon na gumawa ng ilang mga kutsilyo mula dito bilang isang eksperimento. Ang mga produkto ay naging mahusay, ngunit itinuturing ni Stewart na hindi matagumpay ang ideyang ito, dahil ang kanyang mga tool ay mabilis na naging mapurol sa paggawa ng mga kutsilyong ito. Ngunit sa huli, kinuha pa rin nina Stuart at Brearley ang isang rehimen ng pag-init kung saan ang bakal ay magagawa at hindi naging malutong pagkatapos ng paglamig. Noong Setyembre, gumawa si Stewart ng isang maliit na batch ng mga kutsilyo sa kusina, na ipinamahagi niya sa mga kaibigan para sa pagsubok na may isang kundisyon: hiniling niya na ibalik ang mga ito kung may mga mantsa o kalawang na lumitaw sa mga blades ng kutsilyo. Ngunit wala ni isang kutsilyo ang bumalik sa kanyang pagawaan, at sa lalong madaling panahon nakilala ng mga tagagawa ng Sheffield ang bagong bakal.

Madalas na mahahanap mo ang pahayag na ang meteoric na bakal ay hindi kinakalawang. Sa katunayan, ito ay purong gawa-gawa. Ang mga iron-nickel meteorites ay may humigit-kumulang 10% nickel sa kanilang komposisyon, ngunit hindi naglalaman ng chromium, samakatuwid wala silang corrosion resistance. Maaari kang makumbinsi nito sa pamamagitan ng pagbisita sa mineralogical section ng ilang museo ng natural na kasaysayan. Kung titingnang mabuti ang mga sample ng iron-nickel meteorites (sabihin, ang Sikhote-Alin, na kadalasang matatagpuan sa mga ganitong exposure), makikita ang maraming bakas ng kalawang. Ngunit ang isang sample ng isang iron-nickel meteorite na binili sa isang mineralogical souvenir shop, malamang, ay hindi talaga kalawangin. Ang dahilan ay nasa "pre-sale na paghahanda", na binubuo sa patong ng sample na may makapal na proteksiyon na pampadulas. Ito ay nagkakahalaga ng paghuhugas ng grasa na ito gamit ang isang solvent - at pagkatapos ay ang kahalumigmigan at oxygen ng kapaligiran ay maghihiganti.

Mga pamutol at kutsilyo

Noong Agosto 1915, nakatanggap si Brearley ng isang patent para sa kanyang imbensyon sa Canada, noong Setyembre 1916 - sa Estados Unidos, pagkatapos ay sa ilang mga bansa sa Europa. Sa mahigpit na pagsasalita, hindi niya pinatent ang mismong haluang metal, kundi mga kutsilyo, tinidor, kutsara at iba pang kubyertos na gawa mula dito. Sinalungat ni Haynes ang American patent ni Brearley, na binanggit ang kanyang priyoridad, ngunit sa kalaunan ay naabot ng mga partido ang isang kasunduan. Dahil dito, naging posible ang pagtatatag sa Pittsburgh ng isang pinagsamang Anglo-American na korporasyon, Ang American Stainless Steel Company. Ngunit iyon ay isang ganap na naiibang kuwento. Kapansin-pansin na ang Haynes stainless steel ay naglalaman ng mas maraming carbon kaysa sa Brearley steel, at samakatuwid ay may ibang kristal na istraktura. Ito ay nauunawaan: ang carbon ay nagbibigay ng katigasan sa panahon ng hardening, at si Haynes ay naghangad na lumikha ng isang haluang metal para sa paggawa ng mga machine tool at milling cutter. Ngayon ang Haynes-type steels ay tinatawag na martensitic, at ang mga steel na dating dating pabalik sa Brierley alloy ay tinatawag na ferritic (may iba pang mga uri ng stainless steels).

Ang Iron (Kutubov) Column ay isa sa mga pangunahing atraksyon ng Delhi. Itinayo noong 415, halos hindi ito nagdusa mula sa kaagnasan sa loob ng 1600 taon - maliliit na batik ng kalawang lamang ang nakikita sa ibabaw, habang ang mga ordinaryong produktong bakal na ganito ang laki ay halos ganap na na-oxidized at gumuho sa alikabok sa ganoong oras. Sa pagtatangkang ipaliwanag ang hindi pangkaraniwang bagay na ito, maraming mga hypotheses ang iniharap: ang paggamit ng napakadalisay o meteoritic na bakal, natural na nitriding ng ibabaw, bluing, patuloy na paglangoy, at maging ang natural na pagkakalantad ng radiation, na naging amorphous iron sa tuktok na layer. May mga pagtatangka na ipaliwanag ang kaligtasan ng haligi at panlabas na mga kadahilanan - sa partikular, isang napaka-tuyo na klima. Ipinakita ng mga pagsusuri na ang haligi ay binubuo ng 99.7% na bakal at hindi naglalaman ng chromium, iyon ay, hindi ito hindi kinakalawang sa modernong kahulugan ng salita. Ang pangunahing karumihan sa materyal ng haligi ay posporus, at ito, ayon sa mga siyentipiko, ang pangunahing dahilan para sa paglaban sa kaagnasan. Ang isang layer ng phosphates FePO4 H3PO4 4H2O na may kapal na mas mababa sa 0.1 mm ay nabuo sa ibabaw, at, hindi katulad ng kalawang, na gumuho at hindi pumipigil sa karagdagang oksihenasyon, ang layer na ito ay bumubuo ng isang malakas na proteksiyon na pelikula na pumipigil sa kalawang ng bakal.

natural na lasa

Hindi lamang binuksan ni Stewart ang daan sa paggamit ng bagong bakal, ngunit natagpuan din para dito ang karaniwang tinatanggap na pangalan ng English-language na hindi kinakalawang na asero, "stainless steel". Ayon sa karaniwang paliwanag, naisip niya nang isawsaw niya ang isang pinakintab na bakal na plato sa suka at, sa pagtingin sa resulta, sinabi nang may pagtataka: "Ang bakal na ito ay mas mababa ang mantsa", iyon ay, "May kaunting mantsa sa bakal na ito." Tinawag ni Brearley ang kanyang mapanlikhang ideya na medyo naiiba - walang rustless na bakal, na tumutugma sa terminong Ruso na "hindi kinakalawang na asero". Sa pamamagitan ng paraan, ang pamagat ng tala sa New York Times ay inihayag ang hitsura ng tiyak na hindi kinakalawang (at hindi low-rusting!) na bakal.

Simple lang ang sikreto niya. Na may sapat na konsentrasyon ng chromium (hindi bababa sa 10.5% at hanggang sa 26% para sa partikular na mga agresibong kapaligiran), isang solid na transparent na pelikula ng chromium oxide Cr 2 O 3 ay nabuo sa ibabaw ng mga produktong hindi kinakalawang na asero, na mahigpit na nakagapos sa metal. Ito ay bumubuo ng isang proteksiyon na layer na hindi nakikita ng mata, na hindi natutunaw sa tubig at pinipigilan ang oksihenasyon ng bakal, at samakatuwid ay hindi pinapayagan itong kalawang. Ang pelikulang ito ay may isa pang mahalagang kalidad - ito ay nag-aayos ng sarili sa mga nasirang lugar, kaya hindi ito natatakot sa mga gasgas. Ang mga kubyertos na hindi kinakalawang na asero ay nakakuha ng napakalaking katanyagan dahil din sa ginawa nitong posible na mapupuksa ang tiyak na lasa na likas sa murang mga kagamitang metal. Ang chromium oxide layer ay nagbibigay-daan sa iyo upang tamasahin ang natural na lasa ng pagkain, dahil pinipigilan nito ang direktang pakikipag-ugnay sa mga lasa ng dila na may metal. Sa pangkalahatan, ang hindi kinakalawang na asero, na ginagawa ng modernong industriya sa maraming uri, ay isang tunay na kahanga-hangang hindi sinasadyang imbensyon.

*impormasyon na nai-post para sa mga layuning pang-impormasyon, upang pasalamatan kami, ibahagi ang link sa pahina sa iyong mga kaibigan. Maaari kang magpadala ng mga kawili-wiling materyal sa aming mga mambabasa. Ikalulugod naming sagutin ang lahat ng iyong mga tanong at mungkahi, pati na rin marinig ang mga kritisismo at mga kahilingan sa [email protected]

Ang unang pagbanggit ng bakal ay bumalik sa malayong ika-8-12 siglo BC. Kahit noon pa, ang mga tropa ng hari ng India na si Por ay may malalakas at matatalas na sandata. Nakuha ng mga manggagawang Indian ang high-carbon steel, na tinatawag na bulat. Ang paggawa nito ay mahirap at ang sikreto ng produksyon ay nanatiling hindi nabubunyag.

bakal Ito ay isang haluang metal na bakal at carbon. Salamat sa carbon, ang bakal ay nagiging matigas at malakas, habang ang katigasan at ductility ng bakal ay bumababa. Porsiyento ng nilalaman ng carbon hanggang 2.14.

Noong unang panahon, natagpuan ng mga tao ang mga metal sa kalikasan. Noong una ay dekorasyon lamang sila. Pagkatapos ay mayroong mga dulong tanso para sa mga sibat at palaso. Ang bakal ay nagkakahalaga ng timbang nito sa ginto hanggang sa natutunan ng tao na tunawin ito mula sa mineral sa mga hurno, na minarkahan ang simula ng Panahon ng Bakal. Pagkalipas ng maraming taon, nakagawa sila ng hindi kinakalawang na asero at pinagsama na mga produktong metal, maaari mong malaman ang halaga nito sa pamamagitan ng pag-click sa link http://www.allmetal.ru/ .

Kahit na ang mga sinaunang metalurgist ay napansin na ang mga katangian ng metal ay nakasalalay sa komposisyon at pagproseso nito. Pagkatapos ay napansin na kung pinainit mo ang bakal na mainit-init, at pagkatapos ay palamig ito sa tubig, pagkatapos ay tumataas ang katigasan ng metal. Ang ganitong pagpapatigas ay ginagamit pa rin sa pagproseso ng bakal. Pagkatapos ang bawat master ay may sariling lihim ng pagpapatigas ng bakal, ngunit walang paliwanag kung bakit lumakas ang metal.

Sinubukan ng mga sinaunang alchemist na ilarawan ang proseso ng metalurhiya sa teorya. Noong ika-13 siglo A.D. ang alchemist na si Magnus ay nag-ambag sa pamamagitan ng pagtatala ng pagbabago ng bakal sa bakal sa pamamagitan ng distillation ng matubig na bahagi at pagsusubo. Sinabi niya na ang bakal ay nagiging mas puti dahil sa paghihiwalay ng mga impurities, at nabanggit din na ang masyadong malakas na metal sa kalaunan ay gumuho sa ilalim ng martilyo.

Ang mga siyentipiko sa mga sumunod na siglo ay nagpatuloy sa paghahanap ng clue sa mga phenomena na nagaganap sa metal. Sa partikular, isang libro ang nai-publish sa Germany, na inilarawan ang mga katangian ng bakal, na ginagawa itong kailangang-kailangan para sa pagputol ng mga tool at mga kagamitan. Napansin na kapag pinainit at dahan-dahang lumamig, ang bakal ay naging malambot. At sa mabilis na paglamig sa isang likido, ang metal ay naging lubhang matigas at nawala ang brittleness nito. Matagal nang itinatago ng mga British ang sikreto ng pagpapatigas ng bakal sa tinunaw na tingga o lata.

Ang kasaysayan ng produksyon ng bakal ay ang kasaysayan ng mga eksperimento sa mga metal, isang pag-unawa sa pagbabago ng bakal. Matagal nang inalam ng mga siyentipiko ang misteryo ng pagbabago ng bakal sa isang matibay na haluang metal. Maraming mga eksperimento ang nagbigay ng alinman sa isang malakas ngunit malutong na metal, o isang malambot, baluktot at mabilis na mapurol na metal. Tumagal ng 10 taon para sa Russian scientist na si Anosov P.P. upang bigyang-katwiran ang produksyon ng malakas na kalidad ng bakal. Sa pamamagitan ng pagsubok at pagkakamali, sinubukan ni Anosov na alisan ng takip ang sikreto ng damask steel.

Si Chernov D.K., na inilarawan ang pagbabago ng mineral sa bakal mula sa isang pang-agham na pananaw, ay naging kahalili ng kanyang mga ideya. Nagawa niyang maghagis ng isang bar ng mataas na kalidad na bakal at gumawa ng mga dagger ng damask mula dito, na inilarawan ang proseso sa isang gawaing pang-agham. Ang kanyang mahalagang pagtuklas ay ang pagtuklas ng mga kritikal na punto ng bakal.

Ngayon ang iron ore ay tinutunaw sa malalaking blast furnace sa mga plantang metalurhiko. Ang mineral ay unang ginawang bakal. Pagkatapos ay natutunaw ito sa mga open-hearth furnaces, nagiging bakal. Ang prosesong ito ay pinangangasiwaan ng mga kwalipikadong espesyalista.

Ang bakal ay tinatawag na iron-carbon alloys, na may carbon content na hanggang 2%. Sa panahon ng paggawa ng bakal, ang nilalaman ng carbon at mga impurities na nasa cast iron (Mn, Si, S, P, atbp.) ay bumababa dahil sa oksihenasyon ng atmospheric oxygen at oxygen na nasa mineral. Ang pagbaba sa nilalaman ng carbon at impurities ay pinadali ng ferrous oxide FeO, na nabuo sa simula ng pagtunaw 2Fe + O 2 = 2FeO at pagkatapos ay C + FeO = CO + Fe. Dahil ang labis na ferrous oxide ay nagdudulot ng brittleness ng bakal, ang likidong bakal ay na-deoxidize sa pamamagitan ng pagpapakilala ng mga ferroalloys (ferromanganese, ferrosilicon, ferroaluminum) ayon sa mga sumusunod na scheme:

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

Ang mga nabuong oksido ay lumulutang at inalis kasama ng slag.

Depende sa antas ng pagkakumpleto ng deoxidation, ang kalmado na bakal (si) ay nakikilala, i.e. ang pinaka-degraded. Ang ganitong bakal sa isang ingot ay may siksik at pare-parehong istraktura, mas mataas na kalidad at mas mahal; kumukulong bakal (kp), kung saan hindi nakumpleto ang proseso ng deoxidation, naglalaman ito ng mga bula ng CO gas na nananatili sa rolled stock. Ang kumukulong bakal ay hinangin, naproseso nang kasiya-siya, ngunit sa temperatura na 10 ° C ay nagpapakita ito ng brittleness. Ang kumukulong bakal ay mas mura kaysa sa mahinahong bakal. Ang semi-tahimik na bakal (ps) sa mga tuntunin ng mga katangian ay sumasakop sa isang intermediate na posisyon sa pagitan ng (sp) at (kp).

Ang bakal ay tinutunaw sa mga open-hearth furnace, converter at electric furnace.

open-heart na pamamaraan

Scheme ng operasyon ng open-hearth furnace A. Injection ng gas-air mixture B. Heat exchanger (heating) C. Liquid iron D. Hearth E. Heat exchanger (cooling) F. Exhaust of burnt gases

Sa proseso ng paggawa ng bakal sa pamamagitan ng open-hearth na pamamaraan, isang espesyal na reverberatory furnace ang kasangkot. Upang mapainit ang bakal sa nais na temperatura (2000 degrees), ang karagdagang init ay ipinakilala sa pugon gamit ang mga regenerator. Ang init na ito ay nakukuha sa pamamagitan ng pagsunog ng gasolina sa isang jet ng pinainit na hangin. Ang gasolina ay gas (isang pinaghalong blast-furnace, coking at generator). Ang isang paunang kinakailangan ay ang gasolina ay dapat na ganap na masunog sa lugar ng pagtatrabaho. Ang isang tampok ng open-hearth na paraan ng paggawa ng bakal ay ang dami ng oxygen na ibinibigay sa hurno ay lumampas sa kinakailangang antas. Ito ay nagpapahintulot sa iyo na lumikha ng isang epekto sa metal ng isang oxidizing na kapaligiran. Ang mga hilaw na materyales (cast iron, iron at steel scrap) ay inilulubog sa isang pugon, kung saan sila ay natutunaw sa loob ng 4 ... 6 o 8 ... 12 na oras. Ang pagiging produktibo ng hurno para sa isang pagtunaw ay hanggang sa 900 tonelada. Sa panahon ng proseso ng pagtunaw, posibleng suriin ang kalidad ng metal sa pamamagitan ng pagkuha ng sample. Posibleng makakuha ng mga espesyal na grado ng bakal sa isang open-hearth furnace. Upang gawin ito, ang mga kinakailangang impurities ay ipinakilala sa hilaw na materyal.

Sa mga open-hearth furnace (9.3), bilang karagdagan sa pig iron, ang scrap metal, ore at flux ay maaaring muling tunawin. Sa open-hearth furnaces (9.3), ang scrap metal ay maaaring ma-remelted (hanggang sa 60 ... 70%), ang automation ng proseso ng pagtunaw, ang pagtaas ng katumpakan ng kemikal na komposisyon ng bakal ay posible. Mga disadvantages ng steel smelting sa open-hearth furnaces: ang dalas ng proseso ng smelting, ang pagiging kumplikado ng kagamitan, ang mas mataas na halaga ng bakal na natunaw. Ang oxygen ay malawakang ginagamit upang palakasin ang produksyon ng bakal sa mga open-hearth furnace, na nagsisiguro ng pagtaas sa produktibidad ng furnace ng 25 ... kalapit, at pagkatapos ay mayroong pagbabago sa direksyon ng daloy, init.

Ang open-hearth na paraan ng paggawa ng bakal, ang pinakakaraniwan (90%), ay binubuo sa pagkuha ng bakal sa isang open-hearth furnace sa pamamagitan ng muling pagtunaw ng cast iron at scrap metal. Kapag pinainit mula sa nasusunog na gas sa hurno, nasusunog ang silikon, mangganeso at carbon. Ang proseso ay tumatagal ng ilang oras, na ginagawang posible para sa laboratoryo na matukoy ang kemikal na komposisyon ng bakal na tinutunaw sa iba't ibang panahon ng pagkatunaw at upang makakuha ng bakal ng anumang kalidad. Ang kapasidad ng open-hearth furnaces ay umabot sa 500 tonelada.