Сталь это железо: Чем отличается сталь от железа

Чем отличается сталь от железа

Сталь отличается от железа присутствием углерода. По сути, сталь – это сплав углерода и железа. В стали содержится довольно высокий процент углерода. Железо – относится к простым веществам, поэтому содержание углерода в нем исключено. В природе чистое железо – большая редкость. Более того, даже человек почти не использует чистое железо для получения изделий.

Определение

Железо – химический элемент и простое вещество, практически не встречающееся и не использующееся в чистом виде.

Сталь – особые сплавы, основа которых железо, обогащенное разными химическими элементами. В стали содержится до 2,14 % углерода. Сплавы железа, обогащенные углеродом, утрачивая вязкость и пластичность, приобретают твердость и прочность.

к содержанию ↑

Сравнение

Железо в чистом виде не применяется. В этом виде его используют в лабораториях для постановки химических опытов и серьезных научных экспериментов. Дело в том, что смешение понятий «железо» и «сталь» произошло в народе. Люди отожествили сталь с железом, называя и то и другое «железом». Когда говорят о железе, на самом деле ведут речь о стали.

В зависимости от того, для какой цели предназначена сталь (сплав железа и каких-либо химических элементов), ей задают требуемые свойства, которые наилучшим образом отвечают складывающимся условиям эксплуатации.

Все находится в зависимости от тех химических элементов, которые добавят при выплавке стали и от того, какое их количество будет внесено в сплав. Сталь обогащают молибденом и кобальтом, вольфрамом и хромом, а также иными элементами. Изменяя состав стали, производят титановый сплав и нержавеющую сталь.

Кроме того, выпускают легированные стали, применяемые в авиации, где не обойтись в конструкциях без сверхпрочных элементов, к примеру, стоек шасси. В высоколегированную сталь добавляют легирующие элементы и углерод. Стали с легирующими элементами содержат минимум 45 % железа.

Железо в отличие от стали легко поддается коррозии.

к содержанию ↑

Выводы TheDifference.ru

1. Железо существенно отличается от стали. Оно обладает совершенно иными свойствами.
2. Железо, в отличие от стальных сплавов, более подвержено корродированию.
3. Чистое железо не используют в быту и промышленности. С чистым железом работают только в химических лабораториях.

Производители стали ищут ей замену

В 2019 г. в мире было произведено 1,9 млрд т стали, доля российских компаний – почти 4%. Более 70% ее потребляется в строительстве, остальная – в автопроме, машиностроении, энергетике. В перспективе сталь будет полностью или большей частью вытеснена новым материалом, уверен старший советник Bain & Company Игорь Бучацкий. Этот материал будет способен выполнять те же функции, что и сталь, но для его производства не нужны будут металлургические заводы в том виде, в каком они сейчас существуют. Вопрос лишь в том, когда это произойдет, предостерегает Бучацкий.

Главные риски для отрасли – замена стали другими материалами и необходимость полностью менять технологию производства в связи с экологической повесткой, согласен руководитель Severstal Ventures Егор Гоголев (фонд был создан в 2018 г., ежегодные инвестиции в него составляют $25 млн). «Нельзя назвать какой-то один материал, который заменит сталь. На рынке создается много разных материалов и продуктов из них. Например, композиты уже используются в автопроме и ветряной энергетике», – перечисляет Гоголев. Именно поэтому Severstal Ventures занимается преимущественно областью новых материалов. «По сути, клиентам не нужна сталь как таковая. Им нужен какой-то продукт, который выполняет определенные функции», – заключает Гоголев.

Другая ключевая задача – полностью менять технологию производства стали из-за экологического давления, подчеркивает Бучацкий. В течение 10 лет технологии производства стали должны измениться на водородную или менее популярную электролизную (по аналогии с технологией производства алюминия) – это два пути, которые отрасль изучает, согласен Гоголев. В природе железо встречается в основном в окисленной форме и существующие технологии подразумевают использование углерода из коксующегося угля, чтобы «оторвать» кислород от железа, объясняет он. В этом процессе неизбежно возникает огромное количество углекислого газа. Отрасль ищет новые способы избавиться от кислорода, но хорошего промышленного технологического решения пока нет, замечает он. Первый возможный вариант – замена кокса водородом, который будет служить восстановителем железа вместо углерода. «Уже сейчас есть эксперименты по вдуванию водорода в домны и несколько проектов по разработке принципиально новых печей. Такие эксперименты есть у европейских компаний», – продолжает Гоголев, главная проблема такой технологии – где в таких количествах взять водород и как его хранить, эту проблему пока никто не решил.

ArcelorMittal и немецкая Thyssenkrupp поставили цель достичь нулевых выбросов углекислого газа к 2050 г. за счет использования водорода вместо угля в производстве стали, приводит пример аналитик Fitch Ratings Юлия Бучнева. «Компании изучают и возможность перехода на возобновляемые источники энергии, технологии улавливания и хранения углерода. Для сравнения: при производстве стали самым распространенным – доменным – способом выделяется свыше 2 т углекислого газа на 1 т стали», – говорит она.

Однако о глобальном переходе на новые технологии пока речи не идет: необходимо разработать, протестировать и внедрить экономически эффективные технологии, подчеркивает Бучнева. Компании реализуют в основном точечные проекты – например, h3Hamburg компании ArcelorMittal, направленный на увеличение использования водорода при восстановлении железной руды. Инвестиции в него составили 65 млн евро. Так же ArcelorMittal в 2018 г. заключила партнерство с крупнейшим игроком в сфере инновационных экосистем – Plug and Play, чтобы получить прямой доступ к технологиям, добавляет Бучацкий. Корейская POSCO собирается до 2024 г. вложить $600 млн в корпоративный венчурный фонд, который будет инвестировать в новые технологии для сталелитейной отрасли и отраслей, где сталь применяется.

НЛМК Владимира Лисина на рынке венчурных инвестиций пока в начале пути, говорит ее представитель, но компания уже запустила процесс поиска идей извне, собрала портфель из 200 проектов, часть которых находится на этапе пилотирования. НЛМК интересны решения в сферах производства и обработки металлов, в ремонтах, IT, логистике, энергетике, клиентском сервисе, снабжении и HR, перечисляет представитель компании.

Опыт венчурных инвестиций есть и у ЧТПЗ Андрея Комарова. Компания совместно с GenerationS – платформой корпоративных инноваций Российской венчурной компании – запустила проект «Акселератор ЧТПЗ», напоминает представитель ЧТПЗ. Приоритетные направления – новые продукты и материалы в трубной отрасли, технологии для производства и мониторинга продукции, машинное зрение, рассказал собеседник. Он подчеркнул, что компания будет инвестировать в проекты на стадии прототипа и выше.

ОМК Анатолия Седых выбрала для себя позицию «умных последователей». Как пояснил ее представитель, компания не тратит ресурсы на разработку и тестирование новых для рынка технологий, зато отслеживает и внедряет уже доказавшие свою работоспособность.

«Горнодобывающая и металлургическая отрасли – пока маленькая точка на радаре венчурных инвестиций. В 2018 г. было сделано более $130 млрд венчурных инвестиций в новые технологии. 40% этих инвестиций было осуществлено отраслями IT и программного обеспечения. Горно-металлургические компании пока вместе с сельским хозяйством и другими традиционными индустриями находятся в группе «Остальные» (10%), приводит данные Бучацкий. Когда-нибудь инвесторы обратят на это внимание и в отрасли появятся прорывные технологии, уверен эксперт.

Технологические волны возникают слишком быстро, а крупные компании зачастую замечают их слишком поздно, говорит Гоголев. «Важно понимать, что корпоративные венчурные инвестиции – это не про инвестиции как таковые и их окупаемость, это про стратегическое преимущество», – заключает он.

Разница между кованым железом и сталью — Разница Между

Кованое железо — это металлический сплав, состоящий из железа и небольшого количества углерода вместе с некоторыми другими элементами. Сталь — это металлический сплав, изготовленный из железа вместе

Главное отличие — кованое железо против стали

Кованое железо — это металлический сплав, состоящий из железа и небольшого количества углерода вместе с некоторыми другими элементами. Сталь — это металлический сплав, изготовленный из железа вместе с другими элементами. Сталь широко используется во всем мире из-за ее высокой прочности и низкой стоимости по сравнению с другими типами металлов и металлических сплавов. Сталь может быть найдена в различных формах и названиях в зависимости от включенных элементов, способа производства, применения и т. Д. Основное различие между кованым железом и сталью заключается в том, что Кованое железо получают путем нагрева и работы с инструментами, тогда как сталь получают путем обжига с последующим добавлением и удалением различных компонентов для создания конечного сплава.

Ключевые области покрыты

1. Что такое кованое железо
      — определение, состав, свойства
2. Что такое сталь
      — определение, типы, свойства
3. В чем разница между кованым железом и сталью
      — Сравнение основных различий

Ключевые термины: сплав, углерод, ковкий, железный, ковкий, стальной, кованый

Что такое кованое железо

Кованое железо представляет собой железный сплав, содержащий очень небольшое количество углерода (около 0,08%). Кованое железо — это форма железа, получаемая плавкой. Кованое железо образуется при сжигании угля. Он также может быть сформирован как побочный продукт производства чугуна.

Кованое железо жесткое и податливое. Это также пластично. Он устойчив к коррозии по сравнению с другими видами железа и легко поддается сварке. Эти свойства используются при производстве разных предметов. Кованое железо состоит из 1-2% добавленного шлака. Шлак является побочным продуктом плавки железной руды. Он содержит кремний, серу, фосфор и т. Д. Деформация производится нагреванием с последующей работой с инструментами.

Рисунок 1: Кованые ворота

Мягкость и пластичность кованого железа обусловлены присутствием меньшего количества углерода. Кованое железо также имеет значительно высокую прочность на разрыв. Он противостоит усталости в течение более высокого момента времени по сравнению с другими формами железа. Он может деформироваться при высоком давлении.

Что такое сталь

Сталь — это металлический сплав, состоящий из железа, углерода и нескольких других элементов, таких как марганец, вольфрам, фосфор и сера. Процентное содержание углерода в стали может варьироваться. В зависимости от количества присутствующего углерода сталь можно разделить на несколько групп, таких как:

• Мягкая сталь
• Высокая углеродистая сталь
• Низкоуглеродистая сталь

Различные системы классификации также используются для классификации стали на различные группы в соответствии с их свойствами.

Типы Стали

• Углеродистая сталь
• Легированная сталь
• Нержавеющая сталь
• Инструментальные стали

Сталь твердая, очень прочная и пластичная. Но он не устойчив к коррозии (за исключением нержавеющей стали, которая изготавливается путем смешивания хрома с железом, что придает свойства коррозионной стойкости). Сталь легко подвергается коррозии при воздействии влажной среды. Поэтому происходит ржавчина.

Рисунок 2: Сталь используется в конструкциях

Свойства стали

• Прочность
• прочность
• тягучесть
• свариваемость
• долговечность

Разница между кованым железом и сталью

Определение

Кованое железо: Кованое железо представляет собой железный сплав, содержащий очень небольшое количество углерода (около 0,08%).

Сталь: Сталь представляет собой металлический сплав, состоящий из железа, углерода и нескольких других элементов, таких как марганец, вольфрам, фосфор и сера.

производство

Кованое железо: Кованое железо производится путем нагрева и работы с инструментами.

Сталь: Сталь производится в процессе обжига с последующим добавлением и удалением различных компонентов для создания конечного сплава.

Предел прочности

Кованое железо: Кованая имеет хорошую прочность на растяжение.

Сталь: Сталь обладает большей прочностью на разрыв, чем кованое железо.

Содержание углерода

Кованое железо: Кованое железо содержит около 0,08% углерода.

Сталь: Сталь содержит около 2-4% углерода.

Заключение

Кованое железо и сталь очень полезны в различных отраслях промышленности в зависимости от их химических и физических свойств. Основное различие между кованым железом и сталью заключается в том, что кованое железо получают путем нагрева и работы с инструментами, в то время как сталь получают путем обжига с последующим добавлением и удалением различных компонентов для создания конечного сплава.

Рекомендации:

1. «Кованое железо». Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, inc., 8 декабря 2013 г.,

Железо и сталь

Posted by Менеджер in Информационные материалы

Железо и сталь незаменимы в строительстве, производстве машин, кораблей, железных дорог и еще очень во многих отраслях жизнедеятельности человека. Насчитывается множество сортов стали и железа.

Железо и сталь незаменимы в строительстве, производстве машин, кораблей, железных дорог и еще очень во многих отраслях жизнедеятельности человека. Механическая обработка сталей сложный процесс. Насчитывается множество сортов стали и железа. Железо в чистом виде используют редко, чаще из него делают сталь. Сталь – сплав железа с другими металлами или не металлами. Для обработки стали используют токарные работы, для тел вращения и фрезерные работы для плоских поверхностей.

В природе железо в чистом виде встречается крайне редко. Как правило, оно в ходит в состав железной руды. Наиболее распространенная на планете железная руда – это красный известняк. Железные руды, после предварительной механической обработки, плавят в специальных печах и получают сталь и чугун.

Производство железа

Железо выплавляют из руды в специальных печах – домнах. Они сделаны из жаростойкой стали, а внутри обложены огнеупорным кирпичом. В домны загружают подготовленную железную руду, кокс, известь и при постоянной подаче воздуха нагревают до очень высокой температуры.

В домне, эти три перечисленных выше компонента вступают в химическую реакцию, образуя в ее результате железо и шлак (отходы). Через специальные нижние части печи (летки) полученное железо и шлак по отдельности сливают. Остывший шлак является хорошим материалом для строительства дорог. Одна часть выплавленного железа заливается в формы и застывает в виде чугуна (хрупкого углеродистого железа). Чугун, тоже может использоваться после механической обработки отливок, а большая часть железа идет на производство стали.

Производство стали

Процесс производства стали требует полного удаления из железа, при помощи специального конвертера, всех излишков углерода и других посторонних примесей. В печь заливается расплавленное жидкое железо или загружается металлолом. Потом в конвертер помещают нужное количество негашеной извести и мощной струей воздуха продувают все содержимое. Для того, чтобы металл в результате был твердым, но не хрупким из него удаляют все вредные примеси и содержание углерода сводят к минимуму. Для получения сплавов в сталь добавляют другие элементы, чтобы они обладали заданными свойствами. Сплав стали и хрома – это нержавеющая сталь. Такая сталь не окисляется на воздухе (не ржавеет), но сложна в механической обработке. Требует специального инструмента и токарно-фрезерных приспособлений.

Можно выплавлять сталь не только в домнах, но и в электродуговых печах. Для того, чтобы шихта и твердое железо расплавились, в печь нужно подавать ток большой силы и высокого напряжения. Результатом этого процесса является образование стали и шлака.

Исторические факты

Первое железо было получено путем нагрева на огне смеси железной руды с древесным углем. Еще не остывший металл, механически обрабатывали, ковали камнями, придавая ему нужную форму делая первые железные топоры и ножи.

В Англии в начале XVI века появилась первая доменная печь, что позволило начать выпуск чугуна. Первый дешевый (бессемеровский) способ производства стали был открыт в 1856 году англичанином Генри Бессемером.

Черные металлы – железо и его сплавы

Черные металлы – железо и его сплавы, которые отличаются от остальных металлов, называемых цветными. К черным металлам относятся чугуны и стали, представляющие собой сплавы железа с углеродом, в состав которых входят еще и кремний, марганец, сера и другие элементы.

Чугун – железоуглеродистый сплав, в котором содержание углерода превышает 2%. В состав его также входят кремний, марганец, фосфор и сера. Чугун выплавляется в доменных печах из железных руд. Исходными материалами для его получения, кроме руды, служат топливо и флюсы.

Сталь – сплав железа с углеродом, содержащий углерода не более 2%. По сравнению с чугуном сталь обладает значительно более высокими физико-механическими свойствами. Она отличается высокой прочностью, хорошо обрабатывается резанием, ее можно ковать, прокатывать, закаливать. Кроме того, сталь в расплавленном состоянии жидкотекуча, из нее изготовляют различные отливки. Сталь получают из передельного чугуна его переплавкой и удалением избытка углерода, кремния, марганца и других примесей и выплавляют в мартенах, электропечах и конверторах.

Железо и его сплавы важнейшие конструкционные материалы в технике и промышленном производстве. Из сплавов железа с углеродом, называемых сталями, изготавливаются почти все конструкции в машиностроении и тяжелой промышленности. Легковые, грузовые автомобили, станки, железные дороги, корпуса и силовые установки судов – все это делается в основном из стали. Масштаб производства стали является одной из основных характеристик общего технико-экономического уровня развития государства. На долю стали приходится около 95% всей металлической продукции.

Черные металлы являются неотъемлемой частью большинства габаритных рекламных носителей. Они находят свое применение при закладке фундамента, на основе которого монтируются рекламные щиты или другие средства наружной рекламы. В этом случае обязательно используется арматура различных сечений. Используются в качестве каркаса рекламных носителей, тут может применяться металлический уголок разных профилей, балки, швеллера, трубы небольших диаметров. Так же может использоваться в виде основного (или даже единственного) материала из которого изготавливается наружная реклама.

Металл, выступая в качестве строительного материала, обладает большим количеством достоинств. Среди основных можно выделить его надежность, долговечность и легкость. Конструкции, выполненные из этого материала, имеют сравнительно небольшой вес, но при этом соединения характеризуются повышенной прочностью.

Главный недостаток металла – это его подверженность коррозии, при взаимодействии с влагой или агрессивными газами. Длительное нахождение в неблагоприятных условиях может привести к разрушению конструкции.

Вместо черных металлов так же могут использоваться более легкие и менее подверженные коррозии материалы: нержавеющая сталь, алюминий, алюминиевые композитные панели.

Каленый и закаленный — в чем разница?

Эти понятия часто путают.

 

Термин «каление» в общем смысле означает «нагретый до высоких температур». И все. Применительно к металлам: достижение металлом определенной температуры сопровождается появлением характерного цвета – красного, желтого или белого. При нагреве в муфельной печи начало видимого свечения металла соответствует температуре порядка 600 ^оС. О цветах каления подробно сказано в Википедии:

Температура, оС	Цвет каления
550	Темно-коричневый
630	Кроичнево-красный
680	Темно-красный
740	Темно-вишневый
770	Вишневый
800	Ярко- или светло-вишневый
850	Ярко- или светло-красный
900	Ярко-красный
950	Желто-красный
1000	Желтый
1100	Ярко- или светло-желтый
1200	Желто-белый
1300	Белый

 Цвет каления давал хорошее качественное представление о температуре металла – чем светлее, тем горячее. Поэтому тот кузнец, который мог лучше различать цвета и выбрать оптимальный цвет (= температуру), получал более качественные изделия.

(Понятно, что скверну выжигали каленым железом – самым эффективным, что было в арсенале средств борьбы. Понятно также, что это использовали и палачи – если железо красное, то точно будет больно, и очень. Относительно каленых орешков – их «калят», т.е. нагревают до высокой температуры для того, чтобы сделать скорлупу хрупкой и облегчить извлечение ядрышка. Т.е. в процессе нагрева орехов скорлупа меняет свои свойства. Собственно, то же самое относится и к семечкам. «Щелкать» можно только сушеные или жареные семечки, именно потому, что они сухие. С сырыми — не получится.)

Относительно металла. В первом приближении, если металл нагреть, а потом неспешно охладить, то по окончании охлаждения он будет таким же, как до нагрева (или почти таким же). На рисунке 1 показана структура армко-железа в исходном состоянии (рис.1, а) и после нагрева до 900 ^оС (рис.1,б). Видно, что размер зерна не изменился, а вот структура внутри зерна, скорее всего, изменилась. Могли измениться и свойства. Тот и другой образец травили одинаково, однако структура выглядит по-разному.

а	б

Рисунок 1. Армко -железо в исходном состоянии (а) и после нагрева до высоких температур (б).

Что касается стали, если нагреть ее до температуры существования аустенита, да еще выдержать при этой температуре, то может измениться размер аустенитного зерна; это окажет влияние на свойства. Но это уже дальше от нашей темы.
А вот если охладить сталь быстро, то состояние ее кардинально изменится. Это будет уже закаленная сталь.
Закалка стали – это вид термической обработки, который заключается в нагреве стали на 30—50 ºС выше критической точки (выше А

с1 для эвтектоидных и заэвтектоидных сталей и выше А_с3 для доэвтектоидных), выдержке при этой температуре и охлаждении со скоростью выше критической. Целью закалки является получение структуры мартенсита, который придает стали совершенно другие свойства.
Закалка имеет смысл только для сплавов с переменной растворимостью легирующих элементов при изменении температуры (есть «закалка вакансий», но это не тема данной статьи). Поэтому закалка, например железа, не имеет смысла с технологической точки зрения.
Закалка интересна именно большой скоростью охлаждения, поскольку позволяет 1) зафиксировать высокотемпературное состояние (например пересыщенный твердый раствор) и/или 2) создать структуру, имеющую определенные свойства, отличающиеся от свойств медленно охлажденного металла. Результат закалки показан на рисунке 2. В стали, не прошедшей закалку, структура представляет собой зерна феррита и перлита (рис.1, а). После закалки сталь имеет структуру мартенсита (рис.1,б) Соответственно, свойства стали до и после закалки будут разными. 

а	б

Рисунок 2. Сталь до (а) и после (б) закалки.

Т.е., когда вместо «закаленный» говорят «каленый», это неверно.

В литературных источниках, в том числе в интернете, упоминаются каленые стрелы.Да, стальные стрелы могли иметь закаленный наконечник. Но не каленый. Вероятно, смешение понятий получилось потому, что сначала этот наконечник надо нагреть до температуры каления. Собственно, температура закалки для разных сталей составляет примерно от 850 до 1100 ^оС и лежит как раз в интервале цветов красного и желтого каления.
Есть еще интересный момент. Если стрелы (или наконечники к ним) ковали в кузнице, то для этого надо было их разогреть до высокой температуры. Это делалось на раскаленных углях, другого способа раньше не было. Т.е. имела место твердая цементация. Оптимальная температура цементации 830-850 ^оС, т.е. опять же попадаем в интервал температур красного каления. После изготовления наконечники охлаждалось в воде. Ну, а термической обработкой после цементации является, в том числе и закалка.
Насчет каленых деревянных стрел. Возможно, их обжигали на огне для придания лучших свойств. Тогда точно «каленая». Но это уже к специалистам по обработке древесины.
Подведем итог для металлов:
1. Каленый – претерпевший нагрев до высокой температуры, изменение свойств не предполагается;
2. Закаленный – прошедший термическую обработку (закалку) с целью изменения свойств.

 

Железо сталь и прочие металлы

Железо и сталь — важнейшие металлы. Сталь получают из железа. Из нее делают множество предметов — от нефтяных вышек до канцелярских скрепок. Наряду с 80 чистыми металлами людям известно немало сплавов — смесей металлов, качества которых отличаются от качеств чистых металлов. Башенные краны, мосты, другие сооружения делают из стали, содержащей до 0,2% углерода. Углерод делает сталь прочнее, причем она сохраняет ковкость. Сталь покрывают краской для защиты от коррозии.

Железо и сталь

Железо — это элемент. Его добывают из руды — соединения железа с кислородом. Большая часть добытого железа идет на производство стали, сплава железа с углеродом.

Наиболее распространенные железные руды: магнетит(вверху) и гематит(внизу). Железо добывается из руды в доменных печах. Этот процесс называется плавкой. В печи через слой железной руды, известняка и кокса продувают очень горячий воздух. Кокс представляет собой почти чистый углерод, его получают нагреванием угля. Углерод кокса соединяется с кислородом, образуя моноксид углерода, который затем «вытягивает» кислород из руды, оставляя чистое железо, и образует диоксид углеро­да. Это пример реакций восстановления. Руда, кокс и известняк поступают в печь. Известняк реагирует с имеющимися в руде примесями, образуя шлак. Внутри печи раскаленный воздух реагирует с углеродом. Образуется моноксид углерода. При этом температура в печи повышается до 2000°С. Затем оксид углерода реагирует с кислородом руды, восстанавливая ее до железа. Расплавленный шлак вытекает из нижней части печи. Его используют в строительстве дорог. В конце расплавленное железо выводится наружу. Доменная печь непрерывно функционирует 10 лет, пока её стенки не начнут разрушаться. Высота доменной печи 30 метров, толщина её стен 3 метра.

Железо, получаемое из руды, содержит углерод (около 4%) и другие примеси, в частности серу. Примеси делают желе­зо хрупким, поэтому большую его часть перерабатывают в сталь. При этом из железа удаляют­ся примеси. В стальных скрепках около 0,08% углерода. Инструменты делают из стали, содержащей хром, ванадий и до 1% углерода. Сталь получают при воздействии на расплавленное железо кислорода. Часто в железо добавляют небольшое количество стального лома. Кислород реагирует с углеродом, содержащимся в железе, при этом образуется моноксид углерода, используемый как топливо. После очистки в стали остается не более 0.04%   углерода; его количество зависит от марки стали. Сталь получают также путем переплавки стального лома в дуговой электропечи. Для получения стали расплавленное железо и стальной лом заливают в печь, называемую конвертером. В конвертер под высоким давлением закачивается почти чистый кислород. При его реакции с углеродом получается моноксид углерода (см. так же статью «Химические реакции«). Другой способ получения стали — переплавка стального лома в дуговой электропечи. Мощный электрический ток (см. статью «Электричество«) расплавляет лом. Расплавленный шлак вытекает из нижней части печи. Его используют в строительстве дорог.

Сплавы

Сплавом называется смесь двух или бо­лее металлов или металла и иного вещества.

Так, латунь — это сплав меди и цинка. Латунь прочнее меди, ее легко обрабатывать, и она не подвержена коррозии. В чистых металлах атомы «упакованы» в тесные ряды (рис. слева). Ряды могут скользить относительно друг друга, что делает металл мягким. При резких сдвигах рядов металл ломается. В сплаве другие атомы укрепляют металл (см. рис. справа), т.к. сдвиг рядов уже невозможен. Поэтому сплавы прочнее чистых металлов.

Многие металлы сами по себе чересчур мягкие, чтобы их можно было использовать, зато их сплавы могут выдерживать большое давление и высокие температу­ры (см. статью «Тепло и температура«). Сталь — это сплав железа и углерода, неметалла. Добавляя небольшие количества других металлов, можно получить разновидности стали. Ножи и вилки делают из нержавеющей стали — сплава стали, хрома и никеля. Сплавы стали с марганцем чрезвычайно прочны и используются в промышленности для изготовления режущих инструментов. Алюминиево-магниевые сплавы лег­ки, прочны и не подвержены коррозии. Из них делают велосипеды и самолеты (см. статью «Полет«).

Важнейшие металлы и сплавы

Алюминий. Очень легкий серебристо-белый металл, не подверженный коррозии. Его получают из бокситов путем электролиза. Из алюминия делают электропровода, самолеты, корабли (см. статью «Плавучесть«), автомобили, банки для напитков, фольгу для приготовления пищи. Алюминиевые банки для напитков очень легкие и прочные.

Латунь. Ковкий сплав меди и цинка. Из латуни делают украшения, орнаменты, музыкальные инструменты, винты, кнопки для одежды.

Бронза. Известный с древнейших времен ковкий, не подверженный коррозии сплав меди и олова.

Кальций. Мягкий серебристо-белый металл. Входит в состав известняка и мела, а также костей и зубов животных. Кальций в человеческом организме содержится в костях и зубах. Он использует­ся в производстве цемента и высоко качественной стали.

Хром. Твердый серый металл. Ис­пользуется в производстве нержавеющей стали. Хромом покрывают металлические изделия в защитных целях и для придания им зеркального блеска.

Медь. Ковкий красноватый металл. Из меди делают электропровода, резервуары для горячей воды. Медь входит в со­став латуни, бронзы, мельхиора.

Мельхиор. Сплав меди и никеля. Из него делают почти все «серебряные» монеты.

Золото. Мягкий неактивный ярко-желтый металл. Используется в электронике и в ювелирном деле.

Железо. Ковкий серебристо-белый ферромагнетик. Добывается в основном из руды в доменных печах. Используется в инженерных конструкциях, а также в производстве стали и сплавов. В нашей крови тоже есть железо.

Свинец. Тяжелый ковкий ядовитый синевато-белый металл. Добывается из минерала гале­нита. Из свинца делают электрические батареи, крыши и экраны, защищающие от рентгеновских лучей.

Магний. Легкий серебри­сто-белый металл. Горит ярко-белым пламенем. Используется для сигнальных огней и фейерверков. Входит в состав легких сплавов. В праздничных ракетах есть магнии и другие металлы.

Ртуть. Тяжелый серебристо-белый ядовитый жидкий металл. Используется в термометрах, входит в состав зубной амальгамы и взрывчатых веществ.

Платина. Ковкий се­ребристо-белый неактивный металл. Ис­пользуется в качестве катализатора, а так­же в электронике и в производстве ювелирных изделий. Платина не вступает в реакции. Из нее делают украшения.

Плутоний. Радиоактивный металл. Образуется в ядерных реакторах при бомбардировке урана и используется в производстве ядерного оружия (см. статью «Ядерная энергия и радиоактивность«).

Калий. Легкий серебристый металл. Очень химически активен. Калиевые соединения входят в состав удобрений.

Серебро. Ковкий серовато-белый металл. Хорошо проводит тепло и электричество. Из него дела­ют украшения и столовые приборы. Входит в состав фотоэмульсии (см. статью «Фотография и фотоаппараты«).

Припой. Сплав олова и свинца. Плавится при сравнительно низкой температуре. Используется для спайки проводов в электронике.

Натрий. Мягкий серебристо-белый хими­чески активный металл. Входит в состав поваренной соли. Используется в производстве натриевых ламп и в химической промышленности.

Сталь. Сплав железа с углеродом. Широко применяется в промышленности. Нержа­веющая сталь — сплав стали с хромом — не подвержена коррозии и используется в авиакосмической индустрии (см. статью «Ракеты и космические аппараты«).

Олово. Мягкий ковкий серебристо-белый металл. Слоем олова сталь защищают от коррозии. Входит в состав таких сплавов, как бронза и припой.

Титан. Прочный белый ковкий металл, не подверженный коррозии. Из титановых сплавов делают космические аппараты, са­молеты, велосипеды.

Вольфрам. Твердый серовато-белый металл. Из него изготавливают нити ламп накаливания и детали электронных приборов. Из стали с Нить вольфрамом делают накаливания режущие инструменты.

Уран. Серебристо-белый радиоактивный металл, источник ядерной энергии. При­меняется при создании ядерного оружия.

Ванадий. Твердый ядовитый белый металл. Придает прочность стальным сплавам. Используется как катализатор при производстве серной кислоты.

Цинк. Синевато-белый металл. Добывает­ся из цинковой обманки. Используется для гальванизации железа, производства электробатареек. Входит в состав латуни.

Переработка металлов

Переработка — это повторное использование сырья, способ сохранить природные ресурсы. Металлы легко поддаются переработке, т.к. их можно переплавить и получить металл такого же качества, как и тот, что получается непосредственно из руды. Переплавлять сталь и алюминий несложно и выгодно. Медь, олово, свинец также подвергают­ся переплавке. Железные и стальные предметы можно извлечь из кучи отходов при помощи сильного магнита. Большую часть стали для переработки добывают из старых автомобилей и станков, но часть ее получают из фабричных металлических опилок и даже бытовых отходов. Стальной лом смешивают с расплавленным железом и получают новую сталь.

Алюминий — не ферромагнетик, но алюминиевые отходы можно отделить от железного лома при помощи электромагнита. Больше половины банок для напитков делают из алюминия, полученного пу­тем переработки. Чтобы узнать, сделана банка из стали или алюминия, возьми магнит. К стальной банке он прилипнет, а к алюминиевой — нет. Переработка металлолома требует значительно меньше энергии, чем получение металла из руды, и отходов при переработке меньше. Теоретически металл можно перерабатывать сколько угодно раз. Для переработки алюминиевых банок необходимо в 20 раз меньше энергии, чем для производства нового алюминия.

Iron VS Steel

Iron VS Steel: в чем разница?

Чугун и сталь являются наиболее распространенными металлами в строительной, транспортной и коммерческой отраслях. Применение этих двух металлов настолько похоже, что большинство людей используют их имена как синонимы. Несмотря на поразительное сходство в применении, сталь и железо — это два разных металла с уникальным составом.

Что такое железо?

Железо — четвертый по содержанию элемент, составляющий внутреннее и внешнее ядро ​​Земли.Это самый чистый металл на планете, который обычно используется при производстве других металлов. В действительности железо не является прочным металлом, который часто используется для поддержки зданий и мостов. Железо, используемое в строительстве и других приложениях, не является чистым железом, а представляет собой сплав, который комбинируется с другими элементами для достижения известных физических свойств.

Физические свойства железа

Чистое железо серебристо-белого цвета, с ним легко работать, и его можно разрезать ножом.Чистое железо можно расколоть в листы и протянуть в проволоку. Несмотря на эти удивительные свойства, железо по-прежнему проводит тепло и электричество, как другие металлы, и может намагничиваться.

Химические свойства

Чистое железо легко соединяется с кислородом воздуха, что затрудняет поиск чистого железа. Даже когда оно сочетается с легирующим элементом, таким как тот, который используется в строительстве, железо все равно вступает в реакцию с влажным воздухом, образуя красновато-коричневый оксид (ржавчину). Металл также может реагировать с углеродом, серой и кремнием.

Типы железа

Как отмечалось ранее, чистое железо очень мягкое и химически активное. Таким образом, в чистом виде он не может найти широкого применения. Материал, который мы с любовью называем «железом», на самом деле представляет собой сплавы железа. Металл смешивается с другими элементами, в основном углеродом, для повышения его прочности и упругости. Вот некоторые из распространенных типов чугуна:

• Чугун — это основное сырое железо, которое формуют в блоки, известные как чуши.

• Чугун — Чугун имеет очень высокое содержание углерода.Это железо, которое расплавили, затем вылили в форму, а затем дали остыть и затвердеть. Конечный продукт часто имеет структурную форму.

• Кованое железо — Этот тип железа имеет более низкое содержание углерода и часто производится путем смешивания железа со шлаком (оставшиеся отходы). Он мягче чугуна, что позволяет изменять его форму, нагревая металл.

Что такое сталь?

Сталь — это разновидность сплава железа. Он имеет более низкое содержание углерода, чем литое и кованое железо, и содержит другие легирующие элементы, которые придают ему его свойства.Как и в случае с железом, есть разные виды стали, но все они содержат железо.

• Углеродистая сталь — это основной тип стали, содержащий около 1% углерода. Углеродистая сталь является наиболее распространенным типом стали, на долю которой приходится 80% большей части стали, производимой ежедневно.

• Легированные стали — они содержат железо, углерод и один или несколько дополнительных легирующих элементов, таких как никель, кремний, хром, медь или ванадий. Свойства формирующейся легированной стали зависят от типа используемого легирующего элемента.Один из видов легированной стали — нержавеющая сталь. thyssenkrupp Materials UK — ведущий поставщик сплавов из нержавеющей стали: просмотрите наш ассортимент.

Различия между железом и сталью

Хотя оба металла начинаются с одного и того же основного соединения, после производства каждый из них превращается в уникальный металл. Таким образом, они часто имеют различия, которые указывают на области применения, для которых может использоваться каждый из металлов.

Минеральные ресурсы месяца: железо и сталь

Минеральные ресурсы месяца: железо и сталь

, автор — У.С. Геологическая служба 28 января 2015 г., среда

Майкл Д. Фентон, специалист по минеральным ресурсам Геологической службы США, собрал следующую информацию о чугуне и стали, металлах, имеющих решающее значение для промышленной базы Соединенных Штатов.

Железо — один из самых распространенных элементов на Земле, но он не встречается в природе в полезной металлической форме. Хотя древние люди, возможно, извлекали некоторое количество железа из метеоритов, до тех пор, пока не была изобретена плавка, металлическое железо можно было получить из оксидов железа.После начала железного века, примерно в 1200 году до нашей эры, знания о производстве чугуна и стали распространились с древнего Ближнего Востока через Грецию в Римскую империю, затем в Европу и, в начале 17 века, в Северную Америку. Первая успешная печь в Северной Америке начала работать в 1646 году на территории нынешнего Согуса, штат Массачусетс. Введение конвертера Бессемера в середине 19 века сделало возможным наступление современной стали.

Чугун — это высокоуглеродистый сплав, полученный путем плавки железной руды в доменной печи с использованием углеродистого материала, обычно кокса, в качестве восстановителя.Известняк добавляется в шихту железорудного кокса в качестве флюса для удаления примесей. Сталь производится из чугуна путем удаления части углерода в кислородном конвертере и добавления нескольких легирующих элементов, таких как марганец, хром, медь, никель, титан, молибден, вольфрам и ванадий. Сталь также производится путем переработки лома черных металлов в дуговой электропечи.

Существует много марок стали, но тремя основными типами стали являются углеродистая, легированная и нержавеющая. Около 93 процентов стали, производимой в Соединенных Штатах, — это углеродистая сталь, которая содержит максимум 2 процента углерода.Применения находят в бытовой технике, строительстве, судостроении, таре и упаковке, а также в автомобилестроении, машиностроении и производстве оборудования. Легированная сталь, составляющая около 5 процентов годового производства, содержит до 4 процентов легирующих элементов. Специальные области применения легированной стали включают использование в обрабатываемых деталях и производстве инструментов. Нержавеющая сталь, на долю которой приходится около 2 процентов годового производства стали, образуется путем добавления в сталь хрома и обычно никеля, что делает ее очень устойчивой к коррозии.

С 2008 года объемы производства стали значительно превысили видимое потребление стали, в первую очередь в результате быстрого экономического роста Китая и быстрого увеличения производственных мощностей. Это привело к притоку стальной продукции в Соединенные Штаты и другие страны-производители стали, которые уже имеют избыточные мощности. Спрос китайских производителей стали также вызвал беспрецедентный рост цен на железную руду и металлургический уголь. В краткосрочной перспективе ожидается, что объемы производства стали в мире и особенно в Китае будут по-прежнему превышать потребление стали, при этом цены на сталь и производственные затраты останутся стабильными.

Посетите http://minerals.usgs.gov/minerals для получения дополнительной информации о чугуне, стали и других минеральных ресурсах.

---

ПРОИЗВОДСТВО И ПОТРЕБЛЕНИЕ ЖЕЛЕЗА

• В 2012 году в США было произведено около 89 миллионов метрических тонн стали, больше, чем любого другого металла. Стоимость экспортируемого лома черных металлов в 2012 году составила 9,43 миллиарда долларов, что является самым высоким показателем среди всех видов металлолома.

• Мировое производство необработанной стали в 2012 году составило 1,46 миллиарда метрических тонн.Китай, на долю которого приходится более 48 процентов мировых сталеплавильных мощностей, возглавляет мировое производство с показателем 717 миллионов метрических тонн.

• Видимое мировое потребление стали в 2012 году составило около 1,41 миллиарда метрических тонн, из которых около 646 миллионов метрических тонн пришлось на долю Китая и 97,8 миллиона метрических тонн в США.

---

ЛЮБОПЫТНЫЕ ФАКТЫ

• Слово «железо» частично происходит от древнескандинавского слова «iarn».

• Элементный символ железа, Fe, происходит от латинского слова «железо», «ferrum».”

• Железо составляет почти 6 процентов земной коры и почти все ядро ​​Земли.

• Железо из обогащенных хлопьев для завтрака может быть извлечено путем тонкого измельчения хлопьев, смешивания их с водой и перемешивания с помощью магнита.

От железа к стали

Люди начали производить железо примерно после 2000 г. до н.э. начало железного века, когда железо заменило бронзу в оружии и инструментах. Железо, металл более твердый и прочный, чем бронза, стал излюбленным металлом человека до тех пор, пока 1870-е годы, когда его заменили стальным.

Железо, природный элемент, занимает четвертое место по содержанию элемент в земле. Встречается в виде руд, горных пород, смешанных с минералами, и оксиды, соединения, содержащие кислород. Плавка происходит, когда железная руда нагревается и железо может быть извлечено из руды. Извлеченное железо было превращено в инструменты, оружие, оправы стволов, детали каретки и многое другое на протяжении тысячелетий.

Сталь представляет собой сплав или смесь железа, углерода, и другие металлы (никель, марганец, хром и др.). В общем, сталь — это металл прочнее железа. Однако до 1800-х годов сталь была очень дорогой. и сложен в производстве, поэтому предпочтительным металлом оставалось железо.

Это начало меняться в 1856 году, когда Генри Бессемер написал создание процесса Бессемера, в котором использовался конвертер для плавления и очистки чугуна. К сожалению, этот процесс не удалил фосфор из чугуна, что сделало сталь слишком хрупкая и производство стали ограничивалось бесфосфорными рудами.

Двадцать лет спустя, в 1876 году, Сидни Гилкрист Томас обнаружил, что добавление известняка в конвертер вытягивает фосфор из свиньи железо. Это важное открытие означало, что запасы железной руды из регионов по всему миру можно было использовать для производства чугуна. Это привело к значительному увеличению производства. из более дешевой, но качественной стали.

В 1860-х годах Карл Вильгельм Сименс разработал мартеновский процесс. Процесс, позволяющий достичь очень высоких температур, На производство партии стали уходили часы (процесс Бессемера был намного быстрее). Это позволило провести испытания жидкой стали на соответствие точным спецификациям клиентов. в химическом составе и свойствах стали. Открытые очаги тоже позволили производить большие партии стали и переработку металлолома. Из-за этого мартеновский процесс в значительной степени заменил бессемеровский процесс на 1900.

В связи с более низкой стоимостью и хорошим качеством выпускается серийно. В 1870-х годах сталь стала заменять железо как металл, который предпочитают люди. К 1900-м годам, хотя несколько металлургических компаний оставались активными, это были сталелитейные компании. которая поставляла продукцию для наших железных дорог, автомобилей, мостов, небоскребов и более.

Железо и сталь — OpenLearn

Авторское право: Peter Lewis

Промышленная революция и развитие стали

Промышленная революция характеризовалась огромным ростом во многих областях промышленности: горнодобывающей промышленности, транспорте и строительстве, и это лишь некоторые из них.Этот рост вызвал спрос на большее количество сырья и, во многих случаях, на новые материалы с лучшими свойствами, которых еще не было. По мере того, как эти новые материалы разрабатывались намеренно или случайно, появлялись новые приложения, в которых их можно было использовать, создавая новые требования и так далее. Одна из особенностей промышленной революции — обилие новых материалов, которые стали доступны, и рост методов производства, в которых они использовались. Металлы, волокна и даже ранние предшественники современных пластмасс были доступны в беспрецедентном разнообразии и количестве.

В 1700-х годах железо ни в коем случае не было новым материалом, в конце концов, оно существовало с железного века почти на 3000 лет раньше. Однако производство железа ограничивалось мелкосерийной плавкой железной руды, и количество, которое могло быть произведено, было ограничено. Железо было произведено путем плавления его из древесного угля (древесина, которая была нагрета в отсутствие воздуха, чтобы сжечь примеси в древесине и оставить ее обогащенной углеродом: это частичное сжигание дает отличное топливо, которое намного эффективнее, чем само дерево) .Британия истощила огромные площади леса для топлива с 1500-х годов, и запасы древесины для древесного угля не могли быть устойчивым долгосрочным решением. Действовал закон, запрещающий заготовку деревьев для производства древесного угля.

Древесный уголь — это больше, чем просто источник тепла для производства железа из руды. Ключевым этапом плавки железной руды для получения неочищенного металла является предоставление восстановителя, а также тепла: восстановитель — это химическое вещество, которое вступает в реакцию с оксидами железа в руде с выделением железа в металлической форме.Простота древесного угля заключается в том, что он действует и как источник тепла, и как восстановитель.

Нужен был метод, с помощью которого можно было бы выплавлять железо в больших тоннажных количествах. Для этого понадобится лучший источник тепла, чем древесный уголь. Леса в Британии становились дефицитными из-за требований к строительной древесине и древесному углю. Уголь выглядел так, будто это могло быть такое топливо. Однако возникла проблема: уголь, как правило, имеет высокую концентрацию серы, которая вместе с другими примесями делает железо хрупким.Итак, железо, полученное путем плавки с углем, было очень низкого качества.

Авторское право: Peter Lewis

Развитие чугуна в качестве инженерного материала — это во многом история семьи Дарби, которая разработала масштабные методы производства этого ценного материала. У Авраама Дарби была идея использовать не уголь, а кокс для плавки железа.Кокс получают путем контролируемого нагрева угля так же, как древесный уголь производят из древесины. Кокс стал ключевым шагом в разработке печи, способной производить чугун в больших объемах. Это развитие в 1708 году привело к созданию чугунной промышленности на берегу реки Северн в Колбрукдейле. Старая печь, части которой существуют до сих пор, была предшественницей современной доменной печи (рис. 1) . Он использовался для изготовления элементов первого чугунного моста через Северн в Коулбрукдейле, который до сих пор стоит (показано справа) .

Рисунок 1: Старая печь в Коулбрукдейле

В эту печь кокс вместе с известняком и железной рудой подавали сверху и нагревали путем сжигания в воздухе, подаваемом снизу; расплавленный чугун извлекался у основания. Воздух подавался по трубам, ведущим примерно на полпути вверх по топке, которые «продували» поток горячего воздуха на загрузку. Механические свойства кокса были важны, потому что смесь должна была быть достаточно пористой, чтобы восстановление руды происходило плавно, и она должна была противостоять весу материала над ней.Затем расплавленный чугун можно было выпускать и спускать прямо в формы. Эта печь была особенно важна для изготовления основных деталей паровых машин. Некоторая часть углерода кокса растворяется в железе (около 4%), что дает материалу относительно низкую температуру плавления, но также делает материал относительно хрупким. Известняк помогает в процессе восстановления, а также удаляет некоторые примеси с образованием «шлака», который плавает поверх жидкого чугуна и может быть удален отдельно.

Ключевым открытием было то, что количество углерода, присутствующего в железе, контролировало не только его температуру плавления, но и его свойства.Контролируя добавление углерода с помощью кокса, была получена форма железа, которую можно было разливать в промышленных масштабах. Когда мы говорим о железе как о материале, используемом для различных инженерных целей, мы почти всегда имеем в виду сплав железа, который содержит некоторое количество углерода.

Железо из Коулбрукдейла все еще было довольно хрупким по сравнению с материалом, который мы знаем сегодня, хотя, к счастью, местный уголь — и, следовательно, кокс, произведенный из него — был очень низким содержанием серы, что помогало сохранить свойства.При проектировании конструкций с использованием чугуна необходимо было учитывать этот недостаток, как и при строительстве из камня, другого материала, хрупкого при растяжении. Но одно важное преимущество чугуна заключается в том, что из него можно делать большие балки, например, из дерева: его не нужно использовать в блоках, таких как камень. Таким образом, проектировщик моста Коулбрукдейл сделал литые балки так, чтобы они подходили друг к другу, как деревянные балки: концы имели такую ​​форму, чтобы они могли сцепляться вместе, как стыки на деревянной конструкции, а стыки были закреплены дюбелями (рис. 2) .

Рисунок 2: Соединения в чугунных балках

От железа к стали

Развитие стали из чугуна происходило благодаря фундаментальным достижениям в методах производства; особенно когда стало ясно, что ключом к пониманию важности стали было знание роли углерода в металлургии железа. Чугун, как упоминалось ранее, является хрупким, поскольку в нем высокое содержание углерода (около 4%). Материал, который мы знаем как «сталь», представляет собой сплав железа, который содержит меньше углерода, чем этот: почти всегда менее 2%, а обычно около 0.4%. Изменение количества углерода сильно влияет на свойства материала.

Более пластичное «кованое» железо могло быть сделано в начале промышленной революции, но только с помощью медленного, мелкомасштабного и трудоемкого процесса, поэтому кованое железо было дорогим товаром. Необходимо было найти способ производства чугуна и стали в больших масштабах.

Критический шаг вперед был сделан Генри Бессемером в 1856 году в серии классических экспериментов с различными конструкциями печей для сжигания углерода в железе.В какой-то момент своей работы он внезапно осознал, что ему не нужно нагревать или подавать топливо в шихту расплавленного железа при попытке сделать сталь: 4% углерода, присутствующий в чугуне, сгорит и выделит тепло, если воздушный поток был направлен через расплавленный металл, так что металл оставался горячим и текучим, а также уменьшалось содержание углерода! Результатом стала печь Бессемера. Это развитие было настолько важным в то время, что The London Times газета напечатала техническую статью Бессемера о развитии его печи: здесь нет глупостей!

После продажи (дорогих) лицензий требовательным мастерам железа со всей страны, все начальные испытания были катастрофическими.Проблема была снова в химии: другие производители чугуна использовали руду, загрязненную фосфором, что, как позже понял Бессемер, путем тщательного химического анализа руд и чугуна (после этого события) помешало производству высококачественной стали. К счастью, в своих первоначальных экспериментах он использовал чистое железо. В результате он основал свой сталелитейный завод в Шеффилде, но убедил своих поставщиков обеспечить чистоту сырья. Проблема с фосфорсодержащими рудами была решена путем замены футеровки печи, химический состав которой привел к удалению фосфора из стали в шлаке.Остальное, как говорится, уже история. К концу 1800-х годов Великобритания производила 30 миллионов тонн стали каждый год.

Узнать больше о производстве

Коррозия железа и стали

© H. Föll (шрифт Iron, Steel и Swords)

	Я не могу заставить себя написать длинную трактат на эту тему. Это слишком больно и слишком сложно. У меня также есть рассмотрены части этого в другом месте, так что давайте будем краткими. Я просто задам (и отвечу) на несколько основных вопросов.
	1. Железо и сталь ржавеет. Почему? Ответ, сначала для простоты, только для чистого железа , прост: железо ржавеет, что означает окисляется, потому что атомы железа любят быть окруженными атомами кислорода (или серы атомы или …) гораздо больше, чем быть окруженными братьями атомами железа. Существование окисленное ближе к нирване, чем чистое.Вот почему мы находим только железную руду а не чистый металл в природе.
		Хороший ответ, совершенно правильный, но не является удовлетворительным. Если вы не понимаете почему, посмотрите мой следующий вопрос
	2. Почему алюминий, кремний и многие другие чистые элементарные кристаллы , а не , ржавчина или коррозия? Теперь мы являемся самой сутью проблемы. Ответ выше относится ко всем этим элементы так же хорошо, как и гладить — но они не подвержены коррозии! По крайней мере, намного медленнее чем железо.
		И снова у нас есть два основных ингредиента к материаловедению и инженерии в двух словах: Равновесная термодинамика («теория поиска нирваны») говорит нам, каким должен быть некоторый материал, какая у него цель в жизни. Железо и алюминий, кремний и т. Д. Наверняка хотите окислиться, если вокруг есть кислород при температуре окружающей среды и нормальной давление. В этом нет сомнений. Kinetics сообщает нам, как далеко цель, сколько времени потребуется, чтобы добраться до нее. Вы можете понимать это буквально. Если что-то должно измениться, атомы должны переместиться на некоторое расстояние, и это требует некоторого время, иногда почти навсегда.
		Тогда ответ на вопрос: Кремний алюминий и многие другие материалы действительно окисляются. Сформированный оксидный слой на поверхности этих материалов, однако, есть два важные свойства: Препятствует проникновению кислорода и всего остального материала — оксида. интерфейс.Если кислород больше не может достичь кремния, алюминия и т. Д., То нет может произойти большее окисление. Если это очень тонкий (обычно несколько нм в лучшем случае) и, следовательно, невидимый слой поврежден, например потому что он поцарапан или сломан, он немедленно снова лечит себя. Несколько упрощенно, железо ржавеет, потому что его оксидный слой действительно имеет первые собственность — но , а не второй! Секунда состояние имеет решающее значение. Простой защитный слой без способности к самовосстановлению можно сделать, покрасив материал лаком или чем-то еще.Мы делаем это много, конечно, но вы знаете, сколько пользы это принесет в долгосрочной перспективе. Особенно на лезвии меча. Теперь очевиден следующий вопрос:
	3. Почему слой оксида железа не самовосстанавливающийся , в в отличие от слоев оксида кремния или алюминия? Это непростой вопрос. Фактически, качество слоев оксида железа как ржавчины протекторы различаются совсем немного. Если сделать правильный оксид осторожно, он защищать, или, если использовать правильное слово, passivate поверхность красиво.Именно это и делает процесс «воронения». Право оксид — магнетит (Fe 3 O 4 ), черный оксид железа. Гематит (Fe 2 O 3 ), красный оксид — это плохо. Реагирует с водой на какой-то гидроксид (например, FeO (OH)), который вызывает большое изменение объема с неизбежное растрескивание, образование пузырей и отслаивание, которое не прекращается до тех пор, пока есть железо, которое нужно потреблять. Вы это видели. Это называется ржавчиной.
		Если хотите, корень всего этого зла приходит из того прискорбного факта, что существует несколько оксидов и гидроксидов железа, которые может образовываться в нормальной, богатой кислородом и влажной атмосфере.Они соревнуются с каждым другие и и превращаются друг в друга в зависимости от условий, разрываясь на части защитный слой всякий раз, когда это происходит. Напротив, кремний производят только чрезвычайно прочный и стабильный диоксид кремния (SiO 2 ) и алюминий вполне доволен своим очень твердым и очень стабильным только оксидом (Al 2 O 3 ), материал для изготовления драгоценные камни. Но продолжим:
		Еще стоит, но ржавчина победит
	4.Собственно, чистый железо даже не сильно ржавеет — в отличие от углеродистой стали . Почему? В принципе просто. Не все так просто, если разобраться в деталях. Легкая часть состоит в том, что как как только вы «посмотрите» (в микроскоп) на поверхность углерода стали, вы видите (слегка окисленные) феррит и цементит. Вот картинки для что. Цементит нельзя покрыть оксидом. Если бы вы могли его окислить, газ CO 2 будет производиться без твердого слоя.По краям, где железо и его оксид отвечает цементиту, механическим и «химическим» нагрузкам производится, предлагая точки атаки для молекул кислорода и воды из воздух.
		Самое трудное возникает, если учесть, что Коррозия — это часть электрохимии. Как только два материала или фазы будут прямой контакт и некоторый контакт с жидкость, у вас есть аккумулятор со встроенным напряжением, который может управлять химическим процессов в остальном не наблюдается.Сталь, любая сталь по определению состоит как минимум из двух фаз, как правило, из многих. Некоторая электрохимия обязательно произойдет во влажной среде, и коррозия — это скорее правило, чем исключение.
	5. Как же так? что у нас есть что-то вроде нержавеющей стали, которая не ржавеет? Ответ на этот вопрос состоит из двух частей. Первый и простой — нержавеющая сталь. Типичный нержавеющая сталь должна иметь достаточно легированного хрома (не менее 11%) для образования закрытый слой оксида хрома на поверхности.Поскольку оксид хрома (Cr 2 O 3 ) соответствуют обоим требованиям сверху, сталь поверхность теперь пассивирована и противостоит коррозии. Вторая и более сложная часть ответа касается Кортеновская сталь. Это специальная сталь с необычными легированными элементами, позволяющая производить стабильную и довольно густой оксид. Он такой толстый, что на самом деле сталь выглядит очень ржавой. Но ржавление не продолжается после первоначального образования оксида.
	6. Все остальное нужно знать о коррозии железа и стали? Вы должны сами ответить на этот вопрос. Лучше всего выйти за рамки того, что я тебе дал чтением хороших книг, которому, возможно, предшествуют несколько лет изучения необходимые основы химии, материаловедения и физики.

Оцинкованное железо и сталь: характеристики, применение и проблемы

Код процедуры:

501009G

Источник:

Разработано для Hspg (Nps — Sero)

Подразделение:

Металлы

Раздел:

Металлические материалы

Последнее изменение:

13.07.2016

Этот стандарт включает общую информацию о характеристиках и распространенных применениях оцинкованного железа и стали и определяет типичные проблемы, связанные с этими материалами, а также общие причины их ухудшения.

Введение

Цинкование — это процесс покрытия железа или стали цинком для обеспечения большей защиты от коррозии для железной или стальной основы. Процесс цинкования листового железа был разработан одновременно во Франции и Англии в 1837 году. Оба этих метода использовали процесс «горячего погружения» для покрытия листового железа цинком. Как и белая жестяная пластина, ранние оцинкованные металлы погружались вручную. Сегодня почти все оцинкованное железо и сталь имеют гальваническое покрытие.

Ниже перечислены наиболее распространенные методы нанесения защитных покрытий из цинка на железо и сталь:

Горячее цинкование:

• Погружение железа или стали в расплавленный цинк после того, как поверхность основного металла была должным образом обработана. очищены.
  • Этот процесс дает относительно толстое покрытие из цинка, которое замерзает в кристаллический узор на поверхности, известный как блестки.
  • В процессе обработки между внутренней поверхностью цинкового покрытия и железом или сталью образуется многослойная структура из сплавов железа или стали с цинком. Эти средние слои имеют тенденцию быть твердыми и хрупкими и могут отслаиваться или отслаиваться, если элемент из железа или стали изгибается.

Электрогальванизация:

• Погружение железа или стали в электролит, раствор сульфата или цианида цинка.Электролитическое воздействие приводит к нанесению покрытия из чистого цинка на поверхность чугуна или стали.

Преимущества:

• С помощью этого процесса можно точно контролировать толщину покрытия.

Ограничения:

• Толстые покрытия, полученные в процессе горячего цинкования, обычно невозможны с помощью этого метода.

Sherardizing:

Помещение тщательно очищенного железного или стального элемента в герметичный корпус, окруженный металлической цинковой пылью.Затем архитектурный элемент нагревается и создается тонкое покрытие из цинкового сплава.

Преимущества:

• Покрытие будет соответствовать конфигурации элемента.

Ограничения:

• Этот процесс обычно ограничивается относительно небольшими объектами.

Металлическое напыление:

Нанесение тонкой струи расплавленного цинка на чистый железный или стальной элемент. Затем покрытие можно нагреть и сплавить с поверхностью чугуна или стали для получения сплава.

Преимущества:

• Покрытие менее хрупкое, чем покрытия, полученные с помощью некоторых других процессов.
• Покрытие не отслаивается и не отслаивается при изгибе.

Ограничения:

• Покрытие более пористое и со временем становится непроницаемым, поскольку продукты коррозии заполняют поры.

Окраска:

Краска, содержащая пигменты цинковой пыли, может применяться в качестве защитных преимуществ

Преимущества

• Краска может наноситься на месте.

Ограничения:

• Это менее эффективный метод цинкования, чем другие, перечисленные выше. Краска плохо держится ни на чистом цинке, ни на оцинкованном железе, ни на стали.
• Когда краска отслаивается с оцинкованного железа и стали, она обычно полностью снимается вместе с грунтовкой, обнажая чистую металлическую поверхность.
• Если элементы из листового металла хорошо окрашены, трудно определить, являются ли они цинком, оцинкованным железом или сталью.
  • Если металл оцинкован, он будет иметь вид в блестках и на нем могут появиться пятна ржавчины или ржавчины от основного металла из железа или стали. И оцинкованное железо, и сталь являются магнитными
  • Если металл отлит или отлит из цинка, он будет иметь серовато-белый цвет. Чистый цинк не магнитен, поэтому магнит не прилипнет.
  • Магнитное испытание также покажет, является ли окрашенный листовой металл цинком, оцинкованным железом или сталью. И оцинкованное железо, и сталь являются магнитными, а чистый цинк — нет.

Типичные области применения

Типичные исторические применения оцинкованного железа и стали включают:

• Карнизы и другие настенные украшения
• Дверные и оконные вытяжки
• Черепица декоративная формованная, имитирующая
  другие материалы
• Орнаменты на крышах, такие как гребни и навершия
• Типичные области применения сегодня включают:
• Листовой металл для гидроизоляции, водостоков и водостоков.
• Гвозди стальные оцинкованные горячим способом.

Проблемы и износ

Проблемы можно разделить на две большие категории:

• Естественные или врожденные проблемы в зависимости от характеристик материала
  и условия выдержки
• Вандализм и проблемы, связанные с деятельностью человека.

Хотя между этими двумя категориями есть некоторое совпадение, внутренние проблемы износа материалов обычно возникают постепенно в течение длительных периодов времени с предсказуемой скоростью и требуют соответствующего текущего или профилактического обслуживания для контроля.

• И наоборот, многие проблемы, вызванные деятельностью человека (особенно вандализм), возникают случайно; может привести к катастрофическим результатам; их трудно предотвратить, и для их устранения требуются экстренные меры. Тем не менее, некоторые проблемы, вызванные деятельностью человека, предсказуемы и возникают регулярно.

Естественные или врожденные проблемы

Коррозия:

• Устойчивость к коррозии оцинкованного железа и стали в значительной степени зависит от
  от типа и толщины защитного цинкового покрытия и
  тип агрессивной среды.
• Цинковое покрытие оцинкованного железа и стали может подвергаться коррозии:
  Кислоты, сильные щелочи, особенно подвержены коррозии
  серными кислотами, образующимися сероводородом и диоксидом серы
  загрязнение городской атмосферы.

Естественная коррозия:

• Цинковое покрытие на оцинкованном чугуне и стали образует естественный карбонат на своей поверхности под воздействием атмосферы и дождевой воды.Однако это покрытие обычно недостаточно толстое, чтобы защитить металл от дальнейшей коррозии.
• Карбонат может стать хрупким и твердым и, в конечном итоге, расколоться, подвергая свежий цинк коррозии. Поскольку цинковое покрытие на чугуне или стали очень тонкое, оно может разъедать вплоть до основного металла, подвергая основание воздействию атмосферы.
• В промышленных условиях покрытие из карбоната цинка может разрушаться теми же кислотами, которые разрушают цинк. Эти кислоты превращают карбонат в сульфат цинка, который растворим в воде и смывается дождевой водой, часто окрашивая соседние элементы здания.

Химическая коррозия:

• Оцинкованное железо и сталь обладают хорошей коррозионной стойкостью к: бетону, строительному раствору, свинцу, олову, цинку и алюминию.
• Оцинкованное железо и сталь обладают плохой коррозионной стойкостью к: штукатуркам и цементам (особенно портландцементам), содержащим хлориды и сульфаты, кислым стокам дождевой воды с крыш с деревянной черепицей (красное дерево, кедр, дуб и сладкий каштан), мху или лишайнику. , конденсат на нижней стороне цинковых пластин и скопившаяся вода на внешних поверхностях цинковых элементов
• Гальваническая (электрохимическая) коррозия: Этот тип коррозии представляет собой электролитическую реакцию между цинковым покрытием и разнородными металлами в присутствии электролита, такого как дождь, роса, туман или конденсат.
• Чтобы предотвратить коррозию цинкового покрытия из-за гальванического воздействия, следует избегать контакта между оцинкованными предметами и медью, чистым железом или сталью.
• Оцинкованное железо и сталь вызывают коррозию всех металлов, кроме свинца, олова, цинка и алюминия.
• Нанесение защитного покрытия, такого как краска, на оцинкованное железо и сталь, устранит проблемы, вызванные коррозией защитного цинкового покрытия.

Вандализм или проблемы, вызванные деятельностью человека

Механическое или физическое повреждение:

• Вызывает удаление защитной металлической поверхности.Мягкое цинковое покрытие на оцинкованном чугуне и стали делает его уязвимым для истирания, особенно в долинах крыш и водостоках, где покрытие может быть тонким как бумага при очистке дождевой водой.
• Усталость: Тип износа, вызванный циклическим расширением и сжатием элементов из листового металла, особенно крыш, без соответствующих условий для этого движения.
• Цинк очень уязвим к усталостному разрушению, поскольку имеет относительно высокий коэффициент теплового расширения.
• Усталостное разрушение может также произойти, если металлические листы слишком тонкие, чтобы противостоять короблению и провисанию. Это приводит к вздутию и разрыву цинкового покрытия и напоминает порез или трещину.
• Creep: Постоянная деформация мягкого металла, который был растянут под действием собственного веса. Особенно подвержены выходу из строя тонкие участки металла. Ползучесть можно предотвратить за счет использования отдельных листов и отсеков надлежащего размера, правильно спроектированных стыков и достаточного количества крепежных деталей.
• Деформация: остаточная деформация или разрушение могут возникнуть, когда металл перегружен сверх предела текучести из-за повышенных временных или постоянных нагрузок, термических напряжений или структурных модификаций, изменяющих режим напряжений

Отказ соединения:

• Ветер и термическое напряжение могут повредить крышу из-за разъединения стыков и ослабления креплений.

Железные и стальные двери | Прецизионные железные двери

Если входная дверь в ваш дом больше не выглядит, не подходит и не работает должным образом, пора поискать что-то новое.Есть много вариантов на выбор, в том числе чугун и сталь, но какой из них лучше другого? Мы более подробно рассмотрим железные и стальные двери, их характеристики.

В чем основное отличие железа от стали?

И железо, и сталь относятся к черным металлам, потому что они в основном состоят из атомов железа. Однако если сталь создается путем смешивания железа и углерода, то железо целиком состоит из железа.

Когда используется термин «кованое железо», он относится к железу, к которому добавлен силикат железа, поэтому железу легче придать форму кованых дверей, заборов и других декоративных элементов сложной конструкции.

Чем похожи оба материала?

У железа и стали много общего. Оба материала невероятно прочные, долговечные и долговечные. Также может быть сложно сделать выбор при сравнении кованых и стальных дверей, потому что оба материала являются невероятно привлекательным дополнением к вашему дому.

Они также обладают преимуществом энергоэффективности, когда речь идет об изоляции, поскольку и железные, и стальные двери могут быть изолированы, чтобы исключить сквозняки и выход нагретого или охлажденного воздуха.Наконец, каждый дверной материал превосходит свои деревянные аналоги, так как каждый из них требует гораздо меньшего ухода, чтобы он выглядел красиво.

Преимущества кованого железа

При таком большом сходстве может показаться, что выбор между чугуном и сталью все еще труден, пока вы не учтете эти другие факторы:

Чугун обладает большей устойчивостью к коррозии, чем сталь. Несмотря на то, что под воздействием влаги они окисляются, сталь ржавеет, а железо образует патину, которая защищает материал от глубоких повреждений, которые могут ослабить структурную целостность двери.

Сталь изнашивается быстрее и легче, чем железо. С другой стороны, железные двери изнашиваются гораздо быстрее, чем сталь, благодаря более высокому содержанию графита, который обеспечивает смазку, необходимую для постоянного контакта с поверхностью и, в конечном итоге, сохранения материала.

Тот факт, что сталь изнашивается быстрее, также означает, что любые вмятины и царапины необходимо немедленно устранять, чтобы предотвратить дальнейшее повреждение. Напротив, повреждение железа происходит постепенно, поэтому оно заранее предупреждает о необходимости ремонта.

Из-за низкого содержания углерода в стали не так легко придать форму, как у чугуна. Поэтому ваши варианты дизайна ограничены. Напротив, кованое железо очень легко формировать и формировать практически неограниченное количество дизайнов.

Выберите точные железные двери для кованого железа ручной работы

Теперь, когда вы знаете все перечисленные выше преимущества железа, выбрать входную дверь будет намного проще. Когда вы выбираете Precise Iron Doors, вы выбираете компанию, которая вкладывает знания и умения поколений в каждую настраиваемую дверь, которую мы изготавливаем вручную.Ознакомьтесь с нашим обширным выбором красивых дизайнов дверей, посетив нас сегодня в Интернете.