История железа и стали

Железо и сталь

Кованое железо. Кованое железо представляет собой смесь чистого железа и силиката железа. При перегреве металл приобретает крупнозернистую структуру. Железо можно ковать при нагреве до желтого жара. Низкий жар разрушает зернистую структуру металла и улучшает его качество в несколько раз. При этом выплавляется силикат железа. Но кованое железо под действием нагрузки могло расколоться, поэтому для того чтоб повысить прочность его складывали и ковали, потом снова складывали и ковали и так много раз. Серийно кованое железо не производят. Изделия из него можно встретить на сооружения, поостренных сто и более лет назад.

Углеродистая сталь. Большинство углеродистых сталей, содержат менее 1,5% углерода. Малоуглеродистая сталь с маркировкой 1018-1020, как нам известно, содержит 0,18% или 0,20% углерода. В наше время это справедливо только для стали толщиной 1 см и шириной 10 см. В основном горячекатаную сталь сейчас делают из лома и относят к категории A36.  Поскольку в ее составе есть и другие сплавы, то содержание углерода в ней может увеличиться до 0,29%. Металл, содержащий углерод может трескаться и разрушаться. Сталь А36 получают путем непрерывного литья. При работе с ней она может расколоться.

Для улучшения механических свойств к низкоуглеродистой стали добавляют серу или свинец. Но этот метод больше подходит для холоднокатаной стали, поскольку полученный материал может разрушаться под действием высокой температуры. Такую сталь относят к категории 1118 или 11L18. Чем выше содержание углерода в стали, тем выше ее прочность на растяжение. Но с повышением процента углерода сталь становится хрупкой. Оптимальную прочность имеет сталь с содержанием углерода от 0,40% до 0,45%. Для того чтоб повысить прочность сталь сначала нагревают до вишнево-красного цвета, потом опускают для закалки в теплый раствор соли.

Углеродистая сталь с содержанием углерода от 0,60% до 1,4% маркируется как W-1, W-2 и т.д. Буква «W» означает, что закалку проводили в воде. Это является заблуждением, так как в воде можно закаливать только небольшие предметы. Когда вода закипает, образуются пузырьки пара и охлаждение проходит неравномерно, в результате крупные детали из углеродистой стали могут трескаться. Чаще всего в качестве охлаждающей жидкости используют теплый раствор соли. Вишнево-красный цвет можно увидеть в темном помещении, где нет наружного освещения. После закалки сталь смягчают под действием тепла. Для этого металл сначала разогревают до яркого цвета, а дальше его нагревают медленно и смотрят, как меняется цвет. Для каждого металла нужен свой цвет, который можно определить по таблице. Когда цвет достигнут, металл охлаждают в воде.

Легированная сталь. Углеродистую сталь можно закалить на глубину до 1 см. Большую часть закаленных сталей промышленным способом получить не возможно. Для того чтоб получить легированную сталь чаще всего используют хром. Хром проникает более глубоко, что повышает устойчивость материала к деформации при высоких температурах. К числу других металлов, который повышают прочность, относится молибден, ванадий, никель и вольфрам. В этом случае нельзя использовать для охлаждения воду или рассол, так как это может привести к образованию трещин и расколов. Для того чтоб гасить металл в этом случае используют масло или воздух. Масла применяют специально разработанные для закалки металлов. Можно использовать и моторное масло, но пары нефти являются токсичными, а результат получится непредсказуемым.