Кованое железо

Зачем используют кованое железо?

Невооруженным глазом сложно отличить поковки из кованого железа и мягкой стали, однако все-таки настоящая ковка отличается своим внешним видом, эксплуатационными характеристиками и устойчивостью к коррозии. Кованые изделия в отличие от изделий из мягкой стали можно переделать, вновь нагрев до высокой температуры, под действием которой железо снова станет податливым для работы молотом. По своим свойствам и износоустойчивости кованое железо превосходит многие известные виды материалов.

Кованое железо обладает высокой прочностью и долговечностью, что является обычным делом для городов и деревень. К примеру, кованые перила викторианского дома были созданы 200 лет назад. Огромные декоративные кованые ворота большого дома, построенного в 18 веке, были сделаны 300 лет назад. Кованые ограждения моста эпохи Тюдоров были сделаны 500 лет назад. Факт того, что так много кованых изделий до сих пор сохранилось даже без особого технического обслуживания, много говорит о свойствах этого материала.

Проблемы, связанные с быстрой коррозией мягкой стали, по сравнению с кованым железом, были известны еще в начале 20 века. Тогда американец Мэтью Верити стал проводить собственное расследование. Он выяснил, что за коррозию металла несет ответственность, содержащийся в ней углерод. Так появилась теория, согласно которой, если из металла удалить углерод, это решит проблему коррозии. Его усилия по производству чистого железа привели к тому, что полученный таким образом металл на самом деле не поддавался коррозии, но для ковки он был слишком жестким. Его применяли для массового производства холодных штамповок. Те же самые производители создали сталь атмосферной коррозии, которую назвали кортеновской сталью. Эта сталь покрыта окисной пленкой, и заржавев однажды, на ней образуется плотный защитный слой благородного коричневого цвета, который препятствует дальнейшему распространению коррозии.

Проводя свою экспертизу, Верити не учел, что в кованом железе и низкоуглеродистой стали содержаться шлаки. В процессе производства кованого железа примеси входят в матрицу железа, они не разделяются и не удаляются. При высоких температурах примеси превращаются в стекло, больше известное как стекловидный шлак, состоящий из карбидов и силикатов, которые придают кованому железу волокнистую структуру. В квадратном дюйме высококачественного кованого железа содержится в сечении около 250 000 кремнистых волокон. Чтоб обнаружить этот шлак, необходимы специальные тесты, а ведь именно он отвечает за антикоррозийные свойства материала.

Шлак, содержащийся в структуре кованого железа, препятствует коррозии несколькими способами:

• Шлаки не подвержены коррозии и служат эффективным механическим барьером предотвращающим ее распространение.
• Текстура поверхности железа содержащего шлаки очень грубая, если смотреть под микроскопом, что препятствует отшелушиванию оксидного слоя, будь то ржавчина или окалина. В результате оксид выступает в качестве защитного покрытия и предотвращает дальнейшую коррозию.
• Шлак, который находится у поверхности, действует как изолятор между районами реактивного железа, замедляя электролитическое действие.

Антикоррозийные свойства железу придают примеси в виде шлака, к тому же шлак делает железо более подходящим для традиционных методов ковки. Нагревание ковкого железа на огне до высокой температуры приводит к тому, что шлак расплавляется и покрывает его поверхность. Образующийся стекловидный слой задерживает окисление до такой степени, что железо может нагреваться больше, чем чистый металл без примесей, поэтому ковкое железо более податливо, чем любой другой металл. Важно также то, что шлак в этом случае при сварке играет роль флюса. Кузнецы более мягкое ковкое железо ценят даже выше, чем чистый металл. Шлаки в расправленном железе при нагревании до высокой температуры выступают в качестве смазки, уменьшающей трение, в результате материал становится устойчивым к деформации под молотом.