Żelazo i jego stopy.

Transkrypt

1 Żelazo i jego stopy Pierwsze żelazo, jakie zaczął wykorzystywać człowiek, pochodziło z meteorytów spadających na Ziemię. Żelazo w porównaniu z miedzią czy brązem było znacznie twardsze. Narzędzia lub broń wykonane z żelaza były znacznie trwalsze. Naturalnie ilość meteorytów spadających na Ziemię była niewielka i nie wystarczało to na zaspokojenie rosnącego zapotrzebowania na żelazo. METEORYTY to skalne okruchy materii międzyplanetarnej, którym udało się przedrzeć przez gęste warstwy atmosfery Ziemi i dotrzeć do jej powierzchni. W ciągu doby do naszej atmosfery wpada kilkaset milionów meteoroidów (czyli okruchów materii międzyplanetarnej) z prędkością od 12 do 72 km\s. Ogromna większość z nich, rozgrzana w wyniku tarcia, stapia się (na wysokości ok.100 km) tworząc zjawisko meteoru, a tylko niewielka część dociera do powierzchni Ziemi w postaci meteorytu. Ocenia się, że na obszar o powierzchni Polski spada rocznie 175 meteorytów o wadze powyżej 100g. Czasami zdarzają się również większe okazy np. afrykański meteoryt Hoba, o wadze około 60 ton.

2 Wytop żelaza w dymarkach Historia otrzymywania żelaza z rud sięga 3 tys. lat p.n.e. Do produkcji żelaza używano rud darniowych, a także błotnych zalegających na terenach podmokłych. Te złoża mimo niezbyt wysokiej zawartości żelaza były eksploatowane jedynie w środkowej i wschodniej Europie do XIX w p.n.e. Wydobyte kawałki rudy żelaza rozdrabniano i przepłukiwano oddzielając piasek, glinę lub muł a następnie poddawano prażeniu w celu jego wzbogacenia. Sam proces produkcji żelaza przebiegał w piecach nazywanymi dymarkami. Jako paliwa używano węgla drzewnego. Proces redukcji tlenków żelaza przeprowadzano w temp 1300 stopni C, nie uzyskiwano żelaza w postaci ciekłej. W efekcie obróbki żelaza otrzymywano łupki metalicznego żelaza stanowiące konglomerat żelaza, żużla i węgla drzewnego. Dalej przekuwano podgrzane łupki w celu oddzielenia żelaza od zanieczyszczeń. W ten sposób uzyskiwano kawałek metalu nazywany kowalskim kęsem. Tak wygląda ruda darniowa

3

4 Schemat wielkiego pieca ruda żelaza koks topniki podgrzewanie 400 0C nagrzewnica powietrza żużel redukcja 800 0C nawęglanie C topnienie C surówka foto.recenzja.pl/zdjecie_3f2d

5 Produkcja stali Produkcja stali polega na oczyszczeniu żelaza z węgla i innych domieszek, a następnie dodaniu w sposób kontrolowany określonych ilości węgla oraz metali, takich jak chrom, mangan, nikiel czy wanad. Domieszka węgla daje stali możliwość utwardzania jej w procesie obróbki cieplnej, natomiast inne metale są dodawane w celu poprawienia jej różnorodnych własności, między innymi odporności na korozję, twardości, łatwości obróbki czy odporności na temperaturę. Stal wytwarza się głównie metodą martenowską, metodą Bessmera oraz w konwertorach tlenowych z górnym dmuchem. Większość rodzajów stali już w piecu osiąga swój finalny skład chemiczny. Istnieją jednakże takie gatunki, do wysoce specjalistycznych zastosowań, które wymagają dalszej obróbki po opuszczeniu pieca. Konwertor

6 Otrzymywanie żeliwa Z surówki można wytwarzać odlewy. Odlew szybko chłodzony ma jasny przełom i nosi nazwę żeliwa białego. Przez powolne chłodzenie otrzymuje się tzw. żeliwo szare, które składa się z krystalicznych ziarn czystego żelaza (zwanego ferrytem) i płatków grafitu. Istnieje również odmiana żeliwa o nazwie żeliwo ciągliwe, które w odróżnieniu od żeliwa białego i szarego jest bardziej wytrzymałe i mniej kruche. Otrzymuje się je przez obróbkę cieplną żeliwa szarego o odpowiednim składzie. Proces ten przeprowadza się w piecach zwanych żeliwiakami. Żeliwo znalazło zastosowanie do produkcji korpusów maszyn, silników, rur, grzejników itp..

7 Złoża rud żelaza w Plsce Największe złoża rudy żelaza w Polsce występują pomiędzy Częstochową, a Zawierciem jednak ich wydobycie jest nieopłacalne. Większe zasoby tego surowca odkryto w rejonie Suwałk, ale z uwagi na ochronę środowiska nie podjęto eksploatacji. W Polsce brakuje złóż rud żelaza, które są opłacalne do eksploatacji. Dziś importujemy rudy żelaza. rudyrysie.w.interia.pl/rudadarn.htm

8 WIEŻA EIFFLA Słynne konstrukcje stalowe news.webshots.com/photo Most Golden Gate (Złote Wrota) most łączący San Francisco z hrabstwem Marin, nad cieśniną Golden Gate.