Sắt là một nguyên tố quen thuộc với mỗi người trên hành tinh của chúng ta. Và không có gì đáng ngạc nhiên trong việc này. Thật vậy, về hàm lượng của nó trong vỏ trái đất (lên đến 5%), thành phần này là phổ biến nhất. Tuy nhiên, chỉ một phần bốn mươi trong số trữ lượng này có thể được tìm thấy trong các mỏ thích hợp cho phát triển. Các khoáng chất quặng chính của sắt là siderit, quặng sắt nâu, hematit và magnetit.
Nguồn gốc của tên
Tại sao sắt lại có tên này? Nếu chúng ta xem xét bảng các nguyên tố hóa học, thì trong đó thành phần này được đánh dấu là "ferrum". Nó được viết tắt là Fe.
Theo nhiều nhà từ nguyên học, từ "iron" đến với chúng ta từ ngôn ngữ Proto-Slavic, trong đó nó nghe giống như tiếng zelezo. Và cái tên này xuất phát từ từ vựng của người Hy Lạp cổ đại. Họ gọi kim loại ngày nay rất nổi tiếng là "sắt".
Có một phiên bản khác. Theo cô ấy, cái tên "sắt" đến với chúng tôi từ tiếng Latinh, nơicó nghĩa là "đầy sao". Lời giải thích cho điều này nằm ở chỗ, những mẫu đầu tiên của nguyên tố này được con người phát hiện có nguồn gốc từ thiên thạch.
Sử dụng sắt
Trong lịch sử loài người, có một thời kỳ người ta coi trọng sắt hơn vàng. Sự thật này được ghi lại trong Odyssey của Homer, trong đó nói rằng những người chiến thắng trong các trò chơi do Achilles sắp xếp còn được tặng thêm vàng, một cục sắt. Kim loại này rất cần thiết cho hầu hết các nghệ nhân, nông dân và chiến binh. Và nhu cầu rất lớn về nó đã trở thành động cơ tốt nhất để sản xuất vật liệu này, cũng như tiến bộ kỹ thuật hơn nữa trong sản xuất nó.
9-7 cc. BC. được coi là thời kỳ đồ sắt trong lịch sử loài người. Trong thời kỳ này, nhiều bộ lạc và dân tộc ở châu Á và châu Âu bắt đầu phát triển nghề luyện kim. Tuy nhiên, ngày nay sắt vẫn có nhu cầu cao. Rốt cuộc, nó vẫn là vật liệu chính được sử dụng để sản xuất các công cụ.
Phô mai sản phẩm
Công nghệ sản xuất sắt nở mà loài người bắt đầu khai thác vào buổi bình minh của quá trình phát triển luyện kim là gì? Phương pháp đầu tiên được phát minh bởi nhân loại được gọi là làm pho mát. Hơn nữa, nó đã được sử dụng trong 3000 năm, không thay đổi từ cuối thời kỳ đồ đồng cho đến thời kỳ cho đến thế kỷ 13. Lò cao không được phát minh ở châu Âu. Phương pháp này được gọi là thô. Sừng đối với anh ta được xây dựng bằng đá hoặc đất sét. Đôi khi những mảnh xỉ đóng vai trò như vật liệu cho các bức tường của họ. Phiên bản cuối cùng của lò rèn từ bên trong làđược phủ bằng đất sét chịu lửa, có thêm cát hoặc sừng nghiền để cải thiện chất lượng.
Điều gì tạo nên đèn flash sắt? Các hố đã chuẩn bị được lấp đầy bằng quặng đồng cỏ hoặc đầm lầy “thô”. Không gian nóng chảy của những lò như vậy chứa đầy than củi, sau đó được đốt nóng kỹ lưỡng. Dưới đáy hố có một lỗ để cung cấp không khí. Lúc đầu, nó được thổi bằng ống thổi tay, sau đó được thay thế bằng ống cơ khí.
Trong những lần rèn đầu tiên, bản thảo tự nhiên đã được tổ chức. Nó được thực hiện thông qua các lỗ đặc biệt - vòi phun, nằm trên các bức tường của phần dưới của lò. Thông thường, các nhà luyện kim cổ đại cung cấp nguồn cung cấp không khí thông qua việc sử dụng một thiết kế giúp có được hiệu ứng của một đường ống. Họ đã tạo ra một không gian nội thất cao và đồng thời thu hẹp. Rất thường những lò như vậy được xây dựng ở chân đồi. Những nơi này có áp suất gió tự nhiên lớn nhất, được sử dụng để tăng lực kéo.
Kết quả của quá trình liên tục, quặng đã được chuyển đổi thành kim loại. Cùng lúc đó, tảng đá trống rỗng dần dần chảy xuống. Những hạt sắt hình thành dưới đáy lò. Họ dính chặt vào nhau, biến thành cái gọi là "dây leo". Đây là một khối xốp lỏng được ngâm tẩm với xỉ. Trong lò, chiếc bánh quy nóng trắng. Chính trong trạng thái này, họ đã lấy nó ra và nhanh chóng rèn lại nó. Những mảnh xỉ vừa rơi ra. Tiếp theo, vật liệu tạo thành được hàn thành một mảnh nguyên khối. Kết quả là sắt bị loang loáng. Sản phẩm cuối cùng có hình dạng giống như một chiếc bánh mì dẹt.
là gìthành phần của sắt bloom? Nó là một hợp kim của Fe và cacbon, rất nhỏ trong sản phẩm cuối cùng (nếu chúng ta xem xét tỷ lệ phần trăm, thì không quá phần trăm).
Tuy nhiên, sắt nở mà mọi người nhận được trong lò luyện thô không cứng và bền cho lắm. Đó là lý do tại sao các sản phẩm làm bằng chất liệu như vậy nhanh chóng bị hỏng. Giáo, rìu và dao đã bị bẻ cong và không bén được lâu.
Thép
Trong quá trình sản xuất sắt rèn, cùng với những cục mềm của nó, cũng có những loại có độ cứng cao hơn. Đây là những mảnh quặng tiếp xúc gần với than trong quá trình nấu chảy. Một người đàn ông đã nhận thấy mô hình này và bắt đầu cố tình tăng diện tích tiếp xúc với than. Điều này làm cho nó có thể thấm cacbon. Kim loại thu được bắt đầu đáp ứng nhu cầu của thợ thủ công và những người đã sử dụng các sản phẩm làm từ nó.
Vật liệu này là thép. Nó vẫn được sử dụng cho đến ngày nay trong việc sản xuất một số lượng lớn các cấu trúc và sản phẩm. Thép, được nấu chảy bởi các nhà luyện kim cổ đại, là sắt flash, chứa tới 2% cacbon.
Cũng có một thứ như thép nhẹ. Đó là sắt flash, chứa ít hơn 0,25% cacbon. Nếu chúng ta xem xét lịch sử của luyện kim, thì đó là thép nhẹ được sản xuất ở giai đoạn sản xuất pho mát ban đầu. Tên khác của đèn flash sắt là gì? Ngoài ra còn có một loại thứ ba. Khi nó chứa nhiều hơn 2% carbon, thìđó là gang.
Phát minh ra lò cao
Phương pháp khai thác sắt nở rộ bằng cách sử dụng các lò rèn bằng máu thô phụ thuộc nhiều vào thời tiết. Rốt cuộc, đối với một công nghệ như vậy, điều quan trọng là gió phải thổi vào ống được sản xuất. Đó là mong muốn thoát khỏi sự thay đổi của thời tiết đã khiến một người tạo ra lông thú. Đây là những thiết bị cần thiết để thổi lửa trong lò nung thô.
Sau sự xuất hiện của ống thổi, các lò rèn để sản xuất kim loại không còn được xây dựng trên các sườn đồi nữa. Người ta bắt đầu sử dụng một loại bếp mới, gọi là "hố sói". Chúng là những công trình kiến trúc, một phần nằm trong lòng đất, và ngôi nhà thứ hai (những ngôi nhà) sừng sững bên trên nó dưới dạng một cấu trúc làm bằng đá được gắn với nhau bằng đất sét. Ở đáy của một cái lò như vậy có một lỗ để luồn một ống ống thổi vào để quạt lửa. Than đặt trong nhà được đốt cháy, sau đó mới lấy được bánh tẻ. Cô ấy được kéo ra ngoài qua lỗ, được hình thành sau khi loại bỏ một số viên đá từ phần dưới của cấu trúc. Tiếp theo, bức tường được phục hồi và lò chứa đầy quặng và than để bắt đầu lại.
Sản xuất sắtsáng không ngừng được cải tiến. Theo thời gian, những ngôi nhà bắt đầu được xây dựng lớn hơn. Điều này đòi hỏi sự gia tăng năng suất của mech. Kết quả là, than bắt đầu cháy nhanh hơn, làm bão hòa sắt bằng cacbon.
Gang
Sắt flash cacbon cao được gọi là gì? Như nó đã từngđã nói ở trên, đây là loại gang rất thông dụng hiện nay. Đặc điểm nổi bật của nó là khả năng nóng chảy ở nhiệt độ tương đối thấp.
Gạch - gang ở thể rắn - không thể rèn được. Đó là lý do tại sao ban đầu các nhà luyện kim cổ đại không để ý đến ông. Chỉ từ một cú đánh bằng búa, vật liệu này chỉ đơn giản là vỡ thành nhiều mảnh. Về vấn đề này, gang, cũng như xỉ, ban đầu được coi là phế phẩm. Ở Anh, kim loại này thậm chí còn được gọi là "gang thép". Và chỉ theo thời gian, người ta mới nhận ra rằng sản phẩm này, dù ở dạng lỏng, nhưng có thể được đổ vào khuôn để thu được nhiều sản phẩm khác nhau, ví dụ như súng thần công. Nhờ khám phá này trong thế kỷ 14-15. trong công nghiệp bắt đầu xây dựng lò cao để sản xuất gang. Chiều cao của các cấu trúc như vậy đạt từ 3 mét trở lên. Với sự giúp đỡ của họ, xưởng đúc sắt đã được nấu chảy để sản xuất không chỉ súng thần công mà còn cả đại bác nữa.
Phát triển sản xuất lò cao
Một cuộc cách mạng thực sự trong lĩnh vực kinh doanh luyện kim đã xảy ra vào những năm 80 của thế kỷ 18. Sau đó, một trong những thư ký của Demidov đã quyết định rằng để vận hành lò cao đạt hiệu quả cao hơn, không khí phải được cung cấp cho chúng không phải thông qua một mà qua hai vòi phun, được đặt ở cả hai bên của lò sưởi. Dần dần, số lượng đầu phun như vậy ngày càng nhiều. Điều này giúp quá trình thổi đồng đều hơn, tăng đường kính lò nung và tăng năng suất của lò.
Sự phát triển của sản xuất lò cao cũng được tạo điều kiện thuận lợi khi thay thế than củi,những khu rừng nào bị chặt phá, để lấy than cốc. Năm 1829, ở Scotland, tại nhà máy Clayde, lần đầu tiên không khí nóng được thổi vào lò cao. Sự đổi mới như vậy đã làm tăng đáng kể năng suất của lò và giảm tiêu thụ nhiên liệu. Ngày nay, quy trình lò cao đã được cải tiến bằng cách thay thế một số than cốc bằng khí tự nhiên, có chi phí thấp hơn nữa.
Bulat
Tên của bàn ủi chớp nhoáng, có đặc tính độc đáo được sử dụng trong sản xuất vũ khí là gì? Chúng tôi biết vật liệu này là thép gấm hoa. Kim loại này, giống như thép Damascus, là hợp kim của sắt và carbon. Tuy nhiên, không giống như các loài khác, nó là một loại sắt hào nhoáng với những phẩm chất tốt. Nó có tính đàn hồi và cứng, đồng thời có khả năng tạo ra độ sắc bén đặc biệt ở lưỡi dao.
Các nhà luyện kim của nhiều quốc gia đã cố gắng làm sáng tỏ bí mật của việc sản xuất thép gấm hoa trong hơn một thế kỷ. Một số lượng lớn các công thức và phương pháp đã được đề xuất bao gồm việc bổ sung ngà voi, đá quý, vàng và bạc vào sắt. Tuy nhiên, bí mật về thép gấm hoa chỉ được tiết lộ vào nửa đầu thế kỷ 20 bởi nhà luyện kim nổi tiếng người Nga P. P. Anosov. Họ lấy sắt đã nở ra, đặt trong lò bằng than củi, ở đó ngọn lửa bùng cháy. Kim loại nóng chảy, bão hòa với cacbon. Vào thời điểm đó, nó được bao phủ bởi xỉ dolomit kết tinh, đôi khi có thêm cặn sắt tinh khiết nhất. Dưới một lớp như vậy, kim loại được giải phóng rất mạnh từ silic, phốt pho, lưu huỳnh và ôxy. Tuy nhiên, đó không phải là tất cả. Thép tạo thành phải được làm nguội càng nhiều càng tốtchậm hơn và bình tĩnh hơn. Điều này giúp nó có thể hình thành, trước hết là các tinh thể lớn có cấu trúc phân nhánh (đuôi gai). Việc làm mát như vậy diễn ra trực tiếp trong lò sưởi, nơi chứa đầy than nóng. Ở giai đoạn tiếp theo, quá trình rèn kỹ năng được thực hiện, trong đó kết cấu tạo ra không được sụp đổ.
Các đặc tính độc đáo của thép gấm hoa sau đó đã được tìm ra lời giải thích trong các công trình của một nhà luyện kim người Nga D. K. Chernov. Ông giải thích rằng đuôi gai là thép chịu lửa nhưng tương đối mềm. Khoảng trống giữa các "nhánh" của chúng trong quá trình đông đặc của sắt được lấp đầy bởi nhiều carbon bão hòa hơn. Tức là thép mềm được bao bọc bởi thép cứng hơn. Điều này giải thích các đặc tính của thép gấm hoa, chứa trong nó độ nhớt và đồng thời có độ bền cao. Một loại thép lai như vậy trong quá trình nấu chảy vẫn giữ được cấu trúc cây của nó, chỉ biến nó từ một đường thẳng thành một đường ngoằn ngoèo. Tính đặc biệt của kiểu kết quả ở một mức độ lớn phụ thuộc vào hướng của đòn đánh, sức mạnh, cũng như kỹ năng của người thợ rèn.
thép Damascus
Vào thời cổ đại, kim loại này chính là thép gấm hoa. Tuy nhiên, một thời gian sau, thép Damascus bắt đầu được gọi là vật liệu thu được bằng cách rèn hàn từ một số lượng lớn dây hoặc dải. Các yếu tố này được làm bằng thép. Hơn nữa, mỗi người trong số họ được đặc trưng bởi một hàm lượng carbon khác nhau.
Nghệ thuật tạo ra một kim loại như vậy đạt đến sự phát triển vượt bậc nhất vào thời Trung Cổ. Ví dụ, trong cấu trúc của lưỡi kiếm nổi tiếng của Nhật Bản, các nhà nghiên cứu đã tìm thấykhoảng 4 triệu sợi thép có độ dày cực nhỏ. Thành phần này khiến quá trình chế tạo vũ khí rất tốn công sức.
Sản xuất trong điều kiện hiện đại
Các nhà luyện kim cổ đại đã để lại một mẫu kỹ năng của họ không chỉ trong vũ khí. Ví dụ nổi bật nhất về chất liệu sắt nung nguyên chất là chiếc cột nổi tiếng nằm gần thủ đô của Ấn Độ. Các nhà khảo cổ đã xác định niên đại của di tích nghệ thuật luyện kim này. Hóa ra cột đã được xây dựng cách đây 1,5 nghìn năm. Nhưng điều đáng ngạc nhiên nhất nằm ở chỗ ngày nay người ta không thể phát hiện ra dấu vết ăn mòn dù chỉ nhỏ trên bề mặt của nó. Vật liệu của cột đã được kiểm tra cẩn thận. Hóa ra đây là sắt flash nguyên chất, chỉ chứa 0,28% tạp chất. Một khám phá như vậy đã làm kinh ngạc ngay cả các nhà luyện kim hiện đại.
Theo thời gian bàn ủi hào nhoáng dần mất đi tính phổ biến. Kim loại được nấu chảy trong lò nung lộ thiên hoặc lò cao bắt đầu có nhu cầu lớn nhất. Tuy nhiên, khi áp dụng các phương pháp này sẽ thu được sản phẩm không đủ độ tinh khiết. Đó là lý do tại sao phương pháp lâu đời nhất để sản xuất vật liệu này gần đây đã nhận được đời thứ hai, cho phép sản xuất kim loại với các đặc tính chất lượng cao nhất.
Bàn ủi chớp ngày nay được gọi là gì? Nó quen thuộc với chúng ta như một kim loại khử trực tiếp. Tất nhiên, sắt nở ngày nay không được sản xuất theo cách giống như thời cổ đại. Đối với sản xuất của nó, các công nghệ hiện đại nhất được sử dụng. Họ làm cho nó có thể sản xuất kim loại mà thực tế không cótạp chất lạ. Lò ống quay được sử dụng trong sản xuất. Các phần tử cấu trúc như vậy được sử dụng để nung các vật liệu rời khác nhau bằng cách sử dụng nhiệt độ cao trong hóa chất, xi măng và nhiều ngành công nghiệp khác.
Bàn ủi chớp hiện nay được gọi là gì? Nó được coi là tinh khiết và được sử dụng để thu được một phương pháp về cơ bản không khác nhiều so với phương pháp tồn tại trong thời cổ đại. Tuy nhiên, các nhà luyện kim vẫn sử dụng quặng sắt, được nung nóng trong quá trình thu được sản phẩm cuối cùng. Tuy nhiên, ngày nay nguyên liệu thô ban đầu được chế biến thêm. Nó được làm giàu, tạo ra một loại cô đặc.
Công nghiệp hiện đại sử dụng hai phương pháp. Cả hai đều cho phép bạn lấy được sắt từ tinh chất cô đặc.
Phương pháp đầu tiên của những phương pháp này dựa trên việc đưa nguyên liệu thô đến nhiệt độ cần thiết bằng cách sử dụng nhiên liệu rắn. Quá trình như vậy rất giống với quá trình được thực hiện bởi các nhà luyện kim cổ đại. Thay vì nhiên liệu rắn, có thể sử dụng khí đốt, là sự kết hợp của hydro và carbon monoxide.
Điều gì đi trước nhận được tài liệu này? Tên của đèn flash sắt ngày nay là gì? Sau khi làm nóng tinh quặng sắt, các viên vẫn còn trong lò. Chính từ chúng mà kim loại nguyên chất sau đó đã được sản xuất.
Phương pháp thứ hai được sử dụng để phục hồi sắt rất giống về công nghệ của phương pháp thứ nhất. Sự khác biệt duy nhất là các nhà luyện kim sử dụng hydro tinh khiết làm nhiên liệu để nung nóng cô đặc. Với phương pháp này, sắt thu được nhanh hơn nhiều. Một cách chính xácdo đó, nó được phân biệt bằng chất lượng cao hơn, vì trong quá trình tương tác của hydro với quặng được làm giàu, chỉ thu được hai chất. Loại đầu tiên trong số này là sắt nguyên chất, và loại thứ hai là nước. Có thể cho rằng phương pháp này rất phổ biến trong luyện kim hiện đại. Tuy nhiên, ngày nay nó không được sử dụng thường xuyên, và theo quy luật, chỉ để sản xuất bột sắt. Điều này được giải thích bởi thực tế là khá khó khăn để có được hydro tinh khiết, cả về giải quyết các vấn đề kỹ thuật và khó khăn về kinh tế. Lưu trữ nhiên liệu đã nhận cũng là một nhiệm vụ khó khăn.
Tương đối gần đây, các nhà khoa học đã phát triển một phương pháp thứ ba khác để sản xuất sắt giảm. Nó liên quan đến việc lấy kim loại từ tinh quặng mà không cần trải qua giai đoạn chuyển hóa thành dạng viên. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng với phương pháp này, sắt nguyên chất có thể được sản xuất nhanh hơn nhiều. Tuy nhiên, phương pháp này vẫn chưa được thực hiện trong công nghiệp, vì nó đòi hỏi những thay đổi đáng kể về công nghệ và thay đổi thiết bị của các doanh nghiệp luyện kim.
Tên của bàn ủi chớp ngày nay là gì? Vật liệu này quen thuộc với chúng ta như một kim loại khử trực tiếp, đôi khi nó còn được gọi là xốp. Đây là vật liệu tiết kiệm chi phí, chất lượng cao, thân thiện với môi trường, không lẫn tạp chất photpho và lưu huỳnh. Do đặc tính của nó, sắt phay được sử dụng trong các ngành kỹ thuật (hàng không, đóng tàu và thiết bị đo đạc).
Fechral
Như bạn thấy, ngày nay khi sử dụngcác công nghệ hiện đại nhất sử dụng vật liệu như sắt nở. Fechral cũng là một hợp kim được săn lùng. Ngoài sắt, nó còn chứa các thành phần như crom và nhôm. Niken cũng có trong cấu trúc của nó, nhưng không quá 0,6%.
Fechral có khả năng chịu điện tốt, độ cứng cao, hoạt động tốt với gốm sứ nhôm cao, không có xu hướng rỗ và chịu nhiệt trong môi trường có chứa lưu huỳnh và các hợp chất của nó, hydro và carbon. Nhưng sự hiện diện của sắt trong hợp kim làm cho nó khá giòn, gây khó khăn cho quá trình xử lý vật liệu trong sản xuất các sản phẩm khác nhau.
Fechral được sử dụng trong sản xuất các bộ phận gia nhiệt cho các lò thí nghiệm và lò công nghiệp, nhiệt độ hoạt động tối đa là 1400 độ. Đôi khi các bộ phận từ hợp kim này được sử dụng cho các mục đích khác. Chúng được đặt trong các thiết bị sưởi gia dụng, cũng như trong các thiết bị điện có tác dụng nhiệt. Fechral đã được sử dụng rộng rãi trong sản xuất thuốc lá điện tử. Ngoài ra, hợp kim của sắt, nhôm và crom cũng đang được yêu cầu trong lĩnh vực sản xuất các phần tử điện trở. Ví dụ, đây có thể là điện trở hãm khởi động của đầu máy điện.
Fechral được sử dụng để sản xuất dây, cũng như chỉ và ruy băng. Đôi khi các vòng tròn và que thu được từ nó. Tất cả các sản phẩm này đều được sử dụng để sản xuất các dạng lò sưởi khác nhau cho lò nướng điện.
