Термист Термомеханическое упрочнение арматурного проката технология, средства, разработка

Спутники железа

Часть 1

<< Предыдущая страница << || Оглавление || >> Читать дальше >>

Сталь - это сплав железа как минимум с пятью элементами - углеродом, кремнием, марганцем, серой и фосфором. Это известно нам сейчас. А люди научились получать и использовать сталь гораздо раньше, чем узнали ее состав. Однако египтянам, например, еще до нашей эры было известно, что некоторые сорта железа при погружении в нагретом состоянии в воду «принимают закалку», другие - не принимают. Это свойство стали «принимать закалку» и служило потом долгие века единственным признаком для разграничения железа и стали.

Были попытки и теоретических объяснений. Ученые древности полагали, что сталь образуется в результате очищения железа. И позже средневековый алхимик А.Магнус утверждал: «Сталь - это не что иное, как железо, только значительно чище вследствие того, что водянистая часть железа удалилась путем дистилляции, кроме того, сталь стала тверже и плотнее железа вследствие силы огня; она становится тем крепче, чем чаще ее накаливают».

Даже в XVIII в. встречались еще такие высказывания: «Железо есть металл несовершенный... Вероятно составлен он из собственной ему земли и горючего вещества и есть самый твердый и упругий металл, когда бывает без примеси... Когда он будет доведен до того, что никакой в нем не останется примеси и излишняя извлечется горючесть, тогда называется сталью».

В 1722 г. французский ученый Ренэ Антуан Фершо де Реомюр высказал мысль, что железо и сталь отличаются друг от друга в химическом отношении только присутствием какой-то примеси, названной им летучей солью, которая и определяет различие их свойств. В 1737 г. химик Базен в одной из своих статей об эльзасской стали заявил, что сталь является чем-то средним между чугуном и железом. Но лишь в 1814 г. немецкий исследователь К. Карстен указал, что такой примесью является углерод. Наконец-то была доказана единая материальная природа всех железоуглеродистых сплавов - чугуна, стали и железа.

Во второй четверти XIX в. в результате работ Карстена, Бертье, Берцелиуса выработалось в основном верное представление о железе. Было установлено, что железо не сложное, а простое тело и относится к одному из элементов, составляющих окружающий мир. Выяснилось, что главной составной частью в чугуне и стали является не кислород, как утверждал еще в первой четверти XIX в. немецкий ученый Лампадиус, - а углерод.

Постепенно были найдены в стали и другие элементы. Началось исследование их влияния на свойства стали. Не сразу пришли к верным выводам. Так, Карстен и другие исследователи XIX в. рассматривали чугун только как химическое соединение железа с углеродом, считая все остальные примеси в железе вредными и загрязняющими чугун. Особенно вредным считалось влияние кремния. Карстен полагал, что «присутствие силиция в железе вредит качествам оного еще более, нежели фосфор» и что уже 0,37 % кремния «заметным образом лишает железо мягкости».

К вопросу о влиянии кремния на качество чугуна правильно подошел русский инженер К.Ф.Бутенев, начальник Олонецких заводов. В рукописи «Практическое руководство к плавке железных руд на чугун и отливке из него изделий и преимущественно артиллерийских орудий и снарядов» (выдержки из нее печатались в «Горном журнале», 1835, ч. IV, с. 144 - 180) он писал: «Должно полагать, что присутствие силиция в чугуне нисколько, или по крайней мере весьма мало, вредит доброте оного, ибо в противном случае чугун никогда бы не мог быть добротным потому, что в сером чугуне всегда находится более одного процента силиция».

В 1855 г. Тэрнер высказал мысль о полезном влиянии кремния на чугун. Встреченная вначале крайне отрицательно эта мысль постепенно завоевала всеобщее признание. В 1890 г. было установлено, что влияние присадки кремния к чугуну главным образом сказывается на форме графитовых включений.

В XIX в. с появлением новых областей применения металла - машиностроения, железнодорожного строительства потребовались более точные представления о качестве металла. Для этого проводили определения химического состава железных руд, шлаков и всех разновидностей железоуглеродистых сплавов. Постепенно выяснилось более точно влияние на углеродистое железо примесей - кремния, марганца, серы, фосфора и др.

Первым металлургом, начавшим планомерное изучение влияния на сталь различных элементов, был П.П.Аносов. Он исследовал добавки золота, платины, марганца, хрома, алюминия, титана и других элементов и первым доказал, что физико-химические и механические свойства стали могут быть значительно изменены и улучшены добавками некоторых легирующих элементов. Аносов заложил основы металлургии легированных сталей.

Этим вопросом в XIX - XX вв. занимались ученые многих стран. В сталь вводили новые и новые элементы, создавая марки с разнообразными свойствами. Однако в начале XX в. было известно всего несколько марок стали. Например, в 1900 г. в распоряжении строителей паровоза, наиболее сложной машины того времени, имелось всего десять марок стали и цветных металлов. Для постройки же современного автомобиля используется около сотни, а для создания самолета — до трехсот различных марок сталей и сплавов. Всего же в настоящее время насчитывается около 8000 отдельных сплавов, обработка которых дает десятки тысяч марок сталей и сплавов самого различного назначения.

Дальше мы расскажем, как отдельные химические элементы приходили в металлургию стали, какое изменение свойств железа это вызывало.

<< Предыдущая страница << || Оглавление || >> Читать дальше >>

Использована публикация:
Мезенин Н.А. Занимательно о железе. М. "Металлургия", 1972. 200 с.
стр. 25 - 35.

Использован портрет Павла Петровича Аносова (http://starina.h1.ru/21/15/)

К началу страницы

Web-сайт “Термист” (termist.com)
Термомеханическое упрочнение арматурного проката

Отсутствие ссылки на использованный материал является нарушением заповеди "Не укради"

Редактор сайта: Гунькин И.А. (termist.com@gmail.com)