Термист Термомеханическое упрочнение арматурного проката технология, средства, разработка

Спутники железа

Часть 3

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

Хром

Первые сообщения о попытках использования хрома в качестве легирующего элемента появились в 1820 г. В 1821 г. Бертир получил хромовую сталь. В 1865 г. Юлиус Вэр приготовил феррохром и хромовую сталь.

В 1911 г. на заводе Браун, Фирт и К° в поисках подходящего материала для внутренней отделки больших пушек совершенно случайно обнаружили, что сплав железа с хромом не окисляется в воде. Новый сплав подвергли испытанию: стальной лист привязали к пароходу, опустили в воду и он совершил путешествие из Англии в Новую Зеландию и обратно. Металл сохранил без изменений свою первоначальную блестящую поверхность.

Сплавы на основе хрома обладают высокими жаропрочностью и сопротивлением окислению.

В 1926 г. нержавеющая сталь была применена для строительства крупного завода синтетического аммиака.

В 20-х годах нашего века в США для защиты поверхности металла начали применять металлический хром. Оказалось, покрытие металла хромом толщиной всего 0,005 мм уже является хорошей защитой от коррозии. Хромовые покрытия повышают твердость и улучшают вид металлических изделий.

Сталей, в которых содержится хром, очень много. Добавки хрома в сталь повышают ее твердость, уменьшают объемные изменения при закалке, увеличивают устойчивость против разрушений поверхности под действием высоких температур. Хром служит основным элементом при создании жаропрочных сталей. Он способствует образованию при высоких температурах на поверхности стальных изделий плотной, прочно прилегающей к металлу пленки окислов. Наиболее широко используется хромистая жаропрочная сталь, содержащая 12 - 30 % хрома. Повышенное содержание хрома в высокоуглеродистой инструментальной стали улучшает ее режущие свойства.

Хром является также основным легирующим элементом при производстве шарикоподшипниковой стали ШХ15.

Никель

Попытки сплавить железо с никелем относятся к первой трети XIX в. В 1820 г., через 16 лет после получения чистого никеля, знаменитый физик М.Фарадей в содружестве со Стодартом провел ряд опытов по изготовлению сталей, содержащих никель. Через 12 лет было налажено промышленное получение таких сталей на заводе Вольфа в Швейнфурте, но они не заинтересовали металлургов, так как металл обладал красноломкостью.

В 50-х годах XIX в. пробовали испытать влияние присадок никеля на свойства чугуна. В результате было организовано литье специальных чугунов, содержащих до 2 - 2,5 % никеля. Никель изменил кристаллическую структуру чугуна и увеличил его твердость. Новый чугун использовали в качестве материала для производства бронебойных снарядов.

К концу XIX в. никель как легирующий металл привлекал все больше внимания. В 1884 г. ученый Марбо изготовил никельсодержащую сталь. В 1889 г. директор одного из шотландских заводов в Глазго Д.Рилей исследовал образцы стали Марбо и широко рекламировал ее ценные свойства.

Работы русского металловеда Д.К.Чернова и немецкого ученого Г. Виггина, проведенные в те же годы, показали, что никель не только понижает кристаллическую точку у стали, но и придает ей вязкость, увеличивает прочность, повышает предел упругости, улучшает текучесть.

Разработкой способов получения никелевой стали занялись американские и французские фирмы. Однако впереди была немецкая фирма Круппа в г. Эссене. Она организовала производство броневых плит из никелевой стали. Внимание промышленников всего мира сразу сконцентрировалось на этом материале. Приготовление броневых плит составляло тайну заводов.

В начале 90-х годов XIX в. и русские ученые занимались вопросами получения брони из никелевой стали. В результате напряженного труда на Обуховском заводе под руководством А.А.Ржешотарского удалось получить броню из никелевой стали толщиной в 10 дюймов. Проба на артиллерийских полигонах показала высокое качество брони; она выдержала все испытания.

Постепенно военные корабли всех морских держав оделись в броню из никелевой стали. В период первой мировой войны на производство такой брони расходовалось до трех четвертей всего добываемого никеля. Позже никель был широко использован для создания высокопрочных сплавов.

Осенью 1927 г. в Берлине на большой выставке материалов демонстрировали небольшую кастрюлю с двумя ручками из разных металлов. В кастрюле кипела вода и одна из ручек, сделанная из железа, была горячая. Другая ручка была теплой, подобной дереву. Ручка была сделана из так называемой «деревянной стали», в состав которой входили 31 % никеля и 1 % хрома. Называлась она так потому, что по теплопроводности была подобна дереву.

Автором еще одного интересного никелевого сплава является швейцарский физик и метролог, будущий директор Международного бюро мер и весов, профессор Шарль Гильом. Путем многочисленных опытов он в 1898 г. определил зависимость физических свойств стали от содержания в ней никеля. Оказалось, что сталь, содержащая более 25 % никеля, при нагревании теряет магнитные свойства; сталь с 36 % никеля отличается самым малым коэффициентом линейного расширения (в 10 раз меньше, чем у платины). Никелевый сплав, состоящий из 36 % никеля и 64 % железа, Гильом назвал инваром, что значит неизменяемый. В пределах температур от -50° С до +100° С инвар имеет тепловое расширение, близкое к нулю. Впервые инвар был применен для изготовления эталона длины дуги земного меридиана на о. Шпицберген, определенной русско-шведской экспедицией в 1899 г. Несмотря на значительные изменения температур воздуха при этих измерениях, длина линеек из инвара оставалась практически неизменной.

Сталь-платинит, в составе которой содержится 46 % никеля и 0,15 % углерода, имеет такой же коэффициент теплового расширения, как и стекло. Из нее изготовляются различные предметы путем вплавки металла в массу стекла - электролампы, части химического оборудования и т.п.

Высокомагнитные и немагнитные никелевые сплавы с хромом и железом имеют большое значение в приборостроении.

Стали могут содержать от 1 % до 25 % никеля. Никель в сочетании с другими элементами дает возможность выплавлять стали с разными свойствами. Одни из этих сталей обладают повышенной вязкостью, другие - особой прочностью, третьи — устойчивостью к химически активным средам и т.д. Например, сталь, содержащая 1 - 4 % никеля и 0,5 - 2 % хрома, обладает свойствами, позволяющими использовать ее для производства артиллерийских орудий, бронебойных снарядов и т.п.

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

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

Использован рисунок с DVD диска компании "Медиаленд"

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)